Hello again, electroplating. Nickel plating of stainless steel... in analytical chemistry laboratory / И снова здравствуй, гальваника. Никелирование нержавеющей стали... в лаборатории аналитической химии

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Nickel electroplating of titanium: attempt #1 (part 8) / Никелирование титана: попытка №1 (часть 8)

Итак, в области гальваники остался один нерешенный вопрос. Пытаясь покрыть никелем нержавейку, я задумался, что этим же способом можно никелировать и титан. Тогда я сразу отбросил эту мысль, помня, что бывает, когда "прекрасные" идеи встречаются с "ужасными" реалиями жизни (т.е., с практикой). Однако позже один из участников форума написал, что его коллега успешно покрыла титан никелем - тем же способом, что и нержавеющую сталь. Зато покрыть титан медью таким путем не удалось.

Два электролита: никель страйк (Wood's nickel strike) и никель Уотта (Watt's nickel) у меня остались, хотя последнего было совсем мало. Два куска титанового листа принес коллега. Однако, они были... со ржавчиной. Коллега утверждал, что ржавчина просто прилипла, это - титан. В доказательство он прислонял магнит к металлу магнит - притяжения не было.

- Возьми в руки - листы легкие!

Действительно, листы были легкими. Низколегированная сталь притягивается магнитом, а высоколегированная - не ржавеет. Похоже, что это действительно титан, а ржавчина просто пристала. Однако, я помнил, к чему приводит такая легковерность. Много лет назад он мне дал титановую стружку, которую купил на "блошином рынке". Я внес ее в газовое пламя, намереваясь заснять видео горения титана. Однако вместо того, чтобы загореться, металл стал плавиться. Жидкий металл не капал вниз, а удерживался внутри прозрачной пленки оксида. Так ведут себя алюминий и его сплавы.

Про то, что продажная "молибденовая" проволока, как оказалось, притягивается магнитом, я недавно писал.

С другой стороны, проводить реакцию с серной кислотой и перекисью, чтобы идентифицировать титан, тоже не хотелось. Поэтому я взял третий кусок титанового листа (другого происхождения), аутентичность которого не вызывала сомнений.

Лист имел форму трапеции. Померил, помещается ли она в стакан с никелем Уотта. Оказалось, что большая сторона не помещается, меньшая - помещается, если ее частично согнуть. Почему я описываю такие подробности? Как оказалось, они имеют значение.

Чтобы использовать стакан, в который свободно поместится покрываемый титановый лист, необходимо приготовить новый электролит из недавно купленных реактивов. Проблема в том, что я их еще не проверял: вещества могут оказаться грязными, следовательно, электролит пришлось бы ставить на проработку, чистить перекисью водорода и активированным углем и т.д.

Резать титан тоже не хотелось, поскольку я собирался его вернуть хозяину (стравив покрытие кислотой или отдать титан вместе с никелевым покрытием, если хозяин пожелает).

Поэтому я решил использовать старый электролит никелирования, согнув титановый лист, когда его придется опускать во второй электролит (никель Уотта).

Но для начала - никель страйк. Электролита было достаточно, поэтому взял большой стакан. Никелевый анод, используемый в прошлых экспериментах, я уже отдал. Вместо него принес два куска, вырезанных из большого никелевого анода, который я взял с прошлой работы.

Покрываемый титан предварительно взвесил (даже на двух разных весах), но я помнил, что нержавеющая сталь не давала достоверного прироста массы в этой ванне. В щелочи обрабатывать поверхность не стал - просто тщательно натер ее влажным стиральным порошком и промыл.

Опустил пластинку и анод в электролит, включил ток. На катоде наблюдалось выделение пузырьков водорода, но несильное. По ходу процесса увеличивал ток и напряжение. Значения этих величин приведены на фото ниже. А примерно через 5 минут... у нас отключили электричество. Вынул титановый лист из электролита и обнаружил, что на поверхности титана образовалось серое матовое покрытие. Более темное - на лицевой стороне и более светлое - на обратной.

Промыл лист и, не высушивая его, взвесил. Прирост массы - 0.1 г Как я и предполагал, покрытие было очень непрочным и легко снималось пальцем (на фото показана масса пластинки уже после того, как я снял часть покрытия и немного высушил ее фильтровальной бумагой).

Обнаружилась еще одна неприятность. Оказывается, я погрузил титан в раствор не той стороной (опустил в электролит большее основание трапеции вместо меньшего) - даже, если бы не отключили электричество, лист все равно бы не поместился в стакан со следующей ванной (пришлось бы обрабатывать титан в ванне никель страйк заново). Впрочем, это неважно: электричества все равно нет. Стер непрочное покрытие губкой для посуды и отложил гальванику до завтра.

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Quantum Electroplating (Nickel Electroplating of Titanium) attempt #2 (part 9) /
Квантовая гальваника (никелирование титана) попытка №2 (часть 9)

Вопрос: получился ли эксперимент? Удалось ли покрыть титан никелем?

Ответ: да и нет; нет и да - одновременно, как в квантовой физике. В микромире частица может находиться в нескольких местах или в нескольких взаимоисключающих состояниях одновременно. Например, ядро атома может одновременно распасться и не распасться, в результате чего кот Шредингера и жив, и мертв в одно и то же время. Примерно то же самое случилось и с никелированием титана: оно получилось и не получилось - результат был суперпозицией этих двух состояний.

Расскажу по порядку. На следующий день я сначала выдержал титан в растворе едкого натра (чего не сделал вчера), потом натер его стиральным порошком и хорошо промыл. Опустил в ванну никель страйк (на этот раз - правильной стороной), включил ток. На катоде (титан) выделялся водород. Подождал 2 минуты и на короткое время вынул пластинку из электролита для осмотра. С обеих сторон образовалось матовое серое покрытие никеля. Пробовать его на прочность, ни сейчас, ни в конце процесса не было даже мысли. Для сравнения в аналогичных экспериментах с нержавейкой видимого покрытия не образовывалось вообще. Следовательно, образование прочного никелевого покрытия в данной ванне, по-видимому, не требуется.

Всего вел процесс чуть больше 5 минут (по-видимому, так долго не требовалось, но я решил перестраховаться), потом титан вынул, промыл дистиллированной водой и поместил в стакан с ванной никель Уотта (Watt's nickel - фактически основное никелирование). Как я уже отмечал, титановый лист пришлось немного согнуть, чтобы он поместился (оказалось, это имело значение).

В ходе процесса понемногу увеличивал напряжение и ток. На катоде слабо выделялся водород, на аноде - хлор (образовалась пена и опять ощущался запах). На короткое время вынул катод из раствора - было четко видно, что поверх титана образовалось никелевое покрытие - тоже серое, но по цвету оно отличалось от покрытия, которое образовалось в ванне никель страйк. Вел процесс 30 минут, постепенно увеличивая напряжение и ток, после чего выключил блок питания и достал титан из электролита.

Оказалось, что по центру лицевой стороны покрытие отстало от поверхности титана, зато по краям - прочно держалось, образуя "карман", заполненный электролитом. Причина была очевидна - механическое напряжение (не надо было изгибать лист). Из-за механического напряжения в покрываемом изделии покрытие не только отстало, но и частично порвалось (когда я достал лист из электролита).

Значит, эксперимент не получился.

Но была еще надежда, причем обоснованная. Лист имеет две стороны - скорее всего с обратной стороны покрытие держится прочно. Так и оказалось - с противоположной стороны никелевое покрытие прочно держалось на титане.

Значит, эксперимент получился.

Таким образом, результат эксперимента был суперпозицией положительного и отрицательного результатов.

Кстати, увеличение массы пластинки оказалось больше 1 г!

Поскольку никелевое покрытие на титане было нужно "ради самого покрытия", а не с целью дальнейшего использования никелированного изделия, на этом можно были и остановиться. Но я решил добиться "коллапса волновой функции" - т.е. достичь однозначности.

Schrodinger's cat is alive and very angry!

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Nickel electroplating of titanium - part 10 / Никелирование титана - часть 10

После "наполовину-удачного" эксперимента решил не откладывать дело в долгий ящик. Сразу же нашел титановую пластинку. Титан был достаточно толстым, поэтому хорошо ощущалось, что металл имеет гораздо более низкую плотность, чем сталь. В случае тонкого листа и фольги плотность оценить труднее, не проводя измерений, поскольку их масса зависит от толщины, которую визуально определить не всегда просто. Имея низкую плотность, титан по прочности превосходит многие марки стали.

Титановую пластинку взвесил, опустил в раствор едкого натра, промыл, натер стиральным порошком, снова промыл. Затем опустил титан и никелевый анод в стакан с электролитом никель страйк (Wood's nickel strike), включил ток.

Визуально процесс шел, как в предыдущем случае. На катоде (титан) наблюдалось выделение пузырьков водорода. На поверхности титана образовался серый слой никеля. Примерно через 5 минут вынул титан и анод, промыл и сразу же поместил их в стакан с электролитом никель Уотта (Watt's nickel). Включил ток. По ходу процесса постепенно добавлял ток и напряжение. Пару раз приподнял титановую пластинку - на ней образовалось серое никелевое покрытие (с двух сторон), которое визуально не отслаивалось. После 50 минут выключил ток, извлек титановую пластинку, промыл водой, высушил фильтровальной бумагой.

Никелевое покрытие получилось серым и матовым, оно прочно держалось на титане. Прирост массы был ровно 1.0 г. Результат положительный и однозначный. На этом - все.

P.S. Никелированием титана занялся по собственной инициативе - никакой практической задачи не стояло (более того, сейчас я сильно загружен другими работами). Тем не менее, когда пошел по делам к заведующему, прихватил с собой два образца титана, покрытого никелем.

- Вы спрашивали, что может пойти не так в процессе нанесения покрытия. Например, бывает это... Показал ему титановый лист, с одной стороны которого никелевое покрытие отслоилось, а с другой - прочно держалось. А должно быть так (показал второй образец). Представьте себе, что бы было, если площадь поверхности в 50-100 раз больше...