Влияние буферных агентов на процесс меднения

Актуальность

Меднение – процесс покрытия предмета медным слоем путём действия электрическим током на раствор растворимой соли меди. За счёт физических и химических свойств металла и его дешевизны медь является востребованной во многих сферах жизни и позволяет понизить металлоёмкость изделий из дорогостоящих металлов, делая медные покрытия выгодными для различных задач. Однако для более качественного слоя металла необходимы конкретные условия, в том числе поддержание определённого уровня кислотности. Именно для этого необходимы буферные агенты, с помощью которых регулируется pH раствора.

Цель

Оценка влияния буферных агентов на процесс меднения.

Задачи

1. Провести литературный обзор и освоить метод гальваники.

2. Выбрать раствор электролита, на котором будет отрабатываться методика.

3. Провести процесс меднения в широком диапазоне рН.

4. Изучить структуру поверхности с помощью микроскопа и сравнить получившиеся покрытия.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование

• Алюминиевая пластина в качестве катода
• Весы технические
• Штатив для электродов
• Компьютер для создания фотографий морфологии поверхности с микроскопа
• Магнитная мешалка модели «РИТМ-01», произведённая компанией ООО «Эконикс-Эксперт»
• Мерные колбы стеклянные на 100 см³
• Стеклянные стаканчики на 50 см³, без делений, применяемые в качестве электрохимической ячейки
• Стеклянные стаканчики на 50 см³, без делений, для химического отделения медных поверхностей с каждого образца

Реактивы

• Дистиллированная вода ГОСТ 6709-72
• Медь сернокислая (CuSO₄)
• Калия дигидроортофосфат (KH₂PO₄)
• Натрия гидроортофосфат (Na₂HPO₄)
• Ортоборная кислота (H₃BO₃)
• Калия гидроксид (КОН)

Растворы

• Раствор меди сернокислой CuSO₄ 0,8М
• Трёхкомпонентный раствор состава медь сернокислая CuSO₄ 0,8М, дигидроортофосфат калия KH₂PO₄ 2,893М и гидроортофосфат натрия Na₂HPO₄ 0,4М
• Трёхкомпонентный раствор состава медь сернокислая CuSO₄ 0,8М, дигидроортофосфат калия KH₂PO₄ 1,283М и гидроортофосфат натрия Na₂HPO₄ 1,923М
• Трёхкомпонентный раствор состава медь сернокислая CuSO₄ 0,8М, дигидроортофосфат калия KH₂PO₄ 0,2М и гидроортофосфат натрия Na₂HPO₄ 3,11М
• Двухкомпонентный раствор состава медь сернокислая CuSO₄ 0,8М и ортоборная кислота H₃BO₃ 0,1М
• Двухкомпонентный раствор состава медь сернокислая CuSO₄ 0,8М и ортоборная кислота H₃BO₃ 0,07М
• Двухкомпонентный раствор состава медь сернокислая CuSO₄ 0,8М и ортоборная кислота H₃BO₃ 0,01М
• Раствор гидроксида калия КОН 5М

Описание

Автор выполнил все поставленные задачи и сделал выводы. Был проведён литературный обзор, освоен метод гальваники. Отработана методика на выбранном растворе электролита. Проведён процесс меднения в широком диапазоне рН. Изучены структуры поверхностей с помощью микроскопа, а также проведено сравнение получившихся покрытий. Для осуществления поставленных задач использовались

Результаты работы/выводы

В ходе работы было выяснено: чем больше ионов водорода находится в растворе электролита, тем лучше медь проявляет свои особенности в процессе меднения.

Перспективы использования результатов работы

Работа может быть применена в гальванических производствах для оптимизации состава электролита.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА

• методика приготовления растворов:
  • взвешивали на аналитических весах навеску или несколько навесок по заранее сделанным расчётам;
  • переносили навеску в мерную колбу;
  • растворяли навеску в небольшом количестве дистиллированной воды;
  • доводили объём раствора дистиллированной водой до метки;

• методика проведения меднения:
  • в электрохимическую ячейку объёмом 50 мл наливали 25 мл (отбирали пипеткой) буферного раствора и опускали якорь для магнитной мешалки;
  • в ячейку опускали электроды, закреплённые в специальном штативе;
  • включали магнитную мешалку;
  • включали оборудование для электролиза;
  • ждали образования медной плёнки на катоде;

• метод химического отделения полученной медной поверхности с каждого образца:
  • в стеклянном стаканчике на 50 см³, без делений, приготавливали раствор гидроксида калия КОН 5М;
  • в полученный раствор аккуратно опускали образец;
  • ожидали окончания химической реакции;
  • аккуратно вытаскивали полученную медную поверхность.