chemistry / chemistry1 / ХимиЯ / 298-299

¹ I 111

Рис. 9.13. Схема электрохимиче­ской обработки металлов:

/ — раствор электролита; 2 — катод (инструмент); J—анод (изделие)

ф

тельному полюсу источника тока подключается катод (инстру­мент), обычно изготавливаемый из стали. На катоде выделяется во­дород. Между электродами сохраняется небольшой зазор, по мере растворения анода передвигают катод, чтобы сохранить малое рас­стояние между анодом и катодом. В зазор между электродами по­дается под давлением раствор электролита, в данной установке через полость в центре катода. Раствор электролита выносит из межэлектродного пространства продукты анодного растворения и газообразные продукты катодной реакции. Последние затем удаля­ются в атмосферу, а продукты растворения тем или иным сдособом выводятся из раствора электролита. В качестве растворов электро­литов для обработки сталей и многих цветных металлов (никель, медь, кобальт, титан) и их сплавов применяется раствор NaCl; для обработки алюминия, цинка, олова и их сплавов — раствор NaNO₃, для обработки молибдена и вольфрама — раствор NaOH.

В настоящее время ЭХОМ используется для обработки лопаток турбин, штампов и пресс-форм, твердых и тугоплавких металлов и сплавов, получения и обработки отверстий и полостей, для фрезе­рования, точения и шлифования различных изделий, заточки инст­румента.

Анодное оксидирование (анодирование) широко применяется для обработки металлов и прежде всего алюминия. Алюминиевое изделие играет роль анода электролизера. Электро­литом служит раствор серной, ортофосфорной, хромовой, борной или щавелевой кислот, катодом может быть металл или сплав, не взаимодействующий с раствором электролита, например нержа­веющая сталь или свинец. На катоде выделяется водород, на аноде происходит образование оксида алюминия AI2O3. Суммарный про­цесс на аноде можно представить следующим уравнением:

• А1₂О₃

6Н⁺

2А1 + ЗШЭ — бе

Механизм реакции имеет сложный характер. Электродная реак­ция протекает в несколько стадий. Наряду с образованием оксида происходит его частичное растворение в кислоте: 298

ЗН₂О

А1₂О₃ + 6Н⁺ = 2А1³

В результате пленка становится пористой, через поры пленки эникают ионы и процесс роста пленки продолжается. Получен-пленка АЬОз имеет ценные свойства. Она весьма пориста, при-бм размеры пор очень малы. Вследствие этого пленка может быть ропитана различными составами, повышающими коррозионную эйкость поверхности. Красители также могут придать поверхно-разнообразную окраску, что используется при декоративной бработке алюминия и его сплавов.

Оксидная пленка на алюминии имеет высокую твердость, по­эму после анодирования и пропитки оксидного слоя смазкой рачительно повышается износостойкость деталей. В растворах эрной, щавелевой и лимонной кислот получаются тонкие плот­ве пленки с высоким электросопротивлением, например на алю-линии высокой чистоты — пленки с электросопротивлением 10¹⁴ )м • см. Поэтому оксидирование используется для получения изо-фующих слоев на лентах, применяемых в электрических конден-аторах и других устройствах.

Кроме алюминия производят также электрохимическое оксиди-эвание магния, меди и титана, например, по реакции

2Н⁺ + 2е

Mg + 2Н₂О -> Mg(OH)₂

Электролиз нашел применение в различных отраслях в технике, ричем области его использования непрерывно расширяются. На-ример, в последние годы разработаны электрохимические преоб-азователи информации и электрохромные устройства, в основе действия которых лежат законы электролиза.

Вопросы и задачи для самоконтроля

9.20. На электролитическое рафинирование в водных растворах H2SO4 поступи­ ла медь, содержащая примеси цинка и серебра. Какие процессы будут протекать на >аноде и катоде? Где окажутся в результате рафинированные серебро, медь и цинк?

_^Какое время нужно для проведения электролиза при токе 100 А, чтобы на катоде

доездилась медь массой 1,37 кг при В_Си = 100 %?

9.21. Электрохимическое хромирование проводят из раствора хромовой ^(H₂CrO.i) и серной кислот. Какие процессы протекают на нерастворимом аноде и

Катоде? Рассчитайте время, необходимое для получения хромового покрытия тол-% Щиной 20 мкм при плотности тока 1 кА/м², выходе хрома по току 30 % и плотности \ Хрома 7,14 г/см³. Рассчитайте объемы газов при нормальных условиях, выделивших-■ Ся на аноде и катоде на единице площади электродов (1 м²) за это время. '< 9.22. Сколько времени необходимо для электрохимического фрезерования в ни­келе канавки длиной 10 см, шириной 1 см и глубиной 0,1 см при токе 100 А и выхо­де по току 50 %? Плотность никеля 8,9 г/см³.

299