Цч 4 электроды: Не знаете чем заварить чугун

Содержание

Не знаете чем заварить чугун

Перед тем как у Вас возникает потребность сваривания или наплавки чугуна, то Вы, возможно, думаете, как бы обойти этот процесс, потому что не хотите даже и пробовать сваривать чугун. Также многие люди решают не применять сваривание чугуна на практике потому что не могут найти качественные электроды для сварки чугуна. В таком случае для таких людей будет отличной новостью, что прямо сейчас можно без проблем купить такие электроды. Однако перед этим Вам нужно узнать основные особенности этих электродов.

Прежде всего Вам нужно знать, что они предназначены для холодной сварки всевозможных деталей из обычного и высокопрочного чугуна. Также если чугун сплавлен со сталью, то Вы можете без проблем сварить такое изделие. Помимо сварки металлических чугунных частей Вы можете производить заварку дефектов литья или сваривать поврежденные детали. Также Вы можете наплавить нужный Вам слой металла для того, чтобы потом использовать готовое изделие в своих целях. Производить

сваривание электродами ЦЧ-4 Вы можете в нижнем и наклонном положении. При этом Вам нужно использовать ток обратной полярности.

Коэффициент наплавки электродов ЦЧ-4 подобен коэффициенту наплавки других видов электродов. Он составляет 1,7 килограмма электродов на 1 килограмм металла. В своем составе они содержат углерод, ванадий, кремний, марганец, серу и фосфор. Твердость наплавленного металла составляет 160 – 190 НВ.

Если Вы уже приобрели электроды ЦЧ-4 толщиной 3, 4 или 5 миллиметров, то знайте, что производить ими сваривание можно только в нижнем положении шва при рекомендуемом значении сварочного тока 65 – 80, 90 – 120 и 130 – 150 соответственно.

С использованием электродов ЦЧ-4 сварка производится короткими участками длиной не более 30 миллиметров. После сваривания Вам нужно послойно охладить металл до температуры 60 градусов. Если же Вы свариваете изделия из ковкого или высокопрочного чугуна, то Вам нужно увеличить длину валика до 90 – 100 миллиметров

Временное сопротивление металла составляет 490 МПа.

Стержень электрода сделан из чистого железа. Покрытие электродов ЦЧ-4 состоит из 6 химических элементов, которые обеспечивают сваривание высокого качества. Для того, чтобы сварной шов был долговечным, нужно специальное покрытие электродов, которое при горении будет выделять все необходимые для защиты газы. Как раз в покрытии электродов ЦЧ-4 есть все необходимое, то есть марганец, силиций, фосфор и карбон. Все эти вещества позволяют создавать при сваривании качественную газовую защиту.

Электроды ЦЧ-4 рекомендуется прокаливать при температуре 170 – 200 градусов на протяжении 2 часов. При прокаливании электродов Вам нужно главное не превысить срок прокалки, потому что превышение времени прокалки повлечет за собою разрушение защитного покрытия.

Как видите, электроды ЦЧ-4 могут стать для Вас большой помощью в работе по дому или при сваривании металлических изделий. Купить электроды ЦЧ-4 высокого качества Вы можете у одного из заводов-изготовителей, ссылки на сайты которых указаны на странице “Контакты”.

Электроды ЦЧ-4 для сварки чугуна: технические характеристики и применение

Одним из самых сложных видов сварочных работ является соединение чугунных элементов. Технические свойства этого металла требуют особого внимания к выбору режима функционирования сварочного аппарата и применению специальных электродов. В последнем случае чаще всего используют изделия марки ЦЧ-4. Их многофункциональность дает возможность не только сформировать надежный шов, но и выполнить наплавку или заварку дефектов.

Технические характеристики

Изделия из чугуна отличаются своей надежностью, низкой себестоимостью и хорошими эксплуатационными свойствами. Но в то же время осуществление соединительных процессов с помощью сварки сопряжены с определенными трудностями. Они объясняются свойствами чугуна — низким коэффициентом пластичности и наличием в кристаллической матрице свободного графита.

Особенностью применения электродов ЦЧ-4 является ограничение по направлению сварки. Она может выполняться только в одном положении – нижнем, постоянным током обратной полярности. Тем не менее, это дает возможность осуществлять наплавку одного и более слоев для ремонта поврежденных поверхностей. В особенности это касается станин оборудования, которые испытывают постоянные механические и вибрационные нагрузки.

Процесс сварки происходит с помощью специальных валиков диаметром до 35 мм, с охлаждением температуры воздуха до 60°С. Для некоторых марок высокопрочного чугуна температурный режим может быть увеличен до 110°С.

Технические характеристики сварки и сформировавшегося шва во многом схожи со стандартными параметрами. Однако для этой марки электродов наблюдается уменьшенная производительность наплавки — до 1,1 кг/час (диаметр 4 мм). При этом средний расход электродов на 1 кг наплавленного металла составляет 1,8 кг.

Другие технические параметры:

Для расчета геометрических размеров и силы тока при сварке лучше всего воспользоваться данными из таблицы:

Все электроды этого типа должны изготавливаться согласно ТУ 14-4-831-77. Эта маркировка должна присутствовать на упаковке, что свидетельствует о хорошем качестве изделия.

Правила применения

Для улучшения качества сварного шва рекомендуется подвергнуть края изделия термическому воздействию температурой до 650°С в течение 1 часа. После этого с помощью клейсместера выполняется разделка кромки поврежденной (сварочной) части изделия.

Во время сварки поверхность изделия должна остывать постепенно. Лучше всего поместить ее в специальную печь с функцией поэтапного снижения температуры. Если же подобной установки нет – можно предварительно разогретое изделие обернуть теплоизоляционным материалом.

Преимущество электродов ЦЧ-4 заключается в возможности сварки чугуна и стали. Она выполняется в режиме постоянного тока обратной полярности. Если трансформатор сварочного аппарата имеет характеристику напряжения холостого тока не более 70 В – работы можно выполнять при переменном напряжении.

Сварочные электроды ЦЧ-4. НПО Спецэлектрод. Электродный завод. Производство электродов

ЦЧ-4. Сварочные электроды ЦЧ-4.

Основное назначение электродов ЦЧ-4:

Электроды предназначены для холодной сварки деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и серого чугуна с пластинчатым графитом, а также их сочетаний со сталью; для сварки поврежденных деталей и заварки дефектов в отливках из высокопрочного и серого чугуна и предварительной наплавки первых слоев на изношенные чугунные детали под последующею наплавку специальными электродами.

НТД ТУ 14-4-831-77, ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75

Технологические характеристики: Стержень из проволоки марок Св-08, по ГОСТ 2246-70 или другим нормативным документам. Диаметр выпускаемых электродов; 3,0; 4,0; и 5,0мм

Химический состав наплавленного металла, %
Хим.состав	C	Si	Mn	V	S	P
Нормы	≤0,25	≤0,80	≤2,50	8,5-10,5	≤0,04	≤0,07
Типичный	0,13	0,46	0,86	8,65	0,014	0,023

Механические свойства металла шва при нормальной температуре
Мех. св-ва	Временное сопротивление, Мпа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %	Твердость наплавленного металла НВ
Нормы	Не нормировано	Не нормировано	–	–
Типичный	4495	–	8	160-190

Рекомендуемая сила тока, А
Ø	Положение шва
мм.	Нижнее
3	65-80
4	90-120
5	130-150

ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ. Производительность (для диаметра 4,0мм) 10,0 г/(А* ч): 1,1 кг/ч. Расход электродов на 1 кг наплавленного металла 1,8 кг.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ. Сварку производят короткими швами длиной 25-35мм с послойным охлаждением на воздухе до температуры 60°С, а для изделий из ковкого и высокопрочного чугуна длина валика может быть увеличена до 80-100мм.

УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОДОВ

ЦЧ-4- Ø ТУ 14-4-831-77, ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75

Электроды сварочные ЦЧ-4 по самым низким ценам!

Сварочные электроды для сварки чугуна ЦЧ-4.

Основное назначение сварочных электродов марки ЦЧ-4:

Электроды марки ЦЧ-4 с основным покрытием, предназначены для холодной сварки деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и серого чугуна с пластинчатым графитом, а также их сочетаний со сталью; для сварки поврежденных деталей и заварки дефектов в отливках из высокопрочного и серого чугуна и предварительной наплавки первых одного-двух слоев на изношенные детали для последующей наплавки специальными электродами. Сварка в нижнем положении шва постоянным током обратной полярности (при высоком напряжении холостого хода сварочного трансформатора и малой длине сварочных кабелей возможна сварка переменным током. Стержень электродов ЦЧ-4 из проволоки СВ-08 по ГОСТ 2246-70. Диаметр выпускаемых электродов марки ЦЧ-4 – 3,0; 4,0; 5,0 мм.

Характеристики плавления электродов марки ЦЧ-4 (для диаметра 4,0 мм) :

Покрытие – основное.
Коэффициент наплавки – 10,0 г/Ач
Производительность наплавки (для диаметра 4,0) – 1,1 кг/ч.
Расход электродов на 1 кг наплавленного металла – 1,8 кг.

Типичные механические свойства металла шва при нормальной температуре:

Временное

сопротивление , МПа

Относительное

удлинение, %

Твердость

наплавленного металла НВ

495

160-190

Типичный химический состав наплавленного металла электродами марки ЦЧ-4, %:

C	Si	Mn	V	S	P
0. 13	0.46	0.86	8.65	0.014	0.023

Технологические особенности сварки сварочными электродами марки ЦЧ-4:

Сварку электродами ЦЧ-4 производят короткими валиками длиной 25-35 мм с послойным охлаждением на воздухе до температуры 60 С; а для деталей из ковкого и высокопрочного чугунов длина валика может быть увеличена до 80-100 мм.

Ремонтная сварка чугуна электродами по чугуну

Сварка чугуна. Основы и процессы.

У нас самый широкий выбор сварочных электродов!!!

АНЖР-1, ОЗАНА-1, ОЗА-1, АНЖР-2, ОЗАНА-2, ОЗА-2, ОЗЖН-2

Какие бывают сварочные электроды по чугуну?

Наряду со сталью чугун является основным конструкционным материалом. Однако в силу своего физико-химического состава он имеет массу особенностей, которые следует учитывать при сварке. Кроме того, типов чугуна несколько, что также необходимо брать во внимание при выборе сварочных расходников. Какие же бывают сварочные электроды по чугуну? Для начала рассмотрим специфические свойства.

Содержание

1. Особенности чугуна

2. Лучшие электроды по чугуну

3. Холодная сварка чугуна

4. Горячая сварка чугуна

5. Основные марки электродов по чугуну

Особенности чугуна

В отличие от стали чугун содержит в себе значительное количество углерода — от 2 до 6%, при этом СО2 находится в нем в свободном состоянии — в виде графита. Это обуславливает его уникальные характеристики — он чрезвычайно тверд, но при этом хрупок, обладает низкой пластичностью и вязкостью. Эти свойства сказываются при обработке и сварке металла. При неправильно выбранных параметрах, материалах и технике сварки существуют следующие риски:

из-за наличия графита в металле могут образовываться трещины;
углерод выгорает, что приводит к образованию пор в сварном шве;
образуются тугоплавкие окислы, у которых температура плавления выше, чем у чугуна.

Кроме того, затруднения при сварке может вызвать и такое его свойство, как высокая жидкотекучесть, препятствующая образованию качественного шва.

Быстрое охлаждение серого чугуна после температуры нагрева более 750°С ведет к превращению графита в карбид железа — цементит. Сам чугун превращается из серого в белый. Такой чугун сварке не подлежит.

Лучшие электроды по чугуну

Указанные особенности требуют выбора специальных марок электродов. Они должны обеспечивать одинаковую концентрацию СО2 в основном и присадочном металле и их одинаковое время остывания. В состав электродов по чугуну часто входит медь (медно-никелевые, медно железные электроды), однако они могут быть и стальными, ферро-никелевыми или никелевыми. Тип покрытия стержня — основной, реже кислый. В ряду наиболее популярных марок, которые используются для сварки по чугуну, — МНЧ-2, ОЗЧ-4, ОЗЧ-6, ОЗЧ-2, ОК 92.18, ОЗЖН-1. Часть из них универсальна по назначению, позволяет работать со всеми типами чугунов (кроме указанного выше белого), часть имеет более узкую специализацию (об этом — ниже).

Марка электродов	Тип чугуна	Направление сварки	Тип сварки	Свойства
МНЧ-2		в нижнем вертикальном снизу вверх полупотолочном положениях	холодная заварка дефектов литья наплавка деталей	Предпочтительны для заварки первого слоя в соединениях, от которых требуется высокая плотность швов и чистота поверхности после обработки
ЦЧ-4	серый ковкий высокопрочный	в нижнем положении	холодная и горячая сварка для поврежденных деталей заварки дефектов	Для конструкций из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и серого чугуна с пластинчатым графитом, а также их сочетаний со сталью.
ОЗЧ-6		в нижнем вертикальном снизу вверх	холодная сварка	Для ручной дуговой сварки и наплавки тонкостенных деталей.
ОЗЧ-4	серый высокопрочный	в нижнем вертикальном снизу вверх	теплая сварка (часовая прокалка при температуре 250…280 °С)	Предпочтительны при сварке последних слоев, обеспечивая металлу шва высокую сопротивляемость истиранию и ударную вязкость.
ОЗЧ-2		в нижнем вертикальном снизу вверх	холодная сварка	Для сварки, наплавка и заварка дефектов литья при восстановлении чугунных изделий.
ОЗЖН-1	серый высокопрочный	в нижнем вертикальном снизу вверх	холодная сварка	Данная марка часто используется при заварке крупных дефектов литья и многослойной, с большими объемами металла, наплавке.
OK 92.18	серый ковкий высокопрочный	все положения	горячая сварка	Хорошо зарекомендовали себя при ремонте изделий из нетолстых деталей (заварка повреждений и дефектов в коробках передач, корпусах насосов, блоках двигателей и т. д.).

Холодная сварка чугуна

Холодная сварка – это сварка чугуна без предварительного подогрева деталей.

Для холодного метода сварки тебуются специальные электроды. Сюда относят такие марки, как МНЧ-2 (хорошо сваривают детали в ответственных конструкциях) ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 (особенно эффективны при работе с тонкостенными изделиями), ЦЧ-4, а также ОЗЖН-1 (устранение серьезных дефектов).

Горячая сварка чугуна

Горячая сварка – это сварка, при которой требуется предварительная прокалка чугуна.

Собственно «горячим» методом называется тот, при котором металл нагревается до температуры +500… + 600 °С, «полугорячим» – температура достигает +300 +400 °С, «теплым» – +200 °С. Наиболее часто для этого используются универсальные электроды марки ЦЧ-4, а также OK 92.18 («теплый» способ) и ОМЧ-1. Также в этом случае применяются электродные прутки марок УОНИИ, АНО, угольные и другие электроды.

Основные марки электродов по чугуну

МНЧ-2

Универсальные никелемедные электроды, позволяющие работать с любыми видами чугуна — ковким, серым и высокопрочным. Изделия этой марки специально разработаны для того, чтобы сварку можно было выполнять без предварительного прокаливания. Сердечник из монель-металла (большая часть — никель, 28,5% медь, также присутствуют железо и марганец) имеет специальное покрытие. Основное назначение: холодная сварка, наплавка, заварка дефектов литья. Сварка возможна в любых пространственных положениях кроме потолочного и сверху вниз, производится при постоянном токе обратной полярности. Помимо универсальности применения в ряду преимуществ:

отсутствие в необходимости прокалки — незначительный подогрев требуется только при работе с толстыми изделиями;
легкий поджиг, стабильное горение дуги, высокая скорость расплавления при сравнительно низкой температуре, легкое отделение шлаковой корки;
отличное качество получаемого шва по прочности, пластичности, стойкости к коррозии;
цветовая идентичность основного и наплавляемого металла;
низкая твердость шва, благодаря чему при эксплуатации конструкции риски образования трещин в районе соединения минимальны.

Данная марка электродов по чугуну для электродуговой сварки повсеместно применяется при ремонте изношенных деталей в шестернях, насосах, редукторах, экскаваторных ковшах и других узлах и механизмах. Аналоги марки МНЧ-2 по международной классификации — электроды типа ENiCu-B.

Важно. Если осуществляется многослойная наплавка, валик необходимо постепенно охлаждать до температуры 60 °С и проковывать легкими ударами молотка. Таким образом снижается внутреннее напряжение в структуре металла и снижаются риски появления в околошовной зоне трещин. Длина самого сварочного валика — от 30 до 50 мм.

ОЗЧ-4

По своим свойствам эти электроды с основным покрытием практически так же универсальны, как и марка МНЧ-2 — с ними можно выполнять сварку чугунов любого вида. Электроды позволяют получить шов повышенной износостойкости (что важно, если эксплуатация изделия предусматривает постоянное трение металла о металл), а также высокую технологичность при обработке резанием и высокую стойкость к ударным нагрузкам. Для сварки и наплавки используется ток обратной полярности. Возможное пространственное положение — нижнее и вертикальное. При технологии сварки следует соблюдать требования, предъявляемые и к изделиям марки МНЧ-2 (охлаждение и легкая проковка валика), однако в отличие о МНЧ-2 в данном случае необходима предварительная часовая прокалка при температуре 250…280 °С.

Важно. Наиболее эффективно электроды ОЗЧ-4 проявляют себя при сварке последних слоев, обеспечивая металлу шва высокую сопротивляемость истиранию и ударную вязкость.

ЦЧ-4

Электроды с основным покрытием, предназначенные как для горячей, так и для холодной сварки ковкого, высокопрочного, серого чугунов. Основное назначение — заварка дефектного литья, наплавка при ремонте чугунных деталей. Также это — электроды по чугуну и нержавейке, они позволяют качественно сваривать два этих сплава с разной структурой. Нередко для получения более эфективного результата применяются только для наплавки первых слоев, после чего она выполняется другими, специальными электродами.

ОЗЧ-2

Это медные электроды для сварки чугуна (медный сердечник) с кислым покрытием. Имеют ограниченную сферу использования — применяются для работы только с ковким (мягким и вязким) и серым чугуном. Спектр работ — холодная сварка, а также наплавка и заварка дефектов литья при восстановлении чугунных изделий. Длина валика, которыми рекомендуется выполнять сварку, – небольшая, в диапазоне 30… 50 мм. Полученный валик необходимо охладить до 60 °С и далее проковать несильными ударами молотка. Перед сваркой электрод следует прокалить в течение часа при температуре 190-210 градусов. Сварка допустима в нижнем и вертикальном положениях постоянным током обратной полярности.

ОЗЖН-1

Сфера использования — исключительно холодная сварка. Используется постоянных ток обратной полярности. Типы свариваемых чугунов — высокопрочный и серый. Перед сваркой необходима часовая прокалка электрода при температуре 350°С. Как и в случае с другими марками по чугуну, валик следует проковать легкими ударами молотка для снятия внутреннего напряжения в металле шва. Данная марка часто используется при заварке крупных дефектов литья и многослойной, с большими объемами металла, наплавке. В последнем случае эти электроды необходимо комбинировать с МНЧ-2 или ОЗЧ-3 (ими наплавляются первый и промежуточные слои).

OK 92.18

Новое название этих электродов – OK Ni-Cl. Имеют основное покрытие с высоким содержанием графита. Предназначены для сварки с минимальным подогревом. Работают и на постоянном, и на переменном (при этом пониженных) токах. Хорошо зарекомендовали себя при ремонте изделий из нетолстых деталей (заварка повреждений и дефектов в коробках передач, корпусах насосов, блоках двигателей и т. д.). Отвечая на вопрос, какие подходят электроды для сварки чугуна и стали, отметим, что наряду с ЦЧ-4 подходят и эти.

Сколько стоят электроды по чугуну

Основные факторы, определяющие стоимость этого расходного материала, — бренд и страна-производитель, тип электродов, их марка и состав покрытия. Традиционно более дорогими считаются качественные европейские и американские аналоги — например, продукция таких известных брендов, как ASPIK или UTP. Отличные потребительские свойства при работе с чугуном демонстрирует электрод UTP 86 FN немецкого производства и также немецкая продукция марки Capilla. Российские аналоги стоят дешевле, при этом качество современной отечественной продукции находится на высоком уровне.

Где можно купить электроды по чугуну

Покупать такую продукцию стоит только у известных производителей и проверенных поставщиков – это гарантия высокого заводского качества и репутация бренда. Именно такое высокое качество имеют электроды по чугуну, производителем которых является одно из старейших в России профильных предприятий – Магнитогорский электродный завод.

На нашем сайте вы можете купить продукцию по цене производителя. В зависимости от марки материал отлично подойдет как для сварки, так и для восстановительной наплавки. Изделия имеют сертификаты ГОСТ Р и санитарно-эпидемиологической экспертизы.

Электроды для чугуна

Электроды ЦЧ-4 (аналог ОК 91.00) / Электроды для дуговой сварки / Каталог

Электроды покрытые металлические марки ЦЧ-4 для ручной дуговой сварки и наплавки чугуна с основным покрытием, что предназначены для холодной сварки конструкций с высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и серого чугуна с пластинчатым графитом, а также их соединение со сталью. Электроды ЦЧ-4 могут использоваться для сварки поврежденных деталей и сварки дефектов в отливках с высокопрочного и серого чугуна и предварительной наплавки первых одного-двух слоев на изношенных чугунных деталях под последующую наплавку специальными электродами.

Маркировка:

ТУ У 28.7-34142621-006:2012

ГОСТ 9466

ЦЧ-4

Покрытие: основное.
Химический состав наплавленного металла: Si – 0.10-0.80% / Mn – 0.5-2.5% / V – 8.5-10.5% / C – 0.25% / P – 0.04% / S – 0.07%.
Механические свойства металла шва: Временное сопротивление – 510-610 Н/мм²; Относительное удлинение ≥ 22%; Ударная вязкость ≥ 78 Дж/см².
Коэффициент наплавки – 10,0 г/А.ч. Расход электродов на 1 кг наплавленного металла – 1,8 кг.
Аналоги: [ESAB: OK 91.00].
Сварку электродами ЦЧ-4 проводят постоянным током обратной полярности в нижнем положении. При высоком напряжении (более 60 В) холостого хода трансформатора и короткой длине сварочных кабелей возможно сварки переменным током. Варить только на чистых, обезжиренных и не ржавых поверхностях (перед сваркой шлифовать место соединения). Сварку проводять короткими валиками длиной (25-30) мм с охлаждением каждого валика на воздухе до 60°С и проковкой каждого участка шва легкими ударами молотка. При сваривании ковкого и высокопрочного чугуна длина валика может быть увеличена до (80-100) мм.
Электроды ЦЧ-4 обладают хорошими сварочно-технологическими свойствами: легким зажиганием дуги и стабильным горением, легкой отделимостью шлаковой корки, малыми потерями металла от разбрызгивания, хорошим формированием металла шва при сварке в нижнем положении. В металл шва сваренный электродами ЦЧ-4 вводится сильный карбидообразователь – ванадий. Образующиеся карбиды данного элемента, не растворяются в железе и имеют форму мелкодисперсных нетвердых включений. Металлическая основа при этом оказывается обезуглероженной и достаточно пластичной. После сварки возможна обработка режущим инструментом.
В случае увлажнения прокалка (160-200)°С – 60 мин.
Сертификация: УкрСЕПРО; СтБ; ГОСТ Р

Электроды ЦЧ-4 4 мм – цена, описание и характеристики

Электроды ЦЧ 4

4 мм предназначены для холодной сварки, проведения ремонтной наплавки и заварки дефектов литья в деталях из серого, высокопрочного и ковкого чугунов, а также сварки таких чугунов со сталью, наплавки первых одного-двух слоев на изношенные чугунные детали под последующую наплавку спецэлектродами.

Технология сварки:

сварку осуществляют короткими валиками длиной 25-30 мм с поваликовым охлаждением на воздухе до температуры не выше 60 °С; для деталей из ковкого и высокопрочного чугунов длина валика может быть увеличена до 80-100 мм. Прокалка перед сваркой: 170-200 °С, 1 час.

Рекомендуемое значение тока (А)

Диаметр, мм	Положение шва
Диаметр, мм	нижнее
3.0	65-80
4.0	90-120
5.0	130-150

Характеристики плавления электродов ЦЧ4

Коэффициент наплавки, г/Ач	10,0
Расход электродов на единицу наплавленного металла, кг	1,7

Типичные характеристики металла шва и наплавленного металла

Механические свойства наплавленного металла и металла шва

Твердость наплавленного металла, HВ

120-160

Химический состав наплавленного металла

Массовая доля элементов, %
углерод	марганец	кремний	железо	ванадий	сера	фосфор
					не более
? 0,25	? 2,50	? 0,80	основа	8,0-10,0	0,040	0,070

Почему 4-точечные измерения? – Биологический

Обновлено: 12 января 2021 г.

Независимо от того, являетесь ли вы пользователем BT-Lab ^® или EC-Lab ^®, следующая статья может оказаться полезной для многих областей интересов, но в особенности для тех, кто интересуется характеристиками аккумуляторов.

Потенциостат / гальваностат – это прибор, который может контролировать как ток, так и напряжение, подаваемое на элемент.Для этого приборам Bio-Logic требуется как минимум 4 кабеля:

2 силовых кабеля (P +, P-)
2 (или 3) датчика (S +, S- с ссылкой или без нее)

Для режима управления током (гальваностатический) прибор напрямую подает ток, указанный в настройках, через силовые кабели. В этом случае датчики используются только для измерения напряжения ячейки и не являются частью процесса регулирования. Ток модулируется регулировкой напряжения, подаваемого на шунт внутри прибора.По этой причине пользователь должен выбрать определенный диапазон тока в гальваностатическом режиме.

Примечание: в качестве демонстрации можно подключить резистор непосредственно к силовым кабелям и замкнуть между собой датчики (во избежание колебаний напряжения).

Для режима управления напряжением (потенциостатического) прибор подает определенное напряжение между обоими силовыми кабелями в соответствии с желаемым напряжением ячейки. В этом случае органы чувств являются частью регулирования: система регулирует напряжение, приложенное между силовыми кабелями, для получения желаемого напряжения между органами чувств.

Мы видели, что положение чувств является решающим для измерения или для управления тестируемой ячейкой. Можно использовать 2-точечное соединение с ячейкой, но для обеспечения качественных экспериментов рекомендуется 4-точечное измерение.

4-точечное соединение с электрохимическим устройством отделяет токоведущие провода от проводов измерения напряжения. Это гарантирует, что ток не будет проходить через провода, считывающие напряжение, или через разъемы, кабели или соединительные интерфейсы (удлинительные кабели, держатели батарей…).

Рассмотрим следующий пример. В этом случае соединительные кабели рассматриваются как резисторы R1 и R3, а ячейка – как резистор R2 (рис. 1).

Рисунок 1: Разница между 2- и 4-точечными измерениями

Если прибор находится в гальваностатическом режиме, используя 2-точечное измерительное соединение, резисторы R1 и R3 вызывают дополнительное омическое падение: измеренное напряжение не является напряжением ячейки, а является результатом добавления трех резисторов. .Если прибор находится в потенциостатическом режиме, указанное напряжение подается на систему (R1 + R2 + R3), а не на ячейку.

С другой стороны, измерения по 4 точкам позволяют пользователям избежать этих проблем. Измерение или регулировка выполняется непосредственно на самой ячейке. Различия результатов между обоими режимами подключения можно увидеть на рис. 2.

Рис. 2: Диаграмма Найквиста, показывающая влияние омического падения, вызванного двухточечным измерением.

Видно, что интерфейс подключения добавляет дополнительное сопротивление около 2 мОм, что вызывает сдвиг синей кривой вправо на диаграмме Найквиста.

Дополнительная информация

CCH-1 – монетоприемник, предназначенный для монетных ячеек 20 и 24 мм, с максимальной толщиной 3,2 мм. Его 4-точечное соединение обеспечивает низкое сопротивление соединения, необходимое для точных испытаний переменного и постоянного тока. Также доступен CCH-8, поскольку он представляет собой 8-позиционный монетоприемник, альтернативный CCH-1.

Конструкция с помощью ZIF-67 из трехметаллических электродов MnNiCo с полым ядром / оболочкой, подобных кактусу, и электродов с двойным легированием Co, N для высокопроизводительных гибридных суперконденсаторов

rsc.org/schema/rscart38″> Успешный дизайн гибридного суперконденсатора с высокой мощностью и плотностью энергии в основном основан на инновационных материалах и уникальных конструкциях. Здесь самонесущий Ni – Co (CO ₃ ) _0.5 (OH) · 0,11H ₂ O @ MnNiCo – OH (Ni – CCH @ MnNiCo – OH) с полым ядром / панцирем кактусоподобной структурой был синтезирован как положительный электрод аккумуляторного типа и КОН- активированный ZIF-67, производный Co, N с двойным легированием, иерархический ZIF-67-C-KOH был приготовлен в качестве отрицательного электрода емкостного типа. Благодаря оптимизированной модификации шаблона ZIF-67 и тактике совместного осаждения полиметаллов, положительный электрод демонстрирует выдающуюся удельную емкость 8,2 Кл · см ⁻² при 1.5 мА · см ⁻² (1029,3 C g ⁻¹ при 1 A g ⁻¹ ) и впечатляющее удержание при циклировании 88% после 3000 циклов при 20 мА · см ⁻² , которые лучше, чем у Ni – Co ₃ O ₄ @ ZIF-67-Co ₃ O ₄ , Ni – CCH @ NiCo – OH и Ni– Электроды CCH @ MnCo – OH. Аналогичным образом, ZIF-67-C-KOH извлекает выгоду из богатых азотом и пористых свойств прекурсора и может достигать удельной емкости 262.4 F g ⁻¹ при 1 A g ⁻¹ , а также отличные рабочие характеристики 82% при 10 A g ⁻¹ . Собранное гибридное устройство Ni – CCH @ MnNiCo – OH // ZIF-67-C-KOH имеет максимальное окно напряжения 1,8 В и достигает удельной емкости 187,3 Ф · г ^-1 при 1 А · г ^{– 1} , высокая плотность энергии 84,29 Вт · ч кг ⁻¹ при плотности мощности 900 Вт · кг ⁻¹ , а также фантастическая стабильность до 5000 циклов (74. 91% удержание при 2 A g ^-1 ), что свидетельствует об огромном потенциале в приложениях для хранения энергии.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй снова?

Электроосажденные микроэлектроды суперконденсатора на основе оксида марганца с улучшенными характеристиками в нейтральном водном электролите

Основные характеристики

•: Сообщается о надежном, быстром и экономичном методе изготовления микроэлектродов из оксида марганца суперконденсатора без проводящих или связующих добавок.
•: 2D AC / MnO ₂ устройства, работающие в растворе некоррозионного электролита, обеспечивают долговременную емкость 12,76 мФ / см ⁻² и плотность энергии 4,17 мкВт · ч · см ⁻² на общая площадь поверхности обоих электродов при плотности мощности 3,75 мкВт / см ^-2 на общую поверхность электрода.
•: 2D AC / MnO ₂ устройства обеспечивают плотность энергии 5,4 Вт · ч · кг ⁻¹ (2,14 мкВт · ч · см ⁻²) для мощности, превышающей 0.7 кВт · ч · кг ⁻¹ (0,31 мВт · см ⁻²).
•: Энергетические параметры, обеспечиваемые этими новыми устройствами, превышают параметры некоторых микро-суперконденсаторов, работающих в водных растворах, и приближаются к параметрам, полученным с использованием дорогих трехмерных конфигураций или ионных жидких электролитов.

Abstract

Микроэлектроды из оксида марганца MnO ₂ толщиной 1,6–4 мкм были получены электролитическим осаждением на никелевые нанопроволоки Ni _nw, предварительно электроосажденные на анодированном оксиде алюминия (AAO).Электроды MnO ₂ / Ni _nw, полученные при оптимальном давлении, полученные за счет приложения крутящего момента 0,2–1,5 Н · м между блоками электролитических ячеек, демонстрируют значительные электрохимические свойства без добавления проводящей добавки или связующего и могут конкурировать с текущим микросуперконденсатором. электроды. Таким образом, микроэлектроды MnO ₂ / Ni _nw обеспечивают большую воспроизводимую емкость 51,8 мФ см ⁻² (на поверхность электрода MnO ₂) при скорости сканирования 200 мВ с ⁻¹ за три -электродная конфигурация в нейтральном водном растворе 0.5 М Na ₂ SO ₄. Постоянная времени электрохимического процесса находится в диапазоне 1,4–2,0 с, что довольно хорошо сравнимо с другими микроэлектродами. После 3400 циклов двухэлектродные устройства, содержащие отрицательный электрод из активированного угля, обеспечивают емкость 12,76 мФ · см ^-2 и плотность энергии 4,17 мкВт · ч · см ^-2 на общую площадь поверхности обоих электродов при частоте циклов 0,05. A g ⁻¹ на массу электрода MnO ₂, что превращается в удельную мощность 3.75 мкВт · см ⁻² на общую поверхность электрода. График Рагона показывает высокую плотность энергии 5,4 Вт · ч · кг ⁻¹ (2,14 мкВт · ч · см ⁻²) для мощности, превышающей 0,7 кВт · ч · кг ⁻¹ (0,31 мВт · см ⁻²). Эти результаты в целом значительно выше, чем те, которые приводятся в литературе для симметричных или асимметричных устройств на основе оксида марганца (с углеродными материалами или без них), и даже сравнимы с некоторыми трехмерными микроустройствами.

Ключевые слова

Микросуперконденсаторы

Микроэлектроды

Оксид марганца

Никелевые нанопроволоки

Электроосаждение

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

Цитирующие статьи

(a) Циклическая вольтамперограмма углеродной ткани в качестве отрицательного электрода и …

Контекст 1

… изучить практическое применение архитектуры L-CCH 3 с высокой массовой нагрузкой асимметричный суперконденсатор изготавливается с использованием L-CCH 3 в качестве положительного электрода и ткани из активированного угля (ACC) в качестве отрицательного электрода. На рис. 5а показаны CV-кривые углеродной ткани в пределах 0.От 0 до 1,0 В и электрод L-CCH 3 в диапазоне напряжений от 0,0 до 0,45 В. Подготовленное асимметричное устройство L-CCH 3 // ACC работает в диапазоне более высоких напряжений от 0,0 до 1,2 В при различных скоростях сканирования от 10 до 200 мВ / с, демонстрируя комбинированное поведение углеродной ткани и электрода L-CCH (рис. 5b. ). Кривые CV показывают очевидный пик восстановительного окисления в диапазоне потенциалов от 0 до 1,2 В. Интересно отметить, что с увеличением скорости сканирования не наблюдается значительных сдвигов в пике окислительно-восстановительного процесса, что свидетельствует о способности устройства поддерживать высокую скорость заряда / разряда и отличной способности диффузии ионов в поверхность электрода.На рисунке 5c показана кривая гальваностатического заряда / разряда L-CCH 3 // ACC при различных плотностях тока от 3 до 10,5 мА / см 2. Значения поверхностной емкости, рассчитанные из кривых заряда-разряда (CD), составляют 2,43, 2,32, 2,24, 2,18, 2,14, 2,04 и 1,98 Ф / см 2 и 109,73, 104,38, 100,81, 98,14, 96,35, 92,11 и 89,22 Ф / см. 3 при плотностях тока 3, 4,5, 6, 7,5, 9, 10,5 и 12 мА соответственно (показано в таблице вспомогательной информации S4). Сравнительное исследование различных значений поверхностной емкости и их плотности энергии показано в вспомогательной информационной таблице S5, которая показывает наивысшие характеристики электрода L-CCH с точки зрения площади / объемной емкости, а также энергии…

Контекст 2

… изучают практическое применение архитектуры L-CCH 3 с большой нагрузкой, асимметричный суперконденсатор изготавливается с использованием L-CCH 3 в качестве положительного электрода и ткани из активированного угля (ACC) как отрицательный электрод. На рис. 5а показаны ВАХ углеродной ткани для электрода от 0,0 до 1,0 В и электрода L-CCH 3 в диапазоне напряжений от 0,0 до 0,45 В. Подготовленное асимметричное устройство L-CCH 3 // ACC работает в более высоком диапазоне напряжений от 0,0 до 1.2 В при различных скоростях сканирования от 10 до 200 мВ / с, демонстрируя совместное поведение углеродной ткани и электрода L-CCH (рис. 5b). Кривые CV показывают очевидный пик восстановительного окисления в диапазоне потенциалов от 0 до 1,2 В. Интересно отметить, что с увеличением скорости сканирования не наблюдается значительных сдвигов в пике окислительно-восстановительного процесса, что свидетельствует о способности устройства поддерживать высокую скорость заряда / разряда и отличной способности диффузии ионов в поверхность электрода. На рисунке 5c показана кривая гальваностатического заряда / разряда L-CCH 3 // ACC при различных плотностях тока от 3 до 10.5 мА / см 2. Значения поверхностной емкости, рассчитанные из кривых заряда-разряда (CD), составляют 2,43, 2,32, 2,24, 2,18, 2,14, 2,04 и 1,98 Ф / см 2 и 109,73, 104,38, 100,81, 98,14, 96,35, 92,11 и 89,22 Ф / см. 3 при плотностях тока 3, 4,5, 6, 7,5, 9, 10,5 и 12 мА соответственно (показано в таблице вспомогательной информации S4). Сравнительное исследование различных значений поверхностной емкости и их плотности энергии показано в вспомогательной информационной таблице S5, которая показывает наивысшие характеристики электрода L-CCH с точки зрения площади / объемной емкости, а также энергии. ..

Контекст 3

Контекст 4

… спектроскопия электрохимического импеданса асимметричного устройства также изучается для понимания электрохимического поведения. На рисунке 5d представлен график площадной и объемной емкости как функции плотности тока, а на рисунке 5e показаны циклические характеристики в течение 3500 циклов заряда / разряда. На рисунке 5f показан график Найквиста и соответствующая эквивалентная схема. Асимметричное устройство показывает очень низкое последовательное сопротивление R s = 0.9 Ом и сопротивление переносу заряда 2,11 Ом. Относительно низкие значения R s и R ct представляют более высокую доступность диффузии ионов в электролите к материалу электрода во время циклов заряда / разряда, что обеспечивает отличные электрохимические характеристики асимметричного устройства. Для изучения стабильности асимметричного устройства были проведены испытания стабильности цикла при плотности тока 8,33 мА / см 2, как показано на рисунке 5e. Асимметричное устройство демонстрирует превосходную циклическую стабильность с емкостным удержанием 96.55% после 3500 циклов. На рис. 5i показан график Рагона нескольких имеющихся в продаже устройств накопления энергии. Из графика видно, что плотность энергии суперконденсатора L-CCH 3 // ACC достигла значения, близкого к плотности энергии тонкопленочных литиевых батарей, а плотность мощности приблизилась к плотности мощности суперконденсатора 25 мФ. Обязательной особенностью этого устройства является очень малая характерная постоянная времени релаксации τ 0 (минимальное время, необходимое для разряда всей энергии из устройства), которая составляет всего 12 с.Таким образом, описанные выше значения пространственной / объемной емкости, вероятно, близки к максимальным значениям, возможным для материалов LDH в целом. Таким образом, факт в том, что высокая объемная и поверхностная емкость материала L-CCH также может позволить использовать LDH в суперконденсаторах. Таким образом, эта работа открывает захватывающие возможности для разработки сверхконденсаторных устройств с электродом из СДГ с более высокой массой с использованием большого разнообразия комбинаций металлов и их …

Context 5

…. спектроскопия электрохимического импеданса асимметричного устройства также изучается для понимания их электрохимического поведения. На рисунке 5d представлен график площадной и объемной емкости как функции плотности тока, а на рисунке 5e показаны циклические характеристики в течение 3500 циклов заряда / разряда. На рисунке 5f показан график Найквиста и соответствующая эквивалентная схема. Асимметричное устройство показывает очень низкое последовательное сопротивление R s = 0,9 Ом и сопротивление переносу заряда 2,11 Ом.Относительно низкие значения R s и R ct представляют более высокую доступность диффузии ионов в электролите к материалу электрода во время циклов заряда / разряда, что обеспечивает отличные электрохимические характеристики асимметричного устройства. Для изучения стабильности асимметричного устройства были проведены испытания стабильности цикла при плотности тока 8,33 мА / см 2, как показано на рисунке 5e. Асимметричное устройство демонстрирует превосходную циклическую стабильность с емкостным удержанием 96.55% после 3500 циклов. На рис. 5i показан график Рагона нескольких имеющихся в продаже устройств накопления энергии. Из графика видно, что плотность энергии суперконденсатора L-CCH 3 // ACC достигла значения, близкого к плотности энергии тонкопленочных литиевых батарей, а плотность мощности приблизилась к плотности мощности суперконденсатора 25 мФ. Обязательной особенностью этого устройства является очень малая характерная постоянная времени релаксации τ 0 (минимальное время, необходимое для разряда всей энергии из устройства), которая составляет всего 12 с.Таким образом, описанные выше значения пространственной / объемной емкости, вероятно, близки к максимальным значениям, возможным для материалов LDH в целом. Таким образом, факт в том, что высокая объемная и поверхностная емкость материала L-CCH также может позволить использовать LDH в суперконденсаторах. Таким образом, эта работа открывает захватывающие возможности для разработки сверхконденсаторных устройств с электродами из СДГ с более высокой массой с использованием большого разнообразия комбинаций металлов и их …

Context 6

…. спектроскопия электрохимического импеданса асимметричного устройства также изучается для понимания их электрохимического поведения. На рисунке 5d представлен график площадной и объемной емкости как функции плотности тока, а на рисунке 5e показаны циклические характеристики в течение 3500 циклов заряда / разряда. На рисунке 5f показан график Найквиста и соответствующая эквивалентная схема. Асимметричное устройство показывает очень низкое последовательное сопротивление R s = 0,9 Ом и сопротивление переносу заряда 2,11 Ом.Относительно низкие значения R s и R ct представляют более высокую доступность диффузии ионов в электролите к материалу электрода во время циклов заряда / разряда, что обеспечивает отличные электрохимические характеристики асимметричного устройства. Для изучения стабильности асимметричного устройства были проведены испытания стабильности цикла при плотности тока 8,33 мА / см 2, как показано на рисунке 5e. Асимметричное устройство демонстрирует превосходную циклическую стабильность с емкостным удержанием 96.55% после 3500 циклов. На рис. 5i показан график Рагона нескольких имеющихся в продаже устройств накопления энергии. Из графика видно, что плотность энергии суперконденсатора L-CCH 3 // ACC достигла значения, близкого к плотности энергии тонкопленочных литиевых батарей, а плотность мощности приблизилась к плотности мощности суперконденсатора 25 мФ. Обязательной особенностью этого устройства является очень малая характерная постоянная времени релаксации τ 0 (минимальное время, необходимое для разряда всей энергии из устройства), которая составляет всего 12 с.Таким образом, описанные выше значения пространственной / объемной емкости, вероятно, близки к максимальным значениям, возможным для материалов LDH в целом. Таким образом, факт в том, что высокая объемная и поверхностная емкость материала L-CCH также может позволить использовать LDH в суперконденсаторах. Таким образом, эта работа открывает захватывающие возможности для разработки сверхконденсаторных устройств с электродом из СДГ с более высокой массой с использованием большого разнообразия комбинаций металлов и их …

Контекст 7

Context 8

…. спектроскопия электрохимического импеданса асимметричного устройства также изучается для понимания их электрохимического поведения. На рисунке 5d представлен график площадной и объемной емкости как функции плотности тока, а на рисунке 5e показаны циклические характеристики в течение 3500 циклов заряда / разряда. На рисунке 5f показан график Найквиста и соответствующая эквивалентная схема. Асимметричное устройство показывает очень низкое последовательное сопротивление R s = 0,9 Ом и сопротивление переносу заряда 2,11 Ом.Относительно низкие значения R s и R ct представляют более высокую доступность диффузии ионов в электролите к материалу электрода во время циклов заряда / разряда, что обеспечивает отличные электрохимические характеристики асимметричного устройства. Для изучения стабильности асимметричного устройства были проведены испытания стабильности цикла при плотности тока 8,33 мА / см 2, как показано на рисунке 5e. Асимметричное устройство демонстрирует превосходную циклическую стабильность с емкостным удержанием 96.55% после 3500 циклов. На рис. 5i показан график Рагона нескольких имеющихся в продаже устройств накопления энергии. Из графика видно, что плотность энергии суперконденсатора L-CCH 3 // ACC достигла значения, близкого к плотности энергии тонкопленочных литиевых батарей, а плотность мощности приблизилась к плотности мощности суперконденсатора 25 мФ. Обязательной особенностью этого устройства является очень малая характерная постоянная времени релаксации τ 0 (минимальное время, необходимое для разряда всей энергии из устройства), которая составляет всего 12 с.Таким образом, описанные выше значения пространственной / объемной емкости, вероятно, близки к максимальным значениям, возможным для материалов LDH в целом. Таким образом, факт в том, что высокая объемная и поверхностная емкость материала L-CCH также может позволить использовать LDH в суперконденсаторах. Таким образом, эта работа открывает захватывающие возможности для разработки сверхконденсаторных устройств с электродом из СДГ с более высокой массой с использованием большого разнообразия комбинаций металлов и их …

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку “Назад” и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Corning 4 слота для патч-панели для крепления в стойку

Описание продукта

Крепление для патч-панели Corning с 4 слотами в стойку – CCH-02U

Спецификация

Вмещает 4 модуля адаптера CCH
Стойка без нагрузки

Корпуса соединительных разъемов (CCH) обеспечивают возможность межсоединения или кросс-коммутации между внешним оборудованием, стояками или распределительными кабелями и оптоэлектроникой.Как и в случае с другим оборудованием LANscape, в корпуса устанавливаются соединительные панели CCH. Кроме того, корпуса принимают кассеты CCH и модули CCH.

Эти корпуса снижают риск ошибок, которые могут нарушить работу сети, от прокладки волокна и кабеля и снятия натяжения до маркировки портов и оконечной нагрузки.

Устройства предназначены для установки в стойку 19 дюймов (48 см) или дополнительные стойки для оборудования 23 дюйма (58 см) (расстояние между отверстиями EIA 1,75 дюйма). Они доступны в вариантах размещения в стойке: 1U (две панели, кассеты или модули), 2U (четыре панели, кассеты или модули), 3U (шесть панелей, кассет или модулей) и 4U (12 панелей, кассет или модулей).Варианты 1U, 2U и 3U имеют выдвижной лоток и прозрачные съемные верхние крышки. CCH-04U имеет прозрачную дверь, съемные передний и задний кожухи и внутреннюю часть платинового цвета для максимальной видимости и доступа.

Каждый корпус CCH поставляется в комплекте с кронштейнами для снятия натяжения, направляющими зажимами и направляющими, а также монтажными кронштейнами для правильной установки. Предоставляются этикетки с документацией, и компоненты могут быть добавлены по мере необходимости для создания оптоволоконной распределительной рамы для любого приложения. Все корпуса имеют съемную переднюю дверь из тонированного поликарбоната. Корпуса всех размеров имеют комплекты замков для установки на месте, доступные как для передних, так и для задних дверей.

Все корпуса CCH также можно модернизировать для сращивания косичками до полной емкости волокна и простого модульного управления волокном с помощью кассет для сращивания CCH (CCH-CS) или для простого модульного управления волокном при использовании устанавливаемых на месте разъемов в процессе использования. кассет CCH Slack (CCH-CF).

Датчики

| Бесплатный полнотекстовый | Электроды с трафаретной печатью, модифицированные «зелеными» металлами для электрохимического снятия токсичных элементов

1.Введение

Тяжелые металлы – это обычные, стойкие и не поддающиеся биологическому разложению загрязнители, которые имеют тенденцию накапливаться в живых организмах [1]. Европейский Союз (ЕС) и Агентство по охране окружающей среды США (EPA) установили контрольные значения этих загрязнителей в водах. Следовательно, необходимы точные, чувствительные, селективные, простые, быстрые и недорогие методы для мониторинга следов тяжелых металлов в окружающей среде на месте и в полевых условиях. Электрохимический зачистной анализ зарекомендовал себя как успешный метод анализа следов более трех десятилетий [1,2].Теория и практика зачистного анализа описаны в специализированных монографиях [3,4], главах книг [5] и общих обзорных статьях [6,7]. Зачистный анализ основан на стадии «концентрирования» аналита на поверхности рабочего электрода; за этапом концентрирования следует этап обнаружения, на котором накопленный аналит отделяется, обнаруживается и количественно определяется с помощью вольтамперометрического или хронопотенциометрического сканирования [1,2,8]. Этап накопления отвечает за высокую чувствительность анализа методом отгонки, в то время как различные потенциальные методы накопления аналита на рабочем электроде и многопараметрический характер метода обеспечивают универсальность, широкую применимость и повышенную селективность.

В большинстве приложений, связанных с анализом металлов, концентрирование осуществляется путем электролиза катионов целевых металлов до соответствующих металлов и одновременного осаждения на поверхность рабочего электрода [1,2]. В зависимости от характера поверхности рабочего электрода осажденный металл может образовывать либо тонкую пленку на электроде, либо сплав / амальгаму с материалом электрода. После электролитического накопления этап зачистки может выполняться анодным вольтамперометрическим сканированием, постоянным током окисления или химическим окислителем [1,2,8].Неэлектролитическое накопление может быть альтернативно использовано для металлов, которые не поддаются электролитическому осаждению, не окисляются легко на стадии отпарки или дают перекрывающиеся пики отпарки при окислении с другими целевыми металлами или мешающие частицы при накоплении в результате электролиза [9]. Адсорбционный способ накопления включает добавление в образец селективного комплексообразующего лиганда (такого как диметилглиоксим, катехол, 8-гидроксихинолин) с поверхностно-активными свойствами [10,11].Катионы металлов образуют комплекс с лигандом, который затем физадсорбируется на поверхности электрода. Стадия отгонки обычно основана на восстановлении катиона металла в накопленном комплексе, но также можно использовать снижение лиганда или каталитические эффекты [11,12]. В течение многих лет ртутные электроды – в форме висячего ртутного капельного электрода (HMDE) или ртутного пленочного электрода (MFE) – широко использовались для электрохимического снятия следов металлов [1].С точки зрения аналитических характеристик ртутные электроды отлично подходят для анализа следов металлов благодаря своей высокой чувствительности, широкому диапазону катодной поляризации и воспроизводимости. Тем не менее, несмотря на свои уникальные свойства для электроанализа, ртуть токсична и может биоаккумулироваться. Поэтому за последние два десятилетия много усилий было направлено на разработку более экологически чистых и «зеленых» электродных материалов в качестве замены ртутных электродов.

Золотые электроды традиционно использовались для определения Hg и As с помощью электрохимического снятия изоляции, и они остаются лучший выбор для этих приложений [13,14].Что касается определения других тяжелых металлов, таких как Cd, Pb, In, Tl, Cu и Zn, изобретение висмутового пленочного электрода (BiFE) в 2000 году является важной вехой в исследованиях «зеленых» электродных материалов для анализа методом снятия изоляции [ 15]. В настоящее время Bi электроды различной конфигурации были созданы как жизнеспособные альтернативы ртутным электродам, демонстрируя характеристики, приближающиеся к ртутным электродам при электрохимическом зачистке [16,17,18,19]. Позже за висмутом была введена сурьма (в форме пленочного электрода из сурьмы (SbFE) в 2007 году [20]) в качестве еще одного материала потенциального электрода с уникальными и интересными электроаналитическими характеристиками [21].Совсем недавно оловянный пленочный электрод (SnFE) также был предложен для анализа методом снятия изоляции [22,23]. Трио «зеленых» металлов (висмут, сурьма и олово) в качестве электродных материалов привлекает тем, что их токсичность значительно ниже, чем у ртути. Недавно был опубликован подробный обзор по определению металлов и металлоидов с использованием методов электроаналитического снятия изоляции с безртутными электродами [24]. В настоящее время технология трафаретной печати хорошо зарекомендовала себя для производства толстопленочных электрохимических преобразователей.Трафаретная печать – это метод трафаретной печати, при котором трафарет используется в качестве шаблона для создания разработанного рисунка. Подложка помещается под экран, и чернила, помещенные на экран, проталкиваются скребком через отверстия экрана и прилипают к подложке. Эта технология позволяет массовое производство одноразовых одноразовых электродов с трафаретной печатью (SPE) с высокой воспроизводимостью по сниженным ценам. Дополнительным преимуществом трафаретной печати является то, что она позволяет реализовать множество конфигураций (одиночные рабочие электроды, массивы рабочих электродов, конфигурации с 3 электродами и т.

Д.).) с разной геометрией и размерами электродов. Состав различных красок, используемых для печати на электродах, является наиболее важным фактором, определяющим селективность и чувствительность обнаружения и обеспечивающим большую универсальность, поскольку печатные краски можно изменять в объеме путем добавления различных соединений (металлов, ферментов, полимеров). , комплексообразователи и др.) [25]. С другой стороны, такие соединения также можно использовать для модификации поверхности электродов. SPE можно производить на собственном предприятии, используя коммерческое оборудование для трафаретной печати, печатая разными красками на различных типах пластиковых или керамических материалов.В качестве альтернативы, большое количество углеродных или модифицированных SPE коммерчески доступно от разных производителей (например, Dropsens, PalmSens, Pine Research Instrumentation, eDAQ, Metrohm, Micrux Technologies и т. Д.). Использование таких одноразовых SPE для анализа зачистки представляет собой привлекательную альтернативу более традиционным электродным подложкам [1,26,27,28,29].

В настоящем обзоре будут обсуждаться SPE, модифицированные Au, Bi, Sb и Sn, для анализа методом очистки от токсичных элементов. Будут рассмотрены различные подходы к модификации (гальваника, объемная модификация, использование прекурсоров металлов, методы микротехники), и будут описаны типичные применения.

2. SPE, модифицированные Au

Au обычно не рассматривается в обзорах «зеленых» металлов для анализа методом вскрытия. Тем не менее, Au включен сюда, потому что (i) он отвечает требованиям «зеленого» материала из-за его превосходной биосовместимости; (ii) в литературе нет других обзоров по АС SPE; и (iii) SPE, модифицированные Au, очень полезны в качестве преобразователей для обнаружения выбранных тяжелых металлов и металлоидов. В частности, из-за его высокого сродства к Hg и широкого диапазона анодной поляризации Au является превосходным электродным материалом для электрохимического определения Hg [1].

Помимо обнаружения Hg, иногда Pb, Cu и As обнаруживались с помощью модифицированных Au сенсоров с трафаретной печатью. Металлы, такие как Hg и Pb, подвергаются пониженному потенциалу (UPD) на Au-электродах, что увеличивает чувствительность обнаружения [1,30,31]. UPD – это электрохимический процесс, характеризующийся восстановлением и электроосаждением монослоя целевого металла на поверхность электрода при потенциале менее отрицательном, чем равновесный (Нернст) потенциал восстановления этого металла.UPD указывает на сильное сродство взаимодействия между осажденным металлом и материалом электрода, и его практическое значение состоит в том, что процесс осаждения термодинамически упрощается. Наиболее распространенный подход к изготовлению ТФЭ, модифицированного золотом, заключается в нанесении гальванического покрытия тонкого слоя золота на углеродный ТФЭ. Большинство заявлений, описанных в литературе, основаны на покрытии ex situ подложки SPE с Au, которое включает в себя выполнение этапа нанесения покрытия в растворе для нанесения покрытия, содержащем Au (III) (т.например, [AuCl ₄] ^–) [32]. Этот осадок на самом деле не представляет собой однородную «пленку», а состоит из наночастиц Au (AuNP), сформированных на поверхности электрода. Группа Вана была первой, кто использовал SPE гальваническое покрытие ex situ или in situ с Au для потенциометрического анализа методом удаления Hg [33] и Pb [34]; SPE представляли собой коммерчески доступные тест-полоски для определения уровня глюкозы в крови. Интересный трехэлектродный датчик, напечатанный трафаретной печатью на неопреновой ткани, был разработан Malzahn et al. [35]; Этот «носимый» датчик использует гальваническое покрытие Au-SPE ex situ и может определять Cu в морской среде.Другой интересный датчик Hg был изготовлен путем модификации поверхности углеродного SPE углеродными нанотрубками и AuNP, что дало отличную чувствительность [31]. Другие известные работы с использованием ТФЭ ex situ, гальванизированных с Au, включают определение Hg и Pb после предварительного концентрирования на тиол-модифицированных магнитных частицах [36] и определение Hg в образцах мочи после микроэкстракции жидкость-жидкость, диспергированной с помощью вихревой жидкости [37].

Также сообщалось о гальваническом нанесении Au на SPE in situ в сочетании с определением Hg с помощью системы автоматического анализа последовательной закачки (SIA) [38].В этом случае раствор Au (III) сначала вводился как начальная отдельная зона в коллектор SIA, чтобы сформировать покрытие Au на SPE, затем следовала зона раствора образца (в которой происходило концентрирование Hg) и зона обменного раствора среды (в которой проводилась электрохимическая очистка). В конце каждого аналитического цикла, следы оставшейся металлической Hg и пленки Au удалялись потенциостатически. Для определения Hg также использовались коммерческие ТФЭ, модифицированные AuNP. (состав чернил и производственные характеристики не раскрываются производителями) [39,40,41].Другой подход заключается в модификации поверхности ТПЭ путем капельного литья AuNP (смешанных с углеродной сажей) [42]. Некоторые авторы использовали SPE с углеродными чернилами, содержащими Au, для определения Hg [43] и Pb [30,44]. ]. Эти устройства готовы к использованию, так как они не требуют стадии золотого покрытия. Такой SPE использовался в качестве детектора в системе SIA для изучения комплексообразования Hg [43] и в исследованиях поглощения [45]. Другое применение этого типа электродов – многоэлементное определение (Cu, Hg, Pb) в топливном биоэтаноле [46].Наконец, сообщалось о ТФЭ, распыленных Au с использованием подходов физического осаждения из паровой фазы, для определения Pb с помощью анодной вольтамперометрии (ASV) и анализа инжекции потока (FIA) [47] и Hg [48]. был оценен для многоэлементных определений (например, одновременное определение Cu, Hg, Cd, Pb) [30,34,44,46]. Как правило, одновременное определение Pb и Cd проблематично, поскольку их соответствующие пики зачистки сильно перекрываются на Au-электродах [30,34,44].Еще один токсичный элемент, следовые количества которого можно определить методами электрохимической очистки на Au электроде, – это As. Несмотря на то, что As является полуметаллом, его можно определить методом отгонки после концентрирования таким же образом, как и для тяжелых металлов [14].

Примеры интересных приложений анализа As с использованием ТФЭ, модифицированного золотом, включают ТФЭ с гальваническим покрытием, включенную в систему SIA [49], ТФЭ, модифицированную капельным литьем AuNPs / Nafion на основе ибупрофена [50], коммерческий ТФЭ, модифицированный углеродом. нанотрубки / AuNP [51] и SPE, модифицированный сажей и AuNP [52].Некоторые области применения модифицированных золотом ТФЭ для обнаружения токсичных элементов методом отрывного анализа приведены в таблице 1.

4. ТФЭ, модифицированные Sb и Sn

С целью разработки новых электродных материалов в 2007 г. Hocevar et al. представили пленочный электрод сурьмы (SbFE) для определения ионов тяжелых металлов [20]. Sb-электроды обладают некоторыми интересными характеристиками, такими как благоприятно отрицательное перенапряжение выделения водорода и удобство работы в кислых растворах с pH 2 или ниже (что превосходит таковое для BiFE) [21].Хотя окно рабочего анодного потенциала Sb-электродов не такое широкое, как у Bi-электродов (из-за окисления Sb при более отрицательном потенциале), сам Sb дает очень слабый сигнал снятия изоляции, который не мешает пикам аналита [21]. Обычно пленка Sb наносится гальваническим способом на подложку SPE с использованием режима in situ или ex situ, как обсуждалось в недавнем обзоре [21]. Сообщалось, что BiFE / SbFE были изготовлены путем одновременного нанесения на место Bi (III) и Sb (III) покрытия на SPE, что показывает усиленный сигнал в отношении Pb по сравнению с сопоставимыми BiFE или SbFE [111].Тот факт, что сигнал обдирки сурьмы на электродах на основе сурьмы, как правило, довольно низкий или едва заметен, позволяет определять Cu, пик отрыва которой обычно перекрывается с пиком среза сурьмы. Сообщалось об одновременном определении Cd, Pb, Cu и Hg с использованием системы SIA, оснащенной проточной ячейкой, включающей SPE на основе Sb; электрод был в объеме модифицирован оксидом графена и покрыт in situ SbFE [112]. Определение Cd, Pb и Cu также было продемонстрировано с помощью SPE, покрытого in situ пленкой Sb после оптимизации поддерживающего электролита и потенциала осаждения [113].

Наконец, электроаналитические характеристики и применение нанесенного in situ SbF-SPE были продемонстрированы для определения Cu в гидротартратном буфере калия с pH 3,5, что обеспечивает высокую чувствительность для Cu и минимизирует влияние пика Sb [114]. Рабочий углеродный слой также может быть модифицирован новыми углеродными наноматериалами на основе графена, оксида графена [112], углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон [115] или углеродных нанотрубок / ионной жидкости [116], которые добавляются в графитовые углеродные чернила.Различные матрицы датчиков, состоящие из комбинации химически модифицированных ТФЭ и коммерческого ТФЭ с нановолоконным покрытием ex situ, покрытого Sb, применялись для одновременного определения металлов, которые производят сильно перекрывающиеся сигналы отрыва (Tl, In, Cd, Pb, Bi ) в сочетании с обработкой хемометрических данных [115,117]. Наконец, было предложено использование ex-situ гальванических SbFE для определения Ni (II) и Pd (II) с помощью AdSV с использованием диметилглиоксима в качестве хелатирующего агента [118,119].Существует очень ограниченное количество приложений, использующих SPE, модифицированные с помощью Sn. Основным ограничением Sn как электродного материала является его ограниченный анодный диапазон по сравнению с Sb и, в частности, с Bi [23]. Потенциал окисления Sn близок к потенциалу Pb, что затрудняет анализ Pb. Однако при определенных условиях определение Pb может быть возможным с помощью Sn-электродов либо потому, что пик снятия Sn довольно слаб и не перекрывается с пиком Pb, либо может быть достигнуто достаточное разделение между пиками Pb и Sb [23,120].С другой стороны, благоприятные пики Cd и Zn обычно получают с электродами на основе Sn [23,120]. Было проведено фундаментальное систематическое исследование по сравнению SPE, высеянных in situ с Bi, Sb, Sn и их комбинациями с Cd и Pb в качестве целевых аналитов. Удивительно, но это исследование пришло к выводу, что не было очевидных преимуществ использования гальванических электродов по сравнению с SPE с чистым углеродом, но результаты относятся к конкретным SPE, изготовленным собственными силами, и не могут быть безопасно экстраполированы на другие типы коммерческих или самодельных SPE [ 120].

В другом приложении сравниваются характеристики Sb ₂ O ₃ -, Bi ₂ O ₃ -, гидроксида оксалата сурьмы (Sb (C ₂ O ₄) OH) – и оксида сурьмы олова ( SnO ₂ / Sb ₂ O ₅) -модифицированные СПС [121]. Интересно, что сенсор, модифицированный оксидом сурьмы и олова, реагирует аналогично SnFE с гальваническим покрытием, предположительно потому, что восстановление Sb (V) до Sb было невозможно в конкретных экспериментальных условиях.Недостатком электрода, модифицированного SnO ₂ / Sb ₂ O ₅, является близость потенциалов окисления Pb и Sn, что приводит к частичному перекрытию сигналов удаления Pb и Sn. Модифицированные Sn SPE были предложены на основе процесса искрообразования, аналогичного тому, который первоначально применялся для изготовления электродов из Bi [110]. Это «зеленая», быстрая и простая методика, которая позволяет одновременно обнаруживать Cd и Zn с добавлением Ga, чтобы уменьшить влияние Cu [122].Отдельные области применения SPE, модифицированных Sb и Sn, для обнаружения тяжелых металлов методом зачистки приведены в таблице 5.

5. Биосенсор на основе обнаружения меток тяжелых металлов путем анализа методом очистки на SPE, модифицированных «зелеными» сплавообразующими металлами

Металлические нанозонды (наночастицы и металлосодержащие квантовые точки) все чаще используются в качестве вольтамперометрических меток в аффинном биосенсорном исследовании [123,124]. Маркировка основана на прикреплении метки (меток) к целевой биомолекуле (ам) или зонду, сообщающему о биораспознавании.После соответствующего специфического аффинного взаимодействия между мишенью и отправляющим зондом металлические метки преобразуются в соответствующие катионы в растворе, которые количественно оцениваются с помощью анализа методом очистки (обычно методом ASV). Использование металлсодержащих наночастиц в качестве меток обеспечивает первую стадию амплификации, поскольку каждая наночастица может высвобождать очень значительное количество обнаруживаемых катионов.

Конечный сигнал дополнительно усиливается за счет этапа предварительного концентрирования, предшествующего вольтамперометрическому сканированию.Некоторые репрезентативные примеры иммуносенсинга и ДНК-зондирования описаны ниже. Был разработан ДНК-биосенсор, использующий SPE со встроенным цитратом висмута (в качестве предшественника висмута) [125]. Полезность этого биосенсора продемонстрирована для обнаружения мутации C634R посредством гибридизации меченного биотином целевого олигонуклеотида с ограниченным на поверхности захватывающим комплементарным зондом и последующей реакции с конъюгированными со стрептавидином QD PbS. Стадия электрохимического преобразования включала определение с помощью ASV Pb (II), высвобождаемого после кислотного растворения квантовых точек (рис. 1).Одновременно с электролитическим накоплением Pb на поверхности сенсора внедренный цитрат висмута был преобразован in situ в BiNP. Новый одноразовый электрохимический иммуносенсор для обнаружения органофосфорилированной бутирилхолинэстеразы (OP-BChE), специфического биомаркера воздействия токсичных фосфорорганических агентов. , сообщалось [126]. В этом новом подходе наночастицы ZrO ₂ были использованы для селективного захвата фрагмента OP аддуктов OP-BChE, за которым следовали помеченные квантовыми точками (QD) анти-BChE для усиления сигнала.Захваченные метки CdSe-QD были обнаружены с помощью стрипп-вольтамперометрии с использованием in situ Bi-plated SPE. Был предложен другой электрохимический иммуноанализ на одноразовой микрофлюидной платформе [127]. [защищено по электронной почте] КТ использовались для маркировки человеческого IgG в качестве модельного белка, который был обнаружен с помощью высокочувствительной стрипп-вольтамперометрии растворенного Cd. Магнито-иммуносэндвич-анализ выполняли с использованием микромиксера, и магнит использовали для захвата магнитных шариков, используемых в качестве твердой подложки для иммуноанализа.ТФЭ, модифицированный пленкой Bi, был интегрирован в выходное отверстие канала.

Наконец, был разработан электрохимический иммуносенсор на основе сборки трех наночастиц для быстрого обнаружения Escherichia coli O157: H7. Биосенсорный анализ состоит из магнитного разделения с использованием функционализированных антителами магнитных наночастиц и электрохимических репортеров с использованием конъюгированных с AuNP квантовых точек PbS через олигонуклеотидную связь. AuNP также были функционализированы поликлональными анти-E. coli O157: H7 для связывания бактериальных клеток-мишеней, которые были захвачены и отделены от образца магнитными наночастицами, функционализированными антителами.Сигнал PbS измерялся с помощью ТФЭ с двойным покрытием методом SWASV [128]. Аналогичная процедура была использована для обнаружения Bacillus anthracis [129], и эта работа была расширена до дуплексного обнаружения гена защитного антигена A (pagA) Bacillus anthracis и гена вставочного элемента (Iel) Salmonella enteritidis [130].

6. Выводы

Этот обзор продемонстрировал, что область анализа вскрытия с помощью SPE, модифицированного «зелеными» металлами (Au, Bi, Sb и Sn), является особенно активной областью исследований.Недавние требования, связанные с экологически чистой химией, были основной движущей силой, лежащей в основе разработки этих экологически чистых электродных материалов. В то же время достижения в этой области способствовали возрождению анализа вскрыши как жизнеспособного подхода к анализу следов.

ТФЭ, модифицированные золотом, являются ценными инструментами для определения Hg, As и Cu, но их катодный перенапряжение для восстановления катионов водорода невелик, а диапазон их катодной поляризации ограничен.Поэтому электроды из золота не особенно полезны для обнаружения металлов с более высоким катодным окислительно-восстановительным потенциалом, таких как Cd, Pb и Zn.

Bi является наиболее широко используемым и потенциально полезным «зеленым» металлом, позволяющим обнаруживать широкий спектр элементов (Zn, Sb, Cd, Pb, Sn, Ni, Co).