Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 [ 52 ] 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

действием кислоты облегчается отрыв оксидов от поверхности. Процесс ведут при анодной плотности тока 5- 10 А/дм, выдерживая изделия в растворе в течение 3- .5 мин. Катодное травление происходит за счет восстановления ионов водорода, который, выделяясь с поверхности металла, механически отрывает окалину с поверхности.

Очистку поверхности мелкпх изделий (часовые механизмы, детали электровакуумных приборов) проводят ультразвуком, а изделия ювелирной промышленности подвергают электрохимическому или химическому полированию. После травления изделия промывают водой, сушат и направляют для нанесения покрытий.

2. Металлические покрытия и методы их нанесения

Защитные покрытия делятся на металлические и неметаллические и покрытия, получаемые химической и электрохимической обработкой поверхности металла. Особое место в технике занимает гуммирование и покрытие полимерными материалами.

Металлические покрытия на изделия, изготовленные из металлических или неметаллических (стекло, керамика, пластмассы и др.) материалов, наносят для защиты от коррозии, повышения твердости, электропроводности и придания им красивого внешнего вида. Покрытия наносят электрохимическим осаждением (гальванический метод), термомеханическим (плакированием) и диффузионным (см. гл. V) методами, распылением (ме-таллизадия) и погружением в расплавленный металл (горячий метод).

По характеру защитного действия против коррозии металлические покрытия подразделяются на катодные и анодные. К катодным покрытиям относятся такие покрытия, при которых покрывающий металл имеет более положительный электродный потенциал, чем металл защищаемого изделия, например сталь, покрытая оловом или медью. При нарушении целостности катодного покрытия оно перестает защищать изделие от коррозии, более того, присутствие такого металла на поверхности изделия усиливает его коррозию. Анодными покрытиями являются такие покрытия, при которых покрывающий металл имеет в данной среде более отрицательный электродный по-

тенцнал, чем защищенный, например, при покрытии стали цинком.

Лиодиое покрытие будет защищать основной металл при нарушении его целостности, лишь само подвергаясь разрушению. Следовательно, требования герметичности при нанесении анодного покрытия не очень существенно, тогда как катодное покрытие должно быть сплошным и непроницаемым для агрессивной среды.

1. Гальванический метод. Гальванические покрытия широко применяют в машиностроении, так как нанесение их на изделия обеспечивает получение прочных покрытий при небольших расходах и потерях металла. Процесс получения гальванического покрытия состоит в выделении и осаждении металла или сплава из водных растворов их солей пропусканием постоянного электрического тока через электролит. Покрываемое изделие в электролизере служит катодом, а анодами - пластины осаждаемого металла (растворимые аноды), графита или металла нерастворимого в электролите (нерастворимые аноды). В качестве электролита применяются соли тех металлов, металл которых наносится иа поверхность защищаемого изделия. Проводя электролиз в ваннах с растворимыми анодами, металл анода растворяется, а из раствора на катоде выделяется такое же количество металла, поэтому концентрация раствора соли в электролите практически не изменяется в процессе электролиза. При использовании нерастворимых анодов постоянство концентрации электролита поддерживается периодическим введением требуемого количества соответствующей соли.

Рассмотрим процесс нанесения покрытий никелем при использовании растворимых анодов (рис. 66). Применяя растворимые аноды (никель) и электролит (соль NiS04 и Н2О), на катоде и аноде происходят процессы:

Рис. 66. Схема элск тролизера для нанесс

ния покрытий; / - Daiiira; 2 - катод; 3 - анод; 4 - электролит

Ni2-!- 4-2е-№ (на катоде) Ni 2e--vNi2+ (на аноде)

Выделяющийся металл Ni покрывает поверхность изделия, образуя металлический осадок различного строения, начиная от гладкого мелкокристаллического до крупнокристаллического.

Масса металла, выделившегося при электролизе, зависит от количества прошедшего электричества и строго подчиняется первому закону Фарадея, т. е. количество вещества, выделяющегося на электроде, прямо пропорционально количеству электричества, проходящего через электролит. Для выделения 1 г-экв (отношение атомной массы металла к его валентности) любого металла затрачивается 26,8 А-ч. Количество металла, выделяемое на катоде при прохождении постоянного тока силой в один ампер в течение часа, называется электрохимическим эквивалентом, который различен для металлов, например, электрохимический эквивалент для серебра равен 4,025 г/А-ч (107,88/26,8), золота -7,357 г/А • ч, цинка- 1,210 г/А-ч и т. д.

Толщину слоя металла на изделии определяют по следующей формуле:

d-60-бО

где а - толщина покрытия, см; С - электрохимический эквивалент, г/А-ч; т - продолжительность электролиза, мин; т] - выход металла по току (отношение практиче-.ски выделившегося металла к количеству металла, которое должно было выделиться теоретически), %; /к - катодная плотность тока, А/см; d--плотность металла, г/см.

Гальванические покрытия можно наносить на изделие толщиной от микрон до нескольких миллиметров. Покрытия обладают высокой чистотой и равномерно распределены по всей защищаемой поверхности. Гальванический способ нанесения покрытий имеет ряд преимуществ перед другими способами и, в частности, отличается легкостью регулирования толщины покрытия, малым расходом металла, пе требует нагрева электролита, обеспечивает нанесение и металлов, и сплавов, но получаемое покрытие по этому способу пористо.

Наибольшее применение в настоящее время находят сернокислотные и цианистые электролиты. Сернокислотные электролиты образуют осадки на металле, которые имеют крупнокристаллическое строение. Цианистые

6-3504 161