Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Электрохимическая размерная обработка




Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

Механизм процесса анодного растворения металла.

Протекание тока в электролитической ячейке осуществляется посредством движения ионов под действием приложенного внешнего электрического поля.

Жидкие растворы, проводящие электрический ток за счет ионной проводимости, называются электролитами.

При ЭХРО в качестве электролитов используются водные растворы неорганических солей NaCl , NaNO3 ,Na2SO4 и др. реже кислот и щелочей. Удельная электропроводимость электролитов находится в пределах (0,1-0,4) 0м см , а их температура в интервале (4-60) оС. При этом применяют так называемые сильные электролиты, в которых все молекулы растворенного вещества диссоциируют на анионы (Аn- ) и катионы ( Кn+ ).

Например, водный раствор поваренной соли ( NaCl ) диссоциирует на Na+ (катион) и Cl- (анион). Кроме этого сама вода содержит ион водорода Н+ и гидроксила (ОН)- .

 

При отсутствии внешнего электрического поля (электроды разомкнуты) ионы движутся в электролите хаотически и электрического тока в нем не наблюдается. При этом на границе раздела твердой и жидкой фазы (металлического электрода и электролита) образуются два электрически заряженных слоя: поверхностный слой металла, заряженный положительно или отрицательно, и слой ионов, имеющий противоположный заряд.



Между этими слоями устанавливается определенный потенциал, который называется равновесным ( Fр ). Этот потенциал измеряется относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого при всех условиях принимается равным нулю.

Подключение электродов ячейки к источнику напряжения сдвигает их потенциалы от равновесных: и вызывает протекание электродных процессов.

На аноде происходит: 1) основная реакция - растворение (окисление) металла с образованием гидрата окиси металла, выпадаемого в осадок при обработке в нейтральных и щелочных электролитах.

(2.1) Ме — ne —> Men+ ; Men+ + n OH- —>Me(OH)n

где n - валентность металла (Ме)

или с образованием растворимой соли при обработке в кислотах

(2.2) Men+ + n R- —>Me( R )n

и 2) возможна побочная реакция - образование кислорода, снижающая К.П.Д. процесса анодного растворения:

(2.3) 2 OH- - 2 e —> H2O +O ; O+O—>O2

На катоде происходит выделение водорода, процесс образования которого в зависимости от условий протекает по разному:

а) в кислотах и при малых плотностях тока в нейтральных и слабо щелочных растворах восстановление водорода осуществляется по схеме:

(2.4) H+ + e —> H ; H+H—>H2

б) в нейтральных растворах при больших плотностях тока и больших напряжениях на электродах образование молекулярного водорода может осуществляться за счет разложения молекул воды:

(2.5) H2O + e —> H+ OH- ; H+H—>H2

Перечисленные уравнения отражают лишь конечный результат процесса анодного растворения, который представляет собой совокупность сложных взаимосвязанных процессов (диффузионных, миграции ионов, выделение тепла, гидродинамики электролита в зазоре, образование окисных пленок и др.). Схема взаимодействия основных процессов анодного растворения представлена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема межэлектродного промежутка (а) и взаимодействие основных процессов анодного растворения (б) .

Характер электрохимических реакций и технологических показателей ЭХРО зависят от кислотности и щелочности электролита, который оценивают водородным показателем рН. При обработке значительного количества деталей в одном и том же электролите его рН повышается до 9-11, что ухудшает условия растворения металлов.

Для сохранения постоянства шероховатости обработанной поверхности, скорости съема и энергоемкости процесса осуществляют стабилизацию рН электролита за счет буферирования раствора, например, борной кислотой в количестве 3-30 г/л.

О характере протекания электродных процессов можно судить по поляризационным кривым, которые представляют собой зависимость между плотностью тока ( i ) и потенциалом на электроде ( F ), сравниваемым с потенциалом стандартного водородного электрода.

Рассмотрим влияние условий обработки (рис. 2.4) на процесс анодного растворения. Пусть первоначально обработка осуществляется в неподвижном электролите (рис. 2.4, кривая 1). Тогда при потенциалах близких к равновесному Fp1 (а - зона), наблюдается режим активного анодного растворения. Однако, дальнейшее увеличение потенциала приводит к образованию на поверхности анода окислов растворяемого металла и к торможению скорости растворения, несмотря на рост электродного потенциала. Кроме того, из-за возможной адсорбции кислорода, растворенного в воде, анодная поверхность может покрываться пассивирующими соединениями и при более низких потенциалах, чем равновесный потенциал образования окислов (Fp2 ). Такое явление торможения скорости анодного процесса называется пассивацией. Полная пассивация наступает при так называемом потенциале Фладе (Fп ).

Если потенциал пассивного электрода увеличить, то при некотором значении Fпп (потенциал перепассивации) начинается растворение окислов. Снова резко возрастает анодный ток, т.е. поверхность металла становится активной.

Рис. 2.4. Схематические поляризационные характеристики при различных условиях анодного растворения:

1- обработка в неподвижном электролите, 2- обработка в подвижном электролите без активирующих анионов, 3- обработка в подвижном электролите с активирующими анионами.

Значительное влияние на анодные пассивационные явления оказывает скорость прокачки электролита вдоль поверхности обрабатываемой детали (анода). С ростом этой скорости увеличивается скорость отвода ионов Ме и пассивация наступает лишь при больших плотностях тока.

Для многих сплавов (на основе никеля, железа, хрома и др.) устранение их пассивации возможно достигнуть введением в электролит активирующих анионов ( Сl- , Вr - и др.), которые в определенных условиях частично или полностью вытесняют кислород из пассиввирующих соединений и образуют растворимые и легко диссоциирующие в электролите соединения (например, FeCl2 ).




Читайте также:
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (921)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.008 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7