Интересная инженерная задача.

[Алхимик-самоучка]

Дано: металлический пруток из углеродистой стали (0,1-0,3% углерода + добавки легирующих элементо Si, Mn,Cr и пр.). Перед холодной протяжкой (уменьшение диаметра) его покрывают слоем меди (в растворе медного купороса); после деформации производят термообработку (отпуск для снятия напряжений) в печи с пламенными горелками.

Для удаления образовавшейся окалины травят в растворе серной кислоты (10-15%) и на поверхности снова проявляется медный налёт, хотя в травильном растворе медь не определяется.

Вопрос: Какие реакции могут при это происходить?

Лично я предполагаю, что возможно гальваническое восстановление меди из окисла по уравнению: CuO+Fe+H⁺=Cu+Fe²⁺ + H₂O.

Помогите проверить эту гипотезу по электродным потенциалам...

[sharpneedles]

Дано: металлический пруток из углеродистой стали (0,1-0,3% углерода + добавки легирующих элементо Si, Mn,Cr и пр.). Перед холодной протяжкой (уменьшение диаметра) его покрывают слоем меди (в растворе медного купороса); после деформации производят термообработку (отпуск для снятия напряжений) в печи с пламенными горелками.

Для удаления образовавшейся окалины травят в растворе серной кислоты (10-15%) и на поверхности снова проявляется медный налёт, хотя в травильном растворе медь не определяется.

Медь с прутка никуда не девается, в результате термообработки поверхность медного слоя окисляется, травлением - удаляются окислы меди, в результате чего и проявляется первоначально полученный слой меди.

Из: Город, где производятся трубы и Cr(VI), а в воздухе пахнет соединениями серы...

Первоуральск.

[Redic]

Скорость растворения оксида меди в серной кислоте заметно меньше скорости реакции цементации меди на железе, поэтому и в растворе медь не определяется. При контактном осаждении на железе слой меди тонкий. Даже если предположить, что медь перемешалась с железом при протяжке, все равно, при отжиге слой окисленного железа достаточен, чтобы практически вся медь оказалась в окалине.

[sharpneedles]

Скорость растворения оксида меди в серной кислоте заметно меньше скорости реакции цементации меди на железе, поэтому и в растворе медь не определяется. При контактном осаждении на железе слой меди тонкий. Даже если предположить, что медь перемешалась с железом при протяжке, все равно, при отжиге слой окисленного железа достаточен, чтобы практически вся медь оказалась в окалине.

Ну, без конкретных цифр спорить о скоростях растворения оксидов в кислоте и цементации - бесполезно... Почему не определяется медь - дело десятое. Мы же о методике определения - пока не в курсе... При протяжке происходит механическая накатка тонкого слоя контактно осажденной меди на сталь, после чего сцепление со сталью становится гораздо лучше и вся ли медь успевает окислиться в пламени горелок - большой вопрос.

[Алхимик-самоучка]

Скорость растворения оксида меди в серной кислоте заметно меньше скорости реакции цементации меди на железе, поэтому и в растворе медь не определяется. При контактном осаждении на железе слой меди тонкий. Даже если предположить, что медь перемешалась с железом при протяжке, все равно, при отжиге слой окисленного железа достаточен, чтобы практически вся медь оказалась в окалине.

не совсем понятно относительно "скорости реакции цементации меди на железе" что это ваще за процесс. Я как бы написал предполагаемый механизм реакции и меня интересует его термодинамическая (электрохимическая) возможность.

Если у кого есть под боком какой-нибудь справочник Э/Х потенциалов, пожалуйстав, приведите данные...

 

Первоуральск.

А вы сами случайно не с Урала???

[sharpneedles]

Что не из Первоуральска - это точно.

[Алхимик-самоучка]

Название Первоуральск происходит от "Первый на Урале"!

Говорят первыми на Урале освоили производство труб (кстати ещё на дореволюционных пром площадках Демидовских заводов).

[sharpneedles]

В курсе. Новотрубный завод и "Хромпик" - знатные отравители атмосферы...

[sharpneedles]

По теме: для указанной вами реакции через расчет энергии Гиббса определите возможность ее протекания в прямом направлении.

[Redic]

В окалине, согласно диаграммам состояния, присутствуют оксиды CuO, Fe2O3, CuFe2O4, Fe2O3,Fe3O4, FeO. Расчет термодинамики такой системы крайне сложен, даже без учета активности оксидов в твердых фазах. А практически,из-за избытка железа в окалине медь находится в виде CuFe2O4, который даже в чистом виде растворяется в серной кислоте медленно. А если учесть, что он образует фазы с Fe2O3 и Fe3O4 и, соотвественно, его активность понижается, то как говорится ...