Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности
Пескоструйная обработка поверхности находит широкое применение в промышленносги. Однако механически обработанная поверхность нуждается, как правило, в электрохимической обработке -- полировке и защитном покрытии. В данной работе исследуются процессы электрополировки и пос.педующего хромирования песк...
Gespeichert in:
Datum: | 1983 |
---|---|
Hauptverfasser: | , , |
Format: | Artikel |
Sprache: | Russian |
Veröffentlicht: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1983
|
Schriftenreihe: | Украинский химический журнал |
Schlagworte: | |
Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183143 |
Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Zitieren: | Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности / А.В. Городыский, И.Н. Иванова, Г.В. Резник // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 12. — С. 1277-1280. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-183143 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1831432022-02-04T01:26:34Z Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности Городыский, А.В. Иванова, И.Н. Резник, Г.В. Электрохимия Пескоструйная обработка поверхности находит широкое применение в промышленносги. Однако механически обработанная поверхность нуждается, как правило, в электрохимической обработке -- полировке и защитном покрытии. В данной работе исследуются процессы электрополировки и пос.педующего хромирования пескоструйной поверхности. Такая обработка применяется для улучшения качества нитепроводящей гарнитуры машин для производства химических нитей. 1983 Article Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности / А.В. Городыский, И.Н. Иванова, Г.В. Резник // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 12. — С. 1277-1280. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183143 541.135:669.15.194 ru Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
topic |
Электрохимия Электрохимия |
spellingShingle |
Электрохимия Электрохимия Городыский, А.В. Иванова, И.Н. Резник, Г.В. Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности Украинский химический журнал |
description |
Пескоструйная обработка поверхности находит широкое применение в промышленносги. Однако механически обработанная поверхность нуждается, как правило, в электрохимической обработке -- полировке и защитном покрытии. В данной работе исследуются процессы электрополировки и пос.педующего хромирования пескоструйной поверхности. Такая обработка применяется для улучшения качества нитепроводящей гарнитуры машин для производства химических нитей. |
format |
Article |
author |
Городыский, А.В. Иванова, И.Н. Резник, Г.В. |
author_facet |
Городыский, А.В. Иванова, И.Н. Резник, Г.В. |
author_sort |
Городыский, А.В. |
title |
Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности |
title_short |
Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности |
title_full |
Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности |
title_fullStr |
Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности |
title_full_unstemmed |
Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности |
title_sort |
расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности |
publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
publishDate |
1983 |
topic_facet |
Электрохимия |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183143 |
citation_txt |
Расчет изменения микрорельефа в процессе электрохимической обработки поверхности / А.В. Городыский, И.Н. Иванова, Г.В. Резник // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 12. — С. 1277-1280. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
series |
Украинский химический журнал |
work_keys_str_mv |
AT gorodyskijav rasčetizmeneniâmikrorelʹefavprocesseélektrohimičeskojobrabotkipoverhnosti AT ivanovain rasčetizmeneniâmikrorelʹefavprocesseélektrohimičeskojobrabotkipoverhnosti AT reznikgv rasčetizmeneniâmikrorelʹefavprocesseélektrohimičeskojobrabotkipoverhnosti |
first_indexed |
2025-07-16T02:50:56Z |
last_indexed |
2025-07-16T02:50:56Z |
_version_ |
1837770233348096000 |
fulltext |
8. Резник г. В. Стационарность в системах контактного обмепа.- Укр. ХИМ. журн.,
1982,48, N23, с. 282-286.
9. Фримкин А. Н. Электродные потенциалы.- В КН.: Тр. 11 конф. по коррозии ме·
таллов. М.; Л. : Изд-во АН СССР, т. 1, 1940, с. 5-24.
Институт общей и неорганической химии
АН усср, Киев
УДК 541.135:669.15.194
Поступила 17.03.83
РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОРЕЛЬЕФА В ПРОЦЕССЕ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ
А. В. Городыекий, и. Н. Иванова, г. В. Резник
Пескоструйная обработка поверхности находит широкое применение
в промышленносги. Однако механически обработанная поверхность
нуждается, как правило, в электрохимической обработке -- полировке
и защитном покрытии. В данной работе исследуются процессы электро
полировки и пос.педующего хромирования пескоструйной поверхности.
Такая обработка применяется для улучшения качества нитепроводя-
щей гарнитуры машин для производства химических нитей.
Для оптимизации условий электрообработки представляет интерес
теоретическое исследование изменения микрор~льефа с течением вре
мени. С этой це.ПЫО рассматривается упрощенная геометрическая мо
дель поверхности для моментов времени t==O и t=t1 (рис. 1). Парамет
ры такой поверхности можно оценить из профилограмм.
Изменение высоты микровыступов Z определяется двумя конкури
рующими процессами: уменьшением Z за счет растворения вершины и
увеличением Z за счет растворения впадин (растравливание поверхно
сти). В связи с этими двумя процессами средняя ЛИНИЯ, показанная
пунктиром на рис. 1, с течением времени опус-кается. Поскольку в ходе
процесса площадь основания выступов, а значит, и величина R, оста ..
ется постоянной, то изменение высоты Z однозначно определяется зна
чением угла при вершине (рис. 1): Z(t) =Rctga(t). Проводя условное
разделение на выступы и впадины и полагая, что выступы - это часть
поверхности, расположенная выше, а впадины, соответственно, ниже
средней линии, плотности тока через выступы и впадины (i n и iи соот
ветственно) можно рассматривать как их средние значения на соответ
ствующих поверхностях.
В такой модели суммарные площади выступов SB И впадин Sи рав
ны и определяются величиной
S = NaR sin а, (1)
где N - число выс!упов; a=ySo (50 - суммарная площадь оснований
1 У' s
выступов); R= 2 N о •
Изменение высоты выступов с течением времени можно рассчитать
по закону Фарадея:
t
Z = г, - i'F j (iB - iи ) di', (2)
о
где i'F = .!!.... (k - электрический эквивалент, р - плотность растворяющегося
р
металла); Zo - высота выступов до начала процесса.
Для расчетов по формуле (2) необходимо определить соотношение
между плотностями токов через выступы и впадины. Предполагая, что
поверхность эквипотенциальна, а скорость процесса лим:итируется диф-
УКРЛИНСКИй химичвскии жм-нхл, 1983, т. '19. N2 12 1277
фузией, можно считать, что iB И iп отличаются только разными значе
ниями телесных углов, из которых идет отвод продуктов реакции (СМ_
рис". 1, 2):
i B 1& - а
i;; ~ -а,--- (3)
Формула (3) получена в следующих приближениях: ребра АВ и
CD представляют собой бесконечно длинные нити малого радиуса
(рис. 2). Через нить АВ идет ток iB~ через CD - ток iп- Рассматривая
Рис. 1. Геометрическая модель по- Рис. 2. Геометрическая модель транспорт-
всрхности. ных процессов,
потоки через поверхности двух воображаемых цилиндров, для которых
осевыми линиями служат АВ и CD, можно записать следующие тожде
ственные соотношения:
1в ~ iBSB = iцS~;
1н == i H8H == iцS~.
(4)
(5)
(6)
Поскольку SB":== SH = NaR sin а, а отношение площадей однозначно
S~ л -сх 4
определяется значением угла а: - = --, то из уравнений () и (5)
S~ а
следует, что
/В i B л-а
Т, == i; == -а--
1 0.0 ~
Вводя формально среднюю плотность тока, i cp = (1 - внеш-
3а +Sи
ний ток), С учет0:\·1 (3) выражение (2) можно преобразовать к следующему
виду:
t
.л --z -~ r 1 (1 _ 2a)dt'
tga- о 2'\'F.JNaRsina л ·
о
Уравнение (6) описывает зависимость угла а от времени и, следо
вательно, высоты выступов (как следует из схемы, приведеиной на
рис. 2, Z =Rctga).
Дифференцируя (6) по времени, разделяя переменные в получен
ном уравнении и интегрируя его в пределах от О до t, можно получить
уравнение, удобное для численного анализа:
n R
где ХО = 2 - arctg Z ;
о
Х
'JtNaR2\" dyt-- --
- "?F[ .) У COSУ t
ХО
1t R
х = 2 - arctg Z .
(7)
1278 УКРАИНСКИй химичвскии ;,l-"~УJ.)iIАЛ, 1}:."3, т. 49, N!! 12
Построенные по этому уравнению временные зависимости высоты
выступов приведены на рис. 3. Из них следует: чем больше высота вы
ступов при t=O, тем быстрее происходит выравнивание поверхности.
Рассмотренная модель дает правильное качественное описание про
цесса, однако расчетное время выравнивания существенно больше на
блюдаемого в эксперименте. Экспериментальная временная зависимость
среднеарифметической высоты микровыступов Ra (ГОСТ 2789·73) в
процессе электрополировки показана на рис. 4.
Стальные образцы (Ст.3) с поверхностью 5=0,2 см2 обрабатывали
абразивом 12ЭН при давлении 0,35 i\'\Па и подвергали анодной обра-
1.!t1KM
Jf:, , ,
о 30 БО 9П С,С
Рис. 4. Временная зависимость средне
арифметического отклонения профиля пес
кострусиной поверхности в процсссе анод
ной обработки: SQ=O,2 дм2, 1=81\..
2)
5 4 j
.... РПС. 3. Временная зависимостъ шерохова
тости повсрхности в процессе элеКТРОПО.1И
РОВКИ: 1-SQ= O,2 дм", R=2 мкм, Zo=
=10 мкм, 1=4 А; 2-Zо=1О мкм, [=
=8 А; 3-ZQ=2 мкм, 1=8 А; 4-Zo=
=1 мкм, 1= 8 А; 5-ZQ= O,5 мкм, 1=
= 8А.
ботке при токе 8 А в универсальном хромовом электролите при темпе
ратуре 600, что соответствует реальному технологическому процессу.
Объем выборки равнялся пяти и определялся по t - распределению
Стьюдента [1] при заданной надежности у=О,95.
Расхождение расчетных и экспериментальных времен выравнива
ния обусловлено, по-видимому, тем, что чисто диффузионная модель
и эквипотенциальность поверхности - приближения слишком сильные.
Реальный процесс протекает на неэквипотенциальной поверхности в
условиях смешанной кинетики. Описанный здесь подход пригоден для
построения более сложных моделей выравнивания поверхности с луч
шими прогностическими возможностями.
Экспериментальное изучение электроосаждения хрома на песко
струеиной поверхности показало, что в зависимости от плотности тока
распределение осадка различно. При плотности тока менее 0,3 AjCM2
образуются хаотичные микровыступы размером до 5 мкм. Увеличение
плотности тока до 0,4 AjCM2 приводит к появлению отдельных крупных
образований (до 30 мкм) на фоне мелких микровыступов. При плотно
сти тока 0,5 AjCM2 происходит равномерный рост большого количества
сферических образований. При плотностях тока 1 AjCM2 вершины мик
ровыступов прнобрегают сферическую форму и без предварительной
анодной обработки.
Эти результаты можно объяснить, проводя аналогию между еди
ничным микровыступом и нитевидным кристаллом. При увеличении
внешнего тока на некоторую критическую величину I1IRP происходит
образование новых зародышей на боковой поверхности кристалла и их
дальнейший нитевидный рост [2].
В данном случае ток, при котором идет процесс хромирования, су
щественно превышает I1IHp• Поэтому образуется большое количество
зародышей на боковой поверхности микровысгупа и фронт диффузии
к его поверхности становится сферическим. При плотности тока
0,4 AjCM2 такой процесс идет на микровыступах, высота которых суще
ственно больше радиуса. При плотностях тока более 0,5 AjCM2 в этот
процесс одновременно включается большое количество микровыступов
и происходит выравнивание условий роста образовавшихся полусфер,
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИП ЖУРНАЛ, 1983, т. 49, Х2 12 1279
поскольку чем меньше радиус сферической поверхности, тем выше
плотность тока, проходящего через нее И, соответственно, тем больше
скорость роста этого радиуса. При очень больших плотностях тока
(/~ 1 AicM2 ) микровысгупы, покрытые осадком, приобретут сфериче
скую форму и без предварительной электрополировки.
Для описанного процесса существенно, что большие токи включа
лись мгновенно. Постепенное повышение тока в ходе процесса. не долж
но приводить К таким результатам.
На основе описанных предсгавлений оказывается возможным ка
чественный прогноз микрорельефа, который можно получить при элек
трохимической обработке поверхности.
1. Аксютина з. М. Элементы математической оценки результатов наблюдений в био
логических 11 рыбохозяйственных исследованиях.- М. : Пищевая промышленностъ,
1968.-289 с.
2. Феттер К. Электрохимическая I<инетика.- М. : Химия, 1967.-856 с.
Институт общей и неорганической химии Поступила 21.07.83
АН усср, Киев вниимев, Чернигов
УДК 541.138.3: 546
КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ РОДИЯ
НА РОДИЕВОМ ЭЛЕКТРОДЕ
А. 1(. Джасымбеков, л. Ф. Козин
Кинетика и механизм электровоссгановления комплексов Rh (111) из
хлоридных растворов исследованы на ртутном [1, 2] и родиевом [3-6]
электродах. На ртутном капающем и твердом родиевом электродах
разряжается комплексный ион RhC14- , И природа медленной электро
химической стадии и предшествующих химических реакций при вос
становлении хлоридных комплексов Rh (111) не зависит от материала
катода. Хлорид-ионы тормозят электровосстановление комплексов
Rh (111). Катодное восстановление комплексов родия было исследовано
'на стационарных родиевых электродах в аммонийно-фосфорнокислом
растворе [7]. Показано, что с увеличением концентрации ионов хлора
в растворе изменяется форма преобладающего комплекса, а электрод
ный процесс восстановлениякомплексов родия тормозится хлор-ионами.
В настоящей работе изучена кинетика катодного электровосстанов
ления хлоридных комплексов родия с помощью вращающегося диско
вого электрода [8] в условиях устранения диффузионных ограничений.
Опыты проводили в специально изготовленной электрохимической
ячейке с разделенными анодным и катодным пространствами. Объем
электролита составлял 50 мл. Ячейка имела рубашку термостатирова
ния и устройство для пропускания инертного газа. Заданную темпера
туру поддерживали термосгагои и-з с точностью ±О,2
0
• Вспомогатель
ными электродами служили две спирали из платиновой проволоки.
Дисковый платиновый электрод с поверхностью 0,5 см2 перед исследо
ваниями покрывали родием при плотности тока 2,5 мА/см2 в течение
20 мин в растворе того же состава, что и исследуемый. После снятия
поляризационной кривой родий с поверхности электрода растворяли
с помощью переменного тока по методике [9]. Растворенный в электро-
лите кислород удаляли, пропуская через электрохимическую ячейку в
течение 30 мин очищенный аргон.
Потенциодинамические кривые снимали на потенциостате 11-5827
со скоростью развертки потенциала 1,0 В/мин. Кривые записывали на
автоматическом потенциометре КПС-4. Электродом сравнения служил
1280 УКРАИНСКIIИ химичьскип ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, Ng 12
|