Электролитические полирование — способ получения гладкой и блестящей поверхности путем анодного растворения поверхности обрабатываемой заготовки. Деталь, поверхность которой подлежит полированию, погружают в специальный электролит и подключают к положительному полюсу источника тока в качестве анода. Катодом служит проводящая ток пластина. При прохождении тока через образовавшуюся цепь происходит избирательное растворение обрабатываемой поверхности — удаляются выступы поверхности, представляющие собой вершины шероховатостей.
Электрополирование выравнивает поверхность, т. е. удаляет крупные выступы (волнистость) и глянцует ее, устраняя шероховатость (до 0,01 мкм). Электрополирование применяют как метод особо чистой отделки или доводки поверхности для повышения ее коррозионной стойкости и улучшения внешнего вида, а также для подготовки поверхностей деталей перед нанесением гальванических покрытий, например для деталей из алюминия и его сплавов перед так называемым блестящим анодированием. Этот способ применяют также для получения очень тонкой проволоки, фольги. Электрополирование рабочих поверхностей инструмента путем удаления отпущенного после заточки слоя повышает их износостойкость.
Физическая картина электрополирования состоит из нескольких различных по характеру процессов; одним из основных, является механизм, связанный с образованием между выступами поверхностного слоя вязкой пленки из продуктов растворения.
Технологический процесс электрополирования состоит из следующих операций:
Режимы электрополирования определяются плотностью тока, приходящегося на единицу обрабатываемой поверхности, температурой электролита и временем нахождения обрабатываемой поверхности в рабочих условиях. Повышение плотности тока ведет к увеличению объема снимаемого металла. Для данных условий обработки имеет место оптимальная плотность тока, обеспечивающая получение наилучшей шероховатости поверхности. Чрезмерное увеличение плотности тока вызывает бурное газообразование, перегрев поверхности, интенсивное и неравномерное травление.
Повышение температуры электролита прямо пропорционально увеличивает количество растворенного металла, так как оно ведет к уменьшению его вязкости и облегчению диффузионных процессов. Однако чрезмерно сильный перегрев вызывает повышенное газообразование. Поэтому, так же как и для плотности тока, имеет значение оптимальная температура электролита, обеспечивающая получение наилучшей шероховатости поверхности.
Увеличение времени нахождения обрабатываемой заготовки в рабочих условиях ведет почти к прямо пропорциональному увеличению количества снимаемого металла; шероховатость поверхности в начальный момент несколько снижается, затем остается неизменной.
Качество поверхности, обеспечиваемое электрополированием, зависит от вида материала обрабатываемой заготовки. Гладкая и блестящая поверхность получается в первую очередь у чистых металлов и однофазных сплавов. При обработке более сложных сплавов образуются локальные гальванические элементы, ведущие к снижению качества полирования. Более заметно это проявляется при увеличении плотности тока и времени полирования. Поэтому при электрополировании жаропрочных хромоникелевых сплавов применяют специальные электролиты.
Чистота электрополированной поверхности превышает чистоту исходной поверхности на два-три класса, начиная с 4-5го классов. После обработки электрополированием получают несформированный поверхностный слой, покрытый тонкой пленкой окисла или какого-либо другого химического соединения. В отличие от этого механическое полирование приводит к образованию сильно деформированного поверхностного слоя, так как гладкую поверхность получают в результате процесса пластического течения, при котором металл с выступов вдавливается во впадины; между наклепанным слоем и основным металлом образуется относительно толстая переходная зона деформированного металла. Электрополированная поверхность свободна от деформированного или разрушенного слоя, не имеет наклепа, термических напряжений и других дефектов.
После электрополирования коэффициент отражения света возрастает на 10—25%, улучшается коррозионная стойкость, снижается коэффициент трения, повышается прочность сцепления покрытий с основой.
Химическое полирование осуществляют погружением обрабатываемой заготовки в раствор без наложения внешнего электрического потенциала. В зависимости от состава раствора и условий обработки химическим полированием можно получить выровненную, но, не блестящую (матовую) поверхность, или блестящую, но не выровненную поверхность.
Химическое полирование применяют для отделки поверхностей готовых деталей, подготовки поверхностей перед нанесением гальванических покрытий, металлографических и других целей. Этим способом можно полировать изделия сложной формы и любых размеров. Химическое полирование может применяться для удаления с поверхности рисок, царапин, задиров, пузырей, следов прокатки. Обработка неровностей всех типов всегда ведет к округлению кромок, что способствует уменьшению концентрации напряжений и повышению ресурса работы изделий. Полирование является одним из средств снятия остаточных напряжений в поверхностном слое ответственных деталей. Следует учитывать, однако, что в отдельных случаях снятие поверхностного предварительно упрочненного слоя может привести к уменьшению долговечности детали.
Физическая сущность химического полирования, так же как и электролитического, основана на образовании защитного слоя на поверхности обрабатываемой заготовки; при этом растворяющее действие полирующей жидкости на выступах шероховатостей поверхности получается больше, чем во впадинах. При химическом полировании снятие металла, ведущее к сглаживанию шероховатостей и формированию глянца, происходит в результате одновременного протекания двух процессов: интенсивного действия локальных микроэлементов и образования вязкой жидкой пленки на границе металл — раствор. В процессе обработки возникают внутренние источники тока, обусловленные образованием многочисленных гальванических элементов на полируемой поверхности. При травлении металлов в кислотах возникают коррозионные токи; полирование металла, т. е. достаточно равномерное растворение поверхностного слоя, начинается лишь при относительно высокой плотности коррозионного тока. В процессе растворения металл переходит в раствор в виде ионов, образующих вязкий прилегающий слой. К выступам электролит диффундирует с большей скоростью, что вызывает их более интенсивное растворение.
Основное значение для успешного освоения этого метода имеет подбор состава раствора. Качество обработки зависит также от вида обрабатываемого" материала. Так, алюминий высокой чистоты, прошедший холодную прокатку, полируется лучше, чем технический алюминий или алюминий после отжига. После обработки химически полированные поверхности во избежание коррозии промывают в воде.
Достоинствами химического полирования по сравнению с электролитическим является меньшая стоимость оборудования и обработки в целом.
Современное производство невозможно представить без тщательных исследований, опытов, изучения свойств материалов, испытания их прочности и надежности. С помощью специального оборудования можно создать необходимые условия для проверки самых разных параметров. Но чаще всего используют лабораторный термостат для установки и поддержания точной температуры на необходимое время. Существует три разновидности термостатов, и это нужно обязательно учитывать при выборе […]
