Восстановлении кислорода

Ручную дуговую наплавку применяют при восстановлении изношенных поверхностей, восстановлении брака литья и для наплавки поверхностей со специальными свойствами.

Покрытие получают распылением расплавленного металла на подложку. При этом металл распыляется в жидкой фазе в виде капель, осаждающихся на покрываемую поверхность. Метод очень прост, позволяет получать слои любой толщины и с прекрасным сцеплением с основным металлом. Важное преимущество данного способа — возможность защиты сборных конструкций. Однако расход металла при этот способе значительный, а покрытие получается пористым и для обеспечения противокоррозионной защиты его требуется дополнительно уплотнять. Для этих целей используют термопластичные смолы и другие полимерные материалы. В некоторых случаях пористая структура считается весьма ценной, так как она служит хорошим носителем смазочных материалов, поэтому этот метод широко применяют при восстановлении изношенных деталей машин.

Технологические рекомендации. Сварку применяют обычно только при восстановлении изношенных деталей. Рекомендуются электроды из марганцовоникеле-вой стали (0,25 — 0,30% С, 3—5% Ni, 14—16% Мп) с покрытием, состоящим из ферромарганца (80% Мп) 15%, плавикового шпата 20%, мрамора 55% и крахмала 10%.

Результаты изучения большого количества электролитов никелирования показали, что только электролиты на основе никелевой соли сульфаминовой кислоты позволяют резко снизить величину напряжений в электролитических покрытиях никелем, внутренние напряжения в покрытиях, полученных в этом электролите ниже, чем в сернокислых в 3—4 раза. Кроме того, в сульфамино-вом электролите могут наращиваться покрытия с внутренними напряжениями сжатия. Осаждение никеля из сульфаминовых электролитов особенно целесообразно при восстановлении изношенных или неправильно обработанных деталей, а также для нанесения покрытий значительной толщины (500—800 мк).

Оборудование для обработки и отделки покрытий. Для обработки поверхности покрытий, наносимых при восстановлении изношенных деталей, имеющих форму тел вращения, пользуются обычными металлорежущими станками. Машинное время на обработку стальных покрытий определяется, исходя из режимов резания (табл. 11). Обточка покрытий из мягких металлов производится с принятыми для них режимами резания.

Сварку чугуна применяют для исправления различных литейных дефектов, в ремонтных работах при восстановлении изношенных и разрушившихся деталей машин, а также при изготовлении комбинированных деталей машин из чугуна и из чугуна в сочетании с другими сплавами.

Порошковая проволока предназначается для автоматической наплавки под флюсом слоя высоколегированной стали на рабочую поверхность быстроизнашивающихся деталей как при изготовлении новых деталей, так и при восстановлении изношенных.

Электродуговая наплавка бронзы нашла широкое применение при исправлении брака бронзового литья, брака при механической обработке бронзовых деталей, восстановлении изношенных бронзовых деталей металлургического, станочного и прессового оборудования при потере рабочих размеров, наличии трещин, задиров, вмятин и других дефектов.

рабочими поверхностями. К этой группе относятся станины большинства продольно-строгальных, продольно-фрезерных, плоскошлифовальных, внутришлифоваль-ных, круглошлифовальных и некоторых других станков. На фиг. 3 цифрой 1 обозначены нерабочие обработанные поверхности, принимаемые за базовые при восстановлении изношенных рабочих поверхностей направляющих таких станин. Относительно этих поверхностей nppfts-водится проверка восстанавливаемых чих поверхностей направляющих.

Данный способ наиболее экономичный, технологичный и производительный по сравнению с прочими видами автоматической дуговой наплавки при изготовлении новых деталей, а также восстановлении изношенных деталей, имеющих значительную рабочую поверхность.

Вибродуговая наплавка особенно эффективна при восстановлении изношенных деталей, у которых допускаемый износ составляет менее 1 мм (детали металлорежущих станков, компрессоров и т. п.).

При восстановлении кислорода растворенный 02 восстанавливается до ионов ОН~:

Магний — довольно электроотрицательный металл = — 2,1 В) — корродирует в свободном от кислорода нейтральном растворе хлористого натрия с выделением водорода. Железо в таких же условиях остается нетронутым. В то же время при многих коррозионных процессах в растворах, содержащих кислород, реакции с выделением водорода и восстановлением кислорода протекают одновременно. Относительную роль кислорода, гидратированного протона и молекулы воды в процессе коррозии установить сложно, поскольку она зависит от таких факторов, как природа металла, раствора, значения рН, концентрации растворенного кислорода, температуры, возможности образования комплексов и др. Скорость реакции с восстановлением водорода обычно контролируется активацией и в существенной степени зависит от природы электрода, хотя рН раствора, температура и пр. также оказывают определенное влияние. Поэтому в данном случае зависимость между перенапряжением и плотностью тока отвечает уравнению Тафеля (1.19), причем на значениях а и b сказываются природа металла и состав раствора. При высоких плотностях тока перенос зарядов становится существенным и линейное соотношение между г\ и logi нарушается. При восстановлении кислорода контроль активацией существен при низких плотностях тока, но при повышении плотности тока большее значение приобретает диффузия, и скорость коррозии тогда соответствует предельной плотности тока. Отметим, что в отличие от перенапряжения активации перенапряжение концентрации не зависит от природы электрода, хотя пленки и продукты коррозии, которые задерживают передачу электронов на катодных участках, будут заметно влиять на ее скорость.

Рис. 18. Диаграмма Штерна, представляющая коррозию железа в нейтральном растворе, содержащем кислород; катодная реакция состоит в восстановлении кислорода

Даже на стадии развития питтинга катодная реакция состоит главным образом в восстановлении кислорода на пассивной части поверхности вокруг питтинга. Одновременно, особенно в питтинге, где рН понижен, может происходить некоторое восстановление водородных ионов до газообразного водорода. Анодная плотность тока в питтингах может на несколько порядков величины превосходить катодную плотность тока на внешней поверхности. Развитие питтинга может прекратиться, если условия в питтинге изменятся так, что начнется репассивация.

Приобретение металлом с покрытием более положительного потенциала может явиться косвенным доказательством того, что анодная реакция ионизации металла, определяющаяся в данном случае возможностью диффузии ионов через пленку, в большей степени затруднена, чем катодная реакция, заключающаяся в восстановлении кислорода. Реагенты, необходимые для протекания катодной реакции (О2 и Н2О), легко проникают

Как показывает рис. 25, диффузионное перенапряжение при электрохимическом восстановлении кислорода измеряется несколькими милливольтами, если отношение i/id не превышает 0,5 и очень быстро возрастает по мере того, как это отношение стремится к единице. Например, при i/id =0,999 т]=60 мв.

Рис. 25. Диффузионное перенапряжение при электрохимическом восстановлении кислорода.

Вопрос о механизме процессов, протекающих при эле'кт-рохимическом восстановлении кислорода, не утратил дискуссионного характера до настоящего времени. В значительной степени это связано с трудностями, которые возникают при использовании обычных методов снятия поляризационных кривых ;в результате прямого взаимодействия кислорода с материалом катода. Поэтому заслуживающие наибольшего доверия данные по электрохимическому восстановлению кислорода были получены для' таких металлов, как серебро, ртуть, ллатина, с малым сродством к кислороду.

Вязкость с повышением температуры уменьшается, а сила предельного диффузионного тока, как это видно из перечисленных выше факторов, увеличивается. С повышением температуры электролита толщина диффузионного слоя увеличивается, но очень мало —0,19% на ГС. Такой вывод на первый взгляд кажется несколько неожиданным. Однако из анализа уравнения (1-20) следует, что толщина диффузионного слоя зависит от коэффициента диффузии в большей степени, чем от вязкости: коэффициент диффузии входит в степени 1/3, а вязкость — в степени 1/в. А так как коэффициент диффузии с повышением температуры увеличивается, толщина диффузионного слоя на вращающемся дисковом электроде с повышением температуры также несколько увеличивается (в 1,1 раза) при изменении температуры с 20° до 80° С) [1,12]. Ввиду того, что растворимость кислорода с повышением температуры до 100° С уменьшается, величина предельного диффузионного тока при восстановлении кислорода как до перекиси водорода (п = 2), так и до воды (п = 4) на медном амальгамированном вращающемся электроде с повышением температуры достигает максимума (табл. 1-3).

Если в качестве электродов такого гальванического элемента использовать материалы, обладающие высокой каталитической активностью как при восстановлении кислорода, так и при окислении топлива (метанола), то при непрерывной подаче топлива можно получить хорошую электрическую мощность элемента.

Температура оказывает влияние на концентрацию веществ, в частности растворенных в электролите газов, участвующих в процессе. Это типично для коррозии металлов в нейтральных средах при восстановлении кислорода на катоде. Из-за десорбции кислорода из раствора при повышении температуры его содержание в среде может уменьшаться до такого предела, что процесс коррозии замедляется.