Главной целью гальванической технологии является получение функциональных, защитных или защитно-декоративных металлических покрытий на катоде. Для улучшения эффективности катодных процессов разрабатываются рецептуры электролитов и подбираются режимы проведения электролиза. Выбор анода, используемого при этом также играет немаловажную роль в реакциях, протекающих в гальванической ванне. Материал анода и технологический процесс находятся в логической связке и взаимно обуславливают друг друга.
Среди основных процессов в гальванической технологии можно выделить:
- Электроосаждение – нанесение металлических покрытий различной толщины (гальваностегия и гальванопластика);
- Электрорафинирование – очистка металла путем растворения загрязненного анода и осаждением очищенного металла (рафинада) на катод, при этом концентрация металла в электролите меняется незначительно;
- Электроэкстракция – частичное или полное извлечение металла из раствора электролита;
Стоит отметить, что электроосаждение, как правило, проводят в гальваностатическом режиме, а электрорафинирование – в потенциостатическом, где для конкретного металла и электролита есть характерное значение потенциала осаждения. Для электроэкстракции используют оба режима, хотя предпочтения отдают гальваностатическому.
В двух из этих процессов – электроосаждение и электрорафинирование – анод является «жертвенной» частью гальванической ванны. Это означает, что он расходуется и растворяется в процессе электролиза, поэтому такие аноды называют растворимыми. В случае электроэкстракции растворение анода недопустимо, поскольку посторонние примеси могут повлиять на чистоту извлекаемого металла. В связи с этим эти аноды считают малорастворимыми или нерастворимыми. (Рисунок 1)
Разобравшись с процессами и типами анодов, рассмотрим какие материалы используют в качестве анодов. В подавляющем большинстве случаев аноды в гальванической технологии бывают металлические, углеродные или оксидные. Эти группы материалов относительно доступны, а также обладают необходимыми электрическими и механическими характеристиками.
Для электроосаждения применяют как аноды из того же металла, который наносят из электролита, с целью восполнения состава, так и углеродные аноды – при условиях, что катодное и анодное пространство ванны разделено диафрагмой или мембраной, а изготовление анода затруднительно или экономически нецелесообразно.
В случае электрорафинирования материал анода – это исключительно металл с примесями (черновой металл), ионы которого содержатся в электролите. Катодное и анодное пространство также разделяется механически во избежание включения примесей в рафинад.
Аноды для электроэкстракции могут быть как металлическими, так и в виде оксидов. Главное, чтобы анод был химически инертен к среде ванны. Наиболее распространенным металлическим анодом для электроэкстракции является свинец, образующий пассивационную пленку из оксидов, которая замедляет его растворение. Также в качестве нерастворимого анода достаточно популярен смешенный оксид рутения-титана (ОРТА). В ряде случаев возможно использование анодов из титана с тонким покрытием из платины или платиново-иридиевого сплава.
В завершении стоит отметить, что помимо материала анода в гальванической технологии важно учитывать соотношение площадей катода и анода, что определяется геометрией и исполнением электрода как в виде пластин, так и в виде пористых структур. Это напрямую влияет на величину скорости как катодных, так и анодных процессов, а также на срок службы последних.
На этом всё! Спасибо, что дочитали!