Никелирование детали производится при плотности тока 50 А/м². Каким слоем никеля покроется деталь в течение часа?

Для определения толщины слоя никеля, которым покроется деталь за один час, воспользуемся законом Фарадея для электролиза.

Дано:

• Плотность тока: $j = 50\ \text{А/м}^2$

• Время никелирования: $t = 1\ \text{ч} = 3600\ \text{с}$

• Молярная масса никеля: $M = 0{,}0587\ \text{кг/моль}$

• Плотность никеля: $\rho = 8900\ \text{кг/м}^3$

• Валентность никеля: $n = 2$

• Постоянная Фарадея: $F = 96500\ \text{Кл/моль}$

Найти: толщину слоя никеля $h$.

Решение

1. Запишем закон Фарадея.

Масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе, определяется формулой:

где $I$ — сила тока, $t$ — время электролиза.

Поскольку плотность тока равна отношению силы тока к площади поверхности детали:

то масса выделившегося никеля:

2. Выразим толщину слоя никеля.

Массу никелевого покрытия можно выразить через его плотность и объём:

Приравнивая два выражения для массы, получаем:

Сократим площадь $S$ и выразим толщину покрытия:

3. Подставим числовые значения.

Выполняем вычисления:

Переведём результат в микрометры:

Ответ

За один час деталь покроется слоем никеля толщиной примерно 6,15 мкм, или 0,00615 мм.

Расчёт выполнен при условии, что выход никеля по току составляет 100%, то есть весь электрический ток расходуется на осаждение никеля.