Электрохимическая полировка стали

Электрохимическая полировка – процедура обработки поверхности заготовки с помощью ее погружения в раствор кислоты под воздействием электротока. Она сглаживает поверхность детали и дает возможность делать полирование металлов без применения лакокрасочных покрытий. В результате взаимные действия компонентов химии и электрозарядов запускаются реакции, придающие изделию блеск зеркала.

Описание метода

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

Процесс электрохимической полировки детали происходит поэтапно:

1. Изготовление электролитических ванн, которые предназначены для полирования поверхности изделия. В их состав входят многофункциональные электролиты: фосфорная кислота, серная кислота, хромовый ангидрид и вода. При полировке изделий, выполненных из нержавейки, дополнительно применяется 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 больших температур, представляют опасность для человеческого здоровья. При попадании растворов на покровы кожи высок риск образования химических ожогов.
2. Подготовка заготовки к отделке. Изделия не должны содержать на собственной поверхности глубокие рисунки и большие царапины, не подлежащие электрохимической полировке. Важно, чтобы деталь была выполнена из мягких металлов. Этот показатель влияет на степень хорошо полирования. Чем тверже металл, тем сложнее достигнуть гомогенной поверхности при сглаживании шероховатых сторон заготовки.
3. Взаимное действие детали с растворами электролитов. В данном случае железная заготовка выступает как анода – электрода с позитивным 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 нержавейки – до 30 мин. В результате реакции выполняется постепенное сглаживание шероховатостей из-за возникновения гидроксидной или оксидной пленки. Полирование происходит благодаря обмена частиц между анодом и электролитом. После окончания электрохимической полировки поверхность заготовки становится гомогенной и приобретает блеск зеркала.

В теории механизм электрохимической полировки поясняется гипотезой вязкой пленки. В согласии с гипотезой, полирование детали выполняется после образования поверхности анода в результате растворения частиц вязкой пленки, в состав какой входят продукты анодного растворения. Пленочная поверхность обладает большими показателями сопротивления, ее толщина отличается на впадинах и выступах заготовки. Из-за разницы величины сопротивления вязкой пленки и способности тока собираться на остриях, на различных участках изделия меняется скорость растворения шероховатостей. В результате шершавая сторона полностью сглаживается и приобретает гомогенную поверхность.

Электрохимическую полировку деталей возможно проводить дома. Чтобы это сделать нужно приобрести оборудование с валом электрического мотора и кругами для шлифовки или создать электролитическую ванную и сделать химический раствор из соответствующих веществ.

Если деталь имеет очень много больших недостатков, то в начале электрохимической полировки она подвергается обработке механическим путем с помощью машины для шлифования с крутящимися кругами.

После окончания данного процесса заготовка помещается в щелочной раствор и присоединяется к заряженному электроду. Процедура электрохимической полировки в себя включает макрополирование: растворение выступающих вершин больших размеров, и микрополирование: сглаживание небольших поверхностей изделия.

Полировочный процесс может быть ускорен при следующих условиях:

• толщина отделываемой пленки одинакова на всей поверхности детали;
• смешивание и температурное увеличение электролитов;
• наличие комплексных солей или солей слабодиссоциирующих кислот в составе электролитов;
• увеличение значений напряжения и силы тока.

Данные моменты делают меньше величину слоя поверхности заготовки, что дает возможность делать процедуру полировки за меньший временной промежуток.

Оборудование и материалы

Для электрополировки металла нужны источники постоянного тока с невысокими показателями напряжения и инструменты, для настройки электрического режима. Электролитические ванны обязаны быть оборудованы нагревателями, поддерживающими температуру химического раствора. Они помещаются в прочную оболочку, располагающуюся на поверхности внутри ванны, отделаной химическими и теплостойкими материалами.

Для выполнения техники безопасности в лабораториях для отделки внутренних конструкций электролитической ванны используют стеклянные, фарфоровые и материалы из керамики. В условиях лаборатории источником тока являются выпрямители, сделанные из селена или германия. В зависимости от необходимого напряжения может быть установка нескольких выпрямителей.

Для полирования стальных заготовок требуется регулировочное оборудование. Для настройки величины электрического тока в условиях в промышленности используют первичную обмотку блока питания, соединенного с выпрямителями. Воспользовавшись его помощью выполняется бесступенчатое управление тока при помощи изменения значений напряжения.

Электрохимическая полировка металлов проходит с использованием электролитов, составленных на основе серной, фосфорной и хромовой кислот. Дополнительно добавляется глицерин, увеличивающий общую вязкость раствора. Перемешивать все электролиты нужно в правильной пропорции. В следующей таблице представлены соотношения кислот для полирования деталей, сделанных из самых разных типов металлов:

Углеродистая сталь Нержавейка Алюминий Дюралюминий Фосфорная кислота 65% 65% 70% 45% Серная кислота 15% 15% – 40% Хромовый ангидрид 6% 6% 10% 3% Вода 14% 12% 30% 11% Глицерин – 12% – –

Большинство металлов полируется в фосфорносернохромовом электролите, удовлетворяющем следующим условиям:

• большие коэффициенты растворимости, что помогает лучшему сглаживанию поверхности полируемой детали;
• большой эксплуатационный период раствора;
• многосторонность электролита;
• менее опасен для здоровья и жизни человека.

Важным критерием электролита считается его температура. Чем выше данный показатель, тем интенсивнее происходит процесс полирования. Для всех электролитов учтены пределы температур. Если резко уменьшить этот показатель в период выполнения электрохимической полировки, то вязкая пленка уплотнится, что приведет замедлению растворения анодов. В результате полируемая поверхность изделия становится матовой и не приобретает блеск зеркала.

На равномерность электрохимической полировки влияет дистанция между электродами в электролите. Идеальное растворение происходит при расстоянии до 40 мм. При будущем увеличении этого показателя удаляемый слой становится неодинаковым. В конце концов поверхность детали покрывается темным налетом и становится более хрупкой.

После окончания процесса электрохимической полировки нужны устройства для очистки электролитической ванны и другого полировочного оборудования. Чтобы это сделать применяются растворители и щелочные средства. В их состав входят энергичные действующими веществами, очищающими поверхность инструментов полировки от разных видов грязи.

Область использования

Технологию электрохимического полирования широко используют в промышленности: для обработки деталей арматуры, компонентов карбюратора (клапанов для топливоподачи, сделанных из нержавеющей стали), тонких лент, проволок и трубных механизмов. В результате полирования поверхность данных деталей приобретает коррозионную стойкость и становится более гладкой.

Электрохимическое полирование алюминия и нержавейки используется в ветвях по изготовлению строительных устройств, сверл и механизмов крепления.

В наше время такая технология активно применяется для снятия проблемного слоя с инструментов для резки, применяющихся для проделывания отверстий. Электрохимическое полирование вольфрама стало активно внедряться в изготовлении электронных ламп и электровакуумной техники.

Применение технологии электрохимической полировки практикуется при металлографических исследованиях для диагностирования сталей. С помощью такой технологии выявляются трещины, флокены и другие несоответствия в структуре металлов. При нахождении нарушений выполняется полировка, удаляющая очень тонкие деформации.

Плюсы и минусы

Электрохимическая полировка обладает следующими плюсами:

1. Она повышает крепость стали и мешает возникновению ржавчине на металлической поверхности. Такой вид полировки делает легче процедуру вытяжки и штамповки.
2. Она может сглаживать поверхность трудных и изысканных деталей, имеющих дополнительные отверстия или пустоты с комплексных рисунком.
3. Электрохимическая полировка дает возможность уменьшить время полирования поверхности заготовки.
4. Благодаря большой производительности этого вида полирования, во время металлобработки не нарушаются ключевые конструкции изделия.
5. Убыстряет процедуру производства шлифов.

Не обращая внимания на очень много положительных качеств, электрохимическая полировка обладает несколькими минусами:

1. Сложность полирования, обусловленная необходимостью приготовления частного раствора для обработки деталей из различных сталей и регулирования величины подаваемого тока.
2. В ней используются детали электрополирования, что приводит к очень высокому расходу электрической энергии.
3. Электрохимическая полировка не способна поровнять поверхность заготовки с глубокими трещинами или впадинами.
4. Как при химполировке, человеку следует производить работу с токсичными веществами, наносящими вред здоровью.
5. Электрохимическая полировка не просит больших денежных трат, в отличии от механического полирования, как правило выше приобретением большинства химических растворов и перманентной подачей электричества. Электролит обладает невысоким эксплуатационным периодом, по этому его стоит иногда оновлять, что приводит к дополнительных финансовым затратам.

Чтобы хорошо применять технологию электрохимической полировки, требуется соблюдать технику безопасности: работать в специальной защитной одежде, правильно настраивать техническое оборудование и выполнять полировку исключительно с исправными устройствами.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.