Основы восстановления деталей осталиванием - Швецов А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
В результате гидролиза соли железа и разряда H+ при электролизе в лрикатодном слое происходит изменение кислотности.
Кислотность растворов характеризуется концентрацией H+. или величиной pH = —IgCH.
Исследования [12] защелачивания прикатодного слоя при изменении Сме, HCl раствора и Дк показали, что с увеличением Дк от 3—8 а/дм2 происходит наиболее интенсивное за-; щелачивание прикатодного слоя. С дальнейшим повышением Дк, pH прикатодного слоя возрастает незначительно. С увеличением -Сме в растворе влияние повышения Дк на величину pH уменьшается, что связано с облегчением осаждения железа и затруднением разряда ионов водорода. Максимальное заще-лачивание прикатодного слоя идет в диапазоне кислотности
0,3—1,1 г/л HCl, где буферная емкость раствора хлоридов железа наименьшая. С увеличением HCl в растворе защелачи-ьание прикатодного слоя уменьшается при всех Дк.
Защелачивание, происходящее в прикатодной зоне, приводит к накоплению гидроокиси, которая, включаясь в покрытие, разрушает целостность структуры электролитического железа (она становится слоистой) и ухудшает долговечность восстановленных деталей.
На основании изложенных результатов был сделан вывод
о том, что содержание свободной кислоты в растворе хлоридов железа ниже НС1=1,1г/л нежелательно, а ниже HCl = = 0,5 г!л недопустимо.
Перевод величины кислотности г/л в значение pH, и наоборот, в зависимости от Сме в растворе, приводится на рис. 38.
- Величину кислотности HCl= Ц1 г!л принято считать нижним допустимым пределом кислотности.
Верхний предел кислотности был установлен в зависимости от технико-экономических условий электролиза. Основным критерием служил катодный выход железа по току.
62
/
На основании исследований [8, 12 и др.] было установлено, что с повышением кислотности раствора катодный выход железа по току резко падает, а анодный — растет. С увеличением Сме в растворе акЄ повышается, a Saa —уменьшается.'
Hucлотность, HCP г/л
" P и с. 38. ‘ Изменение pH хлоридов железа от HCl (г/л).
Величина кислотности НС1>3 г/л в растворе хлоридов железа незначительно оказывает влияние на защелачивание прикатодного слоя, но резко снижает катодный выход железа по току. На основе изложенного, было признано неэкономичным применение в условиях производства использование кислотности HCl>3 гіл.
Величина кислотности НС1 = 3 г/л раствора принята за верхний допустимый предел кислотности.
4. Выбор рациональной начальной плотности тока
Качественное сцепление электролитического железа (покрытия) с основным металлом детали (основой) во многом
63
#
І
зависит от начальных режимов электролиза, в частности от начальной плотности тока (Д"ач). • .
Для определения начальных условий электролиза были проведены потенциостатичесиие исследования [12] изменения начального тока, во времени в различных условиях электролиза. V ' .
При электролизе возможно йак выделение железа и водо-, рода, так и одного водорода при более положительном потенциале. Если на катоде поддерживать постоянный потенциал (ф), то ток, идущий на определенную реакцию, будет изменяться с изменением сопротивления -цепи. Отсюда следует, что если меняется один параметр, то можно установить его зависимость от Дк.
После включения тока на катоде происходят следующие явления: заряжение двойного слоя, выделение водорода, изменение состояния поверхности восстанавливаемой детали под влиянием H2, повышение pH прикатодного слоя. Изменения качественного состояния поверхности и pH прикатодного слоя происходят В период времени Tl, которое может через период т привести к постепенному созданию условий для разряда ионов железа. Описанное явление произойдет только при достаточной величине потенциала.
Возможно несколько случаев соотношений величин [12]
X И Tb
1) 0<т</ті, когда осаждение ионов железа начинается до окончания изменения в двойном слое или одновременно с. его окончанием;
2) т=0, когда осаждение ионов железа начинается сразу после включения тока;
3) т= ~ , когда осаждения ионов железа не происходит.
В первом случае происходит реакция выделения водорода.
С течением времени поверхность активируется и постепенно переходит к процессу совместного разряда ионов водорода и железа.
Во втором и третьем случаях железо или не осаждается вообще или осаждается на пассивную, не успевшую активироваться, поверхность.
Температура раствора хлоридов железа оказывает большое влияние на ЦТ- С увеличением температуры уменьшается адсорбционная способность железа, что повышает активацию поверхности катода. Подводимая энергия при этом в большей степени расходуется на разряд ионов железа, чем при понижении температуры раствора хлоридов железа.
64
*
_ •
Для получения прочного сцепления покрытия с поверхностью восстанавливаемой детали при снижении температур раство-
Днач к •
Понижение кислотности раствора хлоридов железа. менее HCI<1,1 г/л отрицательно сказывается на прочности сцепления покрытия с основой, т. к. в этом случае появляются концентрационные ограничения по водороду из-за высокого pH и
