них триває переважне осадження Ме 1, так як це енергетично вигідніше, оскільки не вимагає витрат енергії на утворення зародків нової фази.
Рис.1. Схема процесу цементації (а) і залежність швидкості цементації від часу (б)
Процес цементації металу з його розчину визначається двома послідовними процесами:
· доставкою іонів витісняється металу до катодного поверхні металу-цементатора через подвійний і дифузійний шар;
· електрохімічним перетворенням на межі електрод-розчин, що протікає через кілька проміжних стадій (дегідратація іона, його сорбція, розряд іона на металі-цементатори з утворенням атома металу і ін.).
Швидкість реакції заміщення залежить від різниці електродних потенціалів. Чим вона більша, тим вище швидкість цементації. Однак існує ряд інших факторів, що впливають на результат реакції:
. Цементуючий матеріал повинен утворювати розчинний з'єднання з аніоном, який пов'язаний з заміщаються металом.
. Метал-цементатори повинен знаходитися в надлишку. Це пов'язано з тим, що реакція заміщення проходить на поверхні і чим більше ця поверхня, тим швидше і повніше протікає реакція.
. У процесі реакції поверхню металу-цементатора може покриватися виділеним з розчину металом, в наслідок чого вона стає інертною. Тому розчин повинен циркулювати. У деяких випадках розчин піддають дії ультразвуку.
. Підвищення температури не тільки покращує умови дифузії, але і знижує енергію активації реакції і процес іде інтенсивніше, переходячи в дифузійну область.
Крім основних реакцій, в процесі цементації за певних умов спостерігається виділення водню (розряд його іонів) і відновлення розчиненого кисню на катодних ділянках Ме 2. Ці побічні процеси ведуть до додаткових витрат цементуючого металу і розчиненню виділеного металу. Цементуючий метал часто використовують у формі порошку (цинковий пил, порошки заліза або нікелю), якість якого досить сильно впливає на процес. Присутність в порошку більш електронегативний домішок, добре розчинних у очищеному розчині, сприяє реакції цементації. Домішки більш електропозитивних елементів ускладнюють реакцію.
. 4.1 Апаратурне оформлення процесу
В даний час процес контактної відновлення здійснюється двома способами: перемішуванням розчину з цементованої порошком й просочуванням розчину через шар цементуючого порошку. В основу цих способів покладено принцип повного протитечії. Другий спосіб отримання порошків більшою мірою відповідає цьому принципу. У цьому випадку найбільш концентрований розчин взаємодіє з найбільш відпрацьованою частиною порошку і таким чином підвищується ступінь використання цементатора. Однак при цьому способі важко домогтися рівномірного просочування розчину через шар порошку: в окремих місцях утворюються канали з посиленою циркуляцією розчину, в інших місцях циркуляція слабка і цементатори реагує не весь. Спосіб перемішування більш доступний для механізації та автоматизації процесів. При здійсненні процесу за цим способом можна домогтися часткового противотока, використовуючи ряд послідовно включених апаратів. Свіжий цементатори завантажується в апарат для остаточного очищення розчину.
1.4.2 Сучасні прилади
Лабораторна електролізна установка для аналізу металів «ЕЛАМ 02»
Склад установки:
. Робочий блок з трьома електролізними осередками з вбудованими магнітними мішалками і стійками з рухомими вузлами кріплення платинових електродів. Корпус робочого блоку виконаний з нержавіючої сталі. Його конструкція виключає попадання робочих розчинів всередину блоку при штатному використання установки.
. Блок управління трьома осередками з органами управління та індикацією, а також зі стабілізованою джерелом струму.
. Кабель зв'язку робочого блоку з блоком управління, що здійснює подачу електроживлення до магнітних мішалок і робочим електродів.
. Шнур мережевий блоку управління.
Кожна комірка складається з:
· магнітної мішалки,
· штатива для кріплення платинових електродів
· стабілізованого регульованого джерела струму (від 0,2 до 4,5 А) з індикацією величини струму або напруги на електродах,
· індикатора часу електролізу (від 1 до 900 хв),
· органів управління осередком (Вкл/Откл) осередки, установки величини струму, установки швидкості обертання якоря магнітної мішалки).
Призначення: ваговій електролітичний (електрогравіметріческій) анал...
