ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 45

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Эквивалентный диаметр, определяемый по этой формуле, изве­ стен как средний гидравлический диаметр. Для потока в узком зазоре между параллельными пластинами средний гидравлический диаметр

4 X ширина ху _

г>

2 х ширина

'

Рассчитанное таким образом критическое число Рейнольдса для

перехода от ламинарного к турбулентному

потоку составляет

примерно 2000—3000.

Кроме того, число Рейнольдса иногда рассчитывают через сред­ ний гидравлический радиус, числовое значение которого состав­ ляет только половину того, что обычно определяется.

УДЕЛЬНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАСТВОРОВ

Значения проводимости растворов различной концентрации, применяемых при электрохимической обработке, не часто приво­ дятся в справочниках. Имеющиеся данные для хлорида натрия, со­ ляной и серной кислот представлены на рис. I I . 1, 11.2 и П.З. Зна-

К,0м'-см''

 

-ЗООгл1

'

 

30%

ТООгл'

 

20%

ІЇОг л'

 

10°С

ЮОг-п'

 

\50гл t

 

 

10°С

I 1 50г-л

 

 

I

Рис. П Л . Проводимость растворов

хлорида натрия

КОм'-'см'1

Рис. 11.2. Проводимость растворов соляной кислоты

60%.

500г P I I -

 

 

50%

2502-/Ґ

 

 

OJU&-

 

 

4 0°C,

 

 

Q°C,

 

 

 

20JL

l3Uu

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

1

і .

 

10°C

 

і50г-л"'

I

 

1

1 .

Рис. II.3. Проводимость растворов серной кислоты

чения для 2N растворов при 18° С для некоторых солей, применяе­ мых в электрохимической обработке, даны в табл. П Л .

Т а б л и ц а И Л

С о л ь

Концентрация безводной солн В Г/Л

Л

о-

о1

S S

X "

С а

Соль

Концентрация безводной соли в Г/Л

Л

ёТ s а

X о

С Q

Карбонат натрия

. . .

106

0,069

Хлорат

натрия . . . .

213

0,110

Нитрат

натрия

. . . .

170

0,108

Хлорид

аммония . . .

107

0,183

Сульфат

натрия

. . .

142

0,079

Сульфат

аммония . . .

132

0,120


СКОРОСТИ ОБРАБОТКИ

При допущении, что весь ток расходуется на растворение ме­ талла и что известна валентность образующихся ионов, может быть рассчитана теоретическая скорость растворения для металлов и их сплавов. Поскольку растворение металла зависит от величины тока и времени, скорость растворения скорее должна выражаться через массу или объем на единицу заряда, а не на единицу времени. Наиболее распространенными единицами для выражения скорости растворения являются кубические сантиметры на ампер-минуту. В принципе закон Фарадея может быть записан так:

 

 

 

 

т

Aq _

Alt

 

 

 

 

 

 

 

zF

zF

 

 

 

где

т — масса

растворенного

металла

в г;

Л — атомный

вес;

q =

It

— заряд, выраженный

в К;

/ — ток в A; t — время в сек;

г—валентность

образующихся ионов;

F — число Фарадея,

т. е.

96 500

К на г-ион.

 

 

 

 

 

 

Объем растворенного металла

 

 

 

 

 

 

 

 

и = —-гг =

см3 • /г

\

 

где

p m

плотность,

г - с м - 3 ,

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и = -Щ. = (6-2-10-*) — с м 2 - А " 1 - м и н " 1 .

 

 

 

 

pmzF

v

'

pmZ

 

 

 

Скорость растворения металла и будет электрохимическим экви­

валентом металла,

но выраженная

не в общепринятых единицах.

Теоретическую скорость для сплава можно получить сложением зарядов, необходимых для растворения каждого элемента в дан­ ном объеме. Рассмотрим сплав, содержащий элементы 1, 2, 3 и т. д.

с атомными весами Аъ

А2,

А3

и т. д., которые переходят в раствор

с валентностью z,,

za ,

z3

и т. д. Если сплав плотностью р т г

с м - 3

имеет xt% весового элемента 1, х2% весового элемента 2, х3%

весо­

вого элемента 3 и т. д., тогда объем V содержит ^QQ1 Г элемента 1,

2

г элемента

2,

.

г

элемента 3 и т. д,

 

100

4

~.

1 0 0

 

 

 


Заряд, необходимый для растворения всего элемента

1 в объеме

V, получим по

закону

Фарадея

 

^т. е. т = - ^ r j :

 

 

 

4 l

~

 

A1

~

 

100

' Al

'

 

 

тогда заряд для растворения всех элементов будет

 

Vi

% +

<?з г-

 

-

ЮО

\

Л 3

^

Л а

^ Л я

^

J

и растворяемый объем на единицу заряда

 

 

 

и

У

100

f

 

 

 

1

 

 

 

см3

• А - 1

• мин"

=

.

 

 

 

.

 

.

 

 

 

 

{

А,

^

А2

^

А3

 

 

 

 

 

Железо и нимоник 90 могут быть взяты в качестве типичного примера элемента и сплава, и, как на многих других материалах, расчетные данные хорошо согласуются с экспериментальными. Приняв, что плотность железа 7,8 г - с м " 3 и железо переходит в раствор в двухвалентном состоянии, теоретическая скорость рас­ творения будет

2,275X Ю - 3 см3 - А - 1 - мин - 1 .

Углеродистые стали обычно содержат более 99% Fe, так что эту теоретическую скорость можно использовать в расчетах для боль­ шинства подобных материалов. Нимоник 90 содержит приблизи­ тельно 20% Сг, 18% Со, 62% Ni и имеет плотность 8,3 г - с м - 3 . Другие элементы присутствуют только в небольших количествах, и в большинстве случаев ими можно пренебречь. Растворение хрома происходит в форме шестивалентных хромат-ионов, тогда как ни­ кель и кобальт дают двухвалентные ионы. Теоретическая скорость для сплава, рассчитанная на основании этих валентностей, будет

1,5х10~3 с м 3 - А - м и н - 1 . Как и в других сплавах, имеющих

боль­

шой процент хрома, скорость растворения относительно

низка

из-за высокой валентности, с которой эти элементы переходят в рас­ твор.

Некоторые растворы имеют склонность пассивировать деталь, в этом случае теоретическая скорость растворения не согласуется с практической. Например, присутствие нитратов или нитритов может снизить скорость обработки сталей.


СКОРОСТИ КОРРОЗИИ МАТЕРИАЛОВ, ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ РАСТВОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Для осуществления электрохимической обработки необходима циркуляция электролита под давлением в узком зазоре, разделя­ ющем деталь и катод-инструмент. Многие электролиты, агрес­ сивны, и, следовательно, материалы, применяемые для изготовле­

ния насосов,

клапанов и других устройств, следует

выбирать

с учетом их

коррозионной стойкости; В некоторых

случаях

могут применяться пластики, но где важна жесткость, должны

применяться

металлы,

такие, например, как в циркулярных на­

сосах.

 

 

Сопротивляемость коррозии различных металлических мате­

риалов для

четырех

типичных электролитов представлена

в табл. IV. 1.

Эти данные взяты главным образом из информацион­

ных брошюр, опубликованных различными компаниями, и из до­ полнительной информации, представленной фирмой Langley Alloys Ltd. Приведенные значения относятся вообще к металличе­ ским образцам, помещенным в водные растворы чистых химикатов, поэтому эти данные могут служить только в качестве приблизи­ тельного руководства для применения материалов, так как на со­ противление коррозии влияют многие факторы, например, состоя­ ние окружающей среды, скорость раствора и т. д., а присутствие даже небольших количеств загрязняющих ионов, таких, например, как катионы железа и меди, может влиять на скорость разрушения многих металлов.

Была выполнена серия испытаний металлических и неметал­ лических материалов в кислотно-солевом электролите, который ха­ рактерен для обработки сплавов на железной и никелевой основах.

Условия и результаты опытов приведены в табл. IV.2. Относи­ тельные скорости коррозии для материалов с особенно большим сопротивлением коррозии приведены в табл. IV.3.


jjj .

М а т е р и а л

Никель

Инконель 600

Монель 400

На никеле­ вой основе Хастеллой В

(подобный лангаллою 4R)

Хастеллой С (подобный лангаллою 5R)

Хастеллой Д (подобный лангаллою 6R)

Сопротивление коррозии различных металлов и сплавов

С о л я н а я

кислота

 

Серная

кислота

 

Х л о р и с т ы й натрий

 

 

о

 

Концентрация %в

 

корро­Скорость год-ммвзии-1

 

 

 

о -

Концентрация %в

Температура °Св

 

 

Температура °Св

 

Концентрация %вводе)(в

Температура °Св

° 5

 

 

о. ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

° °

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Й =

 

 

а »

 

 

 

 

 

 

 

о

я

 

 

О -

 

 

 

 

 

 

 

о

=;

 

 

и S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 (BP)

30

0,125 (НА)

5 (BP)

ЗО

0,22 (П,

НА)10

20

 

 

 

60

2,0 (А)

 

 

1,5 (П,

А)

 

 

<0,15

 

1,75 (НА)

 

78

0,75 (П,

НА)

100

 

 

 

 

4,8 (А)

 

 

5,0 (П,

А)

 

 

 

 

5 (BP)

ЗО

0,3 (П, НА)

5 (BP)

ЗО

0,22 (П,

НА)10

20

 

 

 

 

2,5 (П, А)

 

 

2,0 (П, А)

 

 

<0,15

 

85

38,0 (П,

НА)

 

80

0,75 (П,

НА)

100

 

 

 

 

50,0 (П,

А)

 

 

0,37 (П, А)

 

 

 

 

5 (BP)

ЗО

0,12 (НА)

5 (BP)

20

0,15 (П,

НА)10

20

 

 

 

 

2,2 (А)

 

 

1,0 (П,

А)

 

 

<0,15

 

60

0,5 (НА)

 

60

0,27 (П,

НА)

100

 

 

 

 

3,25 (А)

 

 

2,25 (П,

А)

 

 

 

 

5 (BP)

20

0,05 (НА)

5

20

0,025 (НА)

10

20

<0,05

 

66

0,23 (НА)

 

66

0,1 (НА)

 

100

 

 

5 (BP)

20

0,0075 (НА)

5

20

0,005 (НА)

10

20

<0,05

 

 

0,01 (А)

 

 

 

 

 

 

 

66

0,37 (НА)

 

66

 

 

 

100

 

 

5 (BP)

20

0,05 (НА)

5

20

0,025 (НА)

 

 

 

 

66

1,25 (ПА)

 

66

0,12 (НА)

 

 

Ї

Т а б л и ц а IV. I

Г и д р о к с н д

натрия

Концентрация (в воде) в %

Температура в °С

 

Скорость корро­ зии в мм-год- 1

Ґ

20

0,00125

14

88

(НА)

(П, А)

0,0005

14

88

0,0075

4

20

0,005

 

 

(С, НА)

14

88

(П, А)

0,00125

25

20

(НА)

 

66

 

 

25

20

 

 

 

66

(НА)

2520

66

 

Лангаллой 7R

5 (BP)

17

0,75 (HA)

5 (BP)

20

0,05

10

20

<0,05

10

20

<0,15

 

 

 

 

 

 

0,25 (A)

 

80

 

 

100

 

60

< 0 , 5

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

На основе

Хейнисаллой 25

5

20

0,6 (HA)

5

20

0 (HA)

25

20

0 (OH)

кобальта

 

 

 

 

66

11,3 (HA)

 

66

 

 

 

 

 

66

 

 

Чугун

5

20

13,7 (C)

5

20

28,4 (C)

3

20

0,05 (C)

14

88

0,2 •

 

Сплав

железа

5

20

0,22 (C)

5

20

0,15 (C)

3

20

0,025 (C)

14

88

0,075

 

с никелем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На основе

Нержавеющая

5 (BP)

20

 

5

20

<0,15

35

30

0,00025

20

20

< 0 , 5

сталь

 

60

80

 

(П, A)

100

железа

 

 

 

5

20

>1,25 (HA)

5

20

 

20

20

< 0 , 5

20

20

<0,05

 

Карпентер

 

 

20СВЗ

 

66

0,5/0,05 (A)

 

<0,05 (CA)

 

80

 

 

66

< 0 , 5

 

 

 

 

 

>1,25 (A)

 

50

А и H A

 

 

 

 

 

 

 

Лангаллой 20

5 (BP)

20

 

5

20

<0,05

10

20

<0,15

20

20

<0,05

 

 

< 0 , 5

 

 

 

 

 

60

 

80

 

 

100

 

 

66

 

Алюминиевая

5 (BP)

20

< 0 , 5

5

20

0,5

10

20

0,025

 

20

0,5

 

бронза

 

60

 

 

80

 

 

80

 

20

66

< 0 , 5

 

Тантал

18

20

 

20

20

0

10

20

0

5

100

<0,012

Другие

 

 

 

37

100

 

100

 

 

100

 

40

100

>0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0005 (C)

35

20

<0,125

10

20

<0,125

сплавы

Титан

промыш­

5 (BP)

20

0,125

3,6

20

 

ленной

чистоты

 

70

(НАиА)

 

100

2,8 (C)

 

111

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

0,125—1,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(НА и A)

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0005

 

Цирконий

5

20

 

10

100

0,067

20

20

0

10

100

 

 

 

 

 

100

 

 

 

100

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

Раствор: Н А — н е аэрированный; А — аэрированный;

П — п о д в и ж н ы й электролит; С — неподви

 

тролит; ( B P ) — водный

раствор .