Электролитическое полирование: Электролиты электрохимической полировки различного назначения

Содержание

Электролиты электрохимической полировки различного назначения

Электрохимическое полирование основано на снятии (растворение) металла с поверхности изделий в растворе солей под действием электрического тока. Этот процесс происходит в ванне с электролитом под действием электрического тока, в результате чего происходит химическая реакция между электролитом и обрабатываемым изделием.

Процесс растворения металла начинается с наиболее высоких выступов шероховатой поверхности, затем поверхность выравнивается, становится гладкой и блестящей. Шероховатости поверхности при электрохимическом полировании исчезают тем быстрее, чем меньше их размеры.

Для достижения оптимального выравнивания необходимо, чтобы скорость растворения с того момента, когда все шероховатости и выступы устранены, была бы во всех точках поверхности совершенно одинаковой. При электрохимическом полировании (фактически анодное растворение металла) на поверхности полируемого изделия образуется вязкая пленка солей, защищающая микровпадины от действия тока и не препятствующая растворению выступов, в результате чего поверхность сглаживается, полируется.

Наилучшее качество поверхности достигается при электрохимическом полировании чистых и однородных металлов и сплавов. Подбирая специальные составы электролитов и режим работы ванны, можно настолько усилить эффект сглаживания поверхности, что повысится класс шероховатости поверхности изделий до 12-13-го. 

Сейчас большинство ювелирных предприятий использует электрохимическое полирование изделий из сплавов золота, суть которого заключается в анодном травлении, в результате которого можно придать блеск очень шероховатой поверхности  даже в трудно доступных местах изделия.

Мы предлагаем электролиты для электрохимической полировки изделий из различных золотых, серебряных, медных, палладиевых и других сплавов, из нержавеющей стали, латуни, бронзы, томпака, мельхиора, нейзильбера и др. 

Ниже приведен перечень изготовляемых нами электролитов для электрохимической полировки.

Электрохимическое полирование — Химическая обработка


Электрохимическое полирование

Категория:

Химическая обработка



Электрохимическое полирование

Электрохимическое полирование представляет собой процесс, обратный гальваническому осаждению металлов: обрабатываемую деталь помещают в качестве анода в ванну с электролитом и при заданном режиме (плотности тока, температуре и времени погружения) осуществляют съем металла.

Процесс анодного растворения используют в операциях очистки поверхности металла, удаления заусенцев и грата, заострения, полирования.

Наибольший интерес представляет электрохимическое полирование. Такое полирование наиболее широко распространено в промышленности, но оно весьма трудоемко, плохо поддается механизации и автоматизации. Этим процессом определяются такие важнейшие критерии качества поверхностного слоя, как макро- и микрогеометрия, наклеп, микроструктура, остаточные напряжения. В прямой зависимости от этих критериев находятся эксплуатационные свойства деталей машин и механизмов — усталостная прочность, отражательная, теплоизлучающая и теплопоглощающая способность, обтекаемость жидкостями и газами, коррозийная стойкость.

Полирование определяет также эстетику изделия.

Сущность процесса

Электрохимическое полирование основано на анодном растворении обрабатываемой поверхности при режимах, которые обеспечивают интенсивное растворение микровыступов шероховатой поверхности и замедленное растворение во впадинах. В результате неравномерной скорости растворения шероховатая поверхность сглаживается, и появляется заметный блеск.

Только в случае преимущественного растворения микровыступов на поверхности металла происходит полирование (сглаживание).

Преимущественное растворение микровыступов может происходить тогда, когда у поверхности металла в результате электролиза образуется пленка низкой электропроводности, состоящая из продуктов анодного растворения.

Рис. 1. Схема образования вязкой пленки:
а — впадины; б — вязкая пленка; в — выступы; г — силовые линии тока.

В этом случае толщина пленки, а следовательно, и электрическое сопротивление ее в микровпадинах будут больше, чем на выступах, что и приведет к более интенсивному растворению выступов.

Растворимость анодных продуктов в электролите, скорость диффузии их в электролит, состав и физико-химические свойства анодной пленки имеют существенное значение для процесса полирования. Поэтому этот процесс у различных материалов происходит неодинаково. У многих металлов и сплавов (медь, никель, алюминий, нержавеющие хромистые и хромоникелевые стали) сглаживание сопровождается появлением блеска на обработанной поверхности. У некоторых сплавов (стали карбидного класса, бронзы, латуни) наблюдается блеск без заметного сглаживания шероховатостей. Ряд металлов и сплавов (олово, свинец, серый чугун, высококремнистые стали) вовсе не полируется. Вместо сглаживания образуется’ сильно травленая поверхность с толстыми темными пленками.

Существует несколько гипотез, по-разному объясняющих процесс электрохимического полирования, причем следует отметить, что ни одна из них не объясняет полностью все данные опыта. Наиболее вероятной и логически объясняющей сущность процесса является гипотеза вязкой пленки. Согласно этой гипотезе, электрохимическое полирование может происходить лишь при образовании на поверхности анода в процессе анодного растворения вязкой пленки.

Вязкая пленка состоит из продуктов анодного растворения, обладающих высоким электрическим сопротивлением.

Покрывая тонким слоем шероховатую поверхность полируемого металла, эта пленка приобретает неодинаковую толщину на различных участках поверхности. На выступах толщина пленки и соответственно ей критическое сопротивление меньше, чем во впадинах.

Вследствие различного сопротивления пленки и способности электрического тока концентрироваться на остриях плотность тока на выступах будет больше, чем во впадинах. Поэтому скорость растворения вершин выступов будет больше скорости растворения дна впадин. В результате неравномерного распределения плотности тока и вследствие этого различной скорости растворения возникает сглаживание шероховатой поверхности.

Достоинства и недостатки электрохимического полирования

Электрохимическое полирование металлов имеет свои достоинства и недостатки. Главное достоинство метода — высокая производительность. Время полирования практически составляет не более 10 мин., причем габариты детали и форма ее не влияют на производительность. Возможна одновременная обработка такого количества деталей, какое помещается в ванне. Производительность процесса не зависит от твердости и вязкости обрабатываемого материала. Электрохимическое полирование позволяет обрабатывать детали не только простых очертаний, но и сложного профиля, а также внутренние полости, трудно доступные или вовсе не доступные при механическом полировании.

Основное отличие электрохимически полированной поверхности от механически полированной — отсутствие на ней каких-либо следов деформации и структурных изменений. Это — естественное следствие сущности электрохимического процесса, который осуществляется не только без приложения каких бы то ни было механических усилий к обрабатываемой поверхности, но и вовсе без физического прикосновения к ней.

Больше того, электрохимическое полирование удаляет механически деформированный поверхностный слой металла и восстанавливает его истинное строение. В результате анодного растворения поверхность оказывается свободной от механических и термических изменений.

Улучшается микрогеометрия; блеск поверхности оказывается больший, чем у механически полированной.

Электрохимическое полирование выявляет дефекты в металле (неметаллические включения, трещины, волосовины, неоднородность структуры).

Поверхности, электрохимически полированные, пассивируются и благодаря этому в 4—6 раз лучше сопротивляются коррозии; они обладают повышенными оптическими свойствами.

Процесс не требует применения полировальных станков, фетровых кругов, абразивных порошков, паст. Возможны автоматизация обработки и одновременное обслуживание нескольких ванн. Значительно облегчаются и оздоровляются условия труда.

Перечисленные достоинства характеризуют несомненное превосходство электрохимического метода над механическим. Однако на нынешней ступени развития этому методу присущи и серьезные недостатки, которые ограничивают применение электрохимического полирования.

Один из основных недостатков — незначительная эффективность сглаживания. Электрохимическим полированием можно улучшить чистоту поверхности на 1—2 класса, причем оно эффективно, если исходная шероховатость не грубее 4—5-го классов. Поэтому при необходимости достигнуть 12—13-го классов приходится механически подготовлять поверхности до 10—11-го классов. Грубо обработанная поверхность (после точения, фрезерования, шлифования), подвергнутая электрохимическому полированию, почти сохраняет макрорельеф поверхности. Сглаживаются полностью лишь отдельные микровыступы и наблюдается закругление гребешков.

Попытки многих исследователей повысить эффективность сглаживания и, по существу, решить задачу электрохимического шлифования практически не привели к положительным результатам. Повышение эффективности сглаживания требует прежде всего применения высоких плотностей тока (более 100 а/см2), что, в свою очередь, приводит к растворению больших толщин металла (0,5—1 мм).

Необходимое время полирования обычно определяется опытным путем и находится, как правило, в пределах 8—10 мин. при полировании сталей. Увеличение производительности полирования сверх 10 мин. не только не ведет к улучшению качества поверхности, но часто, наоборот, ухудшает ее.

Сглаживание следов механической обработки происходит постепенно: после первых 3—4 мин. электрохимического полирования наблюдается уничтожение мелких рисок и появление гладких полированных площадок; после 10 мин. на поверхности остается рельеф грубых рисок, которые в дальнейшем полностью не исчезают, а лишь закругляются, образуя волнистую поверхность. Мы проводили исследования сглаживания при изменении времени полирования от 2 до 20 мин.

Увеличение времени полирования приводит к еще большему растворению металла. Кроме того, оно может вызвать в сплавах вытравливание отдельных структурных составляющих.

Данные этой таблицы показывают, что при возрастании времени полирования шероховатость поверхности улучшается. Однако, начиная с 10 мин. выдержки, улучшение это незначительно, и через 15 и 20 мин. сглаживание наших образцов (сталь У10 закаленная) происходило примерно с одинаковой эффективностью. К этому следует добавить, что значительная эффективность сглаживания сопровождается большим съемом металла. В процессе полирования за 10 мин. растворяется слой металла толщиной 60—100 мк.

Это резко искажает форму и размеры деталей, подвергаемых полированию, и превосходит припуски, оставляемые обычно на полирование.

Кроме того, интенсивное растворение металла приводит к накоплению в электролите большого количества железа (Ре20з). При накоплении Fe203 в количестве 6% к весу электролита полирование становится невозможным.

Так, например, ванна емкостью 10 л при полировании деталей с поверхностью 0,5 дм2 способна практически работать 4—6 суток. Затем железо должно быть удалено из раствора или электролит следует заменить вновь приготовленным.

Однако еще задолго до полного насыщения электролита железом состав электролита в процессе эксплуатации изменяется. Контроль его производят ежедневно, определяя удельный вес, и соответственно корректируют. Убыль воды в результате испарения восполняют довольно частым добавлением горячей воды.

Помимо контроля удельного веса электролита необходимо периодически осуществлять анализ на содержание Сг03, Cr203, h3S04, Н3РО4 и Fe203 и корректировать состав электролита.

При накоплении в электролите 1,5% Сг20з производят под действием тока окисление трехвалентного хрома в шестивалентный, а после окисления электролит прогревают в течение часа при 90—110 °С.

Анализ и корректировка кислот и удаление железа из электролита являются еще более затруднительными операциями. Таким образом, сложность корректировки состава электролита и, в конечном счете, короткий срок службы электролита являются еще одним весьма существенным недостатком электрохимического полирования. Расчеты показывают, что в результате непродолжительного действия электролита и, следовательно, большого удельного расхода кислот электрохимическое полирование в ряде случаев оказывается экономически нерентабельным.

Рис. 2. Зависимость съема металла от времени полирования (углеродистые стали).

Оборудование для электрохимического полирования

Оборудование, предназначенное для осуществления процесса электрохимического полирования, весьма сходно по конструкции с оборудованием, имеющимся в цехах металлопокрытий для операции хромирования.

Основным оборудованием являются ванны, источники постоянного тока низкого напряжения и приборы для измерения и регулирования электрического режима.

Ванны.

Ванны должны быть снабжены электронагревателями, помещенными в защитных, химически стойких, оболочках внутри самой ванны, и водяной рубашкой. Применение двойного нагрева необходимо потому, что при приготовлении и проработке электролита приходится нагревать его до 110—120°С, а в процессе полирования необходимо поддерживать температуру 70—80 °С. Применение водяной рубашки исключает возможность перегрева электролита. Кроме того, она используется для охлаждения проточной водой электролита, который часто перегревается в процессе полирования.

Внутренняя поверхность ванны должна быть облицована химически и температуростойким материалом. В качестве таких материалов для наиболее агрессивного сернофосфорнохромового электролита следует применять свинец, фторопласт-4 либо покрытия из суспензии фторопласта ЗМ или химически стойкой силикатной эмали марки ЛК-1.

В лабораторных условиях могут быть использованы жаростойкое стекло, фарфор, керамика.

Источником питания ванн обычно служат выпрямители селеновые марки ВСГ-ЗМ, купрокеный ВКГ-100 либо германиевый ВАГЗ-9/12-600. При необходимости возможна совместная работа нескольких выпрямителей.

Регулирование тока осуществляется по-разному, в зависимости от режима работы ванны и источника питания. В последнее время в промышленности применяется плавное бесступенчатое регулирование тока изменением напряжения в первичной обмотке трансформатора. Трансформатор смонтирован совместно с селеновым или германиевым выпрямителем. Подробное описание оборудования и схем для регулирования электрического режима можно найти в специальной литературе.

Составы электролитов, их приготовление и корректирование

Для электрохимического полирования предложены сотни различных по составу электролитов.

Это свидетельствует прежде всего о том, что до сих пор не найден состав электролита, который бы удовлетворял следующим основным требованиям:
1) высокой сглаживающей способностью;
2) длительной работоспособностью;
3) способностью полирования многих металлов и сплавов;
4) безопасностью в эксплуатации.

В результате испытаний разных электролитов установлено, что наиболее универсальным в современной технике является электролит, основой которого служит фосфорная кислота с добавлением серной кислоты и хромового ангидрида (фосфорносернохромовый электролит). Всестороннее изучение указанного электролита показало, что в нем практически возможно полировать большое количество марок сталей — от углеродистых до высоколегированных, включая нержавеющие и инструментальные стали. В этом электролите также возможно полировать медь, алюминий и некоторые марки сплавов на их основе.

Рис. 3. Ванна для электрохимического полирования:
1 — корпус наружной ванны; 2 — корпус внутренней ванны; 3 — нагреватель.

Приготовление и корректирование электролита

Порядок приготовления электролита следующий: смешивают фосфорную кислоту уд. веса 1,54 и серную кислоту уд. веса 1,82.

В отдельном сосуде растворяют в воде хромовый ангидрид. После отстаивания сливают его в ванну полирования. Затем вливают в ванну расчетное количество ортофосфорной кислоты уд. веса 1,54, а затем серной уд. веса 1,82. Полученную смесь прогревают при 140° С в течение примерно 1,5—2 час. до достижения уд. веса 1,73—1,74 (для полирования углеродистых сталей) и при 110—120 °С — до удельного веса 1,64 (для полирования нержавеющих сталей).

Опыт эксплуатации фосфорносернохромового электролита показывает, что работоспособность его во многом зависит от того, насколько поддерживается в процессе полирования соотношение соединений шестивалентного и трехвалентного хрома.

Если прикатодное пространство не изолировано от общего объема ванны, то в процессе полирования на катоде происходит восстановление хромовой кислоты, причем продукты восстановления повышают вязкость электролита, доводя его до непригодного состояния. Поэтому рекомендуется прикатодную зону изолировать пористой диафрагмой.

Диафрагма представляет собой узкий керамический пористый сосуд (прямоугольный или цилиндрический), в который помещается катод. Материалом для изготовления диафрагм служит смесь красной и шамотной глины (30% шамотной глины) и песка. В зависимости от габаритов катодов и ванны диафрагма формуется с возможно более тонкими стенками и обжигается при 1000— 1100 °С.

При пользовании диафрагмой срок службы электролита возрастает в 5—6 раз. Анодное окисление трехвалентного хрома при накоплении его свыше 2% ведут при анодной плотности тока 10—15 а/дм2, напряжении 10—12 в и температуре электролита 60 °С. Соотношение анода к катоду 1 : 10. Материалом анодов и катодов служит свинец. После окисления электролит рекомендуют прогреть в течение часа при 90—110 °С.

Особенности электрохимического полирования

Исследование работы фосфорносернохромового электролита показывает, что все три кислоты оказывают взаимно благоприятное влияние. Увеличение содержания фосфорной кислоты позволяет понизить плотность тока и напряжение, тогда как увеличение содержания серной кислоты повышает пределы плотности тока. Изменяя концентрацию и соотношение кислот, возможно установить области полирования для заданной марки материала.

Рис. 4. Схема изоляции прикатодной зоны:
1 — электролит в ванне; 2 — диафрагма; 3 — электролит прикатодной зоны; 4 — катод; 5 — анод.

Рис. 5. Полирующая способность фосфорносернохромовых электролитов при полировании:
а — углеродистых и низколегированных сталей; б — нержавеющих хромистых сталей.

Полирование сталей. Фосфорносернохромо-вые электролиты обладают полирующей способностью в широких пределах концентраций: от 60 до 85% фосфорной кислоты и от 15 до 40% —серной кислоты. На рис. 26 приведены диаграммы, иллюстрирующие области полирующей способности электролита углеродистых и нержавеющих групп сталей. Электрохимическое полирование каждой группы сталей имеет свою особенность. При полировании углеродистых сталей, если необходимо максимально сгладить шероховатости и не требуется блеск, следует увеличить содержание воды в электролите до 30—35%, а хромовой кислоты — до 12—15%. В этом случае при плотности тока 15—25 а/дм2 и температуре электролита 70 °С обрабатываемая поверхность приобретает серебристый цвет. Если необходимо сгладить шероховатость с получением блеска, то целесообразнее осуществить процесс в двух растворах: сгладить в электролите с большим содержанием воды и придать блеск в другом электролите с меньшим содержанием воды.

Рис. 6. Профилограммы шероховатости механически обработанных и электрохимически полированных поверхностей нержавеющей стали:
а — фрезерованная и электрохимически полированная после фрезерования; о — шлифованная и электрохимически полированная после шлифования.

Качество поверхности зависит от содержания углерода в стали и ее структуры. Наиболее легко полируются стали со структурой равномерно распределенного феррита и перлита. С увеличением содержания углерода в стали изменяется величина предельного тока, при котором наступает анодная пассивность.

Наименьший ток соответствует низкоуглеродистой стали (0,1%) с почти ферритной структурой; наибольший — среднеуглеродистой стали (0,45%) при соотношении феррита и перлита 1:1. При дальнейшем увеличении содержания углерода, когда структура становится более однородной и преобладает перлитная составляющая, предельный ток вновь снижается.

При полировании хромистых нержавеющих сталей в электролите при плотности тока 20—30 а/дм2 поверхность получается травленой и сглаживания не наблюдается. При плотности тока 40 а/дм2 наблюдается блеск без сглаживания. Наиболее эффективное сглаживание, сопровождаемое блеском, происходит при плотности тока в пределах 50—70 а/дм2. Этой плотности соответствуют профилограммы шероховатости поверхностей различно обработанной нержавеющей стали марки 2X13.

Из профилограмм следует, что поверхность, шлифованную абразивным кругом зернистостью 12 до 7-го класса, возможно отполировать до 9-го класса. Фрезерованную поверхность с шероховатостью 6-го класса возможно отполировать до 9-го класса.

Следует заметить, что в ряде случаев волнистость поверхности не мешает улучшению ее эксплуатационных свойств. Так, например, исходная фрезерованная поверхность после электрохимического полирования, будучи волнистой, обладает повышенной усталостной прочностью, лучшим сопротивлением коррозии и полным отсутствием деформированного слоя.

Температура электролита

Значительное влияние на качество поверхности оказывает температура. При низких температурах (30— 40 °С) полирования не происходит, и поверхность оказывается травленой, матовой. С повышением температуры поверхность становится более блестящей, но травление сохраняется. При температурном интервале 70—80°С получены лучшие результаты.

Для каждого электролита, режима полирования и полируемого сплава существуют пределы температур электролита, отвечающие лучшему качеству поверхности. При чрезмерном снижении температуры электролита против оптимальной повышается вязкость электролита и соответственно вязкость пленки на аноде, а также затрудняется диффузия продуктов анодного растворения. В результате замедляется процесс анодного растворения, полирующее действие электролита ослабляется или полностью прекращается и наблюдается травленая поверхность.

Чрезмерное повышение температуры ускоряет процесс анодного растворения, снижает вязкость электролита и пленки на аноде, облегчает диффузию и уменьшает омическое сопротивление электролита. С повышением температуры усиливается газообразование, на обрабатываемой поверхности появляются полосы и наблюдаются травленые участки.

Несоблюдение главным образом электрического и температурного режимов приводит к появлению различных дефектов при электрохимическом полировании.

Расстояние между электродами и их перемешивание

Расстояние между электродами оказывает заметное влияние на равномерность удаляемого слоя. Так, при расстоянии 20—40 мм происходит значительное растворение (от 0,2 до 0,6 мм). Увеличение расстояния до 150 мм не приводит к существенному улучшению равномерности съема. Увеличение расстояния не позволяет использовать необходимый ток вследствие высокого удельного сопротивления электролита.

Перемешивание электролита ухудшает качество поверхности, покрывая ее темным налетом, причем эффективность сглаживания не возрастает.

Особенности полирования меди

Возможно полирование меди и некоторых ее сплавов (латуней) и в одной ортофосфорной кислоте уд. веса 1,5 (716 г/л Н3Р04). Однако добавление к ортофосфорной кислоте хромового ангидрида позволяет осуществлять процесс полирования в широких пределах плотности тока (20—70 а/дм2) и сократить время полирования до 1—3 мин. Катодами служат свинцовые пластины. Соотношение поверхностей анода и катода 1 : 3.

В процессе полирования меди, как и при полировании сталей, уменьшается содержание воды, кислоты и происходит восстановление Сг03 до Сг20з. Корректирование электролита осуществляется так же, как и при полировании сталей. Вода добавляется до необходимого удельного веса, а кислота — по данным химического анализа. Сгг03 окисляется на аноде в Сг03.

Эффективность сглаживания электролита невелика. Поэтому подготовка механическим шлифованием должна заканчиваться на зернистости 5. Хорошо полируется без всякой предварительной подготовки листовой холоднокатаный материал. В этом случае должна быть проявлена забота о тщательном сохранении поверхности листа от царапин, забоин и других повреждений.

Следует иметь в виду, что раковины, поры и включения хорошо выявляются электрохимическим полированием. Скорость растворения меди при плотности тока 50 а/дм2 составляет 1 мк/мин, причем снижение удельного веса электролита с 1,5 до 1,3 ускоряет процесс растворения.

Особенности полирования алюминия

Характерная особенность полирования алюминия — интенсивное пассивирование полируемой поверхности и вследствие этого снижение плотности тока до очень малых плотностей (1—2 а/дм2) и повышение напряжения до 15—25 в. Эта особенность не должна смущать, хотя она наступает через 2—4 мин. после завешивания детали и несколько ухудшает блеск.

Если полирование осуществляется с целью получения высокой отражательной способности, рекомендуется в этом случае разрушать образующуюся окисную пленку кратковременным переключением тока с анода на катод (реверсированием) либо выключением тока на несколько секунд.

Резкое ухудшение качества полированной поверхности алюминия наступает в результате анодного растворения алюминия. При накоплении в электролите 30 г/л алюминия, по существу, прекращается работа ванны. Контроль и корректирование раствора осуществляют так же, как и в процессе полирования сталей.

Применение электрохимического полирования

Несмотря на существенные недостатки электрохимического полирования и все продолжающиеся исследования в данной области, этот процесс уже сейчас находит эффективное применение в некоторых производствах.

В то же время из-за отсутствия объективных данных и незнания особенностей электрохимического полирования часто возникают значительные затруднения или принимаются ошибочные решения в выборе этого метода.

Применение электрохимического полирования на нынешней стадии развития целесообразно прежде всего там, где затруднено или невозможно механическое полирование (недостаточные для механического полирования поверхности, недопустим нагрев или силовое воздействие, дефекты материала или механической обработки). Так, например, электрохимическому полированию подвергают различные детали арматуры.

Электрохимически полируют детали карбюратора (в частности, клапан подачи горючего из нержавеющей стали или фольги), тончайшую ленту, проволоку и трубы. Особый интерес представляет полирование труб длиной 6—8 м из нержавеющей стали Х18Н9Т. Механическая очистка внутренней поверхности длинных труб вызывает значительные трудности. Химическая очистка труб не решает задачи—она растравливает поверхность и не полностью очищает от окалины. Электрохимическим полированием внутренняя поверхность становится более гладкой, блестящей, повышается коррозийная стойкость, уменьшается трение жидкости и газов о стенки, обеспечивается высокая производительность процесса.

При полировании длинных труб крупного диаметра (больше 100 мм) и других крупных полых деталей внутренняя полость используется в качестве ванны-электро-лизера. Катод в этом случае монтируется в центре трубы. Полирование ведется с протоком электролита через трубу. Трудности полирования больших поверхностей труб заключаются в необходимости применения тока порядка 10 000 а. Столь большой ток вызывает чрезмерный разогрев электролита и выделение большого количества газов. К тому же трудно выполнима подводка большого тока, поэтому трубы крупных диаметров полируют на небольших участках, непрерывно подвигая катод вдоль трубы. Длина катода зависит от диаметра трубы. Например, для трубы диаметром 200 мм длина катода должна быть 170 мм. Электролит циркулирует под давлением до 4 атм, скорость перемещения катода — до 8 м/мин.

В настоящее время разработано несколько конструкций установок для полирования внутренней и наружной поверхностей труб различных диаметров.

Электрохимическое полирование находит применение и в производстве режущего инструмента. Образующийся при шлифовании инструмента дефектный слой легко снимается электрохимическим полированием. В результате повышаются стойкость инструмента и защита от коррозии. Например, электрохимическое полирование канавок сверл обеспечивает более легкий сход стружки при сверлении и меньший разогрев сверла.

Полирование сверл осуществляется партиями, а не по одному сверлу, как при механическом полировании. Объем ванны емкостью 150 л позволяет загружать одновременно до 30 сверл диаметром 10— 15 мм. Для быстрой загрузки сверл сконструированы приспособления — рамки.

Рис. 7. Полирование сверл:
а — механическое; б — электрохимическое.

Для полирования 1000 сверл диаметром 10 мм в среднем расход электролита составляет 8,7 кг. Соответственно расходуется ортофосфорной кислоты 5,4 кг, серной кислоты — 2,5 кг и хромового ангидрида — 0,8 кг.

Уже указывалось, что электрохимическое полирование удаляет поверхностный слой металла, а многие дефекты материала выступают наружу. Когда преследуют цель декоративной отделки деталей, это свойство является недостатком метода. В случаях необходимости контроля качества поверхности это — несомненное достоинство.

Высокая чувствительность электрохимического полирования к неоднородности состава все больше используется в практике металловедческих лабораторий для контроля качества сталей: выявления микро- и макроструктуры, трещин, флокенов, волосовин, неметаллических включений и других нарушений сплошности металла; определения карбидной неоднородности, склонности сплавов к интеркристаллитной коррозии; обнаружения деформированных участков, явлений термического отпуска тонкого поверхностного слоя. При подготовке шлифов для микроскопического исследования достоинства электрохимического полирования особенно заметны. Поверхность шлифа, полированная электрохимически, освобождается от всех термических и механических изменений (наклепа), неизбежных при механических способах обработки. Она свободна также от каких-либо загрязнений полирующими веществами и пленок, в том числе и окисных, образовавшихся ранее. И хотя полированная поверхность анодно пассивированная, она остается чистой и активной.

Отсутствие на поверхности следов термических воздействий и деформаций и повышенная чистота полированной поверхности позволяют наблюдать истинную, неискаженную структуру исследуемого материала. Электрохимически полированная поверхность особенно удобна для рассмотрения при больших увеличениях. Здесь отчетливо выявляются тончайшие детали структуры, обычно искаженные при механической подготовке (первичное зерно, микроликвация). Электрохимическое полирование в сочетании с химико-механическим методом ускоряет процесс приготовления шлифов.


Реклама:

Читать далее:
Электро-химико-механическая обработка

Статьи по теме:

Электролитическое полирование — Справочник химика 21

    Подготовка образцов. Образцом для рентгеноспектрального микроанализа служит металлографический шлиф, высота его рельефа не должна превышать 1 мкм. Образцы следует полировать только механически на тонких полировальных материалах (батист, синтетика, бумага), положенных на зеркальное стекло. В качестве абразива предпочтительна алмазная паста. Электролитическое полирование допустимо лишь в случаях, когда механические методы неприменимы по тем или иным причинам. Химическое травление для выявления структуры должно быть очень слабым, чтобы исключить появление рельефа. С целью проверки влияния рельефа следует дважды провести измерения по одной и той же линии, причем второй раз измерения проводят, повернув образец на 180°. Совпадение результатов свидетельствует об отсутствии влияния рельефа. Для закрепления образцов используют полимерные материалы полистирол, метилметакрилат, эпоксидные смолы и т. д. [c.45]
    Объясните, на чем основано электролитическое полирование. [c.142]

    Золото электролитическое, полированное 2 2 2 2 2 3 ( 2  [c.332]

    Электролитическое полирование крупных деталей. При избытке металла химический процесс тормозится и полировочный эффект ослабевает [c.201]

    На склонность хромоникелевых сталей к точечной коррозии значительное влияние оказывает состояние поверхности. Механическая полировка понижает эту склонность при обычных температурах, в то время как электролитическое полирование повышает ее. Предварительная пассивация металлов (например, в НЫОд + [c.419]

    Железо электролитическое полированное [c.257]

    Медь электролитическая полированная Медь, окисленная при 600° С Молибден [c. 13]

    Однако в двойном электрическом слое диэлектрическая постоянная растворителя зависит от напряженности поля, которая достигает 10 —10 В/см. При такой напряженности наблюдается частичное или даже полное диэлектрическое насыщение в этом слое [20]. Тогда, как следует из рис. 67 и выражения (251), величина может достигать порядка 10 —10, что соответствует наблюдаемому на практике ускоренному растворению выступающих неровностей металла (электролитическое полирование, травление дислокаций, растворение ступенек в местах выхода линий пластического скольжения). [c.171]

    Электролитическое полирование крупных деталей [c.201]

    Основные составы растворов для электролитического полирования и травления титана и его сплавов представлены в табл. 4.6 и 4.7. [c.203]

    На склонность нержавеющих сталей к питтингообразованию большое влияние оказывает также состояние поверхности. Гладкая, механически полированная поверхность стального оборудования значительно меньше подвержена коррозионному разрушению. Однако для электролитически полированных изделий из нержавеющей стали вероятность питтингообразования повышается. [c.23]

    При электролитическом полировании погруженный в электролит предмет работает как анод. Постоянный ток определенной плотности растворяет металл с поверхности и одновременно сглаживает ее. Ход процесса зависит от состава электролита, температуры, плотности тока и времени его пропускания. [c.139]

    Электролитическое полирование — один из наиболее интересчых способов обработки поверхности. Полностью заменить механическое полирование этот метод не может, однако в результате электрополировки удаляют неровности, остающиеся на поверхности после обработки самыми тонкими полировальными материалами. Этот процесс применяют в дополнение к механической полировке, для декоратип-ной отделки поверхности, для получения поверхностей с высоким коэффициентом отражения света и многих других. [c.127]

    Электролитическое полирование основано на избирательном электролитическом растворении металлов микровыступы на поверхности растворяются быстрее, чем металл во впадинах между ними. Целью полирования является получение блестящей поверхности или поверхности, пригодной для исследования под микроскопом. Поверхность, которую требуется отполировать, делают анодом электролиты могут быть весьма разнообразными. Обычно в их состав входят хлорная, хромовая и азотная кислоты, но в некоторых случаях более подходящими оказываются растворы или расплавы солей. [c.248]


    Отражательная способность серебра (пв) в зависимости от длины волны X (электролитическое полирование)  [c.75]

    Отражательная способность (коэффициент отражения по) электролитически полированного никеля  [c.487]

    Ответ. Да, влияние состояния поверхности проявляется при диффузии водорода вслед ствии реакции между ионизированным сероводородом и сталью. Наличие электролитически полированных поверхностей способствует более равномерной диффузии. Напротив, наличие шлифованных поверхностей нарушает равномерность этой диффузии, и общий объем диффундирующего водорода меньше предыдущего примерно на 15—20%.[c.339]

    Состав тонких слоев на большой поверхности движущегося образца можно определить с помощью маломощной высоковольтной искры или высокочастотного разряда Тесла. Так, удаляя электролитическим полированием обработанный поверхностный слой и повторяя анализ свежих слоев, изучили термодиффузию хрома в железе [16]. Состав покрытия молибденовой проволоки был определен удалением основного металла путем растворения и последующим анали. ом оставшегося тонкого слоя покрытия в высокочастотном разряде [17]. В качестве такого источника возбуждение  [c.113]

    В подобных случаях необходимо проверить возможность влияния таких продуктов на результаты измерений. При работе с точечными плоскими электродами в непереме-шиваемых электролитах следует предусмотреть правильное пространственное расположение рабочей плоскости электрода. Так, на плоскости электрода, обращенной вниз, задерживаются пузырьки газа и экранируют его. При поверхности, обращенной вверх, затрудняется удаление соли растворяющегося металла. При подготовке таких электродов также применяют механическую обработку (шлифовку), обезжиривание, катодное восстановление, отжиг, электролитическое полирование. [c.73]

    Для электролитического полирования требуются мощные нсточ-ники тока и нередко многократное охлаждение электролита во избежание растравливания поверхности. Именно эти факторы снижают применение данного процесса. [c.127]

    Измерения проводились со свежетянутыми стеклянными и кварцевыми нитями радиусами около 0,5 мм, а также с электролитически полированными нитями из золота и платины радиусами от 0,15 до 0,5 мм. На рис. IV.19 показаны результаты измерений сил Р (Н) молекулярного притяжения скрещенных нитей в воздухе, которые пересчитывались по уравнению Дерягина [И ] в значения удельной энергии молекулярного притяжения плоских поверхностей [c.105]

    Среди перхлоратов особенное значение имеет перхлорат аммония, используемый для изготовления бездымных взрывчатых ве-ществ . Перхлораты тяжелых металлов и хлорную кислоту используют в качестве электролитов в гальванопластике, при цементации и др. В присутствии H IO4 получают на электролитически полированной меди плотные, блестящие осадки палладия Указывают на возможность реэкстракции рения хлорной кислотой из органических растворителей. [c.692]

    РАСТВОРЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ С4Л8. 1.19] [c.201]

    КЬ 80 (РМЗО) Электролитически полированная 25 46 Предел текуче- 0 5,4 [c.329]


Полирование электрохимическое — Энциклопедия по машиностроению XXL

Характеристики 374 — Глянцевание и полирование электрохимические 365 — Обработка анодно-механическая 365—367 — Очистка  [c.450]

Электрохимическое полирование. Электрохимическое полирование представляет собой принципиально такой же процесс избирательного анодного растворения металла, как и химическое полирование. Разница заключается в том, что при химическом полировании функционируют локальные микропары, а при электрохимическом макропары полируемый образец (анод) и вспомогательный электрод (катод). Для практического осуществления этого процесса образцы помещают в электролитическую ванну и присоединяют их к положительному полюсу источника постоянного тока. В качестве катода можно использовать цилиндр, изготовленный из свинца или листа нержавеющей стали. Состав электролита и условия полирования выбирают в зависимости от материала [4б, 48, 49] (табл. 6).  [c.54]


Травление углеродистой стали и чугуна, снятие травильного шлама, полирование электрохимическое, хромирование, хроматирование  [c.34]

Полирование электрохимическое, лужение, свинцевание  [c.39]

Травление химическое коррозионностойкой стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов снятие травильного шлама химическая активация, полирование электрохимическое Палладирование Свинцевание, покрытие сплавом олово—свинец  [c. 41]

Травление углеродистой стали и чугуна Пассивирование Травление углеродистой стали и чугуна Полирование электрохимическое То же  [c.43]

Полный процесс полирования состоит из предварительного шлифования, химического травления, полирования электрохимическим способом, промывки и сушки.  [c.89]

Прочность труб в значительной мере зависит от состояния их поверхности. Поэтому получающиеся в процессе производства дефекты на поверхности труб удаляют путем их местного ремонта различными способами. В некоторых случаях, когда к качеству поверхности предъявляют повышенные требования, трубы подвергают сплошной механической обработке — расточке, обточке, шлифованию или даже полированию электрохимическим методом. Контроль качества поверхности обычно производят путем визуального осмотра для труб более ответственного назначения внутреннюю поверхность проверяют с помощью перископа. В последнее время все более широкое применение находит контроль труб не-разрушающими методами, в частности дефектоскопия с помощью приборов (ультразвуковых, магнитных), позволяющая более надежно и объективно оценить качество поверхности. Так, котельные трубы, предназначенные для работы в установках  [c.11]

Полирование электрохимическое поверхности алюминия — Составы электролитов и режимы полирования 1.83, 85, 86  [c.242]

Анодно-механическое полирование Электрохимическое суперфиниширование  [c.33]

Медные сплавы Химическое полирование Электрохимическое полирование Кислоты Кислоты Постоянный Постоянный 0,1 0,16-0,63 Нет сведений  [c.286]

Рис. 7.6. Схема электрохимического полирования

Широкое применение нашел прогрессивный метод электрохимического полирования, при котором образец в качестве анода помещают в электролитическую ванну. Состав электролита (фосфорная, серная, хлорная кислота), материал пластины катода (свинец, медь, алюминий, цинк) и плотность тока на аноде (образце) зависят от полируемого материала. При пропускании тока все неровности, оставшиеся после шлифовки образца, растворяются, и образец приобретает ровную зеркальную поверхность.  [c.311]

Лопатки газовых турбин изготовляют из штампованных или литых заготовок и обрабатывают электрохимическим способом. Затем лопатки шлифуют и полируют. Компрессорные лопатки выполняют из штампованных заготовок, окончательная форма лопаток получается путем механической или- электрохимической обработки с последуюш,им шлифованием и полированием. В качестве материала для лопаток компрессоров и паровых турбин применяют нержавеющие стали, для лопаток газовых турбин — сплавы на никелевой и кобальтовой основе.  [c.29]

Электрохимическое полирование (выравнивание, сглаживание поверхности) — процесс, обратный электрохимическому осаждению. Предварительно поверхность образцов химически обезжиривают, после чего образцы закрепляют в кювете или электрохимической ячейке, где являются анодами. Поверхность образцов должна быть параллельна поверхности катодов, причем площадь катодов не менее чем в 2 раза превышает площадь анодов. Чем больше площадь катодов по отношению к площади образцов — анодов, тем лучше результаты электрохимического полирования. Также благоприятно увеличение расстояния между катодом и анодом на практике оно обычно колеблется от 5 до 60 см. Материалом катодов, как правило, служат графит, нержавеющая сталь, медь, или предпочтительнее свинец.  [c.135]

Ниже приводится несколько рецептур сред и режимов для электрохимического полирования образцов котельной стали [30].  [c.135]

Недостатком электролита является необходимость эффективного охлаждения его в процессе электрохимического полирования. Недопустимо попадание воды в электролит.  [c.136]

Изменение структуры происходит при несоблюдении мер предосторожности. При тщательной подготовке шлифа также нужно считаться с деформацией слоя (рис. 2). Однако даже при механической полировке можно получить действительную структуру образца. При подготовке образцов хорошие результаты дает применение алмазной пасты в качестве полировочного средства. Процесс шлифовки и полировки тем осторожнее нужно проводить, чем мягче исследуемый металл. Возникающий при обработке слой нужно удалять соответствующим реактивом. Металлограф должен видеть, истинная ли это структура шлифа или еще деформированный слой. При анодной полировке не образуется деформированного слоя, для чистых металлов и однофазных сплавов онз является лучшей подготовкой шлифа. Для многофазных сплавов с различными электрохимическими свойствами фаз применение электрохимической полировки связано с определенными трудностями, однако благодаря правильно подобранному электролиту и в этом случае можно получить удовлетворительные результаты. Комбинированное полирование происходит при совмещении анодной и механической полировки [20, 21]. Шлиф подключают — как анод, вращающуюся полирующую шайбу — как катод. Этот способ применяют для гетерогенных сплавов, обычная анодная полировка которых вызывает осложнения.  [c.11]

Разработаны принципы комплексной защиты техники [21], включающую защиту от биоповреждений составами, содержащими вещества многоцелевого назначения (обладающими свойствами ингибиторов коррозии и т. п.) и неопасными для людей. Защита осуществляется нанесением тонких пленок слабых водных и эта-нольных растворов этих веществ на поверхность эксплуатирующихся конструкций распылением в замкнутых воздушных пространствах и с ограниченным доступом воздуха составов,, содержащих легколетучие вещества с фунгицидными свойствами введением указанных веществ в растворы для химического и электрохимического полирования поверхностей металлов и нанесения покрытий в условиях производства и ремонта техники применением средств дополнительной защиты (пассивирующие растворы, рабоче-консервационные масла, легко снимаемые покрытия, содержащие биоциды) приданием биоцидных свойств растворам для очистки поверхностей (травящие, обезжиривающие, нейтрализующие растворы и пасты) сочетанием приведенных методов со статической или динамической осушкой воздуха добавлением биоцидных веществ в состав полимерных материалов, ЛКП на стадии приготовления их технологических смесей использованием биоцидных полимеров.  [c. 97]


Аналогичную картину наблюдали при сравнении электрохимического поведения в кислом хлоридном электролите чистого кобальта (99,7%), предварительно подвергнутого электрическому или механическому полированию [148]. Катодные поляризационные кривые для обеих обработок практически совпали (сдвиг в сторону положительных потенциалов составил 5 мВ при плотности тока 4 мА/см ), а анодная поляризация оказалась различной сдвиг в сторону отрицательных потенциалов составил 50 мВ при плотности анодного тока 4 мА/см , Плотности токов растворения отличались в несколько раз (до 10) при одинаковых уровнях потенциала. При этом обнаружено, что фактор шероховатости (отношение реальной поверхности к видимой) оказался не более 1,1 —1,3, что позволило объяснить облегчение анодного растворения поверхностной деформацией металла при механическом полировании.  [c.186]

Полирование служит для улучшения внешнего вида изделия, сглаживания, придания блеска или подгонки к прилегающим поверхностям, а также для уменьшения трения между движущимися деталями. Полирование может быть механическим, химическим или электрохимическим.  [c.62]

Осуществление электролитического полирования и травления металлов основано на использовании электрохимических явлений электролиза. При определенных оптимальных условиях электролиза происходит равномерное сглаживание обрабатываемой поверхности.  [c.16]

К химическим и электрохимическим подготовительным операциям относятся обезжиривание, травление, полирование.  [c.121]

Электрохимическая обработка Виброконтактное полирование  [c.77]

Электрохимическая обработка Полирование  [c.77]

Электрохимическая обработка Шлифование абразивной лентой Виброконтактное полирование  [c.81]

Режимы полирования и предшествующей ему механической и электрохимической обработки даны в табл. 3.3  [c.121]

Состояние поверхности влияет на коррозионную стойкость в таком порядке уменьшения влияния фрезерованная поверхность, шлифованная, механически полированная шлифовальными шкурками и полированная электрохимическим способом. Наиболее стойка электрополированная поверхность. Макроэлементы могут образоваться при соединении двух поверхностей, обработанных разными способами. Поэтому, например, днище, имеющее большую толщину, чем корпус, следует обрабатывать с наружной, а не внутренней стороны (рис. 45).  [c.52]

Ele trolyti polishing — Электролитическое полирование. Электрохимическое полирование, при котором полируемый металл является анодом  [c.947]

Большой интерес представляет излучатель открытого типа конструкции Гипротракторосельхозмаша и НИИтракторосельхозмаша. Панель представляет собой коробку размером ПОО X 350 X 100 мм, открытую с одной стороны. В коробке закреплен экран-рефлектор, изготовленный из полированного электрохимическим способом алюминия. Задняя стенка коробки изолирована асбестовым картоном. Перед экраном по длине коробки установлены три-четыре нагревательных трубчатых элемента (ТЭН) мощностью 1—1,5 кет, нагреваемые до 400°. Благодаря отражающему экрану вся обращенная внутрь сторона коробки является излучающей панелью и все тепло отражается внутрь камеры.[c.108]

Методы электрохимической обработки получили следующие наименования электрохимическое полирование, электрохимическое прошивание, электрохимическое фрезерование, электрогидравличе-ская, электроабраэивная и электроалмазная обработки поверхностей. Все методы электрохимической обработки пригодны для формообразования только токопроводящих материалов.  [c.636]

Алюминиевые сплавы Химическое полирование Электрохимическое полирование Размерное формооб- разование Кислоты Кислоты Нитрат натрия Постоянный Постоянный Постоянный 0,1 0,16 0,32-1,25 Нет сведений То же Не наблюдается  [c.286]

Электрохимическое полирование (рис. 7.6) выполняют в ванне, ааполненной электролитом. В зависимости от обрабатываемого ма-  [c.405]

В парах серы и ее соединений, особенно в присутствии влаги, серебро неустойчиво, на его поверхности образуются тонкие радужные пленки, которые по мере утолщения превращаются в коричневые, а затем и в черные покрытия. Для очистки поверхности серебра применяют различные химические, механические и электрохимические методы. Один из простых способов очистки заключается в легком полировании поверхности из следующей смеси 40 г мыльной стружки, 60 г карбоната аммония, 100 г кизельгура (инфузорной землн), 60 г кремнистого мела ( aSiOa) и 1 л воды.  [c.24]

Наиболее часто применяются следующие методы подготовки поверхности электродов [28] механическая зачистка, шлифовка, катодное восстановление, электрохимическое полирование, потен-циостатическая стандартизация говерхности, химическое травление [28, 29].  [c.135]

Электрохимические и химйческие процессы растворения и полирования металлов эквивалентны.  [c.32]

Кунцем и Хорном [4] предложен оригинальный способ применения электролитического травления — размерное травление . Они заменили чисто химический способ травления электрохимическим растворением полированной поверхности. При использовании реактивов, которые взаимодействуют только со шлифом, можно вычислить поверхность травления по количеству тока, проходящего через единицу поверхности. Способ позволяет независимо от субъективного впечатления картины травления и типа исследуемого сплава установить определенную величину травления.  [c.18]

Висшер и Шнайдер [40] сообщают о потенциостатических исследованиях с одновременным микроскопическим наблюдением электрохимического процесса. Они исследовали а-латунь при следующих условиях при потенциале 150 мВ а-твердый раствор хорошо протравлялся (немного были выявлены поверхности зерен) при 900 мВ местами обнаружено лишь незначительное протравливание границ зерен при 1200 мВ металл едва травленый и, наконец, при потенциале 1500 мВ поверхность остается полированной без всяких признаков травления. Раствором в исследованиях служила 20%-ная ортофосфорная кислота.  [c.199]


Сопротивление усталости основных силовых деталей двигателя можно повысить металлургическими, конструктивными, технологическими и эксплуатационными методами, причем технологические методы являются наиболее эффективными. Не все технологические методы обеспечения надежности еще использованы. Например, лопатки компрессора ГТД из титанового сплава ВТЗ-1 в состоянии поставки металлургической промышленностью первоначально имели сопротивление усталости около 25 кгс/мм . Технологическими методами (электрохимическая обработка, ви-броконтактное полирование и деформационное упрочнение и др.) удалось повысить сопротивление усталости примерно в 2 раза.  [c.3]

Виброконтактное полирование сплавов ЭИ437Б и ЖС6К производили после электрохимической обработки их, а также после сочетания ЭХО с полированием фетровым кругом и ЭХО со шлифованием абразивной лентой и полированием фетровым кругом (см. табл. 3.3, режимы 44—48 и 77—78).  [c.107]


Электролитическое и химическое полирование металлов

Профессор Московского университета Е. И. Шпитальский получил «привилегию» на электролитическое полирование металлов еще в 1911 г. Независимо от него в этом направлении проводились разрозненные исследования другими авторами в различных странах. Однако промышленное внедрение этого метода связано с именем французского ученого Пьера Жаке, автора многих исследований, опубликованных в виде статей и монографий. Этот процесс привлек к себе внимание многих исследователей в годы второй мировой войны, в значительной степени применительно к изготовлению металлографических шлифов. В то время непосредственным стимулом к проведению таких исследований служила нехватка квалифицированной рабочей силы и качественных полирующих материалов.

Эти исследования продолжаются до сих пор, так как область применения электролитической полировки непрерывно расширяется. На первом месте среди металлов, широко подвергающихся электрохимической и химической полировке, стоит алюминий и сплавы на его основе. Электрополированный алюминий приобретает высокий коэффициент отражения света, после кратковременного анодирования он окрашивается органическими красителями и обработанные таким образом изделия применяют в разнообразных отраслях промышленности. На втором месте, пожалуй, стоят высоколегированные стали (нержавеющие, жаростойкие и др.), которые механическим путем трудно поддаются электрополировке.

Отличием электролитической полировки от механической является последовательность удаления макро- и микрошероховатостей. В то время как при механической полировке микрошероховатость не может быть удалена до удаления макрошероховатостей (и блеск не может быть достигнут), при электрополировке это возможно. Штампуемые изделия, на поверхности которых имеются значительные неровности, электрополировкой могут быть доведены до высокого блеска. Удаление заусенцев с кромок при помощи электрополировки сопровождается округлением краев и дает большой эффект, так как механическое удаление заусенцев — слишком дорогая операция.

Проволочные материалы и детали сложной формы можно подвергнуть электрополировке, сообщив изделиям более красивый вид при более низкой стоимости, чем при механической отделке.

Поверхность литых деталей из алюминиевых сплавов, латуни, нейзильбера в результате электрополировки получается весьма блестящей, поскольку в состав этих сплавов при литье добавляют небольшое количество других элементов. Напротив при добавлении к литью таких легирующих компонентов, как фосфор, свинец, кремний для улучшения литейных свойств, поверхность получается грубой и не исправляется в процессе электрополировки.

Электролитическая полировка — хороший способ подготовки поверхности изделий к нанесению гальванических покрытий. Электрополированные поверхности, свободные от углублений и неровностей, обладают хорошей адгезией с гальваническими покрытиями.

При электролитической полировке металл не подвергается никакому механическому воздействию. Вследствие этого электрополированная поверхность выгодно отличается от поверхности, обработанной резанием и абразивами. Электролитическая полировка — не какая-нибудь разновидность механической полировки, а метод получения поверхности, обладающей рядом преимуществ. Одно из главных преимуществ электрополированной поверхности — отсутствие деформированного поверхностного слоя, царапин и вкраплений абразивного материала. В результате электролитической полировки поверхность обладает «истинной» кристаллической структурой, не нарушенной наклепом, который остается при обработке поверхности механическим способом. Это, в частности, сказывается на светотехнических свойствах.

Наряду с этим электролитическая полировка выявляет дефекты поверхности основного металла, такие как швы и неметаллические включения. Многофазные сплавы, в которых одна или большее число фаз стойки к анодному растворению, обычно не поддаются электролитической полировке.

Электролитическое полирование металлографических шлифов, а также различного рода образцов для исследования физических свойств неискаженной поверхности при помощи современных точных методов, находит сейчас широкое применение. Можно считать, что электролитическое полирование способствовало определенному прогрессу в области металлофизики. В то же время повышение целого ряда свойств изделий с электрополированной поверхностью (повышенное сопротивление коррозии и износу, повышение механических свойств тонкостенных изделий, например труб малого и большого диаметра, вследствие удаления концентраторов напряжений и др.) способствует применению этого метода для отделки деталей и узлов различных приборов электротехнической, электронной, металлургической и машиностроительной промышленности.

Химические и электрохимические методы обработки деталей.Электрохимическое полирование поверхностей металлических деталей

Содержание.

В судомоделизме очень большое значение придается хорошему качеству поверхностей деталей. Все неровности приходится по много раз шпаклевать и шлифовать шкуркой, чтобы получить идеальную поверхность.
Но если применить нижеописанный метод электрохимической полировки, то по крайней мере для металлических деталей процесс значительно ускорится. Особенно выиграют при этом металлические детали, которые ставятся на модель неокрашенными: гребные винты, рында и т. п.
Полируемые детали подвешивают в электролитической ванне как аноды, то есть к ним подводят источника питания. Катодом служит лист нержавеющей стали. Можно использовать электролиты следующего состава:

 

1. Для полирования стали:
  • серная кислота концентрированная — 300 мл;
  • ортофосфорная кислота концентрированная — 600 мл;
  • вода — 100мл

Электролит готовят в стеклянной или фарфоровой посуде. Температура ванны — около 70°, плотность тока 60- 70 А/дм2. Процесс длится 1-5 мин. Отполированные детали после извлечения из ванны промываются в проточной воде, погружаются в 10 %-ный раствор углекислого натрия (соды) и снова промываются в проточной воде. Сушатся они в струе теплого воздуха от бытового пылесоса (фена).

 

2. Для полирования меди, латуни и бронзы:
  • серная кислота концентрированная — 10 г;
  • уксусная кислота — 12,5 г;
  • хромовый ангидрид — 12,5 г;
  • двухромовокислый натрий (хромпик) — 37,5 г;
  • вода — 1000 мл.

Рабочая температура электролита — 60-70°, плотность тока — 25-50 А/дм2.

 

3. Для полирования алюминиевых сплавов:
  • этиловый спирт денатурированный — 576 мл;
  • хлористый аммоний — 40 г;
  • хлористый цинк — 180 г;
  • бутиловый спирт — 64 г;
  • вода — 128 мл.

Полирование производится при напряжении 20-24 В. Рекомендуется через 1 мин вынуть деталь из ванны и снова погрузить, повторив это в течение процесса полирования несколько раз.

По материалам книги ‘ Азбука судомоделизма’

<< Предыдущая статья | Следующая статья >>

Электрохимическая полировка металла

Электрохимическая обработка заменяет трудоемкие механические методы и не приводит к нежелательным структурным изменениям в поверхностном слое изделий. Стравленная поверхность во многих случаях обладает более высокой коррозийной стойкостью и улучшенными механическими свойствами. Электрохимическое полирование — это обработка поверхностей деталей, погруженных в электролит, представляющий собой раствор, обычно содержащий кислоты. В процессе обработки при постоянном напряжении 10–20 В изделие подключается к положительному полюсу (аноду) источника питания.

При анодном электрохимическом полировании процесс сглаживания микрошероховатостей на уровне субмикрорельефа поверхности связан с наличием на металле пассивирующей пленки. Степень уменьшения шероховатостей определяется величиной электрического заряда, прошедшего через электролит. В ходе электролиза, наряду с уменьшением высоты микровыступов, происходит округление их вершин и формирование волнообразного микрорельефа поверхности. Данные процессы вызываются неравномерностью распределения электрического тока по микрорельефу поверхности и концентрационными изменениями электролита в прианодном слое. Качество электрохимической обработки зависит от состава металла или сплава, степени остаточной деформации, толщины обрабатываемой детали.

При использовании электрохимического полирования для получения поверхности хорошего качества необходимо перед обработкой убедиться, что на деталях нет глубоких рисок, забоин, раковин, так как они не устраняются при электрохимической обработке. Наиболее высокий блеск поверхности достигается на небольших деталях, причем плоские поверхности полируются хуже, чем цилиндрические.

Электрохимическое полирование проводится в обычных гальванических ваннах с обязательным плотным контактом подвесного устройства с деталями и электродной штангой. Наиболее долговечна оснастка из титана, который не разрушается в электролитах. Для надежности электрического контакта подвески с деталями рекомендуется образующуюся на них окисную пленку периодически удалять, используя разбавленную серную кислоту. 

Основой промышленных электролитов для электрохимического полирования служат ортофосфорная или хлорная кислоты. В хлорнокислых электролитах обрабатывается алюминий, цинк, свинец, титан. В трехкомпонентных фосфорно-серно-хромовокислых электролитах обрабатываются стали различных марок, а в фосфорно-сернокислых — нержавеющие стали аустенитного класса — 12Х18Н10Т, Х17Г9АН4.

Для повышения стойкости к коррозии рекомендуется обрабатывать стальные детали после электрохимического полирования раствором NaOH в течение 15–20 минут при температуре 60–70оС. В случае нанесения на изделие гальванического покрытия, для улучшения сцепления покрытия с деталью необходимо подвергнуть его электрохимической обработке в 3–5 % растворе соляной кислоты.

Несмотря на достаточно широкую область применения, электрохимический метод имеет существенные недостатки, такие как:

  1. Высокая энергоёмкость
  2. Токсичность, пожароопасность и взрывоопасность
  3. Технологическая сложность
  4. Ограничение номенклатуры обрабатываемых металлов
  5. Коррозия оборудования

Электролитическая полировка – обзор

6.9 Влияние модификации поверхности на коррозионную стойкость

Было исследовано влияние на коррозионную стойкость и характеристики поверхности электрополировки, термической обработки и пассивации азотной кислотой Ti–Ni стентов. 47 Было показано, что все эти виды обработки поверхности улучшают коррозионную стойкость сплава. Это улучшение связано с удалением пластически деформированного слоя естественного оксида и заменой его новым, более однородным.

Ti-Ni (55,6 мас.% Ni) было покрыто с использованием нитризации с помощью реакции погружения порошка (TiN) с последующим отжигом при 900 и 1000 °C. 48 Образцы подвергались коррозионным испытаниям в растворе (9,00 г ℓ−1 NaCl, 0,20 г ℓ−1 NaHCO3, 0,25 г ℓ−1  CaCl26h3O, 0,4 г ℓ−1 ℓ) при °CCl26h3O, 0,4 KCl−1 ℓ Был сделан вывод, что (i) модифицированная поверхность Ti-Ni состояла из тонкого внешнего слоя нитрида титана (TiN) золотого цвета с более толстым слоем Ti 2 N под ним, (ii) было обнаружено, что необработанный Ti-Ni быть восприимчивым к точечной коррозии, но (iii) обработка азотированием улучшила коррозионную стойкость Ti-Ni. 48

Исходя из вышеизложенного, хорошая коррозионная стойкость Ti–Ni может быть результатом образования на его поверхности стабильных, сплошных, хорошо прилипающих и защитных оксидных пленок. На самом деле, из-за высокой химической активности поверхности Ti поврежденная оксидная пленка, как правило, может восстанавливаться, если в окружающей среде присутствует хотя бы некоторое количество кислорода или воды (влажности). 49, 50 Кроме того, на титановых сплавах в биологической среде могут образовываться кальциево-фосфатные поверхностные пленки, 51, 52 , которые могут выступать в качестве дополнительного барьера против диффузии ионов из подповерхностного сплава. Действительно, любая обработка поверхности устройств Ti-Ni оказывает решающее влияние на биосовместимость. Было рассмотрено два метода улучшения коррозионной стойкости и характеристик дополнительного поверхностного барьерного слоя против диффузии ионов, такого как TiN, TiC и TiB 2 . Один метод включает имплантацию диффузионных частиц, 53–55 , другой основан на увеличении толщины оксидного слоя путем анодирования, термического окисления или имплантации кислородом. 33, 56

Ti–Ni обрабатывали методом иммерсионной ионной имплантации и осаждения в углеродной плазме (PIII&D).Испытания на коррозию в тестах, имитирующих жидкости организма, показывают, что либо покрытие из аморфного углерода с ионной смесью, изготовленное компанией PIII&D, либо покрытие из прямого углерода PIII может значительно улучшить коррозионную стойкость и заблокировать диффузию никеля из материалов. Также сообщалось, что трибологические тесты показывают, что обработанные поверхности обладают превосходными механическими свойствами, а тесты на цитотоксичность показывают, что оба набора образцов, обработанных плазмой, способствуют адгезии и пролиферации остеобластов. 57

Электрохимическая полировка – Walter Surface Technologies

Электрохимическая полировка создает зеркальную поверхность на матовых металлах путем избирательного удаления определенных частиц с внешней поверхности заготовки.При подаче электрического тока (постоянного тока) ионы на поверхности металла окисляются и растворяются, оставляя после себя отражающую поверхность.

Наши системы SURFOX позволяют пользователям добиться желаемого селективного удаления. Технология инвертора мощности, встроенная в наши системы SURFOX, для точного регулирования электрического тока, что обеспечивает оптимальную производительность и полную безопасность.

Электрохимическая полировка: технические аспекты

Электрохимическая полировка является предпочтительным процессом для отделки небольших предметов и предметов неправильной и сложной формы.Анодная полировка металлических поверхностей дает результаты, которые были бы невозможны при механической очистке.

Электрохимическая полировка может использоваться для подготовки металлических поверхностей к дальнейшей отделке. Процесс «глянцевого травления» создает положительно заряженную кристаллическую структуру. Эта кристаллическая решетка является отличным связующим звеном для отложений, что делает металл оптимально подходящим для сварки.

Как и все анодные процессы, электрополировка тесно связана со структурой на основе металла.Дефекты и примеси в металле могут привести к появлению пятен, ямок и пятен после электрохимической полировки.

Электролитическая ячейка, показанная на рис. 1, иллюстрирует процесс электрополировки. Обрабатываемый металлический предмет — анод — помещают в раствор. Катод может быть металлом, таким как свинец или медь. Селективное анодное растворение происходит на поверхности нержавеющей стали, когда электрический ток проходит через раствор электролита, делая его постепенно более гладким.Переменными, определяющими процесс электрохимической полировки, являются:

  • Плотность тока
  • Напряжение
  • Тип электролитического раствора
  • Температура
  • Перемешивание жидкости (в ванне)
  • Материал катода
  • 900 электроды
  • Расстояние между анодом и катодом
  • Расположение деталей

Все эти переменные влияют на долговечность и внешний вид стальной поверхности. Например, температура должна поддерживаться постоянной, а перемешивание не должно вызывать локального нагрева.

Рис.1: Процесс очистки электрополировкой Рис.2: Напряжение тока во время электрохимического процесса

Для достижения правильной электрохимической полировки электрические параметры должны совпадать в диапазоне Vc-Vb. (См. рис. 2). Более низкие значения напряжения вызывают анодную коррозию, после которой детали обычно становятся непрозрачными и подвергаются коррозии. При значениях выше, чем Vc, газообразные вещества могут изменить процесс растворения и вызвать неравномерное воздействие на поверхность металла.Рассматриваемая кривая меняется в зависимости от удельного сопротивления раствора электролита.
Рис. 2 Напряжение тока в процессе электрохимической полировки

SURFOX и инверторная технология

Операторы достигают оптимальных результатов, когда они поддерживают четко определенные соотношения плотности тока и напряжения. Наши машины SURFOX включают инверторную технологию, которая определяет передаточные отношения, что позволяет контролировать электрические параметры и повышать электрическую эффективность и надежность процесса.

Весь процесс электрохимической полировки обычно включает удаление 0,5 – 2 микрон металла в зависимости от состояния поверхности.

Электрохимическая полировка обеспечивает идеальное сочетание эстетической красоты и очень высоких показателей пассивации. После электрополировки нержавеющей стали чистый хром покрывает поверхность металла, делая ее чистой и очень гладкой. Хром связывается с кислородом, присутствующим в окружающей среде, создавая «пассивный» слой, который значительно замедляет процесс коррозии.

Толщина пассивного слоя сильно различается в зависимости от типа микроструктуры. Толщина механически полированного образца (1) меньше, чем у электрополированного образца (2), так как при механической полировке металл загрязняется посторонними частицами (абразивными остатками и примесями). Эти примеси препятствуют созданию однородного слоя оксида хрома.

Электрополировка | НИССХО АСТЕК КО., ЛТД.

Проблемы рабочего слоя

Слой, подвергнутый обработке, представляет собой поверхностный слой металла, металлический материал которого изменился механически и термически из-за обработки, такой как механическая полировка, и представляет собой место с высокой энергией, что означает, что оно химически нестабильно и легко изменяется. В реальности он находится в сложном состоянии из-за разводов и царапин от полировки, грязи от абразивов и органических веществ. Обработанные трубы из нержавеющей стали и тому подобное обертываются таким неустойчивым слоем.

[Фото 2-3-1] Потенциальная хрупкость обработанного слоя и металлической поверхности

※ На рис. 2 показано изображение металлической поверхности. Это преувеличенный воображаемый вид, а не диаграмма реальной фотографии в разрезе.

Коррозионную стойкость нержавеющей стали можно повысить, нанеся на поверхность металла пассивирующую пленку.Однако, когда состояние поверхности микроскопически шероховатое, трудно получить чистую и однородную пассивирующую пленку, даже если оксидная пленка образуется путем пассивации.

Даже если он визуально близок к зеркальной поверхности, существует вероятность того, что причина проблем, таких как будущая коррозия и вымывание примесей, может быть внутренней, и нельзя отрицать, что это может привести к проблемам с качеством в тяжелых производственных условиях.


Электролитическая полировка (электрополировка, EP) – это работы по улучшению и выравниванию почвы

Деполирующая обработка

улучшает этот нестабильный рабочий слой и максимизирует свойства, присущие нержавеющей стали.Это как переработка сайта.

[Удаление лома и т. д.]