Саратовский государственный технический университет

Кафедра технология электрохимических производств

Рабочая программа

по дисциплине ОПД РО2

Электрокристаллизация металлов и сплавов

для специальности 240302 Технология электрохимических производств

Курс – 4

Семестр – 8

Часов в неделю – 3

Курсовая работа - нет

Курсовой проект – нет

Расчетно–графическая работа – нет

Контрольная работа – нет

Экзамен – нет

Зачет – 8 семестр

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

«___» ________200__года, протокол №___

Зав. кафедрой ____________()

Рабочая программа утверждена на заседании УМКС/УМКН

«___» _________200__года, протокол №__

Председатель УМКС/УМКН ____________

Саратов – 200 _

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в

учебном процессе.

1.1 Целью преподавания дисциплины является необходимость привить студентам теоретические основы по особенностям электрокристаллизации металлов и сплавов в зависимости от условий и режима процесса.

Рассмотреть термодинамику и кинетику разрастания зародышей.

Познакомить студентов с результатами о морфологии и скорости роста поверхности металла при электрокристаллизации; со структурой электрохимических осадков металлов и сплавов.

1.2 Помочь студентам использовать теоретические основы по дисциплине для обсуждения экспериментальных при выполнении дипломных работ, для выбора составов электролитов и режимов электролиза с целью получения электрохимических покрытий металлами и сплавами, обладающих функциональными свойствами.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1.3 Перечень дисциплин, необходимых для усвоения данной дисциплины: математика, общая и неорганическая химия, физическая химия, основы электрохимии, электрохимия растворов, теоретическая электрохимия, основы электрохимической технологии.

2. Требования к знаниям и умениям студентов

по дисциплине.

2.1 Студент должен знать: отличие процесса электрокристаллизации от других; особенности электрокристаллизации по сравнению с другими электродными процессами; термодинамику и кинетику процессов электрокристаллизации металлов и сплавов; морфологию и скорость роста поверхности металла при электрокристаллизации; теорию электроосаждения сплавов, соосаждения примесей; определять структуру электрохимических осадков и сплавов.

2.2 Студент должен уметь: с научной точки зрения описать механизм и кинетику процесса электрокристаллизации металлов и сплавов, рассчитать параметры этого процесса, предположить какая структура получаемого покрытия и определить свойства электрохимического покрытия.

3. Распределение трудоемкости (час) дисциплины по темам и видам занятий.

№ модуля

№ недели

№ темы

Наименование темы

часы

Всего

Лекции

Лаб. занятия

Практ. занятия

СРС

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

1-4

1

Термодинамика образования кристаллических зародышей

12

10

-

-

2

4-7

2

Кинетика нуклеации

16

10

-

-

6

8-10

3

Морфология и скорость роста поверхности металла при электрокристаллизации

11

7

-

-

4

2

11-12

4

Распределение потенциала по объему электролита и распределение тока по поверхности электродов

6

4

-

-

2

12-13

5

Распределение плотности тока по шероховатой поверхности

6

4

-

-

2

3

13-14

6

Электроосаждение сплавов

6

4

-

-

2

15-16

7

Соосаждение примесей

6

4

-

-

2

16-17

8

Наводораживание при электроосаждении

6

4

-

-

2

17

9

Структура электрохимических осадков металлов и сплавов

6

4

-

-

2

4. Содержание лекционного курса

№ темы

Всего часов

№ лекции

Темы лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции.

1

2

3

4

1

10

1-5

Термодинамика образования кристаллических зародышей.

Электрокристаллизация – определение.

Примеры электрокристаллизации.

Особенности электрокристаллизации по сравнению с другими электродными процессами.

Образование кристаллических зародышей.

Понятие докритическая, закритическая стадии.

Гомогенная нуклеация.

Выводы уравнения изменения свободной энергии при образовании критического зародыша.

График изменения свободной энергии в зависимости от размера зародыша.

Гетерогенная нуклеация.

Вывод уравнения изменения свободной энергии образования трехмерного сферического зародыша.

Графическая зависимость фактора гетерогенности от угла смачивания.

Двумерная нуклеация. Определение.

Параметры критического круглого зародыша, высотой а, возникающего на чужеродной подложке (∆G2, rkp, ∆Gkp, nkp)

Механизм нуклеации Фольмера – Вебера; Франке – Ван – дер – Мерве; Странского – Крастанова.

Атомистический подход к термодинамике нуклеации.

Особенности термодинамики электрокристаллизации.

Функция распределения зародышей по размерам.

2

10

6-10

Кинетика нуклеации

Скорость перехода в закритическую область.

Стационарная нуклеация. Поток зародышей, переходящих в закритическую область. вычисление стационарного тока.

Нестационарная нуклеация.

Время ожидания первого зародыша; рост изолированного зародыша; рост ансамблей независимых зародышей4 учет перекрытия зародышей.

3

7

11-13,5

Морфология и скорость роста поверхности металла при электрокристаллизации.

Ступени и изломы. Характер строения грани с большими индексами.

Важнейшие особенности поверхности кристалла.

Нормальный и слоевой рост. Скорость нормального роста.

Морфологические характеристики поверхности компактных электролитических осадков.

Основные морфологические типы осадков. Пирамиды и спирали. Слоистый, пластинчатый рост. Природа макросКупеней. Кристаллическая шероховатость.

4

4

13,5-15,5

Распределение потенциала по объёму электролита и распределение тока по поверхности электродов.

Краевые задачи для стационарного электрического поля.

Первичное и предельное поля; вторичные поля; поле поляризации; третичные поля и третичное распределение тока.

Основные принципы расчета электрических полей вв электролизерах.

Случаи распределения тока.

5

4

15,5-17,5

Распределение тока по шероховатой поверхности.

Эволюция микропрофиля в результате неравномерного первичного распределения тока.

Изменение шероховатости поверхности в условиях вторичного и третичного распределения тока.

6

4

17,5-19,5

Электроосаждение сплавов.

Условия сплавообразования. Парциальные поляризационные кривые для компонентов сплава. Равновесные и стационарные потенциалы сплавов. Учет энергии сплавообразования при расчете потенциалов выделения сплавов.

Влияние различных факторов (состав раствор, температура, потенциал, плотность тока, перемешивание, электрический режим) на состав сплавов. Поверхностные сплавы.

7

4

19,5-21,5

Соосаждение примесей.

Источники примесей в осадках.

Теоретический анализ кинетики соосаждения. Зависимость концентраций включений от условий электроосаждения химическое состояние соосажденной примеси.

8

4

21,5-23,5

Наводораживание при электроосаждении.

Наводораживание осадков основы в процессе электроосаждения, водородопроницаемость мембран

9

4

23,5-25,5

Структура электрохимических осадков металлов и сплавов.

Образование поликристаллического осадка. Границы зерен, дефекты упаковки кристаллической решетки, точечные дефекты, двойниковые границы, дислокации. Изменение структуры после окончания электролиза.

5. Перечень практических занятий.

Не предусмотрены учебным планом.

6. Перечень лабораторных работ.

Не предусмотрены учебным планом.

7. задания для самостоятельной работы студентов.

№ темы

Всего часов

Вопросы для самостоятельного изучения (задания)

Литература

1

2

3

4

1

12

4

4

2

2

Применение не стационарных режимов при изучении механизма и кинетики процесса электрокристаллизации металлов и сплавов:

а) наложение синусоидального тока на постоянный;

б) импульсные режимы; прямоугольные импульсы тока;

в) использование приема паузы тока или анодного периода

г) процесс с периодически меняющимся потенциалом

1, 2

1, 2

1, 2

1, 2

1, 2

8. Курсовой проект

Не предусмотрен учебным планом.

9. Курсовая работа

Не предусмотрена учебным планом.

10. Расчетно-графическая работа

Не предусмотрена учебным планом.

11. Контрольная работа

Не предусмотрена учебным планом.

12.

13. Список основной и дополнительной литературы

1. . Электрохимическая кристаллизация металлов и сплавов. – М.: Янус – К, 199с.

2. , . Металловедение покрытий. – М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999.-296с.

14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники.

Рабочая программа составлена _____________

15. Дополнения и изменения в рабочей программе.

Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры

«___»________200__года, протокол №__

Зав. кафедрой ____________д. х.н.

Внесенные изменения утверждены на заседании УМКС/УМКН

«___»________200__года, протокол №__

Председатель УМКС/УМКН ___________