- •Тема 1. Электродные потенциалы. Электродвижущие силы
- •Тема 2. Электролиз
- •Классификация электродов.
- •Реальные электрохимические процессы. Явления поляризации.
- •Электролиз в промышленности
- •Электрохимическая обработка металлов
- •Тема 3 Коррозия металлов и способы защиты от неё. Коррозия металлов
- •Химическая коррозия металлов.
- •Электрохимическая коррозия металлов.
- •Методы защиты от коррозии.
- •Стандартные энтальпии образования (dНo) и энтропии (So) некоторых химических веществ
- •Энергия Гиббса некоторых химических веществ
- •Стандартные электродные потенциалы металлов при 293 к
Электрохимическая обработка металлов
Электрохимическая обработка (ЭХО, предложена и воплощена В. Н. Гусевым) металлов основана на явлении электролиза с растворимым анодом. Катод при ЭХО, как правило, не изнашивается.
Скорость растворения анода (изменение массы в единицу времени) при ЭХО зависит от плотности тока на аноде, рассчитываемой делением силы тока на площадь анода, вида обрабатываемого металла, состава и скорости обновления электролита, возможности образования на поверхности анода труднорастворимых оксидных пленок (химической поляризации анода).
При ЭХО металлов выделяют отделочные процессы: травление, полирование, жидкостно-абразивная обработка и удаление заусенцев. Обработка осуществляется при относительно больших межэлектродных промежутках (десятки мм).
Травление — удаление с обрабатываемой поверхности оксидных пленок. Применяют анодное травление и катодное травление.
При анодном травлении роль анода выполняет деталь, на нее подается положительный потенциал. При этом на поверхности детали происходит анодное отслаивание оксидных пленок за счет анодного окисления металла доступ электролита, к которому осуществляется по трещинам в пленках:
Fe - 2е~ = Fe2+.
Анодное травление используется для удаления тонких пленок. При катодном травлении деталь является катодом. Поэтому на ее поверхности происходит разрядка высокоподвижных и проникающих в различные трещины пленок ионов водорода:
2H++2e- = H2↑.
В результате восстановления газообразный водород «взламывает» оксидные пленки, которые, потеряв сплошность, быстро разрушаются. Так удаляют толстые пленки. Наибольший эффект удаления толстых пленок достигается поочередным подключением обрабатываемой детали к положительному и отрицательному полюсу источника питания.
Полирование — сглаживание микронеровностей на поверхности детали. Растворение металла анода, которым является, протекает, главным образом на выступах микронеровностей, так как в этих местах электродный потенциал меньше, чем на ровной поверхности (атомы металла на выступах связаны с меньшим числом атомов кристаллической решетки и слабее удерживаются ею, легче переходят в окисленное состояние).
Размерная ЭХО служит для придания детали нужной формы и размеров. Такая обработка происходит при непрерывном и интенсивном обновлении электролита, прокачиваемого через межэлектродный промежуток под давлением. Деталь является анодом. Размерная обработка основана на том, что скорость растворения металла обрабатываемой детали на участках с различными значениями межэлектродного промежутка разная. Чем меньше межэлектродное расстояние, тем выше плотность тока (так как сопротивление электролита на меньшем по длине участке — меньше) и интенсивнее протекает анодное растворение металла.
Когда катод приближается к аноду, деталь начинает электрохимически растворяться и тем интенсивнее, чем ближе к аноду находится участок многопрофильного катода. В конечном итоге деталь принимает такую форму, что на выступ анода приходится углубление в детали и наоборот. Если при этом деталь вращать, можно осуществить электрохимическое точение, если использовать в качестве анода тонкий и длинный стержень, то можно осуществить электрохимическое прошивание детали, заменяющее процесс сверления.
В настоящее время применяют более 50 разновидностей ЭХО. Она наиболее эффективна при изготовлении сложных по профилю деталей из трудно обрабатываемых резанием металлов и токопроводящих сплавов.
Литература
Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1978. – С. 285 – 293.
Шиманович И.Е. и др. Общая химия в формулах, определениях, схемах. – Мн.: Унiверсiтэцкае, 1996. – С. 155 – 159.
Воробьев В.К., Елисеев С.Ю., Врублевский А.В. Практические и самостоятельные работы по химии. – Мн.: УП «Донарит», 2005. – С. 65-84.