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.

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 60–800С, плотность тока 15–80 А/дм2, 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 60–800С, плотность тока 20–50 А/дм2, 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 70–750С, 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 30–400С, плотность тока 20–50 А/дм2.

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 60–800С, плотность тока 10–50 А/дм2, 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 20–250С, плотность тока 20 А/дм2, 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 95–1000С до 5 минут.

Электрохимическое полирование никеля проводят в электролите: 1000-1100 г/л серной кислоты при 20-300С и плотности тока 20-40 А/дм2 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»).

По разработке новых электрохимических технологий обращайтесь к нам.

New!

Похожие публикации:

Запись опубликована в рубрике В помощь технологам. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

14 комментариев: Химическое и электрохимическое полирование металлов.

  1. Ирина говорит:

    Уважаемая,Галина Владимировна.
    Я пыталась выполнить электрохимическую полировку алюминиевой фольги толщиной 0,2 мм в растворе H3PO4 1300 г/л;CrO3 172 г/л; H2O 1л.
    условия: 70 град.С; 150-200 мА/см2; 5 мин. Образец представляет собой пластину 1см2. Он был предварительно механически отполирован алмазными пастами и промыт в ацетоне и изопропиловом спирте.
    Результат увы оказался неутешительным. После обработки поверхность покрылась черными пятнами. В чем может быть причина подобного явления?
    С уважением, Ирина.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Ирина!
      Электрохимическое полирование хорошо работает на чистых сплавах АД0, АД1 на деталях с круглой, выпуклой конфигурацией. На плоских поверхностях, как правило, образуются «набросы», а наличие в образцах примесей других металлов дают темные разводы.
      На плоской фольге получить зеркальную поверхность весьма затруднительно.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  2. Татьяна говорит:

    Здравствуйте, Галина Владимировна.
    Возникла сложность в подборе состава электролита для электрополирования сплава с содержанием Al-30%, Ca-3%, РЗМ-25% и никеля соответственного 42%. Надеюсь на совет. Заранее спасибо

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Татьяна!
      Электрохимическое полирование хорошо работает на чистых сплавах АД0, АД1 на деталях с круглой, выпуклой конфигурацией. На плоских поверхностях, как правило, образуются «набросы», а наличие в образцах примесей других металлов дают темные разводы.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  3. Vitin говорит:

    Уважаемая Галина Владимировна!
    Занимаюсь электрополировкой латуни. В последнее время к нам поступила партия металла, которая после отжига практически не поддаётся электрополировке. (Режим электрополировки:
    — суммарная площадь поверхности заготовки — 0,2-0,21 дм2 (каждая деталь полируется отдельно на подвесе из латунной проволоки);
    — плотность тока — 30 А/дм2 (может варьироваться вплоть до 60-70А/дм2);
    — электролит — раствор ортофосфорной кислоты в дистилированной воде, плотность 1,51 г/см3;
    — напряжение холостого хода — 19В; падение напряжения на ванне в рабочем режиме — 4В.
    — время полировки — 7-15 секунд.) Не подскажете ли, как с этим явлением бороться? Отжиг нам необходим для улучшения условий штамповки заготовок.
    Заранее благодарен за ответ. Фотографии дефектов имеются, (как их переслать, подскажите также).

    • Koroleva говорит:

      Добрый день!
      В настоящее время фосфатный электролит без добавок практически не применяют из-за трудностей регулирования процесса, т.к. полирование происходит в режиме предельного тока. Добавка ионов шестивалентного хрома способствует получению более блестящих покрытий. Рекомендуемый состав электролита:
      Ортофосфорная кислота 850 – 900 г/л
      Хромовый ангидрид 100 – 150 г/л
      Плотность раствора 1,6 – 1,61 г/см3, температура 30 – 40 С, анодная плотность тока
      20 – 50 А/дм2, продолжительность 0,5 – 5,0 минут. Катоды – медь, свинец.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  4. павел говорит:

    Здравствуйте, Галина Владимировна.
    Занимаюсь серебрением изделий из меди. Прошу Вас подсказать состав и способ приготовления электролмита полирования меди.
    Заранее спасибо.
    С уважением, Павел.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Павел!
      Для электрохимического полирования меди и ее сплавов применяют электролит: фосфорная кислота 850-900 г/л, хромовый ангидрид 100-150 г/л, температура 30-40 С, плотность тока 20-50 А/дм2.
      Приготовление:
      В рабочую емкость наливают дистиллированную воду, добавляют расчетное количество кислоты. Отдельно растворяют хромовый ангидрид и вливают в ванну. Перемешивают.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  5. Виталий говорит:

    Добрый день, Галина Владимировна. Пытаемся организовать родирование серебряных изделий. В компании продающей растворы для родирования предлагают сперва палладировать, а только затем родировать, при этом сказали что дистиллированной воды недостаточно, а нужна некая специальная очищенная вода. Родий получается слишком светлый и не очень хорошо защищает изделия (со временем появляются следы окисления). Подскажите, пожалуйста, что делаем не так и может ли это быть связано с водой (сейчас используется вода дистиллированная без подогрева), спасибо.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Виталий!
      Покрытие родием используется как защитно-декоративное для защиты серебра от окисления. Наносится непосредственно на поверхности: серебра, никеля, меди, мельхиора, латуни и бронзы. Подслоя палладия не требуется. Безусловно, каждый металл требует своей подготовки (обезжиривания, травления, активации).
      Блестящее покрытие требует блестящей подложки.
      Как любое гальваническое декоративное покрытие, родий очень чувствителен к примесям, которые находятся в электролите и могут вызывать образование темных осадков. Матовые участки на покрытии могут образовываться в частности от присутствия хлора, который содержится в водопроводной воде. Чистоты обычной дистиллированной воды, как правило, достаточно для получения качественных покрытий.
      Чистые родиевые покрытия имеют светлые тона. Это нормально.
      Химическое поведение родиевых покрытий в большей степени зависит от условий осаждения и загрязнений или добавок, которые имеются в электролите.
      Электролит надо готовить самим, а не покупать у чужих дядей!
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  6. Наталья говорит:

    Здравствуйте Галина, возник вопрос при подборе источника питания, у нас есть плита 25х820х310, сталь 12Х18Н10Т? Что можете посоветовать?

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Наталья!
      Выбор источника питания зависит от загрузки ванны электрополирования и состава электролита.
      При использовании фосфатного электролита расчет проводят, исходя из параметров: плотность тока 20-50 А/дм2, напряжение на ванне не более 15В.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  7. наталья говорит:

    Галина здравствуйте,в какой пропорциональности нужно смешивать реагенты для приготовления электролита для электрохимической полировки нержавеющей стали.Тка же хотелось узнать чем можно заменить катапин.Спасибо за ответ.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Наталья!
      Можно и без катапина, тогда состав будет немного другой:
      фосфорная кислота 680 — 730 г/л, серная – 580-630, триэтаноламин 1-1,5 г/л. Температура 45 – 60 С, плотность тока 25-30 А/дм2, время 3-5 минут.
      Сначала вливают фосфорную кислоту, к ней добавляют серную, затем триэтаноламин.
      Королева Галина Владимировна.