ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Получение порошков цементацией из "Порошковая металлургия Изд.2 " Если расположить нормальные электродные потенциалы металлов, измеренные при 25° С, в порядке возрастания их алгебраических величин, то получается так называемый ряд напряжений. Каждый металл, расположенный выше в ряду напряжений, способен вытеснять все нижестоящие металлы из их солей при этом сам он переходит в раствор. [c.162] Аналогично протекают реакции вытеснения из растворов меди железом, кадмия и золота цинком, имеющие широкое практическое применение. [c.162] Процессы, основанные на реакциях вытеснения из растворов более благородных металлов менее благородными, называются цементацией. Часто такие процессы называют процессами контактного восстановления металлов из растворов. [c.162] Растворение и осаждение металлов из растворов регулируется двумя противоположно действующими силами электролитической упругостью растворения и осмотическим давлением ионов раствора. [c.162] В процессе прохождения реакции замещения в растворе меди цинком концентрация ионов цинка будет возрастать, а концентрация ионов меди уменьшаться. Электроотрицательный потенциал цинка вследствие увеличения осмотического давления ионов будет уменьшаться электроположительный потенциал меди также будет уменьшаться (возрастает осмотическре давление ионов). Когда оба электродных потенциала сравняются по величине и по знаку, реакция прекратится. [c.163] Скорость реакции замещения определяется скоростью, с которой электроны удаляются с одного электрода и передаются другому. Последняя в свою очередь зависит от разности потенциалов электродов. Чем меньше отличаются друг от друга потенциалы металлов, тем меньше будет разрюсть потенциалов, а следовательно, и скорость цементации. На практике для цементации подбирают такие пары электродов, у которых разность потенциалов была бы возможно большей. [c.163] Осаждение меди железом практически полно протекает вправо, особенно в отсутствии окислителей. Цементация как самостоятельный метод получения металлических порошков большого практического значения не получила. Иногда методом цементации пользуются для получения порошка свинца. Осаждение порошка ведут из растворов хлористых солей цинком. Реакция протекает по уравнению РЬС12-1-+2п=РЪ+2пС12. Основным характерным свойством осажденного металла является его мелкозернистость (до 70% зерен имеют размер около 2 мкм) недостаток такого порошка — загрязненность солями и цинком. Восстанавливающий металл часто используют в форме порошка, при этом его качество весьма сильно влияет на процесс, характеризуя способность с той или иной активностью вытеснять электроположительный металл из раствора. [c.164] Интенсивность реакции определяется потенциалом восстанавливающего порошка по отношению к раствору, который зависит от состава порошка, его структуры и поверхностных пленок. [c.164] Присутствие в порошке более электроотрицательных примесей, хорошо растворимых в применяемом растворе, способствует реакции. Примеси более положительных металлов облагораживают потенциал и затрудняют реакцию. Если контактное восстановление производят с целью извлечения металла из раствора, то можно применять любые порошки достаточной активности, учитывая в случае необходимости возможность регенерации раствора. [c.164] Количество порошка. Практически установлена необходимость иметь избыток порошка в сравнении с теоретически требуемым. Это объясняется тем, что в порошке часть металла присутствует всегда в неактивной форме, неспособной к реакции вытеснения. Так как контактное восстановление — гетерогенная реакция, ее скорость и то состояние, при котором наступает равновесие, определяются (при прочих равных условиях) размером реагирующей поверхности, т. е. количеством порошка. [c.164] Перемешивание. Перемещение разряжаемых катионов к реагирующей поверхности осуществляется тремя путями переносом током, диффузией и перемешиванием или циркуляцией раствора. Первый путь при контактном восстановлении имеет незначительное значение, так как короткозамкнутые элементы контактного восстановления охватывают ничтожную часть раствора. Роль диффузии также невелика, так как диффузионная поверхность весьма мала. [c.164] Температура. Повышение температуры не только улучшает условия диффузии, но весьма часто снижает энергию активации реакции, и процесс идет интенсивнее. [c.165] Основная масса осаждаемого металла выделяется в первые 15—20 мин. Чем больше избыток порошка, тем выше скорость процесса. Константа скорости реакции (для данного типа порошка) возрастает прямо пропорционально количеству взятого порошка, что объясняется пропорциональным увеличением реагирующей поверхности. [c.165] Аппаратурное оформление процесса. Наиболее эффективным считается ведение процесса контактного восстановления по принципу полного противотока. В настоящее время процесс контактного восстановления осуществляется двумя способами перемешиванием раствора с порошком и просачиванием раствора через слой порошка. [c.165] Второй способ наиболее соответствует принципу противотока, что и является основным его преимуществом. В этом случае наиболее концентрированный раствор соприкасается с наиболее отработанной частью порошка и тем самым повышается степень его использования. Наиболее обедненный раствор реагирует со свежей порцией порошка, что и обеспечивает максимальную глубину очистки. [c.165] Однако при этом способе трудно добиться равномерного просачивания раствора через слой порошка и в отдельных местах образуются каналы с усиленной циркуляцией, в то время как в других местах циркуляция раствора слабая и порошок реагирует не весь. Это приводит к большому расходу порошка на непроизводительное растворение. [c.165] При осуществлении процесса по способу перемешивания можно добиться частичного противотока, применяя ряд последовательно включенных аппаратов, причем свежий порошок загружают в аппарат для окончательной очистки раствора. [c.165] Способ перемешивания более доступен для механизации и автоматизации процесса. Хотя, как говорилось выше, цементация и не имеет большого практического значения для получения порошков, этот метод заслуживает внимания при изготовлении легированных порошков, так как позволяет распределять легирующую добавку в виде тонкой пленки вокруг основных частиц. [c.165] Вернуться к основной статье