Физико-химические процессы в технологии машиностроения. Стекольников Ю.А - 60 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ЕГУ им. Бунина | Елец

Составители: 

Рубрика: 

киси железа FeO. Оксидные пленки на других металлах с переменными сте-
пенями окисления располагаются примерно так же, как и на железе.
Для удаления оксидов с железа и низколегированных сталей ис-
пользуют серную и соляную кислоты. При растворении в серной кислоте
железа (стали) химическая реакция протекает по следующим уравнениям:
(1)FeO + H
2
S0
4
= FeS0
4
+ H
2
0;
(2)Fe
2
0
3
+ 3H
2
S0
4
= Fe
2
(S0
4
)
3
+ 3H
2
0;
(3)Fe
3
0
4
+ 4H
2
S0
4
= FeS0
4
+ Fe
2
(S0
4
)
3
+ 4H
2
0;
(4)Fe + H
2
S0
4
= FeS0
4
+ H
2
.
Скорость реакции (2) и особенно (3) очень мала, так как Fe
2
0
3
и Fe
3
0
4
плохо растворяются в кислотах. В этом случае травлению способствует во-
дород, выделяющийся при растворении железа (реакция 4), который восста-
навливает оксиды. Кроме того, пузырьки газа механически отделяют раз-
рыхленные слои окалины. Реакция (4) является нежелательной, приводит к
появлению хрупкости за счет включения выделяющегося водорода.
Растворение оксидной пленки на металле происходит за счет работы
коррозионного гальванического элемента в щелевом пространстве под плен-
кой окалины, за счет химического растворения окалины с внешней и внут-
ренней поверхности, кроме того, имеет место механическое отделение ока-
лины газообразным водородом.
При травлении в серной кислоте значительная часть окалины удаляется
механическим воздействием газообразного водорода, образующегося за счет
химического растворения металла. При травлении в соляной кислоте прева-
лирующим процессом является химическое растворение оксидов, происхо-
дящее на внутренней и внешней поверхности окалины. Объясняется это вы-
сокой адсорбционной способностью ионов хлора, при этом ионы хлора вы-
тесняют ионы кислорода из узлов кристаллической решетки оксидов и обра-
зуются хорошо растворимые хлориды металла. Вследствие этого скорость
растворения в соляной кислоте больше, чем в серной (табл.5).
Таблицa 5
Скорость растворения окалины в растворах НС1 и H
2
S0
4
Скорость растворения, г/ч Концентрация кислоты,
%
В соляной кислоте В серной кислоте
5 0,035 0,035
10 0,290 0,039
15 1,510 0,0562
Из приведенных в табл. 5 данных следует, что при одинаковых условиях
в 10 %-ном растворе НС1 скорость растворения примерно в 10 раз больше, а
в 15 %-ном — почти в 27 раз больше, чем в таких же растворах H
2
S0
4
. В со-
ляной кислоте потери металла (подтравливание) меньше, так как большая
часть окалины удаляется за счет непосредственного растворения оксида.
Травление окалины происходит с большой скоростью и меньшим наводоро-
живакисм основного металла, что также, по-видимому, обусловлено адсорб-
цией СГ-ионов, благодаря чему атомарный водород в меньшей мере адсорби-
киси железа FeO. Оксидные пленки на других металлах с переменными сте-
пенями окисления располагаются примерно так же, как и на железе.
    Для удаления оксидов с железа и низколегированных сталей ис-
пользуют серную и соляную кислоты. При растворении в серной кислоте
железа (стали) химическая реакция протекает по следующим уравнениям:
  (1)FeO + H2S04= FeS04 + H20;
  (2)Fe203 + 3H2S04 = Fe2 (S04)3 + 3H20;
  (3)Fe304 + 4H2S04 = FeS04 + Fe2(S04)3 + 4H20;
  (4)Fe + H2S04 = FeS04 + H2.
    Скорость реакции (2) и особенно (3) очень мала, так как Fe203 и Fe304
плохо растворяются в кислотах. В этом случае травлению способствует во-
дород, выделяющийся при растворении железа (реакция 4), который восста-
навливает оксиды. Кроме того, пузырьки газа механически отделяют раз-
рыхленные слои окалины. Реакция (4) является нежелательной, приводит к
появлению хрупкости за счет включения выделяющегося водорода.
    Растворение оксидной пленки на металле происходит за счет работы
коррозионного гальванического элемента в щелевом пространстве под плен-
кой окалины, за счет химического растворения окалины с внешней и внут-
ренней поверхности, кроме того, имеет место механическое отделение ока-
лины газообразным водородом.
    При травлении в серной кислоте значительная часть окалины удаляется
механическим воздействием газообразного водорода, образующегося за счет
химического растворения металла. При травлении в соляной кислоте прева-
лирующим процессом является химическое растворение оксидов, происхо-
дящее на внутренней и внешней поверхности окалины. Объясняется это вы-
сокой адсорбционной способностью ионов хлора, при этом ионы хлора вы-
тесняют ионы кислорода из узлов кристаллической решетки оксидов и обра-
зуются хорошо растворимые хлориды металла. Вследствие этого скорость
растворения в соляной кислоте больше, чем в серной (табл.5).
                                                                    Таблицa 5
    Скорость растворения окалины в растворах НС1 и H2S04
 Концентрация кислоты,                   Скорость растворения, г/ч
            %                 В соляной кислоте          В серной кислоте
            5                        0,035                     0,035
           10                        0,290                     0,039
           15                        1,510                     0,0562

     Из приведенных в табл. 5 данных следует, что при одинаковых условиях
в 10 %-ном растворе НС1 скорость растворения примерно в 10 раз больше, а
в 15 %-ном — почти в 27 раз больше, чем в таких же растворах H2S04. В со-
ляной кислоте потери металла (подтравливание) меньше, так как большая
часть окалины удаляется за счет непосредственного растворения оксида.
Травление окалины происходит с большой скоростью и меньшим наводоро-
живакисм основного металла, что также, по-видимому, обусловлено адсорб-
цией СГ-ионов, благодаря чему атомарный водород в меньшей мере адсорби-

Страницы