Электрохимическая полировка: технология электрополировки металла

Химическое и электрохимическое полирование металлов.

Электрохимическое и химическое полирование применяется как для декоративной обработки поверхности после нанесения покрытий, так и в процессе обработки деталей.

Электрохимическое полирование.

При электрохимическом полировании микрорельеф поверхности получается значительно более гладким, чем при механической обработке.

Покрытия, получаемые при электрохимическом полировании беспористые и мелкокристаллические, что способствует снижению коэффициента трения и позволяет придать деталям специальные оптические свойства. В процессе электрохимического полирования поверхность металла становится блестящей в результате различной скорости растворения микровыступов и углублений.

Эффект электрохимического полирования объясняется образованием на металле поверхностной тонкой оксидной пленки, предотвращающей травление. Толщина пленки неодинакова на микровыступах и микровпадинах, вследствие чего раствор при электрохимическом полировании сильнее действует на те участки, где пленка тоньше, т.е. на микровыступы.

Качество электрохимического полирования зависит от плотности тока, температуры электролита, состава раствора и времени электролиза.

Наибольшее распространение при электрохимическом полировании нашли электролиты на основе фосфорной кислоты, серной и хромовой. Для повышения вязкости растворов вводят глицерин, и метилцеллюлозу. В качестве ингибиторов травления в электролиты электрохимического полирования добавляют сульфоуреид, триэтаноламин и др.

Химическое полирование.

Химический способ полирования имеет много общего с электрохимическим. Возникновение блеска на поверхности деталей здесь, как и при электрохимическом полировании, также связан с наличием тонкой пленки, предотвращающей травление в углублениях металла.

Преимущественное растворение выступов при химическом полировании достигается как за счет их повышенной химической активности, так и вследствие большей скорости диффузии ионов металла и свежего электролита.

Электрохимическое полирование стальных деталей.

Сравнительная характеристика процессов электрохимического и химического полирования.

Основными преимуществами процесса электрохимического полирования являются высокая производительность, хорошее сцепление гальванических покрытий с электрополированной поверхностью, возможность исключить операцию обезжиривания, необходимую при механической полировке.

К недостаткам процесса электрохимического полирования относятся необходимость в частой смене электролитов из-за отсутствия универсального для различных металлов; необходимость механической полировки поверхности перед электрохимическим полированием; повышенный расход электроэнергии.

Преимущество химического полирования перед электрохимическим в том, что не требуется применение источников постоянного питания. Химическому полированию подвергаются в основном латунные или алюминиевые детали любой сложной конфигурации и размеров, которые не требуют зеркального блеска.

Недостатки химического полирования по сравнению с электрохимическим — меньший блеск, большая агрессивность растворов и их недолговечность.

Составы электролитов для химического и электрохимического полирования металлов.

Большинство электролитов для электрохимического полирования стали, основаны на смесях растворов ортофосфорной и серной кислот с добавкой хромового ангидрида.

Электролит электрохимического полирования с содержанием 500–1100г/л фосфорной кислоты, 250–550г/л серной и 30 г/л хромового ангидрида является универсальным для электрохимического полирования всех видов стали, включая 12Х18Н9Т.
Режим электрохимического полирования: температура 60–80 0 С, плотность тока 15–80 А/дм 2 , время 1–10 минут.

Для электрохимического полирования стали 12Х18Н9Т возможно применять электролиты, содержащие ПАВ. Съем металла при электрохимическом полировании происходит интенсивнее в электролите: фосфорная кислота 730 г/л, серная – 580–725, триэтаноламин 4–6 г/л, катапин 0,5–1,0 при 60–80 0 С, плотность тока 20–50 А/дм 2 , время 3–5 минут.

Химическое полирование стали, в отличие от электрохимического, применяют реже, хотя проще в применении и имеет ряд преимуществ. Раствор для химического полирования стали 12Х18Н9Т содержит (г/л): серную кислоту 620–630, азотную 60–70, соляную 70–80, хлорид натрия 1-12, краситель кислотный черный 3М 3–5. Температура 70–75 0 С, время 5–10 минут.

Для электрохимического полирования меди и ее сплавов применяют растворы фосфорной кислоты с хромовым ангидридом: фосфорная кислота 850–900 г/л, хромовый ангидрид 100–150 г/л, температура 30–40 0 С, плотность тока 20–50 А/дм 2 .

Химическое полирование меди проводят в растворе (г/л) фосфорной кислоты 930–950, азотной 280–290 и уксусной 230–260 при комнатной температуре (в отличие от электрохимического) в течение 1–5 минут.

Электрохимическое полирование алюминия и его сплавов происходит в том случае, если скорость растворения оксидной пленки на поверхности превышает скорость ее образования. Электролит электрохимического полирования содержит смесь фосфорной кислоты (730–900г/л), серной (580–725г/л) и ПАВ (триэтаноламин 4–6 г/л, катапин БПВ 0,5 – 1,0 г/л). Режим электрохимического полирования: температура 60–80 0 С, плотность тока 10–50 А/дм 2 , время 3–5 минут.

Для электрохимического полирования сплавов алюминия с высоким содержанием кремния рекомендуется состав (масс. доли): плавиковая кислота 0,13; глицерин 0,54; вода 0,33. температура 20–25 0 С, плотность тока 20 А/дм 2 , время 10–15 минут.

Химическое полирование алюминиевых деформируемых сплавов проводят в растворе фосфорной кислоты 1500–1600 г/л с добавкой нитрата аммония 85–100 г/л при 95–100 0 С до 5 минут.

Электрохимическое полирование никеля проводят в электролите: 1000-1100 г/л серной кислоты при 20-30 0 С и плотности тока 20-40 А/дм 2 в течение 2-х минут.

Качество электрохимического и химического полирования деталей, как и всех гальванических процессов, зависит от подготовки поверхности (см. «Первые шаги в гальванике часть 2.») и точности выполнения технологических операций (состава электролита электрохимического полирования, режимов процесса).

При выполнении процессов электрохимического и химического полирования необходимо соблюдать технику безопасности (см. «Безопасная гальваника»).

Электрохимическая полировка металлов — описание процесса

Металлическому изделию можно придать блеск различными способами. Для этого не обязательно использовать специальные покрытия, можно воспользоваться методом полировки. Она может быть механической, например, с помощью наждачных кругов, химической — когда металл погружают в специальный раствор, а также электрохимической. В этом случае сочетается воздействие химических компонентов и электроразрядов, которые запускают определенные реакции или усиливают их. Электрохимическая полировка металлов может быть выполнена и в обычных домашних условиях, если собрать все необходимое оборудование.

  1. Описание процесса
  2. Оборудование и химикаты
  3. Пропорции создания хим состава
  4. Область применения
  5. Преимущества и недостатки

Описание процесса

Во время электрохимического полирования обрабатываемая поверхность металла приобретает зеркальный блеск. Также уменьшаются имеющиеся шероховатости. Процесс происходит следующим образом:

  • Деталь считается анодом, то есть, электродом, несущим положительный заряд. Ее необходимо поместить в ванну со специальным составом.
  • Еще один важный компонент — катоды, которые необходимы для осуществления реакции.
  • В результате воздействия протекает реакция, и происходит растворение. Оно неравномерно, сначала удаляются самые заметные шероховатости, которые выступают над поверхностью больше всего. Одновременно происходит полировка — изделие приобретает зеркальный блеск.
Читайте также:  Советы дизайнеров по выбору тюли-вуали для окон

Удаление заметных больших неровностей называется макрополированием, а сглаживание мелких дефектов — это микрополирование. Если эти процессы во время проведения обработки протекают одновременно и равномерно, то изделие приобретает блеск и гладкость. Возможно и такое, что блеск будет получен без сглаживания или наоборот. Два вида полирования не обязательно связаны.

Химическая полировка металла приводит к тому, что на поверхности обрабатываемой детали во время процесса образуется особая пленка. По составу она может быть оксидной или гидроксидной. Если она равномерно охватывает всю поверхность, это создает условия для микрополирования. При этом внешняя часть покрытия, располагающаяся на поверхности, непрерывно растворяется. Чтобы получить возможность провести микрополирование, необходимо обеспечить поддержание равновесия между непрерывным образованием покрытия и растворением, во время работы с деталью толщина слоя должна оставаться неизменной. Это позволит электронам обрабатываемого металла и применяемого состава в процессе взаимодействовать без опасности растворения металлического изделия в агрессивной среде.

Макрополирование тоже напрямую зависит от образующейся пленки. Она покрывает изделие неравномерно, на выступающих неровностях этот слой более тонкий, поэтому они быстрее растворяются, за счет воздействия тока.

СОВЕТ: эффективность общего воздействия полирующего состава можно повысить, если использовать для обработки электролиты, содержащие в своем составе соли слабо диссоциирующих кислот, которые увеличивают общее сопротивление покрытия.

Кроме этого играет роль механическое воздействие, заключающееся в перемешивании. Может уменьшаться толщина пленки или диффузный слой. Некоторые используемые электролиты выполняют свою функцию только при нагреве, также общее правило, которое действует для всех составов — при нагревании снижается нейтрализация, а скорость растворения пленки повышается. Плотность тока и уровень напряжения также входят в число факторов, оказывающих серьезное влияние на процесс. Например, если необходимо провести полировку медных изделий, то для нее подбирается состав с фосфорной кислотой и устанавливается предельный режим тока без образования кислорода. Именно поэтому важно точно соблюдать все необходимые параметры, чтобы добиться качественной полировки.

Оборудование и химикаты

Для работы с различными металлами необходимо подобрать соответствующие электролиты, которые помогут добиться нужного результата:

  • Чаще всего применяются составы на основе кислоты различного вида — серной, фосфорной или хромовой.
  • Глицерин может быть добавлен для увеличения общей вязкости, если это потребуется.
  • Сульфоуреид выступает в роли ингибитора травления.
  • Для очистки различных изделий после проведения процедуры могут применяться различные растворители или щелочные средства. Нередко используются составы с поверхностно-активными действующими веществами.

Пропорции создания хим состава

Полировка проводится в специальных ваннах. Важно помнить, что их составляющие относятся к токсичным веществам и опасны для здоровья, особенно если используется нагрев, поэтому обращаться со всеми компонентами необходимо с максимальной осторожностью, соблюдая положенную технику безопасности.

Изделия из цветных или черных металлов можно обрабатывать при помощи универсального состава, который окажет необходимое воздействие. Для этого следует добавить все компоненты, соблюдая пропорции. Ортофосфорная кислота составляет основу — 65%. Серной кислоты должно быть 15% и 14% обычной воды. Хромовый ангидрид занимает 6%.

Нержавеющую сталь можно полировать схожим составом, только воды в нем должно быть 13%, а еще следует добавить глицерин в соотношении 12%. Детали могут находиться в ванне до получаса, хотя штампованным изделиям требуется меньше времени для обработки.

Область применения

Химическая полировка металла используется, чтобы придать поверхности зеркальный блеск. Такое действие может быть направлено на придание деталям более привлекательного облика, если они находятся на виду и являются частью какой-то конструкции. Помимо эстетического назначения, полировка служит не только для красоты. С ее помощью можно избавить деталь от неровностей и шероховатостей, а также защитить от воздействия ржавчины, кислот и различных атмосферных явлений.

Преимущества и недостатки

Разные виды полировки имеют свои особенности, у электрохимической также есть плюсы и минусы:

  • Этот способ благоприятно влияет на все свойства стали, увеличивая устойчивость к воздействию коррозии, а также облегчая проведение вытяжки и штамповки. Именно поэтому полировку такого типа часто используются как в лабораторных исследованиях, так и непосредственно для проведения различных работ в промышленности.
  • Электрохимическая полировка является более дешевым и быстрым способом обработки металлических изделий. Если механический метод занял бы несколько часов, то с воздействием химикатов и электричества можно закончить дело за несколько минут, получив качественный результат.
  • Полировка с электрохимическим воздействием незаменима при работе со сложными деталями, которые имеют различные полости и отверстия.

Химическая полировка металлов кроме преимуществ, имеет некоторые недостатки. Практически каждый существующий металл требует для проведения работы с ним специального состава, поэтому для разных изделий необходимо делать индивидуальные растворы. Также важно правильно подобрать соотношение компонентов, температуру нагрева, плотность тока — от этого напрямую зависит качество полученного результата. Перед проведением такой обработки может потребоваться предварительное механическое шлифование. Кроме того, процедура требует повышенного расхода электроэнергии. Однако при определенных условиях достоинства метода вполне перевешивают его недостатки, позволяя проводить полировку.

Электрохимическая полировка — описание, применение, материалы

Полироль для нержавеющей стали помогает нам обновить поверхность и очень быстро сделать ее блестящей простым механическим способом. Но это не всегда эффективно. Какие методы более действенные и насколько они доступны для бытового применения?

Предназначение полировки

Детали из металла имеют изначально гладкую блестящую поверхность. Но она со временем тускнеет и в процессе эксплуатации царапается. Для скрытых деталей, безусловно, внешний вид не имеет большого значения, но когда металлические детали располагаются на виду, то они должны выглядеть должным образом. Именно так будет смотреться глянцевая поверхность, после того, как вы провели полировку металла.

Читайте также:  Холодная кровля – что это такое, назначение, нужно ли утеплять

Полирование металлов предназначается также для улучшения гладкости и чистоты поверхности металлических деталей и устранения следов прошлых обработок – неровностей, царапин и вмятин. Полировку деталей проводят с помощью наждачных кругов, шлифовального порошка, специальной известковой пасты, полировочного раствора или электролита.

Поверхности металлических деталей отделывают не только с целью придания им привлекательного внешнего вида, но и чтобы защитить от ржавления, разъедания щелочами и кислотами. Хорошо полировке поддаются такие металлы, как латунь, бронза и медь. Нержавейку до зеркального блеска не получится довести, а вот придать ей матовый глянец – запросто.

Исходя из вышесказанного, можно утверждать, что полирование бывает двух типов – предварительное и окончательное. Предварительную полировку металлов применяют при механическом удалении неровностей, а окончательную – для создания идеально ровного и глянцевого финишного состояния металлической поверхностей и защиты её от неблагоприятных факторов внешней среды.

Электрохимическое полирование

Для электрохимического полирования (рис. 1,б) обрабатываемые детали, являющиеся анодом (т. е. электродом, соединенным с положительным полюсом источника тока), помещают в электролитическую ванну. Вторым электродом являются металлические катоды. Состав электролитов для электрополирования приведен в табл. 2. При электрохимическом полировании в первую очередь растворяются наиболее высокие выступы шероховатостей, затем поверхность выравнивается и становится гладкой и блестящей.

Таблица 2. Состав электролитов для электрополирования металлов и сплавов

Режимы полирования выбирают в зависимости от состава электролита и обрабатываемого металла.

В настоящее время для полирования меди и ее сплавов наиболее широко распространены фосфорнокислые электролиты (на основе ортофосфорнои кислоты), для полирования черных металлов — электролиты на основе фосфорной и серной кислот, для полирования золотых сплавов — электролиты на основе тиомочевины.

Химическое полирование

Химическое полирование заключается в том, что обрабатываемую деталь погружают на некоторое время в сосуд с химически активным раствором, где в результате возникающих химических и местных электрохимических процессов происходит растворение металла. Шероховатость поверхности уменьшается или совсем устраняется, при этом обработанная поверхность приобретает блеск. Все процессы химического полирования сопровождаются бурным выделением газов и паров кислот или щелочей.

В процессе полирования рекомендуется перемешивать раствор или встряхивать детали в емкости. Это дает возможность устранять скопление пузырьков газов на отдельных участках деталей, так как пузырьки газов понижают качество полирования. Одним из главных преимуществ химического полирования является его простота. Для получения требуемого результата достаточно обрабатываемую деталь на несколько минут погрузить в соответствующий раствор, без применения электрического тока, без механического воздействия. Метод не требует сложного оборудования.

К недостаткам такого полирования относится сложность корректирования (поддержание точных соотношений всех элементов в растворе путем добавления израсходованного элемента) растворов и малый срок их службы. Применяемые растворы чрезвычайно опасны для здоровья человека, и в домашних условиях без соответствующей подготовки проводить такое полирование нельзя. Блеск поверхности получается меньше, чем при электрохимическом полировании. Химическому полированию подвергаются в основном латунные или алюминиевые детали сложной конфигурации и небольших размеров, которые не требуют зеркального блеска.

Оборудование и химикаты

Для работы с различными металлами необходимо подобрать соответствующие электролиты, которые помогут добиться нужного результата:

  • Чаще всего применяются составы на основе кислоты различного вида — серной, фосфорной или хромовой.
  • Глицерин может быть добавлен для увеличения общей вязкости, если это потребуется.
  • Сульфоуреид выступает в роли ингибитора травления.
  • Для очистки различных изделий после проведения процедуры могут применяться различные растворители или щелочные средства. Нередко используются составы с поверхностно-активными действующими веществами.

1 К каким изменениям приводит полирование?

Полировка – финишная стадия при изготовлении различных изделий. Заключается этот процесс в оплавлении поверхностного слоя толщиной 0,01–0,03 мм. В результате устраняются все мелкие дефекты (микротрещины, царапины, раковины и т. д.). Поверхность получается идеально гладкой и отражает свет. Подобный эффект достигается благодаря тому, что глубина неровностей менее длины волны видимого света.

Полировка различных изделий

Добиться зеркальной поверхности металла можно и другими способами, например, хонингованием. Но они обычно требуют специального оборудования, материалов и знаний. Поэтому их применение оправдано только когда необходимо обеспечить заданную точность. С полированием все намного проще. Для этой операции используются довольно простые станки, а полировальный инструмент можно сделать даже в домашних условиях. Отлично проявили себя войлок, кожа, мягкая ткань. На рынке и в магазинах продаются специальные пасты, сделанные на основе окиси хрома, трепела или крокуса. Эти материалы используются для механического метода, но существуют еще и химические способы обработки поверхности в специальных растворах.

Зеркальная поверхность металла

Правильно подготовить изделие очень важно. На поверхности не допускается наличие различных дефектов, поэтому перед полированием следует стадия шлифования (снятие более толстого слоя). Чтобы найти скрытые изъяны, полирование начинается с наиболее «слабых» участков. Например, в сварных конструкциях это швы, где чаще всего обнаруживаются микротрещины или раковины. Полировку нержавеющей стали, впрочем, как и иных материалов, делают в несколько подходов, каждый раз подбирая рабочий материал меньшей зернистости. Причем желательно свести количество операций к минимуму.

Описание процесса

Во время электрохимического полирования обрабатываемая поверхность металла приобретает зеркальный блеск. Также уменьшаются имеющиеся шероховатости. Процесс происходит следующим образом:

  • Деталь считается анодом, то есть, электродом, несущим положительный заряд. Ее необходимо поместить в ванну со специальным составом.
  • Еще один важный компонент катоды, которые необходимы для осуществления реакции.
  • В результате воздействия протекает реакция, и происходит растворение. Оно неравномерно, сначала удаляются самые заметные шероховатости, которые выступают над поверхностью больше всего. Одновременно происходит полировка изделие приобретает зеркальный блеск.

Удаление заметных больших неровностей называется макрополированием, а сглаживание мелких дефектов это микрополирование. Если эти процессы во время проведения обработки протекают одновременно и равномерно, то изделие приобретает блеск и гладкость. Возможно и такое, что блеск будет получен без сглаживания или наоборот. Два вида полирования не обязательно связаны.

Химическая полировка металла приводит к тому, что на поверхности обрабатываемой детали во время процесса образуется особая пленка. По составу она может быть оксидной или гидроксидной. Если она равномерно охватывает всю поверхность, это создает условия для микрополирования. При этом внешняя часть покрытия, располагающаяся на поверхности, непрерывно растворяется. Чтобы получить возможность провести микрополирование, необходимо обеспечить поддержание равновесия между непрерывным образованием покрытия и растворением, во время работы с деталью толщина слоя должна оставаться неизменной. Это позволит электронам обрабатываемого металла и применяемого состава в процессе взаимодействовать без опасности растворения металлического изделия в агрессивной среде.

Макрополирование тоже напрямую зависит от образующейся пленки. Она покрывает изделие неравномерно, на выступающих неровностях этот слой более тонкий, поэтому они быстрее растворяются, за счет воздействия тока.

СОВЕТ: эффективность общего воздействия полирующего состава можно повысить, если использовать для обработки электролиты, содержащие в своем составе соли слабо диссоциирующих кислот, которые увеличивают общее сопротивление покрытия.

Кроме этого играет роль механическое воздействие, заключающееся в перемешивании. Может уменьшаться толщина пленки или диффузный слой. Некоторые используемые электролиты выполняют свою функцию только при нагреве, также общее правило, которое действует для всех составов при нагревании снижается нейтрализация, а скорость растворения пленки повышается. Плотность тока и уровень напряжения также входят в число факторов, оказывающих серьезное влияние на процесс. Например, если необходимо провести полировку медных изделий, то для нее подбирается состав с фосфорной кислотой и устанавливается предельный режим тока без образования кислорода. Именно поэтому важно точно соблюдать все необходимые параметры, чтобы добиться качественной полировки.

Технология электрохимического полирования металла

При электрополировке металла его поверхность становится блестящей. Технологический процесс состоит из ряда операций:

  1. Предварительно заготовка подвергается механической обработке с целью доведения шероховатости поверхности до 6–7 класса.
  2. Промывка для удаления грязи.
  3. Обезжиривание.
  4. Подсоединение к положительно заряженному электроду.
  5. Электрохимическое полирование.
  6. Промывка в щелочной среде с целью устранения кислотных остатков.
  7. Сушка. Для этого используется горячий воздух или опилки.
  8. Выдержка деталей в горячем масле, подогретом до температуры 120 °C.

При полировке происходит устранение неровностей с поверхности детали. Поэтому любой процесс сопровождается:

  1. Макрополированием. При этом идет растворение крупных выступающих вершин.
  2. Микрополированием. Сглаживаются мелкие неровности.

Погружаемое в электролит изделие покрывается оксидной пленкой, которая является защитной средой между металлом и электролитом. В продолжение всего процесса она постоянно растворяется и образуется вновь. Правильность технологического процесса заключается в том, чтобы ее толщина оставалась стабильной.

Непосредственно под пленкой происходит полировка металла. Осуществляется она за счет обмена электронами и ионами между анодом и электролитом. Толщина формируемой пленки всегда меньше на выступающих частях вершин неровностей. Именно здесь и происходит усиленное растворение металла. В углублениях слой пленки толще, и здесь обмен заряженных частиц уменьшенный.

Образование вязкой пленки толще во впадинах неровностей

Существуют другие факторы, влияющие на скорость полирования поверхности:

  • ­ перемешивание электролита;
  • ­ повышение его температуры;
  • ­ увеличение силы тока и напряжения.

Все эти факторы уменьшают поверхностный слой, что ускоряет полировку.

Для каждого изделия существует свой временной режим. В зависимости от продолжительности процедуры пропорционально увеличивается снимаемый слой металла. Этого не следует допускать, потому что шероховатость поверхности, выйдя на свой уровень, остается неизменной. Происходит ненужное растворение слоя изделия, что не оказывает влияния на качество поверхности.

Электролитно-плазменное полирование

Во время электролитно-плазменного полирования наблюдаются схожие процессы. Однако тут в качестве среды используются растворы солей аммония. Под воздействием высокого напряжения 200–350 В на поверхности детали, которая является анодом, образуется парогазовая оболочка. Формируется она за счет вскипания электролита. Через нее постоянно протекает электрический ток, вызывая появление плазменных разрядов, которые оказывают влияние на сглаживание поверхности. В результате время полировки составляет до 5 мин., а устранение небольших заусенцев – несколько секунд.

Важным условием является поддержание высокой температуры химической среды. Она необходима для создания условий пленочного кипения. Однако и превышать верхний предел нельзя. Например, для низкоуглеродистой стали интервал температур составляет 70–90 °C. За пределами этого интервала снижается качество полировки.

Пропорции создания хим состава

Разные виды полировки имеют свои особенности, у электрохимической также есть плюсы и минусы:

  • Этот способ благоприятно влияет на все свойства стали, увеличивая устойчивость к воздействию коррозии, а также облегчая проведение вытяжки и штамповки. Именно поэтому полировку такого типа часто используются как в лабораторных исследованиях, так и непосредственно для проведения различных работ в промышленности.
  • Электрохимическая полировка является более дешевым и быстрым способом обработки металлических изделий. Если механический метод занял бы несколько часов, то с воздействием химикатов и электричества можно закончить дело за несколько минут, получив качественный результат.
  • Полировка с электрохимическим воздействием незаменима при работе со сложными деталями, которые имеют различные полости и отверстия.

Химическая полировка металлов кроме преимуществ, имеет некоторые недостатки. Практически каждый существующий металл требует для проведения работы с ним специального состава, поэтому для разных изделий необходимо делать индивидуальные растворы. Также важно правильно подобрать соотношение компонентов, температуру нагрева, плотность тока от этого напрямую зависит качество полученного результата. Перед проведением такой обработки может потребоваться предварительное механическое шлифование. Кроме того, процедура требует повышенного расхода электроэнергии. Однако при определенных условиях достоинства метода вполне перевешивают его недостатки, позволяя проводить полировку.

Электрохимическая полировка стали

Электрохимическая полировка – процедура обработки поверхности заготовки при помощи ее погружения в раствор кислоты под действием электрического тока. Она сглаживает поверхность детали и позволяет производить полирование металлов без использования лакокрасочных покрытий. В результате взаимодействия химических компонентов и электрических зарядов запускаются реакции, придающие изделию зеркальный блеск.

Описание метода

В основе процедуры электрохимического полирования лежит анодное растворение поверхности обрабатываемой заготовки. Во время этого процесса происходит быстрое растворение выступов на поверхности с шероховатым рельефом. Во впадинах детали происходит растворение в замедленном режиме. Шероховатая сторона становится гладкой из-за несбалансированной скорости растворения, что приводит к появлению дополнительного блеска.

Процесс электрохимической полировки детали происходит в несколько этапов:

  1. Изготовление электролитических ванн, предназначенных для полирования поверхности изделия. В их состав входят универсальные электролиты: ортофосфорная кислота, серная кислота, хромовый ангидрид и вода. При полировке изделий, произведенных из нержавеющей стали, дополнительно используется глицерин. Создание ванн происходит при температуре до 90° C, анодной плотности тока до 80 а/дм 2 и напряжении до 8 В. Электролитические ванны, нагретые до высоких температур, представляют опасность для здоровья человека. При попадании растворов на кожные покровы высок риск образования химических ожогов.
  2. Подготовка заготовки к обработке. Изделия не должны иметь на своей поверхности глубокие рисунки и крупные царапины, не подлежащие электрохимической полировке. Важно, чтобы деталь была произведена из мягких металлов. Данный параметр оказывает влияние на степень эффективно полирования. Чем тверже металл, тем труднее достичь однородной поверхности при сглаживании шероховатых сторон заготовки.
  3. Взаимодействие детали с растворами электролитов. В этом случае металлическая заготовка выступает в качестве анода – электрода с положительным зарядом, а электролитическая ванна – в роли катода. Время выдержки изделия в растворе зависит от типа материала. Заготовки из алюминия выдерживаются в течение 2 – 3 мин, литые детали из нержавеющей стали – до 30 мин. В результате реакции осуществляется постепенное сглаживание шероховатостей из-за появления гидроксидной или оксидной пленки. Полирование происходит за счет обмена частиц между анодом и электролитом. После завершения электрохимической полировки поверхность заготовки становится однородной и приобретает зеркальный блеск.

Теоретически механизм электрохимической полировки объясняется гипотезой вязкой пленки. В соответствии с гипотезой, полирование детали осуществляется после образования поверхности анода в результате растворения частиц вязкой пленки, в состав которой входят продукты анодного растворения. Пленочная поверхность обладает высокими показателями сопротивления, толщина которой различается на впадинах и выступах заготовки. Из-за разницы величины сопротивления вязкой пленки и способности тока собираться на остриях, на разных участках изделия изменяется скорость растворения шероховатостей. В результате шероховатая сторона полностью сглаживается и приобретает однородную поверхность.

Электрохимическую полировку деталей возможно проводить в домашних условиях. Для этого необходимо приобрести оборудование с валом электромотора и кругами для шлифования или создать электролитическую ванну и изготовить химический раствор из соответствующих веществ.

Если деталь имеет множество больших дефектов, то перед началом электрохимической полировки она подвергается механической обработке при помощи шлифовальной машины с вращающимися кругами.

После завершения этого процесса заготовка помещается в щелочной раствор и подсоединяется к заряженному электроду. Процедура электрохимической полировки включает в себя макрополирование: растворение выступающих вершин большого размера, и микрополирование: сглаживание маленьких поверхностей изделия.

Процесс полировки может быть ускорен при следующих условиях:

  • толщина обрабатываемой пленки одинакова на всей поверхности детали;
  • перемешивание и повышение температуры электролитов;
  • наличие комплексных солей или солей слабодиссоциирующих кислот в составе электролитов;
  • увеличение значений напряжения и силы тока.

Эти факторы уменьшают величину поверхностного слоя заготовки, что позволяет производить процедуру полировки за меньший промежуток времени.

Оборудование и материалы

Для электрополировки металла необходимы источники постоянного тока с низкими показателями напряжения и инструменты, для настройки электрического режима. Электролитические ванны должны быть оборудованы нагревателями, поддерживающими температуру химического раствора. Они помещаются в прочную оболочку, располагающуюся на внутренней поверхности ванны, облицованной химическими и теплостойкими материалами.

Для соблюдения техники безопасности в лабораториях для облицовки внутренних конструкций электролитической ванны применяют стеклянные, фарфоровые и керамические материалы. В лабораторных условиях источником тока являются выпрямители, изготовленные из селена или германия. В зависимости от требуемого напряжения возможна установка нескольких выпрямителей.

Для полирования стальных заготовок требуется регулировочное оборудование. Для настройки величины тока в промышленных условиях применяют первичную обмотку трансформатора, соединенного с выпрямителями. С его помощью осуществляется бесступенчатое регулирование тока посредством изменения значений напряжения.

Электрохимическая полировка металлов проводится с применением электролитов, составленных на основе серной, фосфорной и хромовой кислот. Дополнительно добавляется глицерин, увеличивающий суммарную вязкость раствора. Смешивать все электролиты необходимо в правильной пропорции. В следующей таблице представлены соотношения кислот для полирования деталей, изготовленных из разных типов металлов:

Большинство металлов полируется в фосфорносернохромовом электролите, удовлетворяющем следующим условиям:

  • высокие показатели растворимости, что способствует лучшему сглаживанию поверхности полируемой детали;
  • длительный срок эксплуатации раствора;
  • универсальность электролита;
  • безопасен для жизни и здоровья человека.

Важным показателем электролита является его температура. Чем выше этот показатель, тем интенсивнее происходит процесс полирования. Для всех электролитов предусмотрены пределы температур. Если резко понизить данный параметр во время проведения электрохимической полировки, то вязкая пленка уплотнится, что приведет замедлению растворения анодов. В результате полируемая поверхность изделия становится матовой и не приобретает зеркальный блеск.

На равномерность электрохимической полировки оказывает влияние дистанция между электродами в электролите. Оптимальное растворение происходит при расстоянии до 40 мм. При дальнейшем увеличении данного показателя удаляемый слой становится неравномерным. В итоге поверхность детали покрывается темным налетом и становится более хрупкой.

После завершения процесса электрохимической полировки требуются приспособления для очистки электролитической ванны и остального полировочного оборудования. Для этого используются растворители и щелочные средства. В их состав входят активные действующими веществами, очищающими поверхность инструментов полировки от различных видов грязи.

Область применения

Технологию электрохимического полирования активно применяют в промышленности: для обработки деталей арматуры, элементов карбюратора (клапанов для подачи топлива, выполненных из нержавейки), тонких лент, проволок и трубных механизмов. В результате полирования поверхность этих деталей приобретает устойчивость к коррозии и становится более гладкой.

Электрохимическое полирование алюминия и нержавеющей стали применяется в отраслях по производству строительных приспособлений, сверл и крепежных механизмов.

В нынешнее время эта технология активно используется для снятия дефектного слоя с режущих инструментов, использующихся для проделывания отверстий. Электрохимическое полирование вольфрама стало активно внедряться в производстве электронных ламп и электровакуумной техники.

Использование технологии электрохимической полировки практикуется при металлографических исследованиях для диагностики сталей. При помощи этой технологии выявляются трещины, флокены и иные несоответствия в структуре металлов. При обнаружении нарушений производится полировка, удаляющая самые тонкие деформации.

Преимущества и недостатки

Электрохимическая полировка обладает следующими достоинствами:

  1. Она увеличивает прочность стали и препятствует появлению ржавчине на поверхности металла. Этот вид полировки облегчает процедуру вытяжки и штамповки.
  2. Она способна смягчать поверхность сложных и утонченных деталей, имеющих дополнительные отверстия или полости с комплексных рисунком.
  3. Электрохимическая полировка позволяет снизить время полирования поверхности заготовки.
  4. Благодаря высокой производительности данного вида полирования, во время обработки металла не нарушаются основные конструкции изделия.
  5. Ускоряет процедуру производства шлифов.

Несмотря на большое количество преимуществ, электрохимическая полировка обладает несколькими недостатками:

  1. Сложность полирования, обусловленная необходимостью приготовления индивидуального раствора для обработки деталей из разных сталей и регулирования величины подаваемого тока.
  2. В ней применяются элементы электрополирования, что приводит к повышенному расходу электроэнергии.
  3. Электрохимическая полировка не способна выровнять поверхность заготовки с большими трещинами или впадинами.
  4. Как при химполировке, человеку необходимо производить работу с ядовитыми веществами, наносящими вред организму.
  5. Электрохимическая полировка не требует больших финансовых трат, в отличие от механического полирования, что обусловлено покупкой множества химических растворов и перманентной подачей электричества. Электролит обладает низким сроком эксплуатации, поэтому его необходимо периодически обновлять, что приводит к дополнительных денежным расходам.

Чтобы эффективно использовать технологию электрохимической полировки, нужно соблюдать технику безопасности: работать в спецодежде, правильно настраивать техническое оборудование и осуществлять полировку только с исправными приборами.

Электрооборудование, свет, освещение

Чтобы добиться блестящей поверхности металла, необязательно материал покрывать лаком. Можно прибегнуть к полировке металла, что используется как декоративный вид обработки детали после нанесения покрытия или в процессе обработки изделия. В одном случае достаточно опилить металл напильником, в другом — поверхность следует довести до блеска путем электрополировки. Все эти манипуляции можно сделать самостоятельно в домашних условиях.

Содержание:

Предназначение полировки

Детали из металла имеют изначально гладкую блестящую поверхность. Но она со временем тускнеет и в процессе эксплуатации царапается. Для скрытых деталей, безусловно, внешний вид не имеет большого значения, но когда металлические детали располагаются на виду, то они должны выглядеть должным образом. Именно так будет смотреться глянцевая поверхность, после того, как вы провели полировку металла.

Полирование металлов предназначается также для улучшения гладкости и чистоты поверхности металлических деталей и устранения следов прошлых обработок – неровностей, царапин и вмятин. Полировку деталей проводят с помощью наждачных кругов, шлифовального порошка, специальной известковой пасты, полировочного раствора или электролита.

Поверхности металлических деталей отделывают не только с целью придания им привлекательного внешнего вида, но и чтобы защитить от ржавления, разъедания щелочами и кислотами. Хорошо полировке поддаются такие металлы, как латунь, бронза и медь. Нержавейку до зеркального блеска не получится довести, а вот придать ей матовый глянец – запросто.

Исходя из вышесказанного, можно утверждать, что полирование бывает двух типов – предварительное и окончательное. Предварительную полировку металлов применяют при механическом удалении неровностей, а окончательную – для создания идеально ровного и глянцевого финишного состояния металлической поверхностей и защиты её от неблагоприятных факторов внешней среды.

Достоинства электрополировки металла

Отдельной веткой полирования является электрополировка стали. Процедура оказывает благоприятное влияние на физико-химические, электрические и магнитные свойства металлических поверхностей, облегчая глубокую вытяжку и штамповку определенных металлов, а также увеличивает уровень их коррозионной стойкости. Этим объясняется широкое применение электрополировки при лабораторных исследованиях металлов и в промышленности.

Электрополирование имеет целый перечень преимуществ перед механической полировкой в отношении простоты, универсальности и скорости. К примеру, нержавеющую сталь механическими методами трудно полировать, так как это длительная и дорогостоящая операция. Электрополировка нержавейки же происходит на протяжении нескольких минут, является дешевой процедурой и позволяет получить поверхность с лучшими отражательными способностями.

Электрополирование уменьшает время обработки изделия по сравнению с механической технологией почти в 5 раз, хотя и повышает чистоту поверхности всего на 1 – 2 класса. При механическом полировании можно добиться высшей чистоты поверхности, однако процесс электрополировки незаменим при обработке изделий сложного профиля с внутренними полостями, деталей топливной системы дизелей и пружин, которые являются неудобными и сложными по форме для механической обработки.

Электрополировка является самым лучшим методом подготовки поверхности перед нанесением гальванического покрытия, потому что демонстрирует высокую прочность сцепления защитного покрытия с отполированной основой. Данную методику применяют для обработки деталей для улучшения скольжения материалов, которые соприкасаются с полированной поверхностью, к примеру, нитеводители в текстильных машинах, для заточки режущего инструмента при производстве мерительного инструмента.

Электрополирование, кроме устранения трудоемких и вредных механических операций шлифования и полирования, ликвидирует затруднения, которые вызываются твердостью или вязкостью полируемого изделия, и операции обезжиривания изделий, что крайне необходимы при механическом полировании. Высокая производительность процедуры при этом не зависит от твердости металла. Электролитической полировке одинаково хорошо поддаются алюминий и мягкая красная медь, закаленная цементированная сталь и инструменты из твердого сплава.

Недостатком является увеличенный расход электроэнергии. Некие неудобства связаны с тем, что практически каждый металл требует своего состава электролита. Продолжительность процесса зависимо от плотности тока достигает 20 – 30 минут. Обычно при таких манипуляциях снимается слой металла, что имеет толщину 2 – 5 мкм.

Электрополировка с использованием кругов

Для шлифовально-полировальной работы принято использовать специальные полировальные станки с валом электрического мотора, который с обеих сторон удлинен для закрепления полировального инструмента. Подобные станки имеют регулятор, который позволяет регулировать частоту вращения щеток и кругов в значительных пределах.

Полировальные диски

Изделия и детали, которые подлежат электрополировке, не должны иметь слишком глубоких рисок и царапин, потому что вывести их с помощью данной методики чрезвычайно трудно, а зачастую почти невозможно. Помните, чем мягче металл, который подвергается полировке, тем легче с него снять слой, но сложнее достичь однородной поверхности. Полирование твердого металла принято проводить с большим удельным давлением на обрабатываемую поверхность.

В качестве полировальных кругов применяют войлочные диски, диски из кожи, шерсти и хлопчатобумажных тканей. Для механического полирования берут щетки, изготовленные из щетины и латуни. Для подобного полирования дополнительно используют смеси или суспензии. Обычно для полировки металла необходимо два круга – войлочный диск для грубой полировки и тканевый для тонкой.

Войлочные полировочные диски для электрополировки нержавейки или алюминия представляют из себя несколько слоев войлока, которые имеют толщину до 4 сантиметров, скрепленных между собой клеем. Слои войлока при изготовлении шлифовочного диска плотно прижимают друг к другу и ставят под пресс.

После того, как они приклеятся, и клеящий состав высохнет, принято проделывать в середине круга отверстие. После этого круг закрепляют на валу электроточила при помощи двух гаек с шайбами. Подобный шлифовальный круг также легко закрепляется в патроне сверлильного станка или электродрели.

Матерчатый диск можно вырезать из хлопчатобумажной ткани, сукна, миткаля или бумазеи, после чего сшиваются слои диска вместе в несколько слоев. Сшитые круги нужно склеить между собой, оставляя по краю 3-4 сантиметра. Диск насаживают на патрон сверлильного устройства таким способом, как и крепился войлочный диск.

Рабочий процесс

Прижмите металлическую поверхность к вращающемуся диску, чтобы начать процедуру электрополировки в домашних условиях. Рабочую поверхность кругов при полировании рекомендуется периодически смазывать специальной полировальной смесью, причем в определенной дозировке.

Помните, что круг будет «салить» деталь при избытке смеси, при её недостатке круг быстро износится, а металл не получит желаемого блеска. Поэтому при смазывании полировальных кругов свободной от полировальной смеси оставляйте примерно четверть рабочей поверхности.

Эластичные круги должны вращаться и прижиматься к деталям с определенным усилием, сама полируемая деталь должна по отношению к кругу свободно передвигаться. Электрополировку с применением смесей можно осуществлять торцом или периферией круга. Перемещение изделий производят непосредственно особым приспособлением или рукой.

Частота вращения круга на полировальном станке составляет 2000—2800 оборотов в минуту. Полировальные станки с большой частотой вращения кругов используют, когда требуется значительное качество обработки. Для достижения зеркального блеска электрополировку алюминия осуществляют при более низких частотах.

Если изделия, которые предстоит подвергнуть воздействию полировки, имеют простую форму — плоскую или квадратную, то вы можете их обработать на универсальном электрическом станке, где установлен полировальный круг прямого профиля. Для проведения грубой обработки предназначены твердые и жесткие круги, для тонкой — мягкие.

Твердые круги интенсивно полируют, но быстро засаливаются, особенно при обработке мягкого цветного и драгоценного металла или его сплава. Мягкие эластичные круги малоэффективны на предварительных операциях и способны деформироваться и расплющиваться при сильном прижатии к обрабатываемой детали.

Периодически отнимайте диск от металлической детали для оценки качества создаваемой полировки. Когда внешний вид металла вас удовлетворит, а деталь станет идеально гладкой, блестящей и ровной, можно остановить процесс. После этого повторите процедуру на тряпичном диске, который способен снять с поверхности металла остатки полировочного вещества.

Электрохимическая полировка

Электрохимическое полирование представляет собой процесс, который характеризуется химическими реакциями между обрабатываемым изделием и электролитом под действием электрического тока. Эта процедура приводит к уменьшению шероховатости и возникновению зеркального блеска.

Микро- и макро-полирование

Для проведения электрохимического полирования обрабатываемое изделие, которое является анодом, соединенным с плюсом источника тока, помещают в ванну с электролитом. Второй электрод – медные катоды. Благодаря специальному составу электролита для электрополировки и созданным условиям (формирование пленки повышенного сопротивления) фиксируется неравномерное растворение.

В первую очередь будут растворяться наиболее выступающие точки, вследствие чего уменьшается шероховатость, а потом исчезнет совсем, и поверхность детали станет блестящей и гладкой. Избирательное растворение подобных торчащих элементов протекает одновременно с получением блеска.

Процесс удаления больших выступов называют макро-полированием, а растворение малых неровностей – микро-полированием. Если эти два процесса протекают одновременно, то поверхность металла будет приобретать гладкость и блеск. Бывают ситуации, когда данные качества являются друг с другом несвязанными, то есть блеск достигается без сглаживания и наоборот.

В процессе электрохимической полировки на поверхности анода образуется гидроокисная или окисная пленка. Если она покрывает поверхность равномерно, то создаются условия, что необходимы для микро-полирования. Внешняя часть подобной пленки будет непрерывно растворяться в электролите.

Поэтому для успешной процедуры требуются условия, в которых существует равновесие между скоростями формирования окисной пленки и ее химического растворения, чтобы толщина пленки была неизменной. Наличие пленки подразумевает возможность совершения обмена электронами между полируемой деталью и ионами электролита без риска разрушения агрессивным электролитом металла.

Процесс макро-полирования зависит от наличия прианодной пленки, которая является более толстой в углублениях и тонкой на выступах. Подобная пленка способствует быстрому растворению выступов, потому что на них создается высокая плотность тока, а электросопротивление над ними будет меньше, чем над различными углублениями.

Эффективность действия прианодной пленки увеличивается с возрастанием ее внутреннего сопротивления. Электролиты, которые содержат комплексные соли или соли слабодиссоциирующих кислот, способны повышать сопротивление прианодной пленки.

Электролиты и растворители

На течение процесса электрополировки кроме прианодной пленки оказывают действие и другие факторы, такие как движение анода, что состоит в механическом перемешивании электролита. Электролиты некоторого состава способны нормально функционировать только при нагреве. Общее правило кроется в следующем: увеличение температуры способно снижать скорость нейтрализации и повышать скорость растворения пленки.

Значимыми факторами, которые влияют на течение процедуры электрохимической полировки, выступают напряжение и плотность тока. Зависимо от обрабатываемого металла и состава электролита принято вести полирование при режимах, которые соответствуют разным участкам кривой. К примеру, полировку меди в фосфорной кислоте проводят при режиме предельного тока без образования кислорода.

Самое большее распространение получили электролиты, изготовленные на основе серной, хромовой и фосфорной кислоты. Для увеличения вязкости раствора в него вводят метилцеллюлозу и глицерин. В качестве ингибиторов травления принято добавлять в электролит триэтаноламин и сульфоуреид.

Для очистки изделий после процедуры электрополировки принято использовать растворители, которые изготовлены на основе хлорированных углеводородов — перхлорэтилен и трихлорэтилен.

Эти вещества являются негорючими, их способность к удалению паст и жировых загрязнений с изделий выше, чем у этилового спирта или бензина. Изделия нужно загрузить в ванну, обработать мягкой волосяной щеткой, перегрузить в сосуд с нагретым нашатырным спиртом, где удаляться остатки паст и жир.

В качестве щелочного моющего средства применяют щелочи (едкое кали, едкий натр), поташ, соду и нашатырный спирт. В последние годы популярностью все больше пользуются моющие составы на основе всевозможных поверхностно-активных веществ. С успехом можно использовать ванны, в которых процесс очистки проводится в поле ультразвука, что существенно увеличивает производительность и качество очистки поверхности.

Ванны для электрополировки

Для электрохимического полирования принято изготавливать специальные ванны. Помните, что они являются очень опасными для здоровья, особенно при высокой температуре. Для полировки изделий из цветных и черных металлов, в частности из углеродистой стали, самым популярным остается универсальный электролит.

Его состав такой: ортофосфорная кислота (65%), серная кислота (15%), хромовый ангидрид (6%), вода (14%). Режим работы: температура около 70-90 градусов по Цельсию, напряжение на уровне 6-8 В, анодная плотность тока примерно 40-80 а/дм2, выдержка 5-10 минут.

Электрополировку нержавеющей стали – хромоникелевой и хромоникельмолибденовой принято проводить в следующем растворе: ортофосфорная кислота (65%), серная кислота (15%), хромовый ангидрид (6%), глицерин (12%), вода (13%).

Режим работы данного раствора: температура порядка 45-70 градусов по Цельсию, анодная плотность тока близко 6-7 а/дм2, уровень напряжения 4,5-6 В. Выдерживают деталь в такой ванне 4- 30 минут: для штампованных изделий достаточно 4-6 минут, для деталей после термической обработки или сварки 10-12 минут, для литых отпескоструенных изделий из стали – полчаса.

Для полирования изделий из алюминия или его сплава применяют хорошо зарекомендовавший себя электролит такого состава: ортофосфорная кислота (65-70%), хромовый ангидрид (8-10%), вода (20-27%). Режим работы: температура на уровне 70-80 градусов, в свежеприготовленном растворе плотность тока должна достигать 10-30 а/дм2, в насыщенном солями растворе – 10-20 а/дм2. Выдерживают деталь 5 минут и больше.

Для электрополировки деталей из дюралюминия необходим такой состав раствора: серная кислота (40%), ортофосфорная кислота (45%), хромовый ангидрид (3%), вода (11%). Режим работы: температура в пределах 60-80 градусов Цельсия, анодная плотность тока на уровне 30-40 а/дм2, уровень напряжения 15-18 В, выдержка – пара минут.

Таким образом, при необходимости электрополировки деталей в домашних условиях вы можете пойти двумя путями – изготовить специальное оборудование с валом электромотора и полировально-шлифовальными кругами или оборудовать ванну полирования и приготовить нужный для данного случая электролит. Что ближе – выбирать вам!

Электрохимическая полировка нержавеющей стали – процесс, тенденции

Электрохимическая полировка – оборудование и технологии

Для заказа услуг по электрополировке Вы можете заполнить нижеследующую форму либо обратиться к нашей статье в разделе “Услуги”: Услуга электрополировки.

Процесс дополняет финишную механическую обработку

Использование электрополировки сталей практикуется в коммерческих целях с 1930-х годов, в основном, касалось придания внешней привлекательности потребительским товарам, таким как посуда и авторучки, фурнитура и др. В последние же годы акцент сместился на обработку инженерного оборудования, особенно в пищевой, медицинской, фармацевтической и полупроводниковой промышленности. Электрохимическое растворение металлической поверхности используется для улучшения гладкости, отражающей способности, чистоты и пассивности стальных изделий или некоторой комбинации этих характеристик поверхности. При применении к компонентам трубопроводных систем электролитическая полировка помогает достигать и поддерживать необходимые показатели коэффициента шероховатости поверхности.

В то время как обычные процессы механической обработки представляют собой процессы удаления макрометалла, электрополировка – это микропроцесс. Таким образом, она не является конкурентом таких процессов, как шлифование, бластинг, пескоструйная обработка и механическая полировка, а скорее является дополнением.

Почти все металлы и сплавы могут быть электрополированы, но на практике нержавеющая сталь составляет наибольшую часть коммерческого электрополирования. Собственная прочность и коррозионная стойкость нержавеющей стали делают ее предпочтительным материалом для технологического оборудования и многих потребительских товаров.

Технология электрополировки

Изделие, подлежащее электрохимической полировке, соединяется с анодной (+) стороной источника постоянного тока, а катодная (-) сторона соединена с инертным металлом, обычно, свинцом или нержавеющей сталью. И деталь, и катод погружены в раствор кислот, так называемый электролит, и, когда ток протекает через эту цепь, металл на поверхности растворяется. Почти сразу на поверхности детали выделяется большое количество кислорода, образуя плотный газовый слой. Из-за тенденции электрического тока течь от точек и выступов, растворяются преимущественно эти области, что приводит к сглаживанию поверхности. Вязкий пограничный слой, образующийся в результате выделения газов, способствует преимущественному растворению пиков. Процесс оптимизируется путем контроля химического состава раствора, температуры, плотности тока и времени.

Электрополировка обычно считается погружным процессом. Некоторые детали, такие как большие трубы или сосуды, могут сами стать резервуаром для внутренней электрохимполировки. Бывают случаи, когда очень большие детали необычной формы, которые не помещаются в резервуар для полировки или не могут стать резервуаром, обрабатываются с помощью установок для местной электрополировки. В этих случаях сама деталь является анодом. Электролит и катод подаются на деталь с помощью специального оборудования, которое в разговорной речи называется аппаратами для травления и пассивации сварочных швов.

В большинстве случаев размер и конфигурация изделий, подходящих для электрополировки, ограничены только воображением специалиста по электрополировке.

Размер изделий варьируется от маленьких (полые иглы) до больших (емкости по 45 000 литров).

Некоторые детали могут быть погружены непосредственно в ванны для электрополировки, в то время как другие могут потребовать предварительной обработки для удаления жира, загрязнений или окалины. После обработки детали должны быть тщательно промыты для удаления раствора электролита.

Детали простой формы можно электрополировать с помощью катодов общего назначения, расположенных на расстоянии нескольких сантиметров или более от детали. Сложные формы могут потребовать использования сложных приспособлений и специально сконструированных соответствующих катодов (катодной сетки) для обеспечения равномерной электрополировки по всей поверхности, а также для электрохимической полировки выбранных областей.

Электролиты очень “кислые” (на основе агрессивных кислот) и коррозийные, требуют коррозионно-стойкого оборудования и пристального внимания к безопасности сотрудников в средствах индивидуальной защиты и рабочих методах, предотвращающих контакт с раствором.

Еще одним моментом, с точки зрения соображения безопасности, является образование выделений газа. Процесс генерирует выделение кислорода и водорода; перемешивание раствора снижает это явление.

Электролитическая полировка крупных деталей может потребовать ток до нескольких тысяч ампер, что требует использования больших выпрямителей и тяжелых кабелей или шин. Кроме того, может потребоваться использование системы охлаждения для поддержания температуры раствора и электрических разъемов.

Удаление металла с плоской поверхности, как правило, составляет менее одной тысячной сантиметра, но нередко на острых кромках удаляется до 10 раз более толстый слой. По этой причине электрополировка часто используется для удаления заусенцев. В целом, изогнутые и сложные формы электрополировать легче, чем плоские поверхности.

Время электрохимической полировки колеблется от одной до 20 минут, хотя иногда необходимо более продолжительное время.

Для обработки изделий, сравнительно небольших по габаритам, тем более если вы их производите большими партиями, лучше всего на своем предприятии организовать цех по электрохимической обработке. В этом случае лучше всего использовать специальные ванны для полировки методом погружения изделия в электролит. Тогда как очень габаритные или трудно транспортируемые изделия можно электрополировать с помощью подрядных организаций. Внешняя электрополировка не обязательно более опасна, чем в специальной ванне, но она требует особого внимания к некоторым факторам. Электролиты очень коррозийны и опасны. Кроме того, промывочные (отработанные) воды считаются опасными отходами, поэтому лучше всего, если на площадке имеется возможность обработки отходов и сточных вод, которые содержат трехвалентный хром, ионы никеля и разбавленную кислоту.

Если на объекте нет таких средств, необходимо собрать отработанные отходы и передать их в специализированные компании для их вывоза и последующей утилизации.

Улучшение поверхности

Электрохимическая полировка может создавать зеркальные отражающие поверхности, которые повышают привлекательность продукта и сохраняют его внешний вид. Если использовать стандартную меру – среднюю арифметическую шероховатость (RA), которая измеряется в микродюймах (µin.), – электрополировка часто уменьшает шероховатость поверхности примерно наполовину. Т.е., поверхность с 100-µin. RА часто можно улучшить до 50 µin. RА, а при 10 µin. RА часто улучшается до 5 µin. RA.

Тем не менее, эта обработка истончает изделие. По мере того, как начальная поверхность становится все более и более гладкой, последующая обработка уже не даст такого же результата. В некоторых случаях электрополировка может фактически увеличить шероховатость поверхности, обнажая пустоты или включения, которые ранее были “размазаны” и скрыты механической обработкой.

Гладкость, достигаемая электрохимполировкой, более или менее соответствует крупности абразивных материалов:

Взаимосвязь между количеством абразивной крошки и шероховатостью поверхности, измеряемой в микродюймах, иногда используется для определения гладкости поверхности:

Поверхностные характеристики

    Электрополировка улучшает микроочистку детали.

При осмотре на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) даже на самой зеркально полированной (механически) поверхности могут быть выявлены пятна и включенные абразивные материалы, оксиды и мусор. Та же поверхность после электрополировки может не отличаться при осмотре невооруженным глазом, но при сканировании SEM с увеличением в 1000 раз, как правило, обнаруживается абсолютно чистая поверхность, свободная от посторонних материалов и абразивных повреждений. Этот процесс микроочистки улучшает коррозионную стойкость электрополированных поверхностей.

Электрополировка улучшает пассивность или коррозионную стойкость нержавеющей стали.

В качестве доказательства этого последняя версия ASTM A967 признает электрохимическую полировку как принятый метод пассивации. Хотя явление пассивности не до конца понято, факты показывают, что свободное железо удаляется из тонкого поверхностного слоя глубиной всего в несколько ангстрем, в результате чего образуется поверхность с более высоким содержанием никеля и хрома, чем исходный материал. Кроме того, хром и никель на поверхности быстрее окисляются, чем это происходит естественным путем.

Электрополировка удаляет весь или часть механически деформированного и напряженного слоя.

Тем самым обеспечивается третий механизм для улучшения коррозионной стойкости. Такое удаление поверхностного слоя с высоким напряжением также может улучшить сопротивление коррозии.

Кроме того, электрополированные поверхности легче чистить, что особенно выгодно при эксплуатации оборудования, используемого для пищевых продуктов и напитков, фармацевтических и медицинских производственных линий.

Оценка поверхности

Методы оценки электрополировки включают в себя:

    Сканирующая электронная микроскопия (SEM).

SEM идеально подходит для проверки поверхности на гладкость и для обнаружения особенностей, которые могут позволить частицам накапливаться, SEM обеспечивает огромное увеличение. При этом методе снимается несколько снимков под разными углами. Это похоже на исследование поверхности апельсина несколькими камерами и создание единого изображения части поверхности апельсина.

Оже-электронная спектроскопия (AES).

Этот метод, который анализирует атомный состав сплава, является мощным, но имеет несколько ограничений. Во-первых, он определяет идентичность элементов, присутствующих только на поверхности. Во-вторых, он не может отличить металлический хром от трехвалентного или шестивалентного хрома. В сочетании с другими методами можно использовать AES для изучения различных глубин или слоев. Это похоже на определение элементов в одном конкретном слое. Этот метод предоставляет данные, которые могут быть представлены в виде диаграмм, графиков или линий тренда.

Электронная спектроскопия для химического анализа (ESCA).

Инструмент для определения состава оксида, ESCA может различать различные формы присутствующих элементов, таких как металл, трехвалентный и шестивалентный хром. Измерения также могут быть сделаны на различной глубине от поверхности. Это похоже на определение различных компонентов в одном слое. Собранные данные могут быть использованы для выражения соотношений хрома к железу, толщины оксидного слоя и степени образования оксида в слое. Этот метод предоставляет данные, которые могут быть представлены в виде диаграмм или графиков.

Подготовка к электрохимической полировке

Некоторые детали можно электрополировать без механической подготовки.
Например, некоторые виды фрезерной обработки дают отличные результаты электрополировки без предварительной механической обработки. Холоднокатаный 2B универсальный материал получается ярким, гладким и чистым, хотя любые царапины, полученные при обработке и изготовлении, требуют предварительной механической обработки, чтобы получить однородную электрополированную поверхность. Финишная обработка 2B, на самом деле, предпочтительнее обработки, которая производится с помощью относительно грубых абразивов с зернистостью от 50 до 150, которые оставляют видимые царапины.

Горячекатаный, обработанный кислотой материал после электрополировки становится блестящим и белым, однако проявляются многие углубления и неровности, которые возникают в результате процесса горячей прокатки и удаления окалины. Получение зеркального блеска на этом материале требует многократных проходов с абразивами с постепенно снижающейся зернистостью перед электрополировкой.

Пескоструйная, дробеструйная, стеклоструйная, дробеметная обработка обычно приводят к получению слишком грубых поверхностей, чтобы их можно было полностью сгладить с помощью электрополировки. SEM-исследование после электрохимполировки поверхностей данными видами обработки показывает, что поверхность очищена и сглажена, но так и не стала идеально гладкой:

Аналогичным образом на поверхностях, полированных грубыми абразивными материалами, никогда не удаляются все царапины. По большей части, электрополировка полностью сглаживает абразивные царапины от зернистости 220 и более, но царапины от более грубых материалов, чем 220 зернистости, остаются видимыми. Обратите внимание, что подготовка с абразивами менее 320 зернистости не всегда приводит к получению более качественного покрытия после электрополировки.

Электрополировка может быть отличным инструментом для удаления заусенцев.
В некоторых случаях это единственный экономически оправданный метод. Например, заусенец в очень маленьком просверленном, пробитом или резьбовом отверстии. Электрополировка может удалить такой заусенец, и, поскольку процесс обеспечивает преимущественное удаление выступов, он делает это без изменения размеров детали.

Некоторые заусенцы требуют механического удаления. Пробитое отверстие может иметь заусенец перпендикулярно поверхности, слишком большой, чтобы его можно было удалить путем электрополировки. Механическая операция, такая как абразивная шлифовка, может использоваться для удаления большей части заусенцев, оставляя небольшие, острые заусенцы в отверстии. Оставшиеся заусенцы можно затем удалить электрополировкой. Заусенцы, наиболее подверженные удалению методом электрополировки, представляют собой мелкие, острые и их трудно или невозможно удалить механически.

Электрополировка также является ценным инструментом для получения точных радиусов.
Например, когда встречаются две шлифованные поверхности, она может удалить любой мелкий заусенец и оставить небольшой, но определенный радиус. Электрополировка может считаться методом точной обработки, особенно подходящим, когда необходимо удалить очень тонкий слой металла для достижения точного размера с тонкой обработкой поверхности.

Сварка перед электрополировкой может быть особой проблемой, которая связана с процессом сварки и навыками сварщика. С одной стороны, сварной шов может иметь пустоты и включения, которые при удалении поверхностного слоя будут видны. С другой стороны, сварные швы высшего качества могут быть хорошо электрополированы без предварительной обработки. Пассивация перед электрополировкой может быть необходима для достижения наилучших результатов.

Кроме того, фазовые изменения, сегрегация сплавов и выделение карбидов могут стать более заметными после электрополировки, особенно когда эти изменения вызваны сваркой и находятся в ограниченных областях. В некоторых случаях эти проблемы могут быть сведены к минимуму таким же образом, путем пассивации перед электрополировкой.

Упаковка

Если упаковочные материалы и процессы транспортировки изделий перед электрохимической полировкой выбраны неправильно и не верно используются, они могут создать проблемы при последующей обработке. Кроме того, неправильная упаковка может привести к повреждению при транспортировке, которое невозможно будет исправить во время обработки.

Пузырьковая пленка является подходящим упаковочным материалом, но она не должна вступать в прямой контакт с металлическим компонентом. Химические вещества в обертке оставляют рисунок, который становится очевидным во время обработки.
Лучшая практика после электрополировки – обернуть детали в бескислотную, не содержащую серу бумагу.
При необходимости детали могут быть обернуты пузырьковой пленкой поверх бумаги.

В работах по финишной обработке металла принято возвращать детали в той же упаковке, в которой они прибыли. Это следует учитывать при подготовке деталей к отправке на электрохимическую полировку.

Перед электрополировкой должны быть полностью удалены защитные покрытия, особенно в местах, подверженных нагреву, например, в зоне сварного шва. Остатки клея также необходимо полностью удалить, обычно изделие протирают растворителем или ацетоном, перед механической обработкой или электрополировкой.

Во время последующей обработки или монтажа оборудования следует соблюдать осторожность, чтобы избежать контакта с углеродистой сталью или непассивированной нержавеющей сталью. Такой контакт может привести к переносу свободного железа, что ухудшает пассивность детали.

Последние тенденции

За последние несколько лет возник большой интерес к производству чрезвычайно чистых и устойчивых к коррозии компонентов для использования со сверхчистыми газами и жидкостями. Электрополировка оказалась эффективным методом в этой области. Трубопроводы, клапаны, сосуды, насосы и другие компоненты, используемые при работе со сверхчистыми газами и жидкостями, часто подвергаются механической обработке, а затем электрополируются до чрезвычайно низких значений шероховатости поверхности. Окончательная оценка электрополировки состоит из двух компонентов: внешний вид поверхности и химический состав поверхности. Первая оценка предназначена для определения эффективности самого полирующего действия; Во вторых, необходимо обеспечить, чтобы полученная поверхность была как можно более пассивирована и максимально защищена.

Другим инновационным процессом, который имеет потенциал, является электрополировка в качестве подготовки к физическому осаждению из паровой фазы (PVD). Некоторые данные свидетельствуют о том, что PVD-покрытия можно наносить на электрополированные поверхности из нержавеющей стали с большим успехом, чем на никелированные хромированные поверхности. Одна из причин этого успешного применения состоит в том, что электрополированные поверхности практически не имеют характеристик и обеспечивают чрезвычайно чистую поверхность для покрытия PVD. Большинство из этих применений также включают механическую полировку или полировку, по меньшей мере, на выбранных участках с последующей электрополировкой перед нанесением PVD-покрытия.

Технология шлифовки потолка после шпатлевки

Любой изъян на поверхности потолка тут же привлекает внимание, так как потолок – одна из самых заметных деталей в помещении. Именно поэтому, его отделке необходимо уделить достаточно внимания и провести множество самых разных работ, среди которых особенное место занимает шлифовка потолка. На этом этапе формируется гладкая поверхность и от того, насколько тщательно и старательно будет выполнен процесс шлифовки зависит ее конечный внешний вид.

Подготовительный процесс

До начала шлифования потребуется создать ту плоскость, которую предстоит довести до идеального состояния. Осуществляете это, посредством нанесения нескольких слоев шпаклевки и грунта. После того, как шпаклевка полностью просохнет, можно будет перейти непосредственно к шлифованию.

Однако, даже имея готовую к работе поверхность, шлифовать нельзя начинать без правильно подобранного и подготовленного инструмента. Его приобретение также можно отнести к подготовительным этапам, а приобрести или приготовить потребуется следующее:

  • Освещение в виде прожектора или мощной переносной лампы.
  • Кисть с достаточно мягким ворсом для сметания пыли.
  • Шпатель или острый канцелярский нож для срезания небольших неровностей.
  • Шлифовальная сетка или наждачная бумага для самого процесса.

Важно: если вы остановили свой выбор на наждачке, то лучше взять ту, которая изготовлена на тканевой основе, так как абразивный слой на таких изделиях держится лучше.

Помимо всего перечисленного, понадобится пылесос для уборки, респиратор для защиты органов дыхания, защитные очки и спецодежда, в которой вы будете работать. Еще понадобится некоторое количество тряпок или ветоши для вытирания рук.

Технология работ

Так как шлифовка потолка после шпатлевки всегда считалась наиболее неприятным видом таких работ, стоит подготовиться к длительному и не самому приятному времяпровождению. В первую очередь, это связано с тем, что вся пыль будет падать вам непосредственно на голову, лицо и плечи. Именно поэтому, пренебрегать защитными приспособлениями виде очков и респиратора не стоит ни в коме случае – пыль не только неприятна, но, еще и опасна, так как может попасть в легкие и вызвать различные заболевания.

Сам же процесс довольно прост, если не сказать примитивен – спиральными движениями с небольшим нажимом предстоит «протереть» всю поверхность потолка. Усилие всегда должно быть одинаковым и поэтому, при появлении признаков усталости лучше сделать небольшой перерыв.

Если работать специальной машиной, то процесс ускорится, но, большинство предпочитает работать руками, без использования техники. Это объясняется доступностью инструмента и простотой выполнения работ.

Приспособления для ручной шлифовки также просты: небольшая площадка с держателем, в котором можно закрепить шлифовальную сетку или наждачку станет наиболее удобным вариантом. При этом, сетка не так сильно забивается пылью, а наждак стоит дешевле. Можно обойтись и простым деревянным бруском, к которому также прикрепляются сетка или наждачка. Однако, работать приспособлением такого типа сложнее и не так удобно.

Важные моменты

Чтобы результат работ вас порадовал, необходимо соблюдать несколько простых рекомендаций, позволяющих значительно повысить качество выполнения шлифовки. Это особенно важно, когда выполняется шлифовка потолка под покраску – здесь недопустимы никакие погрешности в работе и плоскость должна быть идеально гладкой.

  • Всегда используйте защитные очки и респиратор. Очки позволят лучше видеть, что вы делаете, а респиратор обеспечит безопасное дыхание.
  • Свет играет ключевую роль – установите его таким образом, чтобы он падал на обрабатываемую плоскость сбоку. Так будет видно малейшие изъяны поверхности – когда тени от бугорков и неровностей исчезнут, можно переходить на следующий участок перекрытия.
  • Следите за тем, чтобы рабочие инструменты не забивались пылью. Скопившиеся частицы могут повредить уже обработанные плоскости. По той же причине почаще смахивайте пыль с потолка кистью.
  • Не старайтесь выровнять сразу большой участок покрытия – от этого скорость работ возрастет незначительно, но, очень сильно увеличится риск допустить ошибки и не заметить некоторые изъяны поверхности.

Остальное зависит о вас – насколько тщательно и аккуратно вы проделаете весь комплекс работ, настолько хорошим будет результат.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: