Что такое иодирование металла


виды покрытия, способы домашней обработки

Анодирование: специфика и назначение технологии. Характеристика оборудования для выполнения анодирования. Виды выполнения работ: холодный, теплый и твердый методы. Преимущества анодированного металла. Особенности обработки различных металлов.

Анодирование металла – это электрохимический процесс создания защитной оксидной пленки, которая защищает поверхность металла от воздействия окружающей среды. Отсюда и другое название, которое лучше всего отражает суть – анодное оксидирование. Технологию покрытия используют для обработки не только стали, но и большинства цветных металлов. Исключениями являются железо и медь. Данные элементы характеризуются образованием сразу двух оксидных соединений – это негативно сказывается на целостности пленки и ее адгезии к базовой поверхности.

За период развития анодирования было разработано несколько способов осуществления работ. Все они будут подробно рассмотрены в данной статье.

Специфика и назначение процесса


По своей сути процесс анодирования напоминает гальваническую обработку стали. Основное отличие состоит в том, что при гальваническом способе в качестве защитного покрытия выступают составы на основе цинка или хрома. При анодировании стали не используются вспомогательные составы, а защитная пленка образуется непосредственно из материала обрабатываемой поверхности.

Оксидная пленка естественного происхождения, которая образуется в процессе эксплуатации деталей, не отличается толщиной и стойкостью покрытия. При анодировании процесс образования слоя поддается регулировке. В результате окисленный участок не разрушается, а становится прочнее.


К технологическому процессу имеются свои требования: обрабатываемый металл должен иметь только один оксид и обладать высокой адгезией к поверхности. Вместе с тем защитный слой должен иметь пористую структуру для беспрепятственного контакта рабочей смеси с чистым металлом, ускоряя процесс образования пленки. Несмотря на то что вышеописанным требованиям соответствует большинство металлов, лучше всего анодированию поддаются алюминий, тантал, сталь и титан.

Существует два типа оксидных пленок, которые отличаются строением и назначением:

  1. Пористая. Ее свойства были описаны выше. Такой слой получают при оксидировании в среде кислых электролитов. Данная структура является отличной основой для нанесения лакокрасочных материалов.
  2. Барьерная. Является самостоятельным защитным покрытием, препятствуя контакту стали с внешними негативными факторами. Получают в нейтральных растворах.

Анодированные поверхности используют не только в качестве защитного слоя. Современные дизайнеры активно используют оксидированный алюминий в качестве отделочного элемента интерьера. Существует возможность изменения оттенка защитного слоя: от жемчужного до золотистого в зависимости от применяемых материалов и уровня напряжения.

Применяемые устройства и оборудование


В промышленных масштабах для анодирования стали применяют раствор серной кислоты, который обеспечивает высокую скорость процесса и наибольшую глубину проникновения. Современные установки представляют собой полностью автоматические линии с минимальным количеством персонала, роль которого сводится к контролю над рабочим процессом.

Все оборудование можно разделить на три вида:

  1. Основное. К нему относят ванну и катод. Емкость должна быть изготовлена из инертного материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами – в этом случае электролит не будет слишком быстро нагреваться и прослужит намного дольше. Материал катода зависит от типа обрабатываемого металла. Например, для анодирования алюминия используют свинцовый лист, размер которого должен быть вдвое больше габаритов заготовки.
  2. Обслуживающее. Сюда относят узлы, которые отвечают за обеспечение работоспособности установки: приводные механизмы и устройства для передачи тока.
  3. Вспомогательное. Речь идет об оборудовании, на котором осуществляются работы по подготовке заготовок к анодированию. Сюда же относят механизмы для перемещения деталей и их складирования.

В процессе выбора подходящей установки необходимо принимать во внимание следующие особенности:

  1. Наиболее трудоемкими операциями являются погружение и выгрузка заготовки. Обращайте внимание на надежность и энергопотребление данных узлов.
  2. Производительность зависит от мощности энергетической установки. Как показывает практика, оптимальная мощность выпрямителя – 2,5 кВт. Наличие бесступенчатой регулировки уровня напряжения будет дополнительным преимуществом, облегчающим процесс анодирования стали.

Бесступенчатая регулировка будет после формирования защитного слоя средней толщины, когда для сохранения уровня тока будет необходимо плавно увеличивать напряжение.

  1. По кольцам емкости должны быть уставлены контактные площадки из гибкого материала. Лучше всего с этой задачей справятся элементы из меди.

Способы анодирования


Метод образования оксидной пленки зависит от типа базовой поверхности и выбранной технологии. Примечательно, что в условиях домашнего анодирования рабочий цикл практически не отличается от промышленных условий. Разница состоит в том, что при работе с элементами сложной конструкции используют хромовую кислоту, а не серную.

Существует несколько видов анодирования стали. Наиболее любопытным является цветное анодирование, которое изменяет исходный цвет детали.

Возможны варианты изменения оттенка даже без погружения в раствор электролита. Известны 4 вида цветного оксидирования:

  1. Адсорбционное.
  2. Электролитическое, или черное.
  3. Интерференционное.
  4. Интегральное.

Рассмотрим основные методы выполнения работ.

Теплый метод


Данная технология считается самой простой. Она применяется в качестве подготовительных работ перед покраской. Пористая структура обеспечивает высокую адгезию, благодаря чему краска надежно держится на поверхности. Процесс протекает при температуре не выше 50 °C, что и дало название методу.

Недостатками покрытия являются низкая прочность и устойчивость к коррозии. При нарушении технологии слой можно стереть, проведя по нему рукой. По этой причине теплое анодирование применяется в качестве промежуточной стадии перед дальнейшей обработкой.

Благодаря своей простоте метод можно применять в домашних условиях без потери качества результата.

Холодный метод

Холодное анодирование характеризуется скоростью образования окисной пленки: она гораздо выше, чем скорость растворения металла с внешней стороны. Отличается высоким качеством защитного слоя. Имеются четкие требования к температуре электролита – она не должна превышать 5 °C. Кроме того, раствор теплее в центре ванной, поэтому необходимо обеспечить его непрерывную циркуляцию.

Единственный недостаток – невозможно использовать краски органического происхождения.

Технология твердого анодирования

Твердое анодирование – лучший способ получить сверхпрочное покрытие на поверхности стали. Метод активно применяется для защиты элементов авиационной и космической промышленности. Особенность – использование одновременно нескольких электролитов в определенном соотношении, при котором их свойства будут усиливаться.

Подавляющее большинство составов, а также методика их применения защищены патентами.

Главные плюсы анодированного металла


Анодированная сталь выгодно отличается от незащищенных изделий следующими качествами:
  1. Стойкость к коррозии. Барьерная пленка препятствует контакту металла с влагой, а также химически активными соединениями.
  2. Высокая прочность. Защитный слой обладает высокой устойчивостью к механическим повреждениям.
  3. Диэлектрические свойства. Оксидная пленка практически не проводит ток.
  4. Экологичность. Обработанная посуда приобретает устойчивость к интенсивным перепадам температур. В процессе приготовления пища не подгорает.
  5. Декоративные свойства. Некоторые металлы подвергают обработке для изменения визуальных качеств. В основном, для этих целей используют алюминий как обладающий хорошим соединением с кислородом. Добавление определенных солей в раствор электролита позволит поменять исходный цвет, придавая окрашенным изделиям ровные и глубокие оттенки.

Оксидирование также позволяет скрыть незначительные дефекты поверхности, такие как царапины или потертости.

В отличие от обычной нержавеющая сталь плохо поддается обработке как условно инертный металл. Для решения этой проблемы нержавейку покрывают никелем, а только затем проводят оксидирование. Ученые активно занимаются разработкой специальных паст, которые будут уменьшать инертные свойства наружного слоя нержавеющей стали.

Процесс обработки различных типов металла


Анодирование стали проводится с учетом свойств и характеристик металла. Для прочих соединений эти условия могут быть неприемлемыми. Рассмотрим особенности обработки отдельных металлов и сплавов на их основе.

Анодирование меди и ее сплавов

Этот металл очень плохо поддается оксидированию. Оптимальным считается электрохимический способ, в результате которого происходит изменение цвета. В качестве рабочей смеси используют фосфатные или оксалатные растворы.

Процесс отличается высокими технологическими требованиями, поэтому на практике встречается крайне редко.

Анодирование титана

Процедура считается обязательной, поскольку оксидная пленка не только увеличивает прочность заготовки, защищая от механических повреждений, но и меняет цвет в широком спектре в зависимости от уровня напряжения на протяжении рабочего цикла.

Для обработки титана подходит практически любая кислота.

Анодирование серебра

Для анодного оксидирования серебра специалисты рекомендуют применять серную печень – она способна придать синий или фиолетовый оттенки без изменения свойств серебряной поверхности.

Продолжительность рабочего цикла составляет 30 минут. После получения заданного цвета изделие достают из емкости и промывают сначала теплой, а затем холодной водой.

Анодирование алюминия


Анодирование алюминия получило наибольшее распространение. Разработано множество способов нанесения оксидной пленки, включая цветное покрытие. Особой популярностью пользуется декоративное назначение оксидирования.

Технология покрытия не отличается высокой сложностью. При большом желании оксидирование алюминия можно проводить в домашних условиях – это не потребует больших затрат.

Анодирование – универсальная технология, которая может использоваться в качестве как подготовительных работ перед покраской, так и самостоятельной защиты металлической поверхности. Кроме того, обработанным элементам можно придать дополнительные визуальные эффекты.

А вы пробовали выполнять анодное оксидирование в домашних условиях? Получилось добиться нужного качества? Поделитесь вашим опытом в блоке комментариев.

Определение ионизации - Химический словарь

Что такое ионизация?

Строго говоря, ионизация - это полная потеря электрона атомарным или молекулярным компонентом. Получающийся в результате вид называется ион.


В химических уравнениях заряд ионов отображается в виде верхнего индекса, например, в этой простой реакции ионизации:

М → М + + р -

Ионы могут ионизироваться дальше:

M + → M 2+ + e -

M 2+ → M 3+ + e -

М 3+ →..... и т. д.

Катионы

Положительно заряженные ионы часто называют катионами.

Отрицательные ионы / анионы

Хотя в строгом смысле слова ионизация относится к образованию положительного иона, в обычном использовании это слово также включает образование отрицательного иона:

M + e - → M -

Отрицательно заряженные ионы часто называют анионами.

Примеры ионизации

Прямая ионизация элементов
Металлы обычно образуют катионы, а неметаллы обычно образуют анионы.Некоторые элементы, такие как углерод, золото и благородные газы, с трудом образуют ионы.

Щелочные металлы 1-й группы периодической таблицы и галогениды 17-й группы очень легко ионизируются. Щелочным металлам нужно потерять всего один электрон, чтобы получить полную электронную оболочку: аналогично, галогениды должны получить только один электрон, чтобы достичь этого. Например, натрий и хлор самопроизвольно реагируют посредством ионизации с образованием ионного соединения хлорида натрия:

2Na (т.) + Cl 2 (г) → 2NaCl (т.)

Реакция взаимодействия калия и воды путем ионизации с образованием ионного соединения гидроксида калия и водорода:

2К (с) + 2H 2 O (водн.) → 2KOH (водн.) + H 2 (г)


Ионизация молекул в растворе
Молекулы газообразного хлористого водорода легко ионизируются в воде с образованием соляной кислоты.

HCl (г) + H 2 O (водн.) ⇌ H 3 O + (водн.) + Cl - (водн.)


Самоионизация
В воде существует равновесие между молекулами воды и ионами в результате самоионизации воды. (См. Амфипротический.)


Ионизация в плазме
При очень высоких температурах электроны отрываются от атомов, образуя плазму. Например, в солнечной короне:

H → H + + e -

Энергия ионизации

Энергия, необходимая для удаления одного электрона из частицы, является его энергией ионизации.Энергия удаления второго электрона - это вторая энергия ионизации; для удаления третьего - это третья энергия ионизации и т. д.


Примеры энергии ионизации
Первые энергии ионизации элементов в третьей строке периодической таблицы следующие:

Энергия первой ионизации

Элемент Энергия первой ионизации (эВ)
Натрий 5,14
Магний 7.65
Алюминий 5,99
Кремний 8,15
Фосфор 10,49
Сера 2 90201 90209 90309 10,36

Ясно, что существует тенденция увеличения энергии ионизации, перемещающаяся слева направо в периодической таблице. График ниже иллюстрирует эту тенденцию для более широкого выбора элементов:

Первые энергии ионизации элементов


.

Что такое ионизация? (с картинками)

Ионизация - это когда атом или молекула приобретают положительный или отрицательный заряд. Это может происходить одним из двух способов: во-первых, когда частица либо получает, либо теряет электроны; во-вторых, когда один атом или молекула соединяется с другим атомом или молекулой, у которых уже есть заряд. Сама заряженная частица называется ионом. Положительно заряженные ионы называются катионами, а отрицательно заряженные ионы - анионами. Кроме того, ионы, состоящие из одного атома, называются одноатомными ионами, а ионы, состоящие из нескольких атомов, называются многоатомными ионами.

Фены часто продаются как ионизаторы.

Ионизация часто происходит из-за количества электронов в частице. Частицы с парными (четными) электронами более стабильны, чем частицы с неспаренными электронами; атомы с заполненными электронными оболочками также более стабильны, чем атомы с только частично заполненными оболочками.Когда частицы сталкиваются и взаимодействуют, электроны от одного атома могут притягиваться к другому, чтобы дать ему четное количество электронов или заполнить одну из его электронных оболочек. Атом с нечетным числом электронов и только одним электроном на внешней оболочке будет стремиться отдать свой электрон в таком взаимодействии. Частицы, заряженные посредством ионизации, обычно не столь стабильны, как те, у которых естественные электронные оболочки заполнены равным числом протонов и электронов.

Ионизация происходит, когда атом или молекула приобретает положительный или отрицательный заряд.

Существует особый тип связывания на основе ионов. Эта связь, известная как ионная связь, вызвана электростатическим притяжением между положительными и отрицательными ионами. Такая связь обычно возникает, когда два атома соприкасаются и электрон с валентной оболочки одного прыгает на валентную оболочку другого.Перепрыгивание электронов создает два иона, один положительно заряженный, а другой отрицательно заряженный. Ионы притягиваются друг к другу, и может возникнуть ионная связь. Когда эта реакция происходит в большом масштабе, могут образовываться ионные кристаллы. Примером такой реакции является химическая реакция между натрием (Na) и хлором (Cl), в результате которой образуется поваренная соль.

Утверждается, что ионные щетки для домашних животных удаляют перхоть - распространенный аллерген.

Ионизация - это модное слово, часто используемое в маркетинге розничных продуктов. Ионизаторы воздуха (иногда называемые «ионизаторами») используют электричество для зарядки и очистки воздуха. Ионизаторы воды заряжают частицы воды и часто утверждают, что употребление таких жидкостей полезно для здоровья. Утверждают, что ионные щетки для домашних животных удаляют запах и перхоть домашних животных, ионизируя воздух между отдельными стержнями волос животного.Ионизаторы для бассейнов используют ионы металлов и небольшой электрический ток в попытке убить бактерии. Потребители должны изучить все ионизирующие продукты перед покупкой или использованием.

Ионизация воздуха может помочь уменьшить тяжесть астмы. Ионизаторы могут удалять из воздуха частицы, вызывающие проблемы с носовыми пазухами..

Ионизация | химия и физика

Ионизация , в химии и физике, любой процесс, посредством которого электрически нейтральные атомы или молекулы преобразуются в электрически заряженные атомы или молекулы (ионы). Ионизация - это один из основных способов передачи энергии излучением, таким как заряженные частицы и рентгеновские лучи, материи.

Подробнее по этой теме

излучение: явления ионизации

Ионизация (см. Рисунок 1) - это крайняя форма возбуждения, при которой электрон выбрасывается, оставляя после себя положительный заряд...

В химии ионизация часто происходит в жидком растворе. Например, нейтральные молекулы газообразного хлористого водорода, HCl, реагируют с аналогичными полярными молекулами воды, H 2 O, с образованием положительных ионов гидроксония, H 3 O + , и отрицательных ионов хлорида, Cl -; на поверхности металлического цинка, контактирующего с кислотным раствором, атомы цинка, Zn, теряют электроны на ионы водорода и становятся бесцветными ионами цинка, Zn 2 + .

Ионизация за счет столкновения происходит в газах при низких давлениях, когда через них пропускается электрический ток. Если электроны, составляющие ток, обладают достаточной энергией (энергия ионизации различна для каждого вещества), они вытесняют другие электроны из молекул нейтрального газа, создавая ионные пары, которые по отдельности состоят из образовавшегося положительного иона и отделенного отрицательного электрона. Отрицательные ионы также образуются, когда часть электронов присоединяется к молекулам нейтрального газа.Газы также могут быть ионизированы межмолекулярными столкновениями при высоких температурах.

Ионизация, как правило, происходит всякий раз, когда достаточно энергичные заряженные частицы или лучистая энергия проходят через газы, жидкости или твердые тела. Заряженные частицы, такие как альфа-частицы и электроны радиоактивных материалов, вызывают интенсивную ионизацию на своем пути. Энергичные нейтральные частицы, такие как нейтроны и нейтрино, более проникающие и почти не вызывают ионизации. Импульсы лучистой энергии, такие как рентгеновские и гамма-фотоны, могут выбрасывать электроны из атомов за счет фотоэлектрического эффекта, вызывая ионизацию.Энергичные электроны, возникающие в результате поглощения лучистой энергии и прохождения заряженных частиц, в свою очередь, могут вызывать дополнительную ионизацию, называемую вторичной ионизацией. Определенный минимальный уровень ионизации присутствует в атмосфере Земли из-за непрерывного поглощения космических лучей из космоса и ультрафиолетового излучения Солнца.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня .

Энергия ионизации - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Энергия ионизации - это энергия, необходимая для удаления наиболее слабо прикрепленного электрона из атома. Атом не связан ни с какими другими атомами. Химические элементы слева от периодической таблицы имеют гораздо более низкую энергию ионизации. Те, что справа, имеют гораздо более высокую энергию ионизации. Химические элементы в периодической таблице имеют гораздо более низкую энергию ионизации (из-за того, что электроны удаляются от атома с увеличением атомного радиуса).Энергия ионизации увеличивается по мере удаления каждого электрона.

Энергии ионизации зависят от атомного радиуса . Поскольку при переходе по периодической таблице справа налево, атомный радиус увеличивается, а энергия ионизации увеличивается слева направо по периодам и вверх по группам. Исключения из этой тенденции наблюдаются для щелочноземельных металлов (группа 2) и элементов азотной группы (группа 15). Обычно элементы группы 2 имеют больше энергии ионизации, чем элементы группы 13, а элементы группы 15 имеют большую энергию ионизации, чем элементы группы 16.Группы 2 и 15 имеют полностью и наполовину заполненную электронную конфигурацию, соответственно, поэтому для удаления электрона с полностью заполненных орбиталей требуется больше энергии, чем для неполностью заполненных орбиталей.

Щелочные металлы (группа IA) имеют небольшую энергию ионизации, особенно по сравнению с галогенами или группой VII A. В дополнение к радиусу (расстояние между ядром и электронами на внешней орбите), количество электронов между ядром и электроном (ами), на которое вы смотрите на внешней оболочке, также влияет на энергию ионизации.Этот эффект, при котором полный положительный заряд ядра не ощущается внешними электронами из-за отрицательных зарядов внутренних электронов, частично компенсирующих положительный заряд, называется экранированием. Чем больше электронов экранирует внешнюю электронную оболочку от ядра, тем меньше энергии требуется для изгнания электрона из указанного атома. Чем выше эффект экранирования , тем ниже энергия ионизации. Именно из-за эффекта экранирования энергия ионизации уменьшается сверху вниз внутри группы.Исходя из этой тенденции, считается, что цезий имеет самую низкую энергию ионизации, а фтор, как говорят, имеет самую высокую энергию ионизации (за исключением гелия и неона).

Энергии 1-й, 2-й и 3-й ионизации [изменить | изменить источник]

Первая энергия ионизации - это энергия , необходимая для отвода электрона от нейтрального атома, а вторая энергия ионизации - это энергия, необходимая для отвода электрона от атома с зарядом +1 и так далее.Каждая последующая энергия ионизации больше предыдущей.

Влияние электронных оболочек на энергию ионизации [изменить | изменить источник]

Электронные орбитали разделены на различные оболочки, которые сильно влияют на энергии ионизации различных электронов. Например, давайте посмотрим на алюминий. Алюминий - первый элемент своего периода с электронами в 3p-оболочке. Это делает энергию первой ионизации сравнительно низкой по сравнению с другими элементами за тот же период, потому что нужно избавиться только от одного электрона, чтобы образовалась стабильная 3s-оболочка, новая валентная электронная оболочка.Однако, как только вы перейдете от первой энергии ионизации ко второй энергии ионизации, произойдет большой скачок количества энергии, необходимой для изгнания другого электрона. Это потому, что вы сейчас пытаетесь забрать электрон из довольно стабильной и полной 3s электронной оболочки.

.

Смотрите также