Электролитическое железо — это форма железа высокой чистоты, полученного электролизом . Его чистота превышает 99,95%, а содержание микроэлементов составляет всего одну миллионную десятичную дробь.
СОДЕРЖАНИЕ
Обзор
Чтобы получить лучшие качества железа , такие как высокая пластичность , повышенная коррозионная стойкость и лучшие магнитные характеристики; для удаления примесей должен произойти химический процесс. Наиболее эффективный процесс — это электролиз, при котором используется коммерческое железо и минимизируется содержание C , S , Mn и других микроэлементов, чтобы стать одним из самых высоких сортов железа на рынке, известным как электролитическое железо. Когда железо достигнет чистейшего состояния, его можно будет использовать в качестве компонента сплавов. Сплавы с высокой чистотой элементного состава обладают специально улучшенными свойствами, такими как пластичность , предел прочности , ударная вязкость , усталостная прочность , жаропрочность и коррозионная стойкость, в которых каждый элемент опирается на свои лучшие свойства и в совокупности вносит свой вклад в сплав в целом.
Способ производства электролитического железа
Плавку обычно подразделяют на две процедуры: мокрый процесс и сухой процесс. Электролитическое железо считается «мокрым процессом», поскольку электролиз требует, чтобы электрические заряды проходили через жидкий раствор. Это действие вызывает химическую реакцию, называемую электролитическим рафинированием . В результате электролитического рафинирования получается электролитическое железо.
Анод (сырье) и катод (опорная плита) погружают в электролит , включая железо ион и другие компоненты. Кроме того, между анодом и катодом протекает ток . В результате на поверхности катода осаждается железо из- за разницы в склонности к ионизации , и может быть получено железо высокой чистоты.
TOHO ZINC CO., LTD. производит и продает электролитическое железо, очищенное мокрым способом, в промышленных масштабах. TOHO ZINC CO., LTD. занимает лидирующую долю на рынке высокочистого чугуна мокрого типа. Чистота железа продаваемого составляет от 99,9% до 99,999%, особенно в том числе газовых компонентов O , N , C и H .
Типичное значение электролитического железа
Чистота (%)
C (ч / млн)
P (частей на миллион)
S (частей на миллион)
Si (частей на миллион)
Mn (частей на миллион)
Cu (частей на миллион)
O (ч / млн)
H (частей на миллион)
N (частей на миллион)
99,99
5 ～ 15
1
1 ～ 3
Другой метод
Чугун высокой чистоты также производится сухим способом. VOD (вакуумное кислородное обезуглероживание) и ESR (электрошлаковый переплав) известны как сухой процесс. VOD — это процесс плавления чистого железа в вакууме и дегазации. Метод ЭШП (электрошлакового переплава) — это процесс капания расплавленного металла, рафинирующего чистое железо в качестве электрода . Кроме того, метод ионного обмена известен как процесс мокрого типа в дополнение к электролитическому рафинированию.
Заявление
Электролитическое железо используется в аэрокосмической отрасли в областях, где компоненты имеют решающее значение для безопасности. Посадка передач , двигатель валов в реактивных самолетах и газовые турбины из генераторов , являются областями , которые требуют использования электролитического железа. Он также используется в исследованиях и разработках специальных сплавов ( мартенситностареющая сталь , сплавы на основе никеля, сплавы Ti), мишеней для распыления , химикатов ( травильные жидкости) и т. Д. Кроме того, он используется в качестве сырья для японских мечей, производимых с использованием традиционные японские техники.
Источник
Чистое железо
Получение чистого железа на производстве
Что такое чистое железо это чистота выхода при технологической переработке соединений железа , в результате которого получается металл чистотой 99,95% и выше, может быть получено только электролитическим способом. В качестве электролита используют железный купорос FeSО4, либо хлорид железа FeCl2 . Для получения чистого железа (высокочистого катодного) электролит не должен содержать металлов, более электроположительных, чем железо (медь, никель и др.)
Железо, получаемое пирометаллургическим путем, всегда содержит более или менее значительное количество углерода. Чистое железо (99,95% и выше) удается получить только электролитическим способом. Металл, столь необычный для железа степени чистоты, обладает рядом весьма ценных качеств, такими, как высокая пластичность, высокая магнитная проницаемость и пр. Эти свойства делают его весьма ценным для таких отраслей промышленности, как электротехника и телефония, порошковая металлургия и т. д.
Стандартный потенциал φ°Fe/Fe 2+ = — 0,44 в, т. е. он близок к равновесному потенциалу водородного электрода в нейтральном растворе. Ток обмена железа невелик и железо выделяется со значительной химической поляризацией. Перенапряжение же выделения водорода на железе не очень велико. Поэтому на катоде железо всегда выделяется совместно с водородом. Чтобы уменьшить величину поляризации железа (увеличить ток обмена) и одновре менно сделать возможно более положительным равновесный потенциал железа, следует повысить его концентрацию в растворе.
Большое влияние на совместное выделение железа и водорода оказывает температура. При низких температурах (20—25° С) скорость разряда ионов железа превышает скорость разряда ионов водорода только при низких плотностях тока (до 100 а/м 2 ). Чтобы получить приемлемый выход по току при высоких плотностях тока, температуру электролита необходимо держать возможно более высокой -85-100°С (рис. 2) . При этих температурах уве личение плотности тока, напротив, ведет к возрастанию выхода по току.
Поэтому электролиз ведут при плотностях тока порядка 500—1000 а/м 2 . Резкое понижение выхода по току с увеличением концентрации кислоты в растворе заставляет поддерживать последнюю возможно более низкой. Однако чрезмерно снижать концентрацию кислоты недопустимо, так как в нейтральных или близких к нейтральным растворам происходит выпадение гидроокиси и основных солей железа. Чтобы избежать этого, рН электролита поддерживают в пределах 2—3. При этом частичное выделение водорода на катоде неизбежно.
Помимо выделения водорода, на катодный выход по току заметное влияние оказывает реакция восстановления Fe 3+ до Fe 2+ .
В качестве основного компонента электролита могут служить либо железный купорос FeSО4, либо хлорид железа FeCl2. Катодное железо, полученное из сульфатных электролитов, обычно обладает повышенной хрупкостью, в то время как железо, осажденное из хлорида, имеет высокую прочность. Кроме того, FeCl2 лучше растворим в воде, чем FeSO4. Поэтому обычно применяют хлоридный электролит. Помимо FeCl2 или FeSO4, электролит содержит солевые добавки для повышения его электропроводности и немного кислоты или кислой соли для поддержания постоянной величины рН.
Для получения чистого железа (высокочистого катодного) электролит не должен содержать металлов, более электроположительных, чем железо (медь, никель и др.). Кроме того, большая поляризация железа создает возможность для соосаждения и некоторых электроотрицательных примесей. Большая анодная поляризация при электролизе с растворимыми анодами создает условия для растворения таких электроположительных металлов, как медь и никель, поэтому их не должно содержаться в анодах. В этом отношении электролиз железа подобен электролитическому рафинированию никеля.
Рис. 2. Зависимость выхода по току железа от температуры при различной концентрации в растворе соляной кислоты (1 н. раствор FeCl2):
1 — 0,01 н. раствор HCl; 2 — 0,05 н. раствор НСl; 5 — 0,1 н. раствор НСl.
Получение электролитного железа можно вести в ваннах с растворимыми (рафинирование) и нерастворимыми (экстракция), анодами. Преимущественное распространение получил электролиз первого типа. Анодом при этом служит мягкая мартеновская сталь.
Проведение электролиза с нерастворимыми анодами (свинцовыми— для электролита, содержащего FeSО4 и магнетитовыми или графитовыми, — для электролита, содержащего FeCl2) приводит к образованию свободной кислоты и быстрому падению катодного выхода по току. Поэтому электролиз приходится вести в ваннах с диафрагмами, причем электролит необходимо часто корректировать.
Основной недостаток получения электролитного железа экстракцией— очень высокий расход электроэнергии, в 8—10 раз выше, чем при электролитическом рафинировании.
Несмотря на то, что в ваннах с растворимыми анодами образования кислоты не происходит, электролиз и в этом случае обычно ведут с применением диафрагм. Это объясняется тем, что в отсутствие диафрагм остающийся на растворимом аноде мелкодисперсный углеродистый шлам взмучивается конвективными потоками электролита (особенно в горячих растворах) и переносится к катоду, загрязняя катодный осадок.
При рафинировании в горячих растворах даже при относительно высоких рН происходит значительное химическое растворение железа на аноде. Поэтому анодный выход по току заметно превышает катодный, а кислота электролита нейтрализуется. Для поддержания постоянного рН в электролит поэтому приходится непрерывно подавать кислоту.
Конструкция ванн для получения электролитического железа может быть различной. Она зависит в основном от формы катодного осадка. Последний может получаться в виде листов или изделий определенного профиля (труб, лент и пр.). Ванна для получения обычного катодного листового осадка представляет собой прямоугольный сосуд, выполненный из железобетона с кафельной или гранитной футеровкой, или из эмалированного чугуна. На дно ванны при электролизе в горячих растворах укладывают змеевик, изготовленный из ферросилиция, по которому пропускают пар для подогрева раствора. Аноды помещают в диафрагменные ячейки.
Процесс электролиза идет с выходом по току в пределах от 75 до 97—99%, обычно он составляет 90—95%. Напряжение на ванне в случае рафинирования в горячих растворах 0,5 —1 ,0 в, в случае электролиза с нерастворимыми анодами 4,5 —5,5 в, удельный расход электроэнергии в первом случае 350—800 квт •ч/т, во втором — 4000— 8000 квт •ч/т. Расход соляной кислоты при электролитическом рафинировании в растворе FeCl3 составляет примерно 150 кг на 1 т катодного железа.
Статья на тему Чистое железо
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Источник
Электролитическое железо — Electrolytic iron
Электролитическое железо — это форма железа высокой чистоты, полученного электролизом . Его чистота превышает 99,95%, а содержание микроэлементов составляет всего одну миллионную десятичную дробь.
СОДЕРЖАНИЕ
Обзор
Чтобы получить лучшие качества железа , такие как высокая пластичность , повышенная коррозионная стойкость и лучшие магнитные характеристики; для удаления примесей должен произойти химический процесс. Наиболее эффективный процесс — это электролиз, при котором используется коммерческое железо и минимизируется содержание C , S , Mn и других микроэлементов, чтобы стать одним из самых высоких сортов железа на рынке, известным как электролитическое железо. Когда железо достигнет чистейшего состояния, его можно будет использовать в качестве компонента сплавов. Сплавы с высокой чистотой элементного состава обладают специально улучшенными свойствами, такими как пластичность , предел прочности , ударная вязкость , усталостная прочность , жаропрочность и коррозионная стойкость, в которых каждый элемент опирается на свои лучшие свойства и в совокупности вносит свой вклад в сплав в целом.
Способ производства электролитического железа
Плавку обычно подразделяют на две процедуры: мокрый процесс и сухой процесс. Электролитическое железо считается «мокрым процессом», поскольку электролиз требует, чтобы электрические заряды проходили через жидкий раствор. Это действие вызывает химическую реакцию, называемую электролитическим рафинированием . В результате электролитического рафинирования получается электролитическое железо.
Анод (сырье) и катод (опорная плита) погружают в электролит , включая железо ион и другие компоненты. Кроме того, между анодом и катодом протекает ток . В результате на поверхности катода осаждается железо из- за разницы в склонности к ионизации , и может быть получено железо высокой чистоты.
TOHO ZINC CO., LTD. производит и продает электролитическое железо, очищенное мокрым способом, в промышленных масштабах. TOHO ZINC CO., LTD. занимает лидирующую долю на рынке высокочистого чугуна мокрого типа. Чистота железа продаваемого составляет от 99,9% до 99,999%, особенно в том числе газовых компонентов O , N , C и H .
Типичное значение электролитического железа
Чистота (%)
C (ч / млн)
P (частей на миллион)
S (частей на миллион)
Si (частей на миллион)
Mn (частей на миллион)
Cu (частей на миллион)
O (ч / млн)
H (частей на миллион)
N (частей на миллион)
99,99
5 ～ 15
1
1 ～ 3
Другой метод
Чугун высокой чистоты также производится сухим способом. VOD (вакуумное кислородное обезуглероживание) и ESR (электрошлаковый переплав) известны как сухой процесс. VOD — это процесс плавления чистого железа в вакууме и дегазации. Метод ЭШП (электрошлакового переплава) — это процесс капания расплавленного металла, рафинирующего чистое железо в качестве электрода . Кроме того, метод ионного обмена известен как процесс мокрого типа в дополнение к электролитическому рафинированию.
Заявление
Электролитическое железо используется в аэрокосмической отрасли в областях, где компоненты имеют решающее значение для безопасности. Посадка передач , двигатель валов в реактивных самолетах и газовые турбины из генераторов , являются областями , которые требуют использования электролитического железа. Он также используется в исследованиях и разработках специальных сплавов ( мартенситностареющая сталь , сплавы на основе никеля, сплавы Ti), мишеней для распыления , химикатов ( травильные жидкости) и т. Д. Кроме того, он используется в качестве сырья для японских мечей, производимых с использованием традиционные японские техники.
Источник
Железо электролитическое
ЖЕЛЕЗО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ, железо, получаемое из растворов его солей путем электролиза. Первый осадок электролитического железа был получен Бетгером в 1846 г. Практической разработкой этого процесса занимались академики Якоби, Ленц, инженер Клейн (в 1860—1870 гг.) и др. Особенно много внимания уделялось этому процессу в бывшей Экспедиции заготовления государственных бумаг (теперь Управлении производством государственных знаков), где электролитическое железо и по настоящее время применяется при производстве стереотипов и других изделий. За последние десятилетия электролитическое железо начали вырабатывать в более крупном масштабе для производственных целей на некоторых заграничных заводах. Производившиеся в течение более полувека опыты и исследования привели к нескольким группам электролитов для осаждения электролитического железа.
Холодные сернокислые ванны . Ванна, предложенная С. О. Максимовичем, содержит на 1 л воды: 180—200 г железного купороса, 40 г серно-магниевой соли, 27 г двууглекислой соды. Серно-магниевая соль прибавляется для обеспечения электропроводности ванны. Возможна замена ее сернокислым натрием, но последний берется в двойном количестве против MgSО4. Концентрация ванны около 21—25° Вё; рабочее напряжение в ванне 0,4 V, плотность тока 0,1—0,15 А на дм 2 . За 72 часа работы толщина отложения электролитического железа достигает 0,07—0,09 мм. Аналогичная ванна, но с заменой MgSО4 хлористым натрием, имеет следующий состав на 1 л воды: 200 г железного купороса, 20—30 г хлористого натрия, 30 г двууглекислой соды. Эта ванна очень удобна в работе, допускает повышенную плотность тока при напряжении 0,4—0,5 V (при расстоянии 10 см). Толщина отложения электролитического железа за 72 часа работы ванны — 0,11—0,13 мм. Благодаря добавке NaHCО3 в качестве подкислителя в ванне поддерживается постоянная концентрация аниона НСО3’. По мере дальнейшей работы ванны, NaHCО3 прибавляется небольшими порциями от 3 до 5 г на 1 л через каждые 10 Ah или через 2000 Ah на 300 л раствора, прошедшего через ванну.
К этой же категории холодных сернокислых ванн следует отнести ванны обсталивания, дающие не толстый, но твердый, гладкий и блестящий осадок; состав ее: на 1 л воды — 85 г железного купороса, 30 г хлористого аммония. Ванна подкисляется щавелевой кислотой в количестве 4 г на 1 л. Первоначальное покрытие делается при напряжении 3 V, которое затем снижается до 1,5 V; процесс продолжается 15 мин. Другой состав ванны обсталивания: на 1 л воды — 135 г железного купороса, 50 г хлористого аммония.
Горячие ванны с хлористым или сернокислым электролитом . Эти ванны были введены в употребление с целью более быстрого получения б. или м. толстых осадков. Ванны с хлористым электролитом следующие: а) Ванна Фишер-Ли с содержанием: на 1 л воды — от 120 до 450 г хлористого железа, 80 г хлористого натрия или хлористого магния, 500 г хлористого кальция, 1—2 г НСl; температура раствора 80—110°; напряжение при расстоянии между электродами 10 см 2—5 V; плотность тока 6—10 А на дм 2 . Эта ванна применялась в Гознаке, но с меньшей концентрацией FeCl2. б) Ванна, успешно применявшаяся на фабрике Гознак, с содержанием: на 1 л воды — 120 г железного купороса, 20—25 г серно-магниевой соли, 5—10 г двууглекислой соды; температура электролита 75—80°; плотность тока 1,5—4 А на дм 2 ; напряжение при расстоянии 10 см 1,1—1,7 V; концентрация раствора — 12° В é . За 30 часов осаждается слой металла толщиной 1 мм. Впоследствии MgSО4 был заменен NaCl. Двууглекислая сода прибавляется в начале каждого электролиза, но не реже 1 раза в сутки.
Ванны указанного состава применяются гл. обр. в гальванопластике и для восстановления изношенных частей разных изделий, причем аноды делаются из нормального котельного железа. Литые чугунные аноды менее пригодны, т. к. они дают перенос шлама к катоду. Для целей гальванопластики железо осаждается на медные, латунные или свинцовые матрицы, которые ставятся в ванну посеребренными или никелированными, для чего их сначала обезжиривают кипятком, бензином, 2%-ным едким кали с отмученным мелом, 2%-ным цианистым кали и чистой водой. С оборотной стороны обезжиренные матрицы изолируют асфальтовым лаком (раствор асфальта в бензине). Затем их серебрят протиранием кашицей из раствора цианистого серебра и мела или же никелируют, для чего ставят на 10—15 мин. в никелировочную ванну. Обработанные т. о. матрицы подвергают оксидировке раствором К2Сr2O7, разбавленным от 0,5 до 1%, в зависимости от глубины рельефа и рода матрицы, и затем ставят в железную ванну. Свинцовые матрицы обезжиривают горячей водой, бензином и винным спиртом, после чего серебрят или ставят в латунную ванну и затем никелируют. Обсталиванию подвергаются преимущественно медные предметы; подготовка их перед постановкой в ванны заключается в обезжиривании указанными способами. Отложения электролитического железа в холодных ваннах периодически протирают магнезией. Осаждение электролитического железа для промышленных целей производится на чугунные или стальные пластины (или вращающиеся стержни), на алюминий и полированную медь.
Промышленное получение электролитического железа осуществляется следующими способами.
1) Получение электролитического железа из скрапа ведется с растворимым анодом в виде скрапа или руды и применяется в Англии на заводе в Чешайре. Осаждение идет в железных клепаных баках, обшитых свинцом; в центре бака установлена цилиндрическая диафрагма, разделяющая бак на анодную и катодную камеры. Диафрагма чаще всего делается из асбеста. Анодную камеру наполняют железным скрапом. Металл осаждают на стержне, вращающемся в катодной камере, т. е. внутри диафрагмы. Электролит подается в баки центробежным насосом, проходя предварительно через регенеративные баки со скрапом или рудой и фильтр. Циркуляция электролита в ваннах и регенеративных баках поддерживается постоянной. Данных о напряжении и плотности тока, равно как и о составе электролита, не имеется, но по-видимому электролит применяется сернокислый, по составу близкий к указанным выше сернокислым горячим ваннам, а плотность тока д. б. порядка 200—400 А на м 2 ; расход энергии — порядка 600 kWh на 1 тонну полученного железа.
2) При получении электролитического железа из руд с нерастворимым анодом по способу, примененному на заводах Мильфорд (Америка), в качестве сырья применяется пирротин (Fe7S8), содержащий привесь меди; %-ный состав следующий: 48,5 Fe; 33,4 S; 1,1 Сu; 1,6 Zn; 3,0 SiO2; 1,2 Аl2O3; 8,1 СаСO3; 0,1 Н2O; следы As, Ni, Pb, Мn и Mg. Схема процесса следующая: а) выщелачивание руды раствором хлорного железа по реакции
с отходом серы в пустой породе (отделение серы в Мильфорде не производится); б) осаждение меди железом; в) осаждение железа из раствора FeCl2 в баках с диафрагмой, разделенных на анодное и катодное отделения: электролит проходит сначала катодное пространство, затем переходит в анодное, где идет окисление FeCl2 в FeCl3; г) возвращение электролита FeCl3 для выщелачивания свежей руды. Осадок электролитического железа получается в виде трубы на вращающемся стержне. Из содержащихся в руде примесей наиболее трудноудалимой является цинк. Добавлением в ванну небольшого количества сернистого кальция удается понизить содержание цинка в электролитическом железе примерно до 0,02%, вполне же устранить его не удается. Сернистый кальций способствует также осаждению свинца, никеля, кобальта, мышьяка и сурьмы. Присутствие извести и магния не оказывает влияния на качество отложенного электролитического железа. Данные этого процесса следующие: кислотность около 0,1%; температура 70—90°; повышение температуры желательно в виду благотворного влияния его на качество осадка. Концентрация электролита не имеет особого значения и может колебаться в пределах 75—275 г железа на 1 л при прочих неизменных условиях. Плотность тока 11 А на дм 2 при напряжении 4,5—5 V, доходящая иногда до 31 А на дм 2 , причем осадок получается прекрасного качества. Вообще, чем выше плотность тока, тем осадок мелкозернистее и менее хрупок. Степень использования тока 80—85%; расход энергии на 1 т электролитического железа 5600 kWh. Окружная скорость вращения стержня 76 м/мин при плотности тока 11 А на дм 2 . Аппаратура применяется керамиковая или эбонитовая. Для баков применяются специальные цементы.
3) Получение электролитического железа в горячих хлористых ваннах с растворимым литым анодом — способ, применяемый на заводе в Гренобле (Франция). Электролитическое железо осаждается в виде трубы толщиной от 2 до 5 мм на вращающихся стержнях диаметром 85—160 мм. Скорость вращения, для диаметра 160 мм 180—200 об/мин. Электролит циркулирует в ваннах с большой скоростью, проходя через баки с железным скрапом для нейтрализации; температура его от 70 до 75°. Подогрев раствора в питательных баках — электрический, при помощи графитовых электродов. Раствор приготовляется растворением железного скрапа в технической соляной кислоте и содержит железа 24% по весу; удельный вес раствора 1,5. Относительно добавления в раствор каких-либо иных веществ сведений не имеется. Процесс ведется при средней плотности тока 7—8 А на дм 2 и напряжении 3—4 V. Использование тока на катоде 95—100%; расход энергии на 1 тонну железа 4500 kWh. Этим процессом в Гренобле производится до 2 тонн электролитического железа в день, причем качество труб безукоризненно и экономическая сторона также вполне удовлетворительна.
Качество электролитического железа находится в прямой зависимости от состава ванны. Почти химически чистое железо дает горячая хлористая ванна с нерастворимым анодом; следующий по чистоте осадок получается из такой же ванны, но с растворимым анодом. Холодные хлористые ванны и ванны обсталивания дают чистый осадок, но с большим содержанием водорода. Сернокислые ванны дают менее чистые осадки, причем наиболее загрязненные получаются из горячих ванн. В табл. 1 приведены анализы электролитического железа из хлористых и сернокислых электролитов.
Сопротивление на разрыв и изгиб более высоки у электролитического железа из хлористых ванн. В среднем R равно 55 кг/мм 2 при i равном 10—15% у непрокаленного осадка; в прокаленном состоянии осадок дает R равное 45 кг/мм 2 при i = 20%. Твердость же, наоборот, выше у осадков из сернокислых ванн как холодных, так и горячих. Горячие хлористые ванны дают мягкий осадок. Кристаллизация осадка также зависит от состава электролита. Хлористые ванны дают осадки очень мелкозернистые, причем в горячих ваннах осадки получаются серебристо-матовые, а в холодных — зеркально-блестящие. Получению мелкозернистых осадков содействуют также аммонийные соли. Сернокислые растворы дают осадки крупнокристаллические с бархатистым отблеском, находящие применение в художественной гальванотехнике. Ванны обсталивания при том режиме, при котором они работают, дают зеркальные или очень мелкозернистые осадки. Часто наблюдаются случаи разрывов осадка и заворачивания его в мелкие лепестки или трубки. Причина этого явления кроется во внутренних напряжениях, возникающих от различного содержания водорода по толщине осадка. Это насыщение водородом происходит и резко сказывается при неправильном ходе ванны: при слишком щелочном (основные соли ослабляют металл) или при слишком кислом растворе, при несоответственно высокой плотности тока, при низкой температуре электролита или при недостаточно тщательно подготовленных матрицах. Перерывы тока в горячих хлористых ваннах недопустимы, так как они дают расслаивание осадка; в холодных сернокислых они относительно не опасны. Одной из особенностей электролитического железа, о которой уже упоминалось, является растворимость в нем газообразного водорода: 1 объем электролитического железа может растворить до 112 объемов Н2. По мере утолщения осадка содержание Н2 падает. Этим объясняется возникновение упомянутых внутренних напряжений в металле. Содержание Н2 в осадке — величина непостоянная, причем с повышением его содержания увеличивается хрупкость и твердость осажденного металла и уменьшается кристаллизация. На уменьшение количества растворенного водорода в осадке благотворно влияет повышение температуры электролита. Опыты, произведенные профессором Федотьевым, показали содержание Н2 в железе, осажденном из хлористой ванны при температуре 75°, в 0,002%, тогда как при 18° содержание Н2 составляет 0,0845%.
Исследования показывают своеобразную природу электролитического железа, осажденного из нормальной сернокислой ванны с прибавкой NH4Cl при большой плотности тока, с содержанием в железе Н2 до 0,1%: твердость этого железа возрастает после прокаливания его при температуре 300—350°; при этой температуре оно достигает максимума твердости, которая падает при дальнейшем нагреве. Этой же температуре соответствует начало перехода от волокнистой структуры осадка к ферритовой. По-видимому, соединения железа с водородом прочны. В холодных хлористых ваннах и в ваннах обсталивания со щавелевой кислотой содержание водорода может достигнуть до 0,1 %. Неизбежной примесью электролитического железа является углерод, содержание которого повышается в зависимости от обеднения раствора, помутнения его и износа анодов. Одновременно с увеличением содержания углерода падает степень использования тока, как это видно из табл. 2.
Содержание углерода практически не бывает ниже 0,02% и может доходить до 0,5%, если за ванной не будет достаточного надзора. Электролитическое железо способно давать при образовании толстых осадков углубления в местах выделения водорода и шишковатость, проявляющиеся иногда в сильной степени. С первым явлением борются путем перемешивания и повышения температуры электролита, а со вторым — исключительно фильтрованием и осветлением электролита. Ванны всегда имеют на дне осадок Fe(OH)2, FeCО3 и т. д. Необходимо следить за тем, чтобы этот осадок окислов не взмучивался; кроме того, в электролите плавают взвешенные частицы анодного шлама и попадающей в раствор пыли. При процессах с циркуляцией электролита последний должен все время или периодически проходить через фильтры, особенно при больших плотностях тока.
Применение электролитического железа . В гальванотехнике, как указывалось, применяется электролитическое железо из сернокислых ванн, дающих наиболее твердые осадки красивой структуры. Для промышленных целей применяется электролитическое железо из горячих хлористых ванн (способы Мильфорд и Гренобль). Благодаря своей высокой чистоте электролитическое железо из этих ванн применяется для высокоответственных сплавов после переплавки в электрической печи, за последнее время — в печах высокой частоты. Мягкость и пластичность этого железа дает возможность применения его для изготовления снарядных поясков. 3авод Мильфорд указывает на возможность изготовления из электролитического железа проволоки, полос и котельных труб; завод в Гренобле поставляет получаемые им трубы электролитического железа для изготовления радиаторов. Весьма интересно применение электролитического железа для покрытия изношенных или поврежденных частей, разных изделий, впервые осуществленное в Англии и Франции во время мировой войны. Изделие тщательно обезжиривается щелочью в электролитической обезжиривающей ванне, травится в бейц-растворе, вновь обезжиривается и после второго протравления в цианистом кали (для медных изделий) или в 5%-ной серной кислоте (для железных или чугунных изделий) ставится в ванну. Само покрытие производится в несколько приемов, причем каждый предыдущий слой тщательно шлифуется и подготовляется к следующему покрытию. Процесс протекает в ваннах с растворимым анодом, причем применяются как хлористые, так и сернокислые растворы. Покрытие получается настолько прочным, что осажденный слой железа не отстает даже при изгибании, скручивании и ударах молотком по «залеченному» месту.
Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 7 — 1929 г.
Что такое чистое железо это чистота выхода при технологической переработке соединений железа , в результате которого получается металл чистотой 99,95% и выше, может быть получено только электролитическим способом. В качестве электролита используют железный купорос FeSО4, либо хлорид железа FeCl2 . Для получения чистого железа (высокочистого катодного) электролит не должен содержать металлов, более электроположительных, чем железо (медь, никель и др.)
Рис. 2. Зависимость выхода по току железа от температуры при различной концентрации в растворе соляной кислоты (1 н. раствор FeCl2):
