Температура раствора

В отличие от химических реакций, для которых и было предложено уравнение Аррениуса, энергия активации электрохимических реакций, к которым относится процесс цементации, является функцией потенциала электрода. В практических исследованиях при определении энергии активации вместо потенциала электрода чаще всего используют величину поляризации. В узком диапазоне значений у энергия активации может быть аппроксимирована линейным уравнением.

В широком диапазоне плотностей тока более корректной является аппроксимация с помощью уравнения параболы. При определении потенциалов или величины поляризации на катодных (анодных) участках цементационных элементов часто возникают экспериментальные трудности. В связи с этим для определения энергии активации пользуются обычным термокинетическим методом, описанным выше. Энергия активации процессов, скорость которых определяется скоростью диффузии, составляет обычно 4,18 - 16,74 кДж/моль, а для процессов, скорость которых лимитируется энергетическими затруднениями, > 41,18 кДж/моль.

Вместе с тем в вопросах трактовки механизма процессов цементации на основе результатов термокинетических исследований следует проявлять известную осторожность. Так, нередко при значениях энергии активации более 41 кДж/моль утверждения о том, что контроль процесса является химическим, оказывается неверным. Известно, что при катодном осаждении меди затруднения носят диффузионный характер с энергией активации менее 17 кДж/моль. Такие значения энергии активации неоднократно подтверждались и для процессов цементации. Необходимо отметить, что при изучении процессов цементации, особенно при цементации меди железом, нередко возникают ситуации, когда полученная энергия активации по своей величине соответствует кинетическому, а не диффузионному режиму.

Так, при цементации меди железным порошком из растворов, содержащих 20,0 кг/м3 Си и 2,5 кг/м3 H2S04, в механическом агитаторе экспериментальная энергия активации оказалась равной 76,6 кДж/моль. В другом случае при цементации меди железом (1,0 кг/м3 Си и 2,5 кг/м3 H2S04) в ультразвуковом поле с интенсивностью 10 кВт/м2 и частоте ультразвука 830 кГц энергия активации составила 86,2 кДж/моль.