Теоретические основы электрохимической обработки материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Исходные данные

Охарактеризуйте процессы на катоде и аноде при ЭХО сплава ВТ3-1 (Al-5,5-6,5; Mo-2-3%; Cr-0,8-2,3%; Si-0,2-0,4%; Fe-0,2-0,7%; основа титан) в 20% растворе NaNO3, рассчитайте скорость анодного растворения при условии: U=14 B, МЭЗ=0,15мм, выход по току -0,80.

Необходимо:

- рассчитать электрохимический эквивалент обрабатываемого материала;

- из справочной литературы в зависимости от состава, концентрации и температуры электролита выбрать его электропроводность;

- скорость анодного растворения.

Механизм анодного растворения

электролит растворение анодный

Удаление металла при размерной электрохимической обработке (ЭХО) происходит под действием электрического тока в среде электролита без непосредственного контакта между инструментом и заготовкой. В основе процесса ЭХО лежит явление анодного растворения металлов. Анодное растворение может протекать в электролитах различного состава, в том числе в неагрессивных электролитах - водных растворах хлорида натрия, нитрата натрия и др. Эти соли дешевы и безвредны для обслуживающего персонала.

Под действием тока в электролите материал анода растворяется и в виде продуктов обработки выносится из промежутка потоком электролита. В результате реакций образуются газообразные продукты, которые удаляются в атмосферу. Катод, который служит инструментом, не изнашивается, что является одной из положительных особенностей процесса ЭХО.

При растворении в воде молекулы, например, солей, распадаются на положительные (катионы) и отрицательные (анионы) ионы. Молекулы воды поляризуются и располагаются в виде сферы вокруг какого-то центрального иона.

Если электроды погружены в электролит, то на их поверхности протекает обратимая реакция Ме-Меn++ne, где n - валентность металла; Меn+ - ион в растворе; е - элетрон. На поверхности металла возникает положительный заряд и к нему притягиваются отрицательно заряженные ионы из раствора. На границе электролита с металлом образуется так называемый двойной электрический слой, подобный тому, какой возникает на обкладках конденсатора. Один слой представляет поверхностные заряды в металле (+), другой - ионы в растворе (-). За счет этого на электродах возникают скачки электрического потенциала. Протекание процесса ЭХО становится возможным, если приложить внешнее напряжение, превышающее разность ца - цк, где ца - скачок потенциала на аноде, а цк - скачок потенциала на катоде. При подключении электродов к источнику напряжения ионы начинают двигаться в электрическом поле через межэлектродный промежуток от электрода к электроду.

Расчет электрохимического эквивалента обрабатываемого материала

Электрохимический эквивалент сплава рассчитывается по формуле:

где P1, P2, Pn - содержание компонентов сплава, %;

K1, K2, Kn - электрохимические эквиваленты компонентов, г/(А·ч).

сплав ВТ3-1 содержит:

Объемный электрохимический эквивалент Коб, мм3/(А·ч):

где - плотность металла.

Электропроводность электролита

Из справочной литературы в зависимости от состава, концентрации и температуры электролита выберем электропроводность.

Электролит: 20% NaNO3

Электропроводность: 20% NaNO3: (tэ=20°С)

Для сложных электролитов удельную электропроводность обычно определяют по компоненту, концентрация которого в растворе наибольшая.

Скорость анодного растворения

где Коб - объемный электрохимический эквивалент обрабатываемого материала;

- удельная электропроводность;

=0,8 - выход по току;

а=0,15 мм - межэлектродный зазор;

U - напряжение на клеммах источника;

ДU=ца-цк, ца =2,54В, цк=-1,5В;

ДU=2,5-(-1,5)=4В.

Размещено на Allbest.ru