Основы восстановления деталей осталиванием - Швецов А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Во втором случае на аноде скорость электрохимической реакции замедлена, а скорость диффузии (поставка ионов в электролит) вынужденно снижена. Медленный расход реагирующих ионов не создает достаточно большой разности ¦ концентраций, йеобходимой для развития диффузии.
Из изложенного выше следует, что на изменение концентрации электролита влияет большое число переменных разной физической природы. Ввиду этого не представляется возможным полностью стабилизировать условия электролиза, поэтому и концентрация электролита по соли железа не может-быть постоянной. Процесс увеличения или уменьшения концентрации электролита является обратимым. Отмеченное равновесие системы является кажущимся. С целью"полного от-, ражения характера неустойчивого равновесия в системе она названа псевдостационарной. Псевдост'ационарное состояние имеет ряд признаков:
1) при отсутствии внешних воздействий состояние системы остается в отношении концентрации соли железа неизменным;
2) система следует за изменением внешних воздействий;.
59
3) снятие внешних воздействий не возвращает систему в 1 исходное состояние; > 1
?) степень смещения системы от состояния равновесия ОП- 1 ределяется величиной воздействующих факторов: направление j смещения — направления действия факторов (Ca<1 — возрас- ] тание концентраций, Сц>1 убыль концентрации); ;
5) псевдостационарность данной системы неизменна, не- | зависимо от того, с какой стороны это состояние получено. ¦ Теоретическое решение псевдостационарной системы при- ; вело к сложным математическим расчетам. Из-за отсутствия ¦ некоторых коэффициентов в материальном балансе пользо- -S вание выведенными формулами в условиях производства было j затруднено.
В условиях эксперимента был найден более удобный путь ; расчета псевдостационарного состава электролита, а именно, найдена экспоненциальная зависимость, описываемая фор- ; мулой:
Сме = ехр((7к+<7аС*)-2,3, г/л; (2—10) J
где: . „ " 1
q к — константа, характеризующая катодный процесс осаж- ; дения ионов железа; *
<?а —константа, характеризующая анодный процесс раст- • ворения металла анодов. . 1
Значения констант qK я qa определены экспериментальным J путем (табл. 12). . ^ ,
Таблица 12
Влияние параметров электролиза на дк и q&
Дк а/дма неї, г/л t °С Константы
Чк Ча . ^
5 1,5 75 1,3590 і 1,5010
10 1,5 75 1,2980 1,4450
20 1,5 75 1,2002 1,4152 3
30 1,5. 75 1,4558 1,0730 і
40 1,5 .75 1,6346 0,8525
50 1,5 75 1,7880 0,6900 ;
60 1,5 75 1,7915 0,6790
-70 1,5 75 1,8102 0,6432
80 1,5 75 1,8904 0,5440
По формуле (2—10) были рассчитаны псевдостационарные концентрации электролита при температуре t = 75°C и кислотности HCl= 1,5 г!л (табл. 13).
60
Таблица 13
Расчетная псевдостационарная концентрация электролита по С Ме
Псевдостационарная концентрация электролита Плотность тока, Дк , а(дм2
5 10 20 30 40 50 60 j 70 I 80
Cmе.г/л а 724 553 ' 412 338 310 300 298 284 275
Из анализа табл. 13 следует, что уменьшение катодной плотности тока способствует росту железа при псевдостацио-нарном состоянии раствора, Увеличение катодной плотности тока соответственно понижает количество железа при псев-достационарном состоянии раствора. В реальных условиях производства, как показали проведенные нами обследования ряда авторемонтных заводэв, процесс электролиза при восстановлении деталей в большинстве случаев проводится при плотностях тока Дк = 30—60 а/дм2. Псевдостационарная концентрация раствора при этих условиях электролиза колеблется в пределах, согласно расчетным данным, 338—298 г/л FeCl2-4Н20. Расчетная величина пСевдостационарной концентрации раствора на 3—5% отличается от псевдостацио-нарной концентрации промышленной ванны по следующим причинам:
-< а) часть электролита уносится подвесками, изоляцией и поверхностями восстанавливаемых деталей;
б) часть электролита уносится анодными решками, шламом и поверхностями анодов;
в) часть электролита теряется при фильтрации и выносится вытяжной вентиляцией.
Коэффициент выноса и потерь электролита отражает технологическую культуру производства при восстановлении деталей.
Разумеется, что там, где выше технологическая культура, потерь электролита меньше. : '
На основе проведенных исследований для условий производства рекомендуется готовить электролит с концентрацией соли железа 300 г/л FeCl2 -4Н20. Этот электролит через 2—3 смены, с учетом специфики данного производства, быстро приобретает псевдостационарное состояние по концентрации соли железа. Кроме того, раствор с такой концентрацией соли железа имеет зоны наивысшей электропроводности и наименьшей вязкости, покрытия, полученные из него, отличаются наибольшей работоспособностью.
61
3. Выбор пределов кислотности _
Пределы кислотности у электролитов осталивания" были определены и обоснованы И. М. Мелковой [12]. -
В растворе хлоридов железа при электролизе реакция взаимодействия солей кислот и слабых оснований идет с образованием основного хлорида FeOHCl, или FeOHCl2. Ионы железа (Fe2+) связывают ионы (ОН-), а‘в раствор^ появляются избыточные ионы водорода (H+), и поэтому раствор имеет кислую реакцию.
