Теория интерметаллических реакций, на которой основывается обессеребрение свинца, весьма сложна и еще мало разработана.
Диаграмма состояния системы Pb—Ag—Zn представлена на рис. 113 (на равностороннем основании). Как видно, диаграмма относится к типу ограниченной растворимости в жидком состоянии. Область ограниченной растворимости занимает большую часть треугольника. Своим основанием она опирается на сторону Pb—Zn и имеет координаты: 98,3% Pb, 1,7% Zn и 99,15% Zn, 0,85% Pb.
К вершине угла Ag область расслаивания сужается.
Сплав, находящийся внутри этой области, расслаивается на два жидких сплава. Верхний, более легкий, обогащен серебром и цинком, нижний — свинцом. Составы их определяются направлением коннод.
За пределом области ограниченной растворимости образуется ряд фаз переменного состава, соответствующих двойным системам Ag—Zn, а именно α, β, γ, ε и η).
Процесс обессеребрения не связан с областью смешанного жидкого раствора, а определяется физико-химическими превращениями, протекающими за ее пределами, в области свинцового угла, схематически представленного на рис. 114.
АФФИНАЖ САМЫЙ ДОСТУПНЫЙ СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЕ СЕРЕБРА СМОЖЕТ ЛЮБОЙ НОВИЧОК.
Процесс обессеребривания описывается обратимой реакцией:
Из диаграммы состояния серебро — цинк (рис, 115) следует, что в этой системе в зависимости от температуры кристаллизуются интерметаллиды с разным соотношением серебра и цинка. Обычно образуется ε-фаза этой системы, однородная в интервале концентраций серебра от 15 до 49%.
Значение а в формуле (1) изменяется в пределах 1,7—9,3. Например при 15% Ag и 85% Zn состав, % (атомн.): 9,7 Ag и 90,3 Zn и а = 90,3/9,7 = 9,3. При этом чем выше температура кристаллизации, тем меньше значение а и тем богаче кристаллы серебром.
Степень очистки свинца от серебра зависит от того, насколько обратимая реакция (1) сдвинута вправо, в сторону образования интерметаллида.
В рассматриваемом случае К’ = CAg CZna/CAgZna, но учитывая, что при постоянной температуре СAgZna невелико и мало изменяется, эту величину можно включить в константу и тогда
Уравнение (2) позволяет рассчитывать необходимую добавку цинка, достаточную для снижения содержания серебра в свинце до желаемого предела.
Для расчетов необходимо знать только значения К и а в зависимости от температуры, приведенные в табл. 55.
Естественно, что величина К должна уменьшаться с понижением температуры, так как взаимодействие серебра с цинком протекает с выделением тепла. По правилу Ле-Шателье при снижении температуры равновесие смещается в направлении выделения тепла, т. е. в сторону образования интерметаллида и снижения концентраций серебра в расплаве.
Анализ данных табл. 53 свидетельствует, что полная очистка свинца возможна только при глубоком охлаждении сплава.
Для определения количества цинка, требуемого для обессеребрения, следует пользоваться уравнением
Особенно важно правильно определить оптимальный температурный режим обессеребрения. Для этого необходимо иметь данные о совместной растворимости серебра и цинка в свинце при различной температуре. Такие данные, полученные экспериментально, сведены в диаграмму совместной растворимости (рис. 116).
Диаграмма представляет свинцовый угол диаграммы Pb—Ag—Zn, развернутый с 60° до прямого. Кривые охлаждения образуют поверхность ликвидуса системы. Если сплав состава, соответствующего какой-либо точке диаграммы, имеет более высокую температуру, чем указывает изотерма, он однороден. Диаграмма дает равновесные составы расплава; при снижении температуры протекает интерметаллическая реакция с образованием кристаллов типа AgZna, а состав сплава перемещается по кривой охлаждения в направлении угла чистого свинца.
Диаграмма показывает, что глубокого обессеребрения можно достичь, охлаждая сплавы, составы которых лежат на кривой MN или в области правее ее. Нетрудно также видеть, что изотермы растворимости можно выразить уравнением типа CAgCZna = К, причем значения а и К для любой температуры можно брать из приведенной выше табл. 53.
Применимость диаграммы для анализа практических схем обессеребрения можно продемонстрировать следующим примером.
Пусть в смягченном свинце содержится 0,2% Ag. Начинаем процесс с того, что растворяем оборотную пену, содержащую (по отношению к свинцу) 0,03% Ag и 0,4% Zn. При этом состав сплава переместится в точку С (координаты: 0,23% Ag и 0,4% Zn), причем свинец должен быть нагрет до 375°С.
Если свинец нагреть до 490°С и растворить в нем 1,15% Zn, то состав сплава станет соответствовать точке D. Обессеребрение происходит при охлаждении этого сплава вплоть до начала затвердевания свинца, насыщенного цинком (t = 318° С, 0,00003% Ag и 0,56% Zn). При охлаждении получают две пены: в интервале температур 490—400° С (отрезок DE) — богатую, а с 400 до 318°С (отрезок EN) — бедную, оборотную. Графически легко подсчитать, что в богатую пену на 100 т свинца перейдет 0,2 т Ag и 0,6 т Zn и в оборотную пену 0,03 и Ag и 0,4 т Zn. В богатой пене соотношение Ag/Zn = r = 0,2/0,6 = 0,33. Расход цинка, определенный по формуле (3), составит
Zn = 0,56 + 0,2/0,33 = 1,16,
что близко к вычисленному по диаграмме.
При вмешивании часть цинка окисляется и практически его расход на 10—15% больше теоретического. Следует также учесть, что твердый цинк практически не растворяется в свинце и ввести его в сплав можно при температуре выше 419° С.
Рассмотрим поведение главнейших примесей, содержащихся в свинце при обессеребрении цинком.
Золото. Диаграмма состояния Zn—Au представлена на рис. 117. В этой системе имеются два интерметаллида, плавящиеся без разложения (в системе Zn—Ag все фазы образуются по перитектической реакции). Это прямое указание на большое сродство золота к цинку.
Действительно, золото полностью удаляется первыми же порциями цинка, раньше серебра. Реакция
AgZnа + Au ⇔ AuZnа + Ag
идет направо вплоть до полного удаления золота из свинца. Это иногда используют в практике — получают после небольшой добавки цинка пену, обогащенную золотом, и перерабатывают ее отдельно.
Благодаря высокому сродству золота к цинку легко удается полностью извлекать этот драгоценный металл из свинца; чушковый свинец не должен содержать золота больше, чем сотни миллиграммов на тонну.
Медь. Диаграмма состояния Cu—Zn представлена на рис. 118. Она имеет совершенно тот же вид, что и Ag—Zn, и естественно, что медь также удаляется цинком, причем последовательность очистки — золото, медь, серебро. Обезмеживать свинец цинком нерационально не только из-за перерасхода дорогого реагента, но и потому, что трудно обрабатывать пену, содержащую много меди.
Мышьяк, олово, сурьма, теллур — это группа примесей, которые должны быть полностью удалены в предыдущей операции. Если по какой-либо причине эти металлы появляются при обессеребрении, то они ведут себя по-разному.
Мышьяк и теллур связываются с цинком (см. диаграммы состояния рис. 119, 120) и переходят в серебристую пену. Имеются указания на то, что теллур ухудшает разделение лены и свинца, вероятно, в связи с изменением поверхностных свойств кристаллов и расплава.
Присутствие олова совсем не сказывается в процессе обессеребрения, оно, как и висмут, целиком остается в свинце.
Что касается сурьмы, то она в основном остается в свинце. На результатах обессеребрения никак не отражается присутствие в свинце до 0,3% Sb.
Диаграммы состояния Sn—Zn, Sb—Zn и Bi—Zn приведены на рис. 121, 122, 123.
Железо образует с цинком химические соединения (см. диаграмму на рис. 124), однако его присутствие в свинце в заметных количествах исключено не только потомy, что оно очень мало растворимо в свинце, но и потому, что при всех рафинировочных операциях (обезмеживание серой, окислительное рафинирование) железо должно легко удаляться.
Рассматривая поведение важнейших примесей при обессеривании свинца, можно заключить, что обычная схема рафинирования, предусматривающая удаление большинства примесей до обессеребрения, позволяет экономно и эффективно осуществлять этот процесс. Необходимо только следить, чтобы все операции проводились тщательно. Особенно это относится к операции обезмеживания, так как, зная, что брак чушкового свинца по меди исключен (из-за удаления меди при обессеребрении), нередко контроль за полнотой удаления меди серой ведут небрежно.
Помимо химического процесса — протекания интерметаллической реакции, большое значение имеет и физическая сторона процесса обессеребрения — ликвация кристаллов. Изучая ликвацию, можно ответить на вопросы: насколько быстро удаляются кристаллы интерметаллидов, следует ли принимать меры для ускорения ликвации (барботаж воздухом, длительное отстаивание).
Источник: ctcmetar.ru
Где взять цинк и как сделать цинковый электрод для оцинковки авто
Но все эти детали не подходят в чистом виде для оцинковки авто с помощью электрода. Предварительно цинк придется выплавить. В идеале это нужно сделать в хорошо проветриваемом гараже с помощью газовой горелки с одноразовым сменным баллоном.
Оцинковку поверхности кузова автомобиля можно провести своими руками в домашних условиях. Но для этого нужно найти главный компонент — металл. Поговорим о том, где взять цинк для оцинковки кузова машины и как самому сделать электрод.
Где найти материал
Цинк для защиты кузова автомобиля от коррозии проще всего купить. Его продают компании, которые занимаются реализацией металла. Ориентировочная стоимость — 200 рублей за 1 кг. Но это дорогой вариант, потому что такие фирмы чаще всего предпочитают оптовые поставки. А для обработки небольшого участка ржавчины с помощью электрода достаточно маленького кусочка.
Также цинк можно поискать в хозяйственных магазинах или в отделах с радиотехникой. Он продается в гранулах, которые обычно используют для изготовления паяльной кислоты в домашних условиях.
Из цинка выполнены карбюраторы и бензонасосы старых советских автомобилей. Запчасти продаются на авторынках или «барахолках». Также их можно найти через популярные доски объявлений. Но в этих деталях могут быть элементы из другого материала. Поэтому конструкцию придется предварительно разобрать. Зато для оцинковки кузова авто не придется искать рабочие детали.
Нужен только цельный корпус.
Также в качестве источника цинка для обработки кузова авто методом электролиза подойдут:
- фурнитура от старой мебели, крючки, петли от дверей;
- сердцевины советских замков, ключи, предохранители (также содержат металл, нужный для оцинковки авто);
- солевые батарейки — но из-за маленьких размеров ее можно взять только для обработки небольшого участка авто (ржавое пятнышко);
- оцинкованные листы для кровли крыши;
- ручки на китайском кухонном водопроводном кране.
Но все эти детали не подходят в чистом виде для оцинковки авто с помощью электрода. Предварительно цинк придется выплавить. В идеале это нужно сделать в хорошо проветриваемом гараже с помощью газовой горелки с одноразовым сменным баллоном. Порядок действий:
- Положите на пол кирпич и поставьте на него стальную миску.
- По возможности максимально измельчите цинковую деталь и насыпьте сырье в емкость.
- Включите газовую горелку и направьте пламя на кусочки цинка.
Если нет горелки, подойдет плита. Поставьте на нее миску с сырьем и накройте алюминиевой банкой. Детали будут плавиться минимум 2 часа.
Электрод для цинкования машины
Эффективнее всего использовать гальванический метод (принцип электролиза), чтобы убрать ржавчину и создать плотную защитную пленку. Но без электрода с цинковым наконечником не получится сделать оцинковку автомобиля. Он выступает источником материала при гальванизации. За счет этой детали под воздействием электричества на поверхности кузова образуется защитная пленка.
Электрод для цинкования машины
Как сделать цинковый электрод
Подойдет кусок цинка любой формы. Но для удобства в качестве электрода для цинкования автомобиля лучше взять соляную батарейку и снять с нее изоляционную пленку. Также понадобятся провод с «крокодилами», изолента (или канцелярская резинка) и ватный диск. Подготовка займет пару минут:
- Обмотайте батарейку проводом с плюсовой стороны и зафиксируйте несколькими слоями изоленты.
- С торца положите ватный диск и снова закрепите изолентой.
- Подсоедините «крокодил» к аккумулятору авто.
Осталось только смачивать ватный диск паяльной кислотой и медленно водить по участку со ржавчиной. Батарейка выполняет функцию электрода только в том случае, если ее сторона без ватного диска не будет контактировать с электролитом, используемым для оцинковки автомобиля.
Источник: avtoshark.com