Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения



На правах рукописи


Балмасов Анатолий Викторович


увеличение свойства поверхности металлов способами химической и хим обработки: закономерности и технологические решения


Специальность 05.17.03 –

Разработка химических процессов и защита от коррозии


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук


Иваново 2006

Работа выполнена в Муниципальном образовательном Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения учреждении высшего проф образования Ивановский муниципальный химико-технологический институт


Научный консультант: доктор хим наук, доктор

Лилин Сергей Анатольевич


Официальные оппоненты: доктор технических наук, доктор

Галанин Сергей Ильич


доктор хим наук, доктор

Гамбург Юлий Давидович


доктор технических Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения наук, доктор

Смоленцев Владислав Павлович


Ведущая организация: ГОУВПО Самарский муниципальный аэрокосмический институт им. академика С.П. Царица


Защита состоится “____” _________2007 г. в _______ часов в аудитории Г205 на заседании диссертационного совета Д 212.063.02 при ГОУВПО Ивановский муниципальный Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения химико-технологический институт по адресу:

153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО ИГХТУ по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.


Автореферат разослан “_______” _____________ 2007 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения Гришина Е.П.
^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ
Актуальность темы. Увеличение свойства поверхности металлов при химической и хим обработке имеет принципиальное практическое значение. Состояние поверхности конкретно оказывает влияние на технические и эксплуатационные характеристики деталей, узлов и Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения изделий в целом. Говоря о повышении свойства поверхности при химической обработке, в большинстве случаев обращают свое внимание на уменьшение шероховатости, увеличение отражательной возможности, повышение коррозионной стойкости. Это относится как к анодным (электрополирование Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения, размерная химическая обработка), так и катодным процессам (гальванотехника). Но в неких случаях, напротив, поверхность должна быть довольно развитой (подготовка поверхности перед пайкой, нанесением защитных покрытий и др.). В любом случае Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения для оптимизации критерий проведения процесса необходимо знать особенности химического поведения разных металлов в электролитных системах разной природы.

Решение прикладных задач увеличения свойства поверхности металлов при химической обработке плотно сплетено с исследованием воздействия эффектов массопереноса Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения на характеристики химических процессов. Проведение анодного растворения металлов в области диффузионного контроля нередко содействует уменьшению шероховатости поверхности, увеличению ее отражательной возможности и коррозионной стойкости. Такового рода эффекты имеют место при размерной химической обработке Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения, химическом и хим полировании металлов. Напротив, при катодном осаждении металлов в области предельных токов обычно наблюдается повышение шероховатости.

Существенное воздействие на химическое поведение металлов оказывают физико-химические характеристики раствора Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения, в каком протекают химические и хим процессы. Повышение вязкости среды, переход от обычных гидратированных ионов металла к всеохватывающим частичкам содействует усилению воздействия диффузионных процессов. Внедрение неводных и водно-органических смесей электролитов позволяет Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения изменять электропроводность, вязкость, сольватирующую и комплексообразующую способность рабочей среды, что дает возможность преднамеренно оказывать влияние на технологические характеристики химических процессов. Но к истинному времени эти достоинства водно-органических смесей применены далековато не в полном объеме Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения.

Дополнительные способности регулирования критерий протекания химических процессов с учетом явлений массопереноса возникают при использовании нестационарных способов электролиза. Применение импульсных режимов позволяет в ряде всевозможных случаев повысить качество поверхности металла как при Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения анодной обработке, так и при катодном осаждении. Не считая того, применение нестационарных электронных режимов содействует увеличению точности анодного химического формообразования и равномерности рассредотачивания металла по поверхности катода в процессах гальваностегии. В Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения то же время, внедрение многообещающих технологических процессов с внедрением импульсного тока тормозится недочетом познаний в этой области.

На основании выше изложенного, является животрепещущим исследование и обобщение данных по воздействию физико-химических параметров смесей электролитов Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения и электронных режимов на технологические характеристики процессов химической и хим обработки металлов и разработка научно обоснованных советов по оптимизации составов рабочих смесей и критерий обработки.

Работа производилась в рамках научного направления Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения ГОУВПО ИГХТУ (2001 - 2005 гг.) «Электрохимические и электрокаталитические процессы в разных межэлектродных средах, гальванотехника и обработка поверхности» и «Решения о научно-техническом сотрудничестве» меж ИГХТУ и Муниципальным рязанским приборным заводом (2003-2004 гг.).

^ Цель работы Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения: установление закономерностей поведения металлов при химической и хим обработке и разработка на их базе высокоэффективных смесей и технологий, обеспечивающих увеличение свойства обработанной поверхности.

Для заслуги поставленной цели решались последующие задачки:

^ Научная новизна:

  1. В первый раз проведены периодические исследования анодного поведения вольфрама, никеля, меди, серебра, металлов подгруппы титана в водно-органических и аква смесях Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения электролитов. Показано, что для изученных металлов в исследованных смесях при больших анодных потенциалах лимитирующей стадией процесса является массоперенос в растворе.

  2. Развиты и обобщены представления о формировании микрорельефа поверхности исследованных металлов при химической и Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения хим обработке, учитывающие воздействие состава и физико-химических параметров смесей на эффекты массопереноса и характеристики поверхностных слоев. Повышение вязкости раствора при внедрении органического растворителя и увеличение сопротивления поверхностного слоя вследствие легирования Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения его компонентами раствора содействуют переходу процесса в режим полирования.

  3. С внедрением способа фрактальной геометрии установлен более равномерный нрав растворения вольфрама и серебра при их электрополировании в водно-органических электролитах.

  4. Установлено, что применение Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения импульсного тока миллисекундного спектра обеспечивает увеличение катодной поляризации и поляризуемости при электроосаждении серебра из полилигандных электролитов. Это содействует формированию тонкодисперсного осадка серебра и увеличению равномерности его рассредотачивания по поверхности катода.

  5. На базе Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения развитых представлений разработан ряд новых высокоэффективных электролитов для химической и хим обработки металлов, обеспечивающих высочайшее качество обработанной поверхности, составы которых защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ.

^ Практическая значимость:

  1. Разработаны составы смесей и Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения определены режимы химической обработки вольфрама и вольфрамокобальтовых жестких сплавов, циркония и гафния, дозволяющие повысить точность копирования электрода-инструмента и качество обработанной поверхности. Разработанные электролиты употребляются на ФГУП НПП «Алмаз» г. Саратов для обработки деталей электровакуумных Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения устройств из гафния. Их применение позволило повысить качество обработанной поверхности деталей и увеличение стабильности черт готовых изделий при сохранении нужной производительности процесса.

  2. Определены режимы нестационарного электролиза при электроосаждении серебра Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения из полилигандных электролитов, дозволяющие сделать лучше равномерность рассредотачивания катодного осадка по поверхности изделий сложного профиля и уменьшить шероховатость покрытия. Разработана технологическая схема серебрения деталей из жаростойкого сплава с внедрением нестационарного электролиза, прошедшая успешную апробацию Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения в критериях промышленного производства на ОАО ГМЗ «Агат», г. Гаврилов-Ям Ярославской обл.

  3. Оптимизированы условия подготовки поверхности титана, обеспечивающие нанесение серебряного покрытия без промежных железных подслоев. Разработана технологическая схема однослойного серебрения деталей из Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения титанового сплава, позволяющая повысить коррозионную стойкость изделий. Элементы технологии рекомендовано принять за базисные при разработке новейшей технологической схемы производства волноводов из титана ВТ1-0 на Муниципальном рязанском приборном заводе.

  4. Разработанный технологический Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения процесс пассивации серебряных покрытий рекомендован к внедрению на ЗАО «Красная Пресня» г. Приволжск Ивановской обл.

  5. Процессы хим полирования и удаления заусенцев с деталей из сплавов на базе меди в разработанных смесях Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения внедрены в серийном производстве деталей топливной аппаратуры на ЗАО «Инта-Центр», г. Ярославль. Применение разработанной технологии хим полирования на ОАО «Шадринский автоагрегатный завод», г. Шадринск Курганской обл. обеспечило увеличение плотности радиаторов, изготавливаемых Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения по технологии «Купробрейз».

^ Создатель защищает:

^ Достоверность результатов.

Достоверность результатов работы обеспечивалась внедрением научно обоснованных способов исследования и устройств, часто поверяемых метрологической службой. Погрешности измерений оценивались по неоднократным измерениям с Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения следующей обработкой результатов в согласовании с ГОСТ 8.207-76. Доказательством корректности приобретенных результатов является их практическая реализация в критериях промышленного производства.


^ Апробация результатов работы и личный вклад создателя.

Главные результаты диссертационной работы были доложены и Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения оговорены на Интернациональных, Всесоюзных и Всероссийских конференциях, в том числе на 5 Всесоюзном совещании по химии неводных смесей неорганических и всеохватывающих соединений (Москва - 1985); 37 совещании Интернационального химического общества (Вильнюс - 1986); Всесоюзной конференции Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения «Электрохимическая размерная обработка деталей машин» (Тула - 1986); 1 Всесоюзной и 3 Русской конференциях «Химия и применение неводных растворов» (Иваново - 1986, 1993); 7 Всесоюзной конференции по электрохимии (Черновцы - 1988); 8 Всесоюзном симпозиуме «Двойной слой и адсорбция на жестких электродах» (Тарту - 1988); 1 Всесоюзной Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения конференции «Электрохимическая анодная обработка металлов» (Иваново - 1988); 4 и 5 научно-технических семинарах с интернациональным ролью по неконвенциональным технологиям в машиностроении (Болгария, Ботевград - 1989, 1991); 6, 7, 8 Интернациональных Фрумкинских симпозиумах (Москва - 1995, 2000, 2005); 6 и 7 Интернациональных конференциях «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах» (Иваново - 1995, 1998); Всероссийской Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении» (Тула - 1997); 2 – 5 Интернациональных научно-практических семинарах «Современные химические технологии в машиностроении» (Иваново - 1999, 2001, 2003, 2005); Интернациональной научно-технической конференции «Кристаллизация в наносистемах» (Иваново - 2002); Всероссийской научно-практической конференции Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения «Гальванотехника, обработка поверхности и экология в XXI веке» (Москва - 2003); Интернациональной научно-технической конференции «Электрохимические и электролитно-плазменные способы модификации железных поверхностей» (Кострома - 2003); 2 Интернациональной конференции «Покрытия и обработка поверхности» (Москва - 2005).

Разработанная разработка хим полирования Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения титана отмечена дипломом Ивановского инноваторского салона «Инновации-2004»; разработка хим полирования меди и ее сплавов – серебряной медалью VI Столичного интернационального салона нововведений и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2006).

Работа выполнена в Ивановском муниципальном химико Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения-технологическом институте. Создателем лично проведен критичный анализ литературных данных по теме диссертации. Экспериментальные результаты, также теоретические обобщения и расчеты, выставленные в работе, выполнены под управлением создателя либо лично создателем.

По материалам диссертации Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения размещена 41 работа, в том числе 23 статьи в ведущих научных журнальчиках, получено 2 А.с. СССР, 3 патента РФ и положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.


^ Структура и объем работы:

Диссертация состоит из Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения введения, 6 глав, общих выводов, перечня литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 325 страничек, содержит 102 рисунка и 49 таблиц. Перечень литературы включает 350 наименований.

^ Основное содержание работы

Глава 1. Введение и состояние препядствия

Дается анализ работ А.Д. Давыдова, Ю Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения.Д. Гамбурга, С.Я. Грилихеса, Д.Ландольта, Е.М. Румянцева, Б.П. Саушкина, С.И. Галанина и др., в каких рассматриваются задачи формирования микрорельефа поверхности металлов зависимо от рассредотачивания Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения электронных полей, физико-химических параметров вязких приэлектродных слоев и поверхностных пленок. Рассмотрены вопросы, связанные с воздействием состава раствора на эффекты массопереноса и характеристики поверхностных слоев. Показано, что применение электролитов, содержащих органические растворители, позволяет существенно Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения расширить способности управления процессом формирование микрорельефа.

Внедрение нестационарного электронного режима позволяет интенсифицировать массоперенос и регулировать процессы формирования пассивирующих слоев. Электролиз с применением импульсного либо реверсивного тока дает возможность получения мелкокристаллических Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения гальванических осадков из обычных по составу электролитов, а при анодной обработке обеспечивает полирование поверхности.

В заключение первой главы сформулированы цель работы и задачки, подлежащие решению.


^ Глава 2. Общая методика исследовательских работ и применяемая аппаратура

Объекты Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения исследования: никель Н0; цирконий (99,9%) и гафний (99,9%); приобретенные йодидной возгонкой с следующими переплавкой в атмосфере аргона либо гелия и рекристаллизационным отжигом; на техническом уровне незапятнанный титан ВТ1-0; медь М1; латуни ЛС59 и Л Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения60; серебро Ср999 и его сплав с медью СрМ925 (92,5% Ag, 7,5% Cu); вольфрам (99,98%), также спеченные твердые вольфрамокобальтовые сплавы ВК8 (92% WC, 8% Co) и Т15К6 (79% WC, 15% TiC, 6% Co).

В качестве электролитов использовали водные смеси неорганических Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения солей (NaCl, NaNO3, KCNS и др.), также электролиты, содержащие органические растворители (пропиловый и изопропиловый (ИПС) спирты, этиленгликоль (ЭГ), глицерин (Г), моноэтаноламин (МЭА), диметилформамид (ДМФА)). Для изготовления смесей использовали реактивы марки х.ч Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения. и дистиллированную воду. При опытах на химических станках для изготовления смесей электролитов использовали технические реактивы и водопроводную либо дистиллированную воду (при объеме электролита до 50 л ).

Поляризационные исследования проводили в потенциостатическом и Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения потенциодинамическом режимах на стационарном и вращающемся дисковом электроде с внедрением потенциостата ПИ-50-1 в комплекте с программатором ПР-8 и двухкоординатным потенциометром ПДА-1. Значения потенциалов определяли относительно хлоридсеребряного электрода сопоставления, а потом пересчитывали относительно водородного Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения электрода.

Фотоэлектрополяризационные измерения проводили в специальной ячейке при импульсном освещении исследуемого электрода ртутной лампой ДРШ-250. Амплитуду и символ фото-ЭДС определяли при помощи осциллографа С8-12 и низкочастотного усилителя У4-28.

Импедансные измерения на Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения поляризованных электродах проводили с внедрением измерителя разности фаз Ф2-34, после поляризации – при помощи моста переменного тока Р-5021 по поочередной схеме.

Оже-спектры получены на электрическом спектрометре конторы «Riber» LAS-600. Для получения профилей рассредотачивания Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения частей оже-электронную спектроскопию использовали в купе с послойным распылением исследуемых образцов аргонным пучком.

Измерения времен релаксации, нужных для определения состава сольватокомплексов и их рассредотачивания по формам, проводили на ЯМР-спектрометре Tesla Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения BS 497.0.

Электропроводность смесей определяли при помощи измерителя CLR E7-13 на частоте 1 кГц. Для измерения вязкости смесей использовали вискозиметр с трехэлектродной схемой регистрации времени истечения раствора.

Локализующие характеристики электролитов для анодной обработки оценивали по Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения величине логарифмического индекса рассеяния (ЛИР) при помощи ячейки с протоком электролита по зависимости убыли массы анода от величины межэлектродного зазора (МЭЗ). Технологические опыты (определение точности копирования формы и размеров электрода-инструмента Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения) проводили на химических копировально-прошивочных станках Э-50 и СЭП-902А.

Определение рассеивающей возможности электролитов для электроосаждения серебра проводили в щелевой ячейке Молера согласно ГОСТ 9.309–86. Исследование электронного поля в гальванической ванне проводили при помощи Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения капилляров, соединенных с хлоридсеребряными электродами сопоставления.

Оценку прочности сцепления металла покрытия с металлом базы проводили в согласовании с ГОСТ 9.302-88: перегибом образцов под углом 180º; способом нанесения на поверхность образцов сетки рисок во Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения взаимно-перпендикулярных направлениях с прорезанием покрытия до металла базы; термической обработкой при t=200оС.

Для измерения внутренних напряжений, использовали способ деформации гибкого катода. Коррозионную стойкость изделий с серебряным покрытием оценивали Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения в процессе погодных испытаний в атмосфере соляного тумана на Муниципальном рязанском приборном заводе.

Шероховатость обработанной поверхности определяли при помощи профилографа-профилометра «Калибр» модели 252. Для исследования морфологии обработанной поверхности использовали оптический микроскоп МИИ-4 и электрический растровый Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения микроскоп Tesla BS-300. Отражательную способность обработанной поверхности определяли при помощи фотоэлектрического блескомера ФБ-2.


Глава 3. Анодное поведение металлов при больших анодных потенциалах

Приводятся результаты исследовательских работ анодного поведения вольфрама и сплавов на Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения его базе, никеля, циркония, гафния, меди, серебра и сплава СрМ925 в аква и водно-органических электролитах в широком интервале концентраций смесей и температур.

Во всех случаях при достижении довольно высочайшего анодного потенциала на Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения поляризационных кривых наблюдаются участки предельных диффузионных токов. Величины предельных токов и значения потенциалов, при которых наблюдается переход в область диффузионного контроля, определяются как природой металла, так и составом электролита. Величины предельных токов Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения растут при увеличении скорости вращения дискового электрода (рис. 1). Подобного рода зависимости имеют место как в смесях электрополирования, так и в системах, где имеет место хим полирование при отсутствии наружного тока.

а

б

Рис Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения. 1. Зависимость предельной анодной плотности тока для: а – циркония в водно-спиртовом растворе состава 1 М NaCl + 6 М ИПС; б – вольфрама в электролитах, содержащих 1 М NaCl и различное количество МЭА (моль/л):
1 – 1; 2 – 6; 3 – 8 от квадратного корня Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения из скорости вращения электрода скорости вращения электрода. Т=298К.

Хроноамперометрические измерения при потенциостатическом анодном растворении никеля и циркония в водно-изопропанольных хлоридсодержащих смесях также свидетельствуют об ограничении скорости исследуемой реакции диффузионными Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения процессами; это следует из линейного нрава зависимостей jа – τ-1/2. Значения действенной энергии активации анодного процесса, определенные температурно-кинетическим способом, имеют величины, соответствующие для замедленности стадии массопереноса (табл. 1).

Таблица 1.

Значение действенной энергии активации анодного Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения растворения металлов и сплавов в области предельных токов.

Металл

Ni

W

Zr

Hf

Ti

Ag

CрМ925

ВК8

Аэф, кДж/моль

16

14

13

14

17

16

14

12

Состав раствора оказывает существенное воздействие на характеристики анодного растворения металлов. Введение в состав аква электролита органических растворителей содействует увеличению Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения вязкости смесей (табл. 2) и уменьшению растворимости товаров анодного окисления металла, потому почти всегда приводит к уменьшению предельного анодного тока.

Таблица 2.

Кинематическая вязкость и электропроводность смесей
Н2О – 3 М органический растворитель – 1 М NaCl Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения. Т=298 К.

Органический растворитель



Изопропиловый спирт

Этиленгликоль

Глицерин

ν∙106, м2/с

0,956

2,198

1,443

1,953

, См/м

7,24

4,58

5,59

5,87

При анодной поляризации вольфрама в смесях, содержащих моноэтаноламин (МЭА), наблюдается оборотная картина – скорость растворения увеличивается при увеличении содержания органического компонента до определенного предела (рис. 1.б). Это связано Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения с тем, что для активации вольфрама нужна щелочная среда, а аминоспирты являются слабенькими основаниями. В то же время, большая концентрация гидроксид-ионов даже в растворе, содержащем 8 М МЭА, не превосходит 0,015 моль/л, что Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения недостаточно для обеспечения высочайшей скорости растворения вольфрама. Как следует, МЭА воспринимает конкретное роль в процессе анодного растворения вольфрама. Экстремальная зависимость предельного тока от концентрации МЭА обоснована значимым увеличением вязкости раствора Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения.

При электрополировании серебра в смесях KCNS растворение протекает при наличии на его поверхности пассивирующей пленки, скорость растворения которой лимитируется подводом роданид-ионов. Уменьшение предельной плотности тока при внедрении в состав раствора глицерина Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения обосновано наложением процессов диффузии и гетерогенной хим реакции растворения солевого слоя. Экспериментальные зависимости 1/j - 1/ имеют линейный нрав как в аква, так и в водно-органическом электролитах, но не экстраполируются в ноль, что Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения должно наблюдаться при чисто диффузионном контроле процесса. Как следует, анодный процесс на серебряном электроде осложнен гетерогенной хим реакцией растворения солевого слоя AgSCN: AgSCN + SCN-→[Ag(SCN)2]-, зачем нужен излишек роданид-ионов. Рассчитанные значения обскурантистских Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения токов составляют соответственно 45 и 17 А/см2 для аква и водно-глицеринового электролитов, что обосновано, по-видимому, уменьшением растворимости AgSCN в водно-глицериновом электролите.

Роль органического растворителя не всегда ограничивается только конфигурацией вязкости электролита Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения и растворимости товаров анодного окисления. В ряде всевозможных случаев может быть его конкретное роль в анодном процессе в качестве комплексообразователя (по механизму «поверхностного комплексобразования», предложенному Я.М. Колотыркиным).

Нами с Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения внедрением способа ядерной магнитной релаксации подтверждено конкретное роль молекул алифатического спирта в реакции анодного окисления никеля. Уменьшение величины коэффициента релаксационной эффективности с ростом концентрации органического компонента в растворе обосновывает, что в первой координационной Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения сфере катиона никеля (II) происходит процесс пересольватации.

Из величины константы равновесия были определены коэффициенты рассредотачивания сольватных форм никеля (II) для систем с различной концентрацией спирта. По значениям толики акваформы никеля Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения (II) в водно-спиртовых системах были рассчитаны величины сольватационной составляющей энергии Гиббса (), характеризующей энергетику процесса переноса ионов Ni (II) из воды в водно-спиртовой растворитель: . Как видно из рис. 2, имеет место корреляция Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения меж зависимостями плотности тока и от содержания спирта, что подтверждает положение о конкретном участии молекул спирта в процессе анодного растворения никеля.



Рис. 2. Зависимость скорости анодного растворения никеля (1) и величины сольватацион-ной составляющей энергии Гиббса переноса Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения иона никеля (II) из воды в раствор: вода-спирт-хлорид натрия - хлорид никеля (2) от концентрации пропилового спирта.

На примере анодного растворения меди установлена корреляция меж донорным числом органического растворителя и шероховатостью поверхности Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения после анодной обработки в водно-органических смесях. В качестве добавок были выбраны растворители с высочайшей основностью (гексиламин, триэтиламин), в аква смесях которых образуются аминные комплексы меди; диметилформамид, дающий смешанные Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения гетеросольватные комплексы с ионами D- металлов, также диоксан – растворитель с низкой основностью.

С усилением координирующей возможности растворителя и соответственно ростом прочности связи Сu2+– растворитель полирующий эффект в смешанных водно-органических растворителях увеличивается Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения (рис. 3).



Рис. 3. Зависимость свойства обработанной поверхности меди (Ra, мкм) от донорного числа Гутмана (DN) для растворителей, применяемых в качестве добавок: 1 – гексиламин, 2 – триэтиламин,
3 – диметилформамид, 4 – диоксан.

ja = 0,8 А/см2, 294 К.

Причина наблюдаемого эффекта электрополирования Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения плотно сплетена с механизмом активирования анодного процесса методом нарушения оксидной пленки и образования смешанных гетеросольватных комплексов ионов меди с аминами.

Данные, приобретенные способом фотоэлектрополяризации, проявили, что кроме массопереноса в растворе важную роль в эффекте выравнивания Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения микропрофиля поверхности играют поверхностные оксидные либо оксидно-солевые слои.

На вольфрамовом электроде величина отрицательной фото-ЭДС в водно-МЭА смесях на порядок меньше, чем в аква растворе хлорида натрия (рис. 4). Потому, в Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения отличие от аква раствора NaCl, полная пассивация не наступает, а растворение протекает через слой поверхностного оксида.

а

б

Рис. 4. Зависимость ЭДС фотоэлектрополяризации от потенциала для вольфрамового электрода: а – в растворе 1 М NaCl; б Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения – в водно-органических смесях: 1 – 1 М NaCl + 1 М МЭА; 2 – 1 М NaCl + 6 М МЭА.

Наличие такового резистивного слоя, вместе с формированием вязкого приэлектродного слоя, насыщенного продуктами растворения, является нужным условием, обеспечивающим эффект электрополирования Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения, что подтверждается данными табл. 3.

Таблица 3.

Качество поверхности вольфрамового электрода (высота микронеровностей RZ) после обработки в смесях 1 М NaCl с разным содержанием МЭА при потенциале 4 В.

СМЭА, моль/л

0,1

0,5

1,0

2,0

4,0

6,0

8,0

RZ, мкм

2,72

0,43

0,38

0,37

0,29

0,18

0,34

Подобные результаты получены и Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения при исследовании анодного растворения никеля, циркония и гафния.

Дополнительные сведения о воздействии параметров поверхностных слоев на характеристики анодных процессов были получены способом импедансной спектроскопии. Линейный нрав годографов для никеля и циркония после Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения их анодной обработки в растворе хлорида натрия, содержащем ИПС обосновывает, что диффузионный импеданс Варбурга является одним из главных частей электронной эквивалентной схемы, описывающей процессы переноса металла в раствор. С ростом потенциала Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения значения импеданса Варбурга растут, другими словами растут диффузионные ограничения массопереносу через пленку. При переходе от аква к водно-спиртовому раствору значение импеданса Варбурга для никелевого электрода возрастает в 2 раза. Это свидетельствует о зависимости полирующего Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения эффекта от электрофизических параметров поверхностных пленок.

Состав этих пленок может изменяться зависимо от состава электролита. Способом оже-электронной спектроскопии при исследовании поверхностного слоя, сформировавшегося в процессе анодной обработки циркония в водно Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения-спиртовом растворе хлорида натрия, установлено, что содержание металла в поверхностной пленке миниатюризируется, а содержание кислорода увеличивается по мере приближения к границе раздела электрод-раствор (рис. 5).




Рис. 5. Рассредотачивание частей по толщине поверхностной пленки, образованной на Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения цирконии после анодной обработки в растворе состава:

1 М NaCl + 6 M ИПС + H2O.


Присутствие в составе пленки углерода и хлора свидетельствует о конкретном участии компонент раствора в процессе формирования Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения поверхностного слоя на цирконии при его анодной поляризации.

Для более полной свойства состояния обработанной поверхности вольфрама, вместе с измерениями шероховатости и отражательной возможности, был использован способ фрактальной геометрии. Анализ частотных зависимостей импеданса в Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения координатах Найквиста и Боде показал, что исследуемая система вольфрам – раствор может моделироваться элементом неизменной фазы, и позволил высчитать величины фрактальной размерности поверхности вольфрама, надлежащие различной концентрации моноэтаноламина в рабочем растворе (табл Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения. 4). Приведенные данные свидетельствуют о том, что при увеличении содержания МЭА фрактальная размерность поверхности металла понижается вследствие уменьшения степени ее растравливания.

Таблица 4.

Фрактальная размерность поверхности вольфрама после анодной обработки в смесях электролитов.

Раствор

Фрактальная размерность

Rz Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения , мкм

1 М NaCl + H2O

2,548

2,80

1 М NaCl + 1 М МЭА + H2O

2,227

0,38

1 М NaCl + 6 М МЭА + H2O

2,156

0,18

При исследовании фрактальной геометрии поверхности серебра после анодного полирования использовали методику, основанную на компьютерном анализе микрофотографий обработанной поверхности. Приобретенные Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения значения текстурной размерности свидетельствуют о более равномерном растворении серебра в водно-органическом электролите по сопоставлению с аква веществом KCNS (значения фрактальной размерности составили 1,43 и 1,65 соответственно). Это подтверждается плодами профилометрических измерений на образчиках из серебра Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения и сплава СрМ925 (табл. 5).

Таблица 5.

Воздействие концентрации глицерина на среднее арифметическое отклонение микропрофиля Rа поверхности серебра и сплава СрМ 925 после обработки в растворе, содержащем 4М KSCN. jи=0,7 А/см Повышение качества поверхности металлов методами электрохимической и химической обработки: закономерности и технологические решения2, tи=1 с, скважность 10.

Металл

Rа, мкм при различной концентрации С3Н8О3, моль/л

0

0,08

0,20

0,40

0,55

0,70

Серебро

0,142

0,075

0,063

0,062

0,116

0,125

СрМ 925

0,353

0,351

0,345

0,302

0,291

0,350




povorachivayushayasya-panel-solnechnih-batarej.html
povorot-koordinat-s-korrekciej-radiusa-1-ustanovka-mini-mill-centrov-obshie-preduprezhdeniya.html
povorot-tochki-zreniya-naoborot.html