Способ повышения точности определения концентрации кислорода и его активности в стали методом электродвижущих сил | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №12 (92) июнь-2 2015 г.

Дата публикации: 30.04.2015

Статья просмотрена: 28 раз

Библиографическое описание:

Федулов А. П., Бережко Л. Н. Способ повышения точности определения концентрации кислорода и его активности в стали методом электродвижущих сил // Молодой ученый. — 2015. — №12.1. — С. 85-86. — URL https://moluch.ru/archive/92/17804/ (дата обращения: 17.10.2018).

Описан один из перспективных способов восстановления и упрочнения штампов для горячей штамповки, основанный на явлении электрической эрозии металлов при прохождении между ними электрических разрядов.

Ключевые слова: штамповая оснастка, восстановление штампов, упрочнение штампов.

 

Одним из путей повышения износостойкости деталей может быть процесс борирования их рабочих поверхностей. В работе исследовалось влияния углерода на кинетику формирования боридного слоя на поверхности стальных деталей, при этом концентрацию углерода в железе определяли путем измерения активности кислорода в железе методом ЭДС. Точность определения концентрации углерода напрямую зависит от точности определения активности кислорода в железе.

Используя теорему Лагранжа, можно показать, что погрешность определения активности кислорода в стали однозначно определяется погрешностью в измерении величины электродвижущей силы электрохимической ячейки (Е), температуры стали (Т) и доли ионной проводимости твердого электролита (ti).

Погрешность определения активности кислорода в стали можно понизить, если при расчетах исключить величину (ti), что возможно при использовании концентрации электрохимической ячейки с одним твердым электролитом и двумя электродами сравнения.

В качестве электродов сравнения можно использовать смеси порошков Cr+Cr2O3 и Mo+MoO2, активности кислорода в которых известны. Твердый электролит должен быть выполнен в виде V — образной трубки. Схема электрической ячейки в этом случае может быть представлена в следующем виде (см. ниже на рис. 1).

Для электрода сравнения Cr+Cr2O3 можно записать уравнение [1]:

,                                                                                                            (1)

где ECr — электродвижущая сила элемента (жидкое железо — твердый электролит — Сr; Сr2O3);

Т — температура, ;

ti — неизвестная доля ионной проводимости твердого электролита;

 — активность кислорода в стали;

 — активность кислорода в электроде сравнения (Cr+Cr2O3) [1].

Рис. 1. Схема электрической ячейки: 1 — твердый электролит с неизвестной долей ионной проводимости (ti); 2 — замазка из Al2O3 (порошок), замешанной на жидком стекле; 3 — электрод сравнения (Cr+Cr2O3); 4 — электрод сравнения (Mo+MoO2); 5 — засыпка между двумя электродами сравнения, которая может быть выполнена из двух слоев с преимущественно ионной проводимостью (порошок ZrO2) и с преимущественно электронной проводимостью (порошок Y2O3)

 

Для электрода сравнения Mo+MoO2 можно записать следующее уравнение:

,                                                                                                         (2)

где  — электродвижущая сила элемента (жидкое железо — твердый электролит — Mo+MoO2);

– активность кислорода в электроде сравнения Мо; MoO2;

.

Так как доля ионной проводимости твердого электролита в уравнениях (1) и (2) одинакова, то разделив уравнение (1) на уравнение (2) получаем:

                                                                                                   (3)

Решая уравнение (3) относительно  получаем:

.                                                                                     (4)

Как видно из уравнения при расчете  можно исключить (ti), т. е. можно использовать твердый электролит с неизвестной долей ионной проводимости по кислороду. Кроме этого обе электродвижущие силы (ECr и EMo) существуют независимо друг от друга и определяются только соотношением активностей кислорода в электродах сравнения.

Таким образом, в данной работе показано, что используя предложенную методику определения активности кислорода в жидкой стали можно исключить влияние доли ионной проводимости твердого электролита на точность определения  методом ЭДС. В результате уменьшается погрешность и увеличивается точность определения активности кислорода и концентрации углерода в стали.

 

Литература:

 

1.                  Термохимия сталеплавильных процессов/ Элиот Д. Ф. и др. — М.: Металлургия, 1969. — 252 с.

Основные термины (генерируются автоматически): твердый электролит, активность кислорода, электрод сравнения, ионная проводимость, концентрация углерода, электродвижущая сила элемента, электрическая ячейка, упрочнение штампов, жидкое железо, электрохимическая ячейка.


Похожие статьи

Место ионселективных электродов в химическом анализе

Хотя электроды реагируют на активность ионов, их также можно использовать для определения концентраций свободных ионов и общего их содержания, если применить методы титрования, стандартных добавок или буферной среды с высокой ионной силой.

Конкурсные задачи по химии на закон электролиза Фарадея

Взаимосвязь между количеством вещества, образовавшегося при электролизе на электроде (катоде или аноде), и количеством электричества, прошедшим через электрическую ячейку, определяется законом Фарадея

Молярные концентрации солей в исходном растворе

Модифицированные углеродные электроды: новые подходы...

Так, авторы работы [3] определили, что основные потери энергии (83–90 % от общих потерь) в автотрофной модификации микробного топливного элемента обусловлены низкой ионной силой растворов. В связи с этим модификация поверхности углеродсодержащих электродов...

Поиск неорганических материалов для создания Na-ионных...

Ключевые слова: кристаллохимический анализ, твердые электролиты

Данные рассуждения верны для материалов катодов электрохимических батарей и электродов суперконденсаторов с

Для соединений, в которых возможна ионная проводимость, помимо замещения среди...

Упрочнение и восстановление штампов электроискровым методом

Описан один из перспективных способов восстановления и упрочнения штампов для горячей штамповки, основанный на явлении электрической

В результате высоких температур в зоне контакта электрод — поверхность штампа и химических реакций между углеродом штампа и...

Композиционные металлоксидные электроды для...

Общий вид ячейки суперконденсатора с композиционными электродами представлен на Рис. 1.

Скрининг неорганических Na-содержащих соединений, перспективных для создания твердых электролитов суперконденсаторов, электрохимических аккумуляторов и газовых...

Химизм процесса электролизного осаждения поливалентных...

В статье рассматривается метод электрохимического извлечения марганца из водных растворов.

Максимальная окислительная активность характерна для хлорноватистой кислоты (НСlО)

Сб. трудов ИОТТ «Проблемы обогащения твердых горючих ископаемых», 1972.

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Железо.

Будет проведено сравнение с другими методами предварительной обработки алюминия и дано обоснование — почему иммерсионная обработка алюминия раствором

1) Нанесение тонкого металлического слоя химическим или электрохимическим способом.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Место ионселективных электродов в химическом анализе

Хотя электроды реагируют на активность ионов, их также можно использовать для определения концентраций свободных ионов и общего их содержания, если применить методы титрования, стандартных добавок или буферной среды с высокой ионной силой.

Конкурсные задачи по химии на закон электролиза Фарадея

Взаимосвязь между количеством вещества, образовавшегося при электролизе на электроде (катоде или аноде), и количеством электричества, прошедшим через электрическую ячейку, определяется законом Фарадея

Молярные концентрации солей в исходном растворе

Модифицированные углеродные электроды: новые подходы...

Так, авторы работы [3] определили, что основные потери энергии (83–90 % от общих потерь) в автотрофной модификации микробного топливного элемента обусловлены низкой ионной силой растворов. В связи с этим модификация поверхности углеродсодержащих электродов...

Поиск неорганических материалов для создания Na-ионных...

Ключевые слова: кристаллохимический анализ, твердые электролиты

Данные рассуждения верны для материалов катодов электрохимических батарей и электродов суперконденсаторов с

Для соединений, в которых возможна ионная проводимость, помимо замещения среди...

Упрочнение и восстановление штампов электроискровым методом

Описан один из перспективных способов восстановления и упрочнения штампов для горячей штамповки, основанный на явлении электрической

В результате высоких температур в зоне контакта электрод — поверхность штампа и химических реакций между углеродом штампа и...

Композиционные металлоксидные электроды для...

Общий вид ячейки суперконденсатора с композиционными электродами представлен на Рис. 1.

Скрининг неорганических Na-содержащих соединений, перспективных для создания твердых электролитов суперконденсаторов, электрохимических аккумуляторов и газовых...

Химизм процесса электролизного осаждения поливалентных...

В статье рассматривается метод электрохимического извлечения марганца из водных растворов.

Максимальная окислительная активность характерна для хлорноватистой кислоты (НСlО)

Сб. трудов ИОТТ «Проблемы обогащения твердых горючих ископаемых», 1972.

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Железо.

Будет проведено сравнение с другими методами предварительной обработки алюминия и дано обоснование — почему иммерсионная обработка алюминия раствором

1) Нанесение тонкого металлического слоя химическим или электрохимическим способом.

Задать вопрос