Патент на изобретение №2287607
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАГНЕТИТОВЫХ АНОДОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области электрохимических производств, в частности к области изготовления анодов для процессов электролиза водных сред с рН 2-14. Изобретение может быть использовано для промышленного электролиза, катодной защиты от коррозии внешним током. Способ включает отжиг магнетитовых анодов в кислородсодержащей атмосфере. Отжиг осуществляют при температуре 1100-1300°С с выдержкой 10-30 минут в эндотермически контролируемой по давлению кислорода в пределах 0,02-0,04 атм газовой смеси СО+СО2. Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости анода и упрощение способа его изготовления.
Изобретение относится к области электрохимических производств, в частности к области изготовления анодов для процессов электролиза водных сред с рН 2-14 (промышленный электролиз, катодная защита от коррозии внешним током). Известен способ (Пат. US 5205911 от 27.04.1993) химико-термической обработки стального катода с целью стабилизации его поверхности путем перевода продукта коррозии Fe3O4(магнетит) в более коррозионно-стойкий, но менее электропроводный оксид Fe2О3 (гематит). Процесс осуществляют нагреванием катода в печи с неконтролируемой кислородсодержащей атмосферой (воздух) при температуре 290°С. Известно (Третьяков Ю.Д. Термодинамика ферритов. – Л.: Химия, – 1967. – 304 с.), что магнетит (Fe3O4), являющийся основной структурной составляющей оксидных железных анодов, содержит неизбежную примесь гематита (Fe2О3), влияющего на его свойства. Влияние двойственное: Fe2O3 обладает высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, но низкой электропроводностью, а Fe2O4 – наоборот, обладает более высокой электропроводностью, но меньшей коррозионной стойкостью. Таким образом, надежность работы магнетитового анода будет во многом зависеть от сочетания высокой коррозионной стойкости поверхностного слоя и более высокой электропроводности подповерхностных слоев и сердцевины, соединяемой пайкой или другим способом с токопроводом. Сочетание таких свойств возможно при количественном соотношении Fe3O4/Fe2O3 Задачей изобретения является повышение коррозионной стойкости анода, упрощение способа изготовления, снижение стоимости производства. Соотношение (2) достигается химико-термическим способом обработки магнетита. Предлагаемый способ заключается в следующем. Магнетит цельнолитой или намораживаемый на каркас анода при температуре остывания не ниже 900°С (Филинов С.А., Фиргер И.В. Справочник термиста./ Изд.3-е, перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, – 1969. – 320 с.) помещается в печь на отжиг при температуре 1100-1300°С с эндотермически контролируемой смесью СО+CO2 при давлении кислорода в газовой смеси 0,02-0,04 атм. Выдержка при этой температуре 10-30 минут в зависимости от размеров анода. При этом избыток кислорода, образовавшегося в газовой атмосфере, интенсифицирует процесс образования Fe2О3 в поверхностном слое. Толщина слоя составляет до 1 мм.
Формула изобретения
Способ химико-термической обработки анодов, включающий отжиг в кислородсодержащей атмосфере, отличающийся тем, что обработке подвергают магнетитовые аноды, при этом отжиг осуществляют при температуре 1100-1300°С с выдержкой 10-30 мин в эндотермически контролируемой по давлению кислорода в пределах 0,02-0,04 атм газовой смеси СО+СО2.
|
||||||||||||||||||||||||||
(1) для сердцевины и Fe3O4/Fe2O3<1 (2) для поверхности. Регулировать данное соотношение позволяет следующая реакция: 6Fe2O3
4Fe3O4+O2. При нагревании литого магнетита до 1457°С гематит диссоциирует по реакции с образованием магнетита, что означает потерю коррозионных свойств, но при температуре 1100-1300°С и определенном парциальном давлении кислорода в атмосфере равновесие смещается в сторону образования Fe2O3, а следовательно, приводит к увеличению коррозионной стойкости. Образование гематита целесообразно сосредоточить в поверхностном слое, контактирующем с агрессивной средой, окружающей анод. Для этого необходима подача кислорода посредством диссоциации смеси СО+CO2, эндотермически контролируемой по давлению кислорода в пределах 0,02-0,04 атм.