Расчет:

x = (a-n)_*K_*0,08_*1000/100 мг(O₂)/л

1. а – общее количество прибавленного перманганата калия, мл;

2. n – объем перманганата калия, пошедший на взаимодействие с 10 мл щавелевой кислоты;

1. К – поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора перманганата точно к 0,01 н;

3. 0,08 – количество мг кислорода, эквивалентное 1 мл 0,01 раствора KMnO₄;

4. 100 – взятый объем воды.

Определение кислорода, растворенного в воде

Свежеосажденный гидроксид Mn (II) в щелочной среде легко окисляется молекулярным кислородом, растворенным в воде, до гидроксида марганца (IV). После добавления йодида калия и подкисления пробы Mn⁺⁴ восстанавливается

8

до Mn⁺² , причем выделяется йод в количестве, эквивалентном количеству прореагировавшего кислорода. Выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия.

Mn(OH)₄ + 2KI + 4HCl = MnCl₂ + I₂ +2KCl + 4H₂O

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

Реактивы:

Сульфат марганца, раствор

Иодид калия, щелочной раствор Серная кислота 25 % раствор Тиосульфат натрия 0,02 н раствор

Индикатор – крахмал

Выполнение анализа:

Пробу отбирают в склянку с притертой пробкой емкостью 150 – 200 мл. Для отбора пробы склянку помещают в большой сосуд и опускают в нее пробоотборную стеклянную трубку, по которой поступает вода (так, чтобы она доходила до дна склянки). После наполнения склянки дают воде переливаться через край в течение некоторого времени. Следят за тем, чтобы во время отбора пробы в склянку не попадали пузырьки воздуха. При их наличии отбор пробы повторяют. После наполнения склянки водой, закрывают ее пробкой. Затем вводят пипеткой, опуская ее под поверхность воды примерно до половины высоты склянки, 2 мл раствора сульфата марганца и 2 мл щелочного раствора йодида калия. Закрывают склянку пробкой. Содержимое склянки тщательно перемешивают и оставляют ее до полного отстаивания осадка, после чего осадок растворяют в 5 мл 25 % раствора серной кислоты. Склянку оставляют стоять в темноте 5 минут. Затем раствор из нее переносят в коническую колбу емкостью 250 мл. После этого титруют пробу раствором тиосульфата натрия. Сначала титруют до перехода коричневой окраски раствора в светло-желтую, затем прибавляют 2-4 мл раствора крахмала и титруют до исчезновения синего окрашивания.

Расчет:

x = a_*K_*0,02_*8_*1000/(V-4) мг/л

1. А – объем 0,02 н раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, мл

2. Поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора тиосульфата натрия точно к 0,02;

1. 0,02 – нормальность тиосульфата натрия

2. 8 – эквивалент кислорода

3. V – объем пробы воды, взятой для анализа, мл;

4. 4 – объем воды, вытесненной из склянки при введении реактивов.

9

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ МЕТАЛЛОВ

Процесс нанесения покрытий включает в себя: подготовку поверхности, нанесение покрытия, контроль качества покрытия.

Общая схема подготовки поверхности изделий состоит из различных видов обезжиривания, травления, декапирования, механической обработки, промывки и сушки. Реальное количество операций зависит от исходного состояния поверхности.

Образец полируют с одной стороны до зеркального блеска на вращающемся войлочном круге с применением полировальной пасты.

Остатки пасты и посторонних частиц удаляют с поверхности органическим растворителем (спирт, бензин и др.)

После полного высыхания образец взвешивают на часовом стекле, записывают начальную массу.

Измеряют площадь поверхности образца.

Никелирование

После выполнения вышеописанных операций проводят электрохимическое обезжиривание поверхности. В ванне для э/х обезжиривания на двух боковых штангах крепятся никелевые электроды. Обезжириваемая деталь крепится на центральной штанге в качестве катода, что определяется по интенсивности газовыделения в процессе обезжиривания. Реверсивным рубильником деталь периодически переключается на анод. Обезжиривание проводят в течение 5 минут при комнатной температуре и плотности тока 5-20 А/дм² в электролите, содержащем NaOH, Na₂CO₃ и Na₂SiO₃. Перед выключением тока обезжириваемая деталь должна быть анодом.

После обезжиривания, не отсоединяя контактного зажима, деталь промывают в воде и опускают в ванну для декапирования, содержащую раствор серной кислоты 1:4 до изменения цвета поверхности (если используется медный сплав, то с желтоватого на темно-красный).

После декапирования деталь сразу переносят в ванну для никелирования и закрепляют на катодной штанге.

Никелирование проводят на установке, изображенной на рис. 1.

10

Рис. 1. Схема установки

По бокам ванны никелирования на двух штангах закрепляют никелевые аноды. К центральной штанге, служащей катодом, подвешивают деталь для никелирования и балластные электроды по обеим сторонам от детали.

Электролит для никелирования содержит сульфат никеля, борную кислоту, фторид натрия, хлорид натрия, сульфат натрия и формалин. рН = 4 - 5,8.

Включают ток и засекают время. При необходимости электролит перемешивают механическим путем или пропусканием воздуха.

Процесс никелирования проводят при катодной плотности тока с учетом площади балластных электродов Д_к=0,25 а/м² и температуре 20-35 °С в течение 40-60 мин.

После никелирования, промывки в проточной воде, ополаскивания в дистиллированной воде и сушки детали в сушильном шкафу взвешивают деталь на том же часовом стекле и рассчитывают среднюю толщину покрытия по массе выделившегося никеля, используя формулу:

δ_ср = Р∗10000/(S_*ρ) мкм

1. δ_ср – средняя толщина покрытия в мкм;

2. Р – разность масс детали до и после нанесения покрытия, г;

3. S – площадь всей поверхности образца, см²;

4. ρ – плотность материала покрытия, г/см³.

Плотность металлического никеля - 8,9 г/см³

11

Контроль качества покрытия:

Качество покрытия оценивают на той стороне детали, которая была

заполирована. Оценивают внешний вид покрытия (блеск, цвет, однородность, отслаивание, пузырение и т.д.)

Определяют твердость покрытия на приборе ПМТ-3, используя инструкцию к нему.

Определяют открытую пористость покрытия. Для этого на обезжиренную, промытую и высушенную деталь накладывают фильтровальную бумагу, смоченную раствором, содержащим K₃[Fe(CN)₆] и NaCl. Через 10 минут бумагу снимают, промывают и высушивают в сушильном шкафу. В местах пор образуются цветные пятна (красно-бурые на медном сплаве и синие на железном). С помощью увеличительного стекла подсчитывают количество пор и относят к 1 см² поверхности.

Анодное оксидирование алюминия

Предварительные виды подготовки детали проводят так же, как и перед никелированием за исключением окончательного обезжиривания.

На полированной поверхности проводят измерение микротвердости на приборе ПМТ-3.

Перед окончательным обезжириванием деталь взвешивают.

На детали закрепляют контактный зажим и опускают в ванну для химического обезжиривания. Химическое обезжиривание перед оксидированием проводят в растворе, содержащем NaOH, Na₂CO₃ и Na₂SiO₃ в течение 3-5 минут после начала выделения водорода с поверхности.

Удерживая деталь за контактный зажим, вынимают ее из обезжиривающего раствора, ополаскивают в дистиллированной воде и переносят в ванну для оксидирования. Закрепляют ее на средней штанге так, чтобы раствор не покрывал контактный зажим. Устройство ванны оксидирования подобно ванне для никелирования (см. рис. 1) за исключением:

1. обрабатываемая деталь является анодом;

2. отсутствуют балластные электроды;

3. катоды изготовлены из инертного материала (графит, свинец, нержавеющая сталь).

Оксидирование проводится в течение 40-60 мин при анодной плотности тока Д_а=1,5 А/дм² при комнатной температуре в растворе серной кислоты 1:5.

После оксидирования деталь вынимают (предварительно отключив ток!), промывают в дистиллированной воде и, не снимая контактного зажима опускают

• стакан и наливают раствор калиевого хромпика до уровня ниже контактного зажима. Стакан с образцом ставят на электроплитку и доводят раствор до кипения, после чего снимают стакан с плитки и оставляют на 5-10 минут. По истечении времени, деталь вынимают, промывают и отмечают изменение цвета покрытия.

12

Отсоединяют контактный зажим, излишки воды убирают фильтровальной

бумагой и сушат деталь на часовом стекле в сушильном шкафу 5-10 минут.

После остывания детали до комнатной температуры повторно взвешивают и измеряют твердость поверхности на приборе ПМТ-3.

Сделать выводы об изменении величины твердости. Обратить внимание на различие внешнего вида поверхности образца, наблюдаемой в микроскопе при измерении твердости. Рассчитать толщину покрытия, используя ту же формулу, что при никелировании. Плотность оксида алюминия 2,4 г/см³.

АНАЛИЗ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Аналитическая влага

Аналитическую влагу определяют в сушильном шкафу. Для этого навеску топлива массой 1 г помещают в предварительно взвешенный металлический бюкс и выдерживают в сушильном шкафу при температуре 102-105°С 1-1,5 часа. Сушку производят с открытой крышкой бюкса.

После окончания сушки бюкс закрывают крышкой, помещают в эксикатор и охлаждают 20-30 мин до достижения им комнатной температуры, после чего проводят взвешивание.

Рассчитывают аналитическую влагу по формуле:

W^a = ∆g_*100/g %

1. g - навеска топлива, г

2. ∆g – убыль массы навески, г

Определение зольности

В предварительно взвешенный фарфоровый тигель помещают навеску топлива массой 0,5 г. Тигель с навеской ставят в муфельную печь, разогретую до 300-400°С. Затем температуру повышают до 800 °С и при этой температуре прокаливают в течение 1,5-2 часов. Тигель с золой вынимают, охлаждают некоторое время на воздухе на термоустойчивой прокладке, потом в эксикаторе 30-40 мин до комнатной температуры и взвешивают.

Выход золы рассчитывается по формуле:

А^а = g_2*100/g₁ %

1. g₁ - навеска топлива, г

2. g₂ – масса золы, г

13

Определение выхода летучих веществ и марки

Определение выхода летучих веществ проводится в закрытом фарфоровом тигле.

Взвешивают тигель вместе с крышкой и помещают в него навеску топлива массой 1 г. Закрытый крышкой тигель помещают в муфельную печь с температурой 800°С и выдерживают в нем 7 мин.

По истечении времени тигель извлекают из печи, охлаждают в течение некоторого времени на термостойкой прокладке, затем в эксикаторе до комнатной температуры. После охлаждения тигель взвешивают и определяют убыль массы.

Выход летучих веществ рассчитывают по формуле:

V^а = ∆g _*100/g - W^a %

1. g - навеска топлива, г

2. ∆g – убыль массы навески, г

3. W^a - аналитическая влага, %.

С учетом внешнего вида твердого остатка присваивают топливу марку.