Основы восстановления деталей осталиванием - Швецов А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Из (2—3) следует, что с разведением раствора хлоридов железа эквивалентная электропроводность возрастает. Это
52
положение можно объяснить увеличением подвижности переносчиков зарядов.
С увеличением Сме подвижность ионов предположительно уменьшается. Это хорошо согласуется с данными эксперимента «х С„е» (рис. 34). V
С повышением температуры раствора интенсифицируется: тепловое движение ионов, оказывающее влияние на плотность ионной атмосферы. Тепловая'интенсификация ионов способ-сгвует увеличению расстояния между ионами и уменьшению сил кулоновского взаимодействия, что подтверждается..изменением кинематической вязкости раствора.
Pti с. 3?. Влияние температуры и концентрации электролита иа коэффициент электропроводности.
Подвижность ионов в растворах сильных электролитов,характеризуется коэффициентом электропроводности (fa), который определяется
/э= ~~г~ » (2—4)
К OO
где '
Я — эквивалентная электропроводность;
X00 — эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении.
Величина определялась методом экстраполирова-
ния [11].
J Расчеты коэффициентов электропроводности (рис. 35) показали, что с уменьшением концентрации раствора подвиж-
53
ность ионов возрастает. Повышение температуры растворов хлоридов железа увеличивает подвижность ионов более интенсивнее с ростом с . Таким образом, коэффициенты элект-. ропроводности подтвердили . ранее выдвинутые предположения о влиянии скорости ПОДВИЖНОСТИ ИОНОВ на ПЛОТНОСТЬ, вязкость, электропроводность раствора хлоридов железа.
Итак, из полученных расчетных и экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:
а) растворе С„е=320—350 г/л имеет зону минимальной-вязкости и при Сме = 300—400 г/л зону максимальной электропроводности;
б) повышение температуры раст§ора способствует уменьшению вязкости, плотности и возрастанию электропроводности этого раствора при неизменных мини-максимальных зонах;
в) с позцций энергетики процесса электролиза экономйч ; кым является электролит с Сме = 300—360 г/л FeCb^H2O.-
2. Условия псевдостационарности электролитов осталивания
Процесс осаждения электролитического железа осуществ-,-ляется с растворимыми анодами. Этим достигается восполнение убыли ионов железа в электролитах осталивания. От; того, какое количество ионов поступает в электролит с анодов и какое количество ионов убывает из электролита на катод, зависит изменение концентрации данного электролита по соли железа. Постоянство концентрации электролита есть одно из основных условий получения покрытий с воспроизводимыми физико-механическими свойствами. •
Электролиты осталивания представляется возможным описать системой взаимодействующих групп ионов, обособленных от окружающей среды. Данная система будет гомогенной, т. к. в ней отсутствуют поверхности раздела.
Процесс электролиза при восстановлении изношенных поверхностей деталей чаще всего протекает при постоянстве температуры, (t = 75°C) и давления (Р«;1 атм). Переменными параметрами являются: кислотность (HCl), объемная (До) и катодная (Дк) плотности токов. Кислотность систематически при электролизе убывает (вырабатывается). Убыль ее восполняется периодическими внесениями новых порций. Объемная и катодная плотности токов изменяются при смене
54
номенклатуры восстанавливаемых деталей и при изменении: количества деталей в одном завесе.
Исследования, проведенные автором, показали,' что npir постоянстве параметров электролиза электролиты с концент’ рацией 700 г/л FeCl2-4Н20 и 100 г/л FeCl2 -4Н20 с течением времени принимают одинаковую концентрацию по соли железа (рис. 36). Изменение параметров электролиза приводит к изменению величины установившейся концентрации соли, железа.
700
^50 О
30 о
«Г
ч
Otoo
<0 30 50 70 SО ~ HO
i-уЬыль, г)рост кониехтрации Сже
Рис. 36. Влияние параметров электролиза на стационарность электролита по соли- железа: 1) убыль, 2) рост концентрации.
Закон Фарадея постулирует, что при прохождении через электролит 96500 к/г-экв электричества, выделяется количество вещества, отвечающее грамм-эквиваленту, или 6,02-IO23 электронов. Пусть при прохождении через электролит осталивания тока в количестве одного фарадея (/^ = 96500 к/г-экв.) на катоде произойдет соосаждение ионов железа и водорода; а на аноде химическое и электрохимическое растворение поверхности металла анода. Таким Образом, будем иметь:’
а) насыщение концентрации электролита по Cse •'
N,>NK- ' ~ (2—5)
б) убыль концентрации электролита по Сме
N^Nk- ¦ _ (2-6)
в) постоянство концентрации электролита по С„е
. Nsi=Nk. Л2-7)
Взаимодействие ионов железа, перешедших с анода в электролит (NJ, концентрации электролита в данный момент (Сэ) и убыль ионов железа из электролита (осаждение на катоде Nk ) опишем реакцией в общем виде:
NaIiC9- C3^Nk, ^ _ (2—8Х
где Ki и і(г - константы, характеризующие начальную и конечную ртадию протекающих реакций.
В условиях производства при восстановлении деталей для получения воспроизводимых физико-механических СВОЙСТВ ПО-: крытий необходимо иметь постоянство концентрации электро-' лита по соли железа или знать закономерности ее изменения.