Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 139. Схема установки для анодио-меха-нической обработки металлов:
/ — скользящий контакт; 2 -- абразивный круг, проводящий электрический ток (—); 3 — бак с электролитом; 4 — изделие; И{ и її,} — сопротивления для регулирования процесса обработки
на схема станка для электрохимической обработки металла. Растворяющимся анодом служит металл изделия, электролитом — раствор ЫаС1, а катодом — медный стержень или полоса определенной формы. Станок подает с заданной скоростью (регулируемой обратной связью по падению потенциала в зазоре) медный катод и через него проходит с большой скоростью электролит в зазор между стенками изделия и электродом для процесса электролиза и удаления пузырьков водорода и твердых частиц, которые могут возникнуть в этом процессе. Этот метод незаменим при необходимости обработки внутренних полостей, твердых металлов и т. д.
Вследствие малой производительности при обработке обычных металлов (стали) и изделий простых конфигураций он не- может конкурировать с механической обработкой, которая достигла высокой степени совершенства. Повышение производительности метода за счет увеличения плотности тока / ограничено предельной
256
разностью потенциалов, которая может вызвать искровой разряд в зазоре, чем резко ухудшается качество обрабатываемых поверхностей. • •
Процесс электрохимической обработки может быть автоматическим, полуавтоматическим и ручным. Последний применяется для обработки больших поверхностей сложной формы (обработка несущих плоскостей самолетов и т. д.).
Электромеханическое шлифование и заточка инструмента. Шлифование изделий из высокотвердых материалов и заточка твердосплавного инструмента—процесс малопроизводительный, требующий абразивных материалов высокой твердости (алмаз, боразон). Его можно ускорить анодным окислением поверхности и удалением получившихся продуктов обычными абразивными кругами, но обладающими электрической проводимостью. С этой целью абразивные круги изготовляют на металлической связующей основе или добавляют в обычную основу (магнезиальный цемент) графит для создания электрической проводимости. Разность потенциалов между изделием (-+-) и кругом ( —) следует регулировать так, чтобы на поверхности изделия получались не оксиды, а гидроксиды, удаление которых не представляет труда.
Схема станка для электромеханического шлифования представлена на рис. 139. В качестве электролитов используют растворы, обладающие большой вязкостью (например, силиката натрия МааЯЮ;» — жидкое стекло), так как между изделием и кругом должен все время сохраняться слой электролита, иначе круг начнет «затачиваться» изделием.
В последнее время в этих процессах начали применять и алмазные круги, чем резко увеличивается производительность.
Химотроника, или электрохимические преобразователи информации. Точность выполнения электрохимических законов и удобство измерения и преобразования электрических величин позволяют использовать электрохимические явления для создания ряда точных приборов; преобразователей тока, интегрирующих устройств, регистрирующих устройств и датчиков различного типа. Работа этих, приборов чаще всего основана на процессах пропускания электрического тока через систему электролит — металл, сопровождающихся поляризацией, изменением массы или объема веществ; используются также электрокапиллярные явления, связанные с изменением поверхностного натяжения на границе металл — электролит, зависящим от наложенного потенциала.
На этих эффектах основана новая область применения электрохимических явлений — химотроника — создание приборов, являющихся химическими преобразователями информации. Рассмотрим несколько примеров применения электрохимических явлений для создания приборов.
Электрохимический диод— выпрямитель то-к а, представляет собой систему, состоящую из двух инертных электродов (Р1) и электролита, содержащего совместный раствор вос-
0—361
257
становленных и окисленных форм веществ, участвующих в окислительно-восстановительной реакции. Например, раствор иодида калия и иода, в котором образуется соединение К13. Уравнение окислительно-восстановительной реакции
Н202 + ЗК1Ч- 2НС1 К13'+ 2КС1 + 2Н20 31-_2е-,-1|г
или
1:Г + 2е-*31- (2)
(1
Направление процессов (1) и (2) определяется зарядом электрода. Общий вид электрохимического диода представлен на рис. 140. Площади электродов очень сильно отличаются 5,< 52.
Таким образом, все поляризационные явления, зависящие от-диффузии и подачи ионов, сосредоточиваются на малом электроде. Однако при равенстве концентраций окисленных (1^) и восстановленных (I-) ионов эффекта выпрямления не будет, так как скорости подачи ионов, будут примерно одинаковы:
(9.26)
коэффициен-
те С°{, С\ — исходные концентрации ионов; 02 ты диффузии, близкие по значениям.
; . Если изменить соотношение концентраций и сделать его доста точно большим
(9.27)
то появляется эффект выпрямления, который возникает в результате процессов на малом электроде при различной его полярности:
1) электрод ( + ): 31~ — 2е-^1з~—ток идет, так как концентрация ионов 1~ большая;
