Фазлутдинов К.К.

07.08.2018 (обновленно 07.08.2018)

1963 просмотров

Медные аноды АМФ для гальваники

Процесс гальванического меднения их любого электролита ведется с растворимыми анодами. В качестве анодов применяют медь марки АМФ и М1 в холоднокатаном и горячекатаном исполнении.

ГОСТ 767-91 Аноды медные. Технические условия 

Медь из анодов при растворении переходит в ионы Cu²⁺ с одновременным образованием малого количества Cu+. За счет реакции диспропорционирования в растворе образуется мелкодисперсный порошок металлической меди - шлам:

2Cu⁺ → Cu²⁺ + Cu

Данная реакция происходит и вблизи анода, и в объеме электролита, поэтому применение анодных чехлов, как, например, в случае никелирования, не позволяет полностью решить проблему.

Более подробно растворение меди в активной области описывается двумя моделями.

По первой модели происходят реакции:

Cu ↔ Cu⁺ + e

Cu⁺ + H₂O → CuOH⁺ + H⁺ + e

CuOH⁺ + H⁺ → Cu²⁺ + H₂O

После сложения формул получится уравнение:

Cu → Cu²⁺ +2e

Одновременно с растворением анода образуется оксид меди (I):

2Cu⁺ + H₂O → 2[CuOH] + 2H⁺ → Cu₂O + H₂O + 2H⁺

По второй модели идут реакции:

Cu + H₂O → CuOH⁺ + H⁺ + 2e

CuOH⁺ + H⁺ → Cu²⁺ + H₂O

После сложения формул также получится уравнение:

Cu → Cu²⁺ +2e

медленными стадиями процессов I и II соответственно являются реакции:

Cu⁺ + H₂O → CuOH⁺ + H⁺ + e

Cu + H₂O → CuOH⁺ + H⁺ + 2e

В области полирования процесс осложняется образованием солевой пленки сульфата меди и оксидов:

Cu²⁺ + H₂O → CuO + 2H⁺

При попадании шлама вглубь электролита оксид меди (II) растворяется быстро, а (I) - медленно:

Cu₂O + 2H⁺ → Cu²⁺ + Cu + H₂O

Образующаяся при этом металлическая медь накапливается на дне ванны.

Введение в медные аноды фосфора до 0,1% позволяет как улучшить ситуацию со шламообразованием, так и ускорить растворение анодов, сделать этот процесс более равномерным. Аноды из меди, содержащие фосфор. Медные аноды с фосфором относятся к марке АМФ.

Ускоренное растворение медных анодов АМФ связано со следующими реакциями:

2Cu₃P + 4H₂O → Cu(H₂PO₂)₂ + 5Cu²⁺ + 4H⁺ + 14e

Cu₃P + 3H₂O → CuHPO₃ + 2Cu²⁺ + 5H⁺ + 9e

2Cu₃P + 8H₂O → Cu₃(PO₄)₂ + 3Cu²⁺ + 16H⁺ + 22e

Все эти реакции приводят к дополнительному подкислению прианодного слоя, благодаря чему ускоряется растворение оксидов меди непосредственно на поверхности анода.

На протекание этих реакций указывает то обстоятельство, что после 2-3 месяцев работы ванны меднения с анодами АМФ, в электролите химическим анализом образуются ионы фосфорной кислоты, концентрация которых достигает 0,03 г/л. Ионы фосфорноватистой и фосфорной кислот, образующиеся по указанным выше реакциям, по ходу анализа окисляются до ионов фосфорной кислоты, в виде которых они обнаруживаются. Косвенным подтверждением того, что эти реакции имеют место, является включение фосфора до 0,001%масс. в покрытие по реакциям:

H₂PO₂^- + 2H⁺ + e → P + 2H₂O

HPO₃^2- + 5H⁺ + 3e → P + 3H₂O

При увеличении концентрации сульфата меди и серной кислоты в электролите скорость растворения медных анодов уменьшается.

Следует заметить, что анодный выход по току меди выше 100% за счет ее химического подтравливания электролитом.