Очистка отработанного раствора от ионов металлов методом цементации

Анодная цементация является разновидностью скоростного метода химико-термической обработки металлов и сплавов — анодного электролитного нагрева. Данный процесс реализуется при прохождении электрического тока через раствор электролита, соединяющего рабочую камеру — катод и обрабатываемую деталь — анод. Высокие температуры нагрева (до 1100? С), в результате образования парогазовой оболочки между анодом и раствором, позволяют проводить поверхностное насыщение обрабатываемой детали легкими элементами (азот, углерод, бор) с целью улучшения ее эксплуатационных свойств.

Для анодной цементации (науглероживания) в качестве электролитов чаще всего используют водные растворы хлорида аммония с добавлением насыщающего компонента (глицерин, ацетон и др.). В этом случае основным переносчиком заряда через парогазовую оболочку от поверхности электролита к аноду является иона хлора. Анализ изменения концентрации иона хлора в процессе выработки электролита показал, что содержание данного компонента практически не изменяется. Представляется вероятным, что ион хлора совершает замкнутый цикл электрохимических превращений, не удаляясь из системы:

Особенностью анодного нагрева в водных электролитах является одновременное протекание процессов окисления и анодного растворения детали-анода. Процесс окисления приводит к образованию на поверхности анода сплошного оксидного слоя по механизму аналогичному высокотемпературному окислению в парах воды. Наличие пор толщиной до 100 нм в оксидном слое делает возможным транспорт продуктов растворения в раствор и насыщающих элементов в металл.

Растворение анода приводит к сглаживанию острых кромок, растворению заусенцев, а также значительному снижению шероховатости поверхности детали. В случае обработки стальных изделий раствор электролита насыщается преимущественно соединениями железа (II) и (III) коллоидно-дисперсной формы, которые образуются в результате гидролиза ионов железа (II) и (III). Это приводит к снижению работоспособности раствора и определяет корректирующие действия при эксплуатации электролитов — фильтрование рабочего раствора по мере его выработки с добавлением исходных компонентов до первоначальных концентраций.

Установлено, что при анодной цементации малоуглеродистой стали с повышением концентрации хлорида аммония усиливается интенсивность диффузии углерода в сталь и увеличивается толщина образующегося слоя.

Такая зависимость связана с усилением анодного растворения, уменьшающего толщину тормозящего диффузию оксидного слоя.

Т. о., процессы диффузии насыщающих элементов также связаны с протекающими на поверхности анода электрохимическими реакциями.

На основании сведений о механизме электрохимических процессов при анодной цементации были разработаны технологические рекомендации по использованию электролитов различных составов.

химический реактив ион.