2. Электроды второго рода. Электроды 2
2. Электроды второго рода.
Электродом второго рода называют систему, в которой металл покрыт слоем его труднорастворимого соединения, а в растворе находятся анионы, одноименные с анионами, содержащимися в этом труднорастворимом соединении.
Рассмотрим в качестве примера хлорсеребряный электрод, представляющий собой серебряную пластинку, покрытую слоем хлорида серебра и погруженную в раствор содержащий ионы Cl-:
.
В потенциалопределяющей реакции на этом электроде принимают участие как катионы, так и анионы. Электрохимическому процессу
(5)
сопутствует химическая реакция, приводящая к осаждению или растворению AgCl:
. (6)
Суммарное уравнение реакции, согласно которой электрод обратим относительно аниона записывается в виде:
. (7)
Реакции (7) соответствует следующее выражение для расчета электродного потенциала:
. (8)
Хлорсеребряный электрод можно рассматривать и как электрод первого рода, обратимый относительно катиона (реакция 6). У такого электрода активность ионов серебра в растворе определяется растворимостью AgCl. Потенциал электрода равен
. (9)
Для труднорастворимой соли AgCl
. (10)
Подставив выражение (10) в (9), получим:
. (11)
Выражения (8) и (11) определяют одно и тоже значение .
Откуда видно, что связь стандартных потенциалов соответствующих электродов I и II рода определяется уравнением
.
Последнее выражение позволяет определить ПР труднорастворимого соединения по значениям стандартных электродных потенциалов.
Другим примером электрода второго рода является каломельный электрод (рис. 2), состоящий из ртути, покрытой пастой, содержащей каломель Hg2Cl2, и соприкасающейся с раствором KCl: . Потенциалопределяющая реакция:
;
потенциал каломельного электрода определяется выражением
.
Рис. 2. Каломельный электрод.
1 — ртуть, 2 — платиновая проволока, 3 — паста из каломели, 4 — стеклянная трубка, 5 — пробка, 6 — боковая трубка, 7 — сифон, 8 — раствор KCl.
По концентрации применяемого раствора KCl различают 0,1 н., 1 н. и насыщенный каломельные электроды. Последний используется наиболее широко.
Вследствие стабильности своих потенциалов, электроды второго рода используются как электроды сравнения при потенциометрических измерениях.
3. Окислительно-восстановительные электроды.
Все электроды, которым соответствуют потенциалопределяющие реакции с участием электронов, являются окислительно-восстановительными системами. Однако принято в особую группу выделять электроды, в потенциалопределяющих реакциях которых не участвуют простые вещества – газы, металлы. Их называют окислительно-восстановительными (редокс-электроды).
Эти окислительно-восстановительные электроды состоят из инертного вещества с электронной проводимостью (например, платина), погруженного в раствор, содержащего вещества с различной степенью окисления (Red и Ox).
Металл обменивается электронами с участниками окислительно-восстановительной реакции и принимает определенный потенциал при установлении равновесия в системе. Его роль сводится к подводу и отводу электронов к веществам, реагирующим на поверхности электрода.
В общем виде схема электрода и уравнение электродной реакции будут, например, следующими:
,
.
Потенциал редокс-электрода определяется по уравнению
.
К окислительно-восстановительным относятся в первую очередь электроды, в которых Ox и Red являются ионами, а электродная реакция состоит в перемене их заряда. Например, системам
;
соответствуют следующие потенциалопределяющие реакции:
; .
Кроме рассмотренных, относительно простых редокс-электродов, существует более сложные окислительно-восстановительные электроды, в потенциалопределяющих реакциях которых участвуют ионы Н+ и молекулы воды.
Наиболее используемым из таких электродов на практике является хингидронный электрод, представляющий собой платиновую пластинку, погруженную в исследуемый раствор, в котором содержится небольшое количество хингидрона (ХГ) – эквимолекулярного соединения хинона и гидрохинона С6Н4О2·С6Н4(ОН)2.
В воде это соединение малорастворимо и распадается на хинон С6Н4О2 (Х) и гидрохинон С6Н4(ОН)2 (ГХ). Схема электрода и потенциаопределяющая реакция будут следующими:
,
.
Потенциал хингидронного электрода равен
,
где аХ и аГХ – активности хинона и гидрохинона. Так как хинон и гидрохинон малорастворимы, то их активности можно принять равными концентрациям, а поскольку последние равны между собой, то аХ = аГХ. Тогда
.
С учетом того, что , получаем
,
Т. о. хингидронный электрод может быть использован для определения pH:
, если
где Eэ.с. – потенциал электрода сравнения,
E – ЭДС гальванического элемента, составленного из электрода сравнения и хингидронного электрода.
Хингидронный электрод может быть использован для измерения рН кислых и слабощелочных растворов (до рН = 8), не содержащих окислителей и восстановителей. Достоинством электрода является простота устройства и быстрое установление равновесного потенциала.
Пример 9.2. Определить рН раствора, если при 298 К ЭДС элемента
равна 0,15 В. Стандартный потенциал хингидронного электрода при этой температуре равен 0,699 В, потенциал каломельного электрода ‑ 0,337 В.
Решение.
В;
.
Для геологии важно, что величина окислительно–восстановительного потенциала в природных водах отражает равновесное окислительно-восстановительное состояние всех находящихся в данной воде систем, содержащих элементы с переменной валентностью. Поэтому величина электродного потенциала служит наиболее общим показателем окислительно-восстановительного режима вод и отражает условия их формирования. Так, восходящие минеральные воды характеризуются обычным восстановительным состоянием, а в зоне выветривания происходят окислительные процессы. На величину редокс–потенциала вод большое влияние оказывает соприкосновение их с кислородом — основным окисляющим фактором земной поверхности. Наиболее восстановленными из природных вод оказались горячие воды Пятигорска, а наиболее окисленными — природные воды, доступные воздействию кислорода воздуха, например, нарзан из каптажного колодца в Кисловодске.
studfiles.net
Электроды ОЗА 2
В разработке и производстве сварочных электродов объединение СпецЭлектрод занимает далеко не последнее место на отечественном рынке. Из их продукции можно отдельно выделить электроды достаточно узкой специфики ОЗА-2. Они предназначены для наплавки деталей из алюминиево-кремниестых сплавов (АЛ-4, АЛ-11), и заварки в них брака. В основе состава лежит 94,7% алюминия, 5% кремния, титан и железа менее 0.3%.
Электрод имеет солевое покрытие. Обладает коэффициентом наплавки 6,5 г/Ач, производительностью наплавки 0.7 кг/ч (для диаметра 4 мм), при расходе 2 кг электродов на килограмм наплавленного металла. Сварку рекомендуется производить в нижнем и ограниченно-вертикальном относительном положении шва.
Алюминий и его сплавы как материал имеют низкую плотность, обладают высокой тепло и электропроводностью, в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Но одной из неприятных особенностей алюминия, является его легкая окисляемость, что приводит к образованию на поверхности металла оксидной пленки.
Эта пленка может влиять на стабильность горения дуги, в следствие чего могут появляться не проваренные участки и неметаллические включения в металле шва, Плюс при данной специфике задачи, зона сварки может являться труднодоступным местом, кратером или впадиной, что дополнительно усложняет процесс сварки. Для стабилизации процесса и улучшения характеристик шва на выходе и используется кремний в составе электрода, и солевое покрытие, для разрушения оксидной пленки в процессе сварки.
Перед проведением сварных работ детали рекомендуется прогреть до температуры 250-400°С, по крайней мере перед первым проходом. Свариваемые поверхности зачистить механическим, химическим или смешанным способом до появления металлического блеска. Чтобы избежать перегрева деталей варить необходимо на скорости в 2-3 раза выше, чем стальные детали. При наплавке редко получается сварить деталь за один проход.
При этом главной сложностью является то, что при гашении дуги конец электрода может покрываться оксидной пленкой. А после частичного остывания деталей перед повторным проходом необходимо удалять весь шлак из области сварки. Для улучшения формирования сварного шва можно использовать присадочные флюсы, например флюс АФ-4А. Следует помнить, что электроды ОЗА-2 перед началом работ требуется обязательно прокалить при температуре 150-200°С в течении одного часа.
После завершения сварных работ весь шлак со швов необходимо удалить металлическими щетками, промывая горячей водой. Это необходимо, чтобы в будущем избежать коррозийных образований в самом шве. Электрод для наплавки ОЗА 2 соответствует стандартам AWS E4043 и DIN EL-AlSi5 В документации имеет обозначение ОЗА-2- O ТУ-14-4-509 – 74.
elektrod-3g.ru
Электроды ОЗС 2
Штучные электроды ОЗС 2 предназначены для работы с низколегированными и углеродистыми сталями, обладающими пределом прочности не более 415 МПа. В частности, ОЗС 2 хорошо подходят для создания высокоответственных сварных соединений (сварка толстостенных штампованных и литых заготовок, несущих конструкций мостов, зданий и т.п.; сварка конструкций, которые будут эксплуатироваться при знакопеременных механических нагрузкам и в условиях низких температур). Помимо этого, электроды могут применяться для устранения дефектов в литых деталях, выполненных из чугуна. ОЗС 2 целесообразно использовать тогда, когда необходимо получить сварные швы с повышенными требованиями по параметрам ударной вязкости и пластичности.
Данная разновидность электродов для ММА-сварки относится к типу Э46 и изготавливается согласно действующему госстандарту для сварочных расходных материалов (ГОСТ 9466/67-75) из стальной проволоки Св08/08А. По типу покрытия ОЗС 2 относятся к основным электродам. Перед работой электродные стержни прокаливаются в муфельной печи. Время выдержки: около часа. Температура: 290 ±10°C.
При использовании электродов ОЗС 2 необходимо соблюдать определенные правила. Во-первых, швы следует накладывать на короткой электродуге – это сводит к минимуму концентрацию водорода в полученном наплаве и позволяет создавать сварные соединения повышенной прочности. Во-вторых, кромки заготовок нужно подготовить – очистить от грязи, масла, краски, ржавчины и окислов. В противном случае швы будут иметь слишком пористую структуру.
ОЗС 2 применяются для сварки на обратнополярном постоянном токе во всех сварочных позициях, кроме вертикальной сверху вниз. Обеспечивают качественный провар при создании сплошных горизонтальных швов на вертикально расположенных поверхностях, а также при наложении тавровых и угловых шовных соединений.
Производительность процесса наплавления – 8 г/Ач. Выход наплава – 95. Коэффициент расхода (при создании 1 кг наплава) – 1,6 кг.
Химсостав получаемых швов (приведены максимальные значения в %): фосфор/углерод/сера – 0,035/0,09/0,03; хром/кремний – 0,15/0,5; марганец/никель – 0,9/0,3.
Механические характеристики шва: ударная вязкость – 175 Дж/см2; 440 МПа - временное сопротивление статическим и динамическим разрывным нагрузкам; 370 МПа – показатель предела текучести металла; 25% - максимальная величина относительного удлинения.
При работе электродами диаметром 3 мм используется сварочный ток 60/110 А. При сварке ОЗС 2 диаметром 4 мм применяют ток 120/150 А. Электроды диаметром 5 мм требуют силы тока 160/200 А.
elektrod-3g.ru
7.3. Классификация электродов
Многочисленные ХИТ могут быть составлены из двух электродов (полуэлементов, электродных пар). По типу потенциалопределяющей реакции (окислительно-восстановительного электродного процесса) электроды делят на электроды первого рода, второго рода (электроды с электрохимической реакцией) и ионоселективные (без электрохимической реакции).
7.3.1. Электроды первого рода
К электродам первого рода относятся электроды, в уравнение Нернста которых под знаком логарифма входят активности веществ, участвующих в электродной реакции. Потенциал таких электродов меняется с изменением концентрации реагентов.
Электродами первого рода являются:
1. Электроды, состоящие из элементарного вещества, находящегося в контакте с раствором, содержащим его собственные ионы.
а) Металлический электрод √ металл, погруженный в раствор своей соли M|Mn+, например, цинковый и медный электроды:
Металлический электрод обратим по отношению к катиону. Его электродный потенциал
б) Газовый электрод в качестве одного из компонентов электродной пары содержит газ (h3, Cl2 и др.), адсорбированный на химически инертном проводнике первого рода (обычно платина, покрытая платиновой чернью). При контакте адсорбированного газа с раствором собственных ионов устанавливается равновесие. Для хлорного и водородного электродов это равновесие можно представить уравнениями:
Соответствующие им уравнения Нернста имеют вид:
Очевидно, что их электродный потенциал зависит от давления и активности (концентрации) ионов в растворе.
2. Редокс-электроды состоят из электрохимически инертного проводника (платины, графита и т. д.), погруженного в раствор, в котором находятся окисленная и восстановленная формы потенциалопределяющего вещества. Такой инертный проводник способствует передаче электронов от восстановителя к окислителю через внешнюю цепь. Примерами таких электродов могут служить редокс-электроды с ионами в различных степенях окисления: (Pt)Sn4+, Sn2+, (Pt)Fe3+, Fe2+.
7.3.2. Электроды второго рода
Электроды второго рода представляют собой металлические электроды, покрытые слоем труднорастворимой соли того же металла. При погружении в раствор соли одноименного аниона его потенциал будет определяться активностью иона в растворе.
а) Хлорсеребряный электрод (ХСЭ) Ag, AgCl|Cl√ представляет собой серебряный проводник, покрытый твердым AgCl, который погружен в насыщенный раствор KCl.
Серебро электрохимически взаимодействует со своим ионом: Ag+ + e√ = Ag.
Уравнение Нернста для этого процесса:
Однако в присутствии труднорастворимого AgCl активность ионов серебра очень мала и ее трудно определить. Но активность ионов Ag+ связана с легко задаваемой в данной системе активностью ионов Cl√ произведением растворимости хлорида серебра ПРAgCl: откудаи обозначивполучим уравнение Нернста для хлорсеребряного электрода:
Потенциалопределяющими являются ионы хлора, а электродный процесс может быть представлен уравнением
б) Каломельный электрод (КЭ) Hg, Hg2Cl2|Cl√ √ это ртуть, находящаяся в контакте с пастой из смеси ртути и каломели Hg2Cl2, которая, в свою очередь, соприкасается с насыщенным раствором KCl.
Принцип действия каломельного электрода тот же, что и хлорсеребряного.
Электродная реакция сводится к восстановлению каломели до металлической ртути:
Потенциал каломельного электрода определяется активностью ионов хлора:
studfiles.net
Электроды озч-2
Специальные электроды ОЗЧ-2 имеют много возможностей, поэтому их покупка и последующее за ней использование позволит Вам иметь в своем использовании универсальное средство для работы с металлом. Электродами ОЗЧ-2 Вы можете производить наплавку металла, сваривание деталей изделия, производить заварку дефектов литья, а также производить холодную сварку. Как видите, электроды ОЗЧ-2 действительно универсальны.
Сваривание с использованием электродов ОЗЧ-2 нужно производить в нижнем и вертикальном положении сварочного шва. При этом Вам нужно использовать постоянный ток обратной полярности. Покрытие электродов ОЗЧ-2 кислое. Расход ОЗЧ-2 для наплавки 1 килограмма металла составляет 1,7 килограмма электродов данного вида. Производительность наплавки составляет 1,8 килограмма наплавленного металла в час (расчеты сделаны для электродов ОЗЧ-2 диаметром 4 миллиметра). Коэффициент наплавки электродов составляет 13,5 г/Ач.
В химический состав наплавленного металла этими универсальными электродами входят самые разные химические элементы. В основе электрода лежит медный стержень. Итак, состав таков: медь, марганец, никель, железо и силиций. Все элементы, входящие в состав наплавленного металла показывают, что в наплавленном металле минимум примесей низкопробных элементов, поэтому использование электродов ОЗЧ-2 для сварки или наплавки металла связано с тем, что качество изделия значительно повысится.
Сварочные электроды ОЗЧ-2 в сочетании с электродами МНЧ-2 позволяют получать сварочные швы высокого качества. Таким образом, при сочетании этих двух видов электродов Вы сможете сделать сварное соединение, которое обладает высокой технологичностью при обработке резкой. Также такое соединение будет соответствовать высоким требованиям по плотности и прочности металла изделия.
Сваривание чугуна производится небольшими валиками, имеющими длину от 30 до 50 миллиметров. При сваривании Вам нужно применять поваликовое охлаждение на воздухе, который имеет температуру не более 60 градусов по Цельсию. Заводы-изготовители электродов и сварочного оборудования допускают использование электродов ОЗЧ-2 для сваривания или наплавки металла только после прокаливания в обязательном порядке. Это не является рекомендацией, а, наоборот, требованием, к которому действительно нужно прислушаться.
Прокалка позволит Вам уменьшить процент содержания влаги до требуемых 0,3% от общей массы покрытия сварочных электродов ОЗЧ-2. Поэтому Вам нужно производить прокалку электродов ОЗЧ-2 при температуре от 190 до 210 градусов по Цельсию. Прокаливание должно производиться на протяжении не более 1 часа.
Сварочные электроды ОЗЧ-2 полностью соответствуют государственным стандартам, поэтому у Вас есть возможность приобрести электроды ОЗЧ-2 высокого качества у одного из известных производителей электродов. Ссылки на их сайты Вы сможете найти на специальной странице нашего сайта «Контакты».
elektrod-3g.ru
1.2. Выбор электродов
Выбранные электроды должны обеспечивать наплавленный металл высокой износостойкости, удовлетворительной вязкости, должны обладать хорошими наплавочными свойствами, быть дешевыми. Наплавленный металл должен удовлетворительно обрабатываться механическим способом. Свойства наплавленного металла, в основном, определяются его химическим составом и термообработкой. Химический состав наплавленного слоя изменяется за счет введения легирующих компонентов. Наиболее дешевымии доступными из них является: углерод, марганец, хром, кремний, титан. Они повышают твердость и износостойкость металла при истирании. Марганец и хром при введении их в малоуглеродистую сталь в количестве 8,0 - 27,0 % повышает ее износостойкость в 4,0 - 5,0 раз. Высокомарганцовистая сталь хорошо работает при высоких удельных и ударных нагрузках.Высокохромистая сталь (хрома более 18,0 %) обладает малой ударной вязкостью, поэтому ее не следует применять при наплавке деталей,работающих при ударных нагрузках. Легирование наплавленного валика осуществляется с помощью электродного покрытия, в состав которого входят легирующие компоненты, либо с помощью электродного стержня, изготовленного из легированной сварочной проволоки.
Наплавка изношенных деталей машин, изготовленных из углеродистых или легированных сталей и не подвергающихся после наплавки термообработке, производится электродами любой марки, обеспечивающими необходимую твердость или износостойкость наплавленного металла. Если же восстановленные детали подвергаются термообработке, то наплавка их производится такими электродами, наплавленный металл которых допускает эту обработку баз снижения твердости и других механических свойств, например, электродами ЦС-2, ОЗН-250, ОЗН-300. В наплавленном металле деталей, подвергающихся закалке, должно быть не менее 0,35 % углерода, чтобы металл мог подвергаться закалке.
Электроды для наплавочных работ в зависимости от химического состава и твердости наплавленного металла делятся на типы, а в зависимости от химического состава покрытия - на марки.
Электроды, применяемые для наплавочных работ, разделяют на следующие группы:
1.2.1. Для наплавки деталей, работающих на износ при обычных температурах: ОЗН-250, ОЗН-300, ОЗН-350, ОЗН-400; Т-590, ЦН-250, ПС-1, БХ-2.
Металл, наплавленный этими электродами, имеет среднюю и высокую твердость, удовлетворительную пластичность и вязкость и относится кперлитному классу. Наплавочный металл в зависимости от химического состава может подвергаться или не подвергаться термообработке. Такие электроды применяются для наплавки зубьев экскаваторов, лемехов, ножей бульдозеров, гусениц и звездочек тракторов, деталей горно-проходного оборудования, колес подвижного состава, рельсов и т.д.
12.2. Для наплавки деталей, работающих на износ при повышенных температурах: ЦШ-1, ЦШ-2, ЦШ-3, ЦН-3, ЦН-4;
ОЗН-1, НЖ-2, ЭН-60М.
Эти электроды дают в наплавленном слое перлитную хромовольфрамовую или хромомарганцовистую сталь. Применяются для наплавки штампов горячей штамповки, деталей кузнечно-прессового оборудования. Как правило, наплавленные изделия перед механической обработкой отжигаются, а после нее подвергаются закалке и отпуску.
1.2.3.Электроды для наплавки режущего инструмента. Они дают наплавленный металл типа быстрорежущей стали; ЦИ-1М, ЦИ-1Л, ЦИ-1У, Т-268, Т-293.
1.2.4.Электроды, предназначенные для наплавки эрозионностойких поверхностей деталей, работающих при высоких температурах и агрессивных средах:ЦН-2, ЦН-3, ЦН-6, ШН-8.
Применяются для наплавки деталей арматуры паровых котлов, насосов и турбин парогенераторов. В наплавленном слое такие электроды дают структуру стеллитов или сормайтов.
1.2.5.Электроды, предназначенные для сварочных работ. Они дают наплавленный металл с высокой твердостью, но могут существенно повысить износостойкость детали и дают возможность только восстановить размеры и форму детали:УОНИ 13/45, МР-3, МНО-4.
studfiles.net
Электроды нч-2
Электроды НЧ-2 предназначены для сваривания и наплавки металла. С их помощью можно производить ремонт деталей из серого, ковкого и высокопрочного чугуна. Сваривание первого слоя, наносимого на свариваемый металл, производится с высокими требованиями по плотности сварочного шва. Также электродами НЧ-2 можно производить сваривание соединений с повышенными требованиями к чистоте поверхности металла после обработки. Сваривание электродами НЧ-2 производится в нижнем и вертикальном положении сварочного шва. При этом Вам нужно использовать постоянный ток обратной полярности.
Покрытие сварочных электродов НЧ-2 специальное. Коэффициент наплавки электродов НЧ-2 составляет 11,2 г/Ач. Расход НЧ-2 для наплавки 1 килограмма металла составляет 1,5 килограмма электродов НЧ-2. В химический состав наплавленного металла входят всего лишь несколько составляющих. Итак, в химический состав наплавленного металла входят такие элементы, как железо, медь, марганец и никель.
Сварочные электроды НЧ-2 бывают только диаметром 3, 4 и 5 миллиметров. Электроды диаметром 3 и 4 миллиметра имеют длину 350 миллиметров, а 5 миллиметровые НЧ-2 – длиной 450 миллиметров. Для сваривания электродами НЧ-2 Вам нужно использовать правильный сварочный ток. Итак, его значения: 70 – 110 Ампер, 100 – 140 Ампер и 140 – 190 Ампер соответственно по возрастанию перечисления диаметров электродов.
Сваривание электродами НЧ-2 позволяет обеспечить получение прочного и надежного металла шва, который обладает высокой технологичностью при дальнейшей обработке с помощью резания. Также, если Вы используете сварочные электроды НЧ-2 для сваривания нужных Вам металлических изделий, то будьте уверены в том, что у Вас получится коррозионно-устойчивый материал, который устойчив в жидкостных агрессивных средах, а также в среде горячих газов.
К технологическим особенностям сваривания электродами НЧ-2 можно отнести то, что сваривание нужно производить короткими валиками длиной от 20 до 30 миллиметров. Также Вам нужно использовать поваликовое охлаждение на воздухе. При этом температура воздуха должна составлять приблизительно 60 градусов по Цельсию. Также между валиками Вам нужно производить проковку каждого наложенного валика с помощью легких ударов молотка.
Сварочные электроды НЧ-2 полностью соответствуют государственным стандартам, которые приняты в нашей стране. Для соответствия ГОСТ, над электродами НЧ-2 была проведена большая работа, чтобы они могли нести наибольшую пользу тем, кто их использует.
Приобрести электроды НЧ-2 высокого качества не так и сложно. Хотя для многих людей покупка через Интернет и не внушает доверия, но, тем не менее, многие люди доверяют такой системе покупки и остаются полностью довольными. Для получения ссылок на сайты заводов-изготовителей электродов и сварочного оборудования перейдите на страницу данного сайта «Контакты». Перейдя на сайт одного из заводов, Вы можете совершить покупку.
elektrod-3g.ru
