Химическая полировка алюминия

Содержание

Электрохимическая полировка металлов: описание процесса, область применения

Химическая полировка алюминия

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.

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.

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.

Читайте также  Клей для алюминия 2 х компонентный

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.

Источник: http://solidiron.ru/obrabotka-metalla/polirovka/ehlektrokhimicheskaya-polirovka-metallov-opisanie-processa.html

Как обрабатывают алюминий и алиминиевые сплавы?

Алюминий – один из самых популярных металлов, из которых изготавливают множество разнообразных деталей. Он легкий, прочный, не поддается коррозии, к тому же, легко обрабатывается.

Обработка алюминия: виды и особенности

Обработка алюминиевых заготовок возможна несколькими способами, в зависимости от поставленных задач и желаемого результата. Чаще всего применяют:

  • химическую полировку;
  • электрохимическую шлифовку;
  • химическое окисление.

Химическая полировка и ее особенности

Химическая полировка позволяет устранить практически любые видимые дефекты поверхности, при этом не повышая ее отражающие способности. Суть процедуры состоит в том, что алюминиевые детали погружают в емкость со специальным составом, под воздействием которого улучшается контур поверхности, неровности становятся менее заметными. Перед погрузкой в алкалиновый раствор все детали тщательно обезжириваются.

Выдерживают детали в растворе от одной до четырех минут. Температура раствора – 100 градусов по Цельсию. После выемки все детали тщательно промывают сначала в горячей, а потом в холодной воде.

Электрохимическая шлифовка и ее особенности

Чаще всего для электрохимической шлифовки алюминиевых заготовок применяется метод BRYTAL, суть которого заключается в том, что каждая деталь сначала обезжиривается, затем аккуратно промывается, после чего погружается в 80-ти градусный раствор, в составе которого присутствует карбонат натрия (15%) и тринатрий фосфат (5%).

Здесь важно оказать двойное воздействие: сначала в результате погружения заготовок в рабочий раствор на 20-30 секунд должен удалиться естественный слой алюминиевого окисла. После этого между катодом и анодом (в качестве которого и выступает алюминиевая деталь) пропускается 24-вольтный разряд, создавая таким образом некую поляризацию.

Анод при этом остается покрытым окисленным слоем, который, в свою очередь, со временем растворяется электролитом. На это ему требуется ориентировочно столько же времени, как и на создание, при этом толщина слоя не растет.

Обработанная таким образом каждая деталь затем просушивается. В результате получается достаточно тонкий окисленный слой. Сам по себе он выступает недостаточно сильной защитой, и часто требует последующего анодирования. В результате данного процесса поверхность заготовок приобретает светоотражающую поверхность, что ценится, например, при изготовлении параболических фар. Кроме того, такие изделия имеют высокий уровень защиты от износа.

Читайте также  Маркировка литейных алюминиевых сплавов

И химическая полировка, и электрохимическая шлифовка отлично справляются с единственной задачей – улучшение эстетических показателей поверхности. При этом обработанная деталь не отличается высоким уровнем защиты. Для этих целей лучше подойдут химическое, а также анодное окисление.

Химическое окисление и его особенности

Воздействие химическим окислителем на любую алюминиевую деталь или сплав данного металла весьма важно с экономической точки зрения. В первую очередь, процесс непременно должен иметь место перед покрытием изделий лаком или краской, в противном случае невозможно достичь нужного уровня сцепления.

Дополнительные преимущества химического окисления:

  • повышает стойкость к коррозии;
  • улучшает износоустойчивость;
  • повышает эстетические качества, включая сохранение металлического блеска.

Самая популярная система химического окисления включает такие этапы:

  • обезжиривание (деталь обрабатывают трихлорэтиленом);
  • промывание каждой запчасти в большом количестве горячей, а потом и холодной воды;
  • погружение заготовок в рабочий раствор: в 10 литрах воды растворяется 500 г карбоната натрия и 150 г хромат натрия.

Время выдержки запчастей в растворе до 15 минут, рабочая температура – 90-95 градусов по Цельсию. После того как алюминий вытащат из раствора, каждую деталь нужно снова тщательно промыть в горячей воде, а затем в холодной.

Во время химического окисления на поверхности заготовок образуется тонкая пленка, состоящая из хрома и алюминий оксидов. Она создает хорошую основу для покрытия краской, лаком, повышает устойчивость к износу и коррозийным процессам.

Анодирование алюминиевых деталей

Анодирование – это процесс, также известный как народное оксидирование, в результате которого на поверхности алюминиевой заготовки появляется оксидное покрытие. Алюминий при этом окисляется, но от окислительных процессов его защищает оксидная пленка.

Такая обработка имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • повышает защитные и декоративные свойства металла;
  • обеспечивает поверхности матовость и однотонность;
  • устраняет механические повреждения, такие как сколы, царапины, трещины;
  • увеличивает толщину защитного слоя.

Обработка алюминиевых заготовок посредством анодирования имеет несколько разновидностей.

  1. Тепловое анодирование отличается достаточно простой технологией, проводится при комнатной температуре и позволяет получить красивое цветное покрытие. При этом используются исключительно органические красители. У умелого специалиста одна и та же деталь может получить несколько цветовых решений. Из недостатков следует отметить тот, что высокой степени защиты от коррозии не достичь.
  2. Холодное анодирование алюминиевых заготовок отличается прочностью и твердостью анодного слоя, отличными показателями износоустойчивости, высоким качеством. Каждая деталь, используемая в рамках данной технологии, должна быть хорошо охлаждена. Такая обработка имеет единственный недостаток – в процессе холодного анодирования невозможно использовать органические красители.
  3. Достаточно прочную и твердую пленку можно получить путем твердого анодирования. Особенность технологии заключается в применении одного из нескольких электролитов: помимо кислоты серной также используется щавелевая, уксусная, винная или борная кислота. Во время процесса плотность тока растет, и, соответственно, пленка повышенной плотности также увеличивается.

Для процесса анодирования применяют несколько разных по диаметру алюминиевых ванн (также можно использовать пластик или полипропилен). Главное условие – соблюдение теплоизоляционных свойств ванны.

Механическая обработка алюминия: с какими проблемами можно столкнуться

Мягкий и пластичный алюминий отлично поддается механообработке, но иногда при этом можно столкнуться и с негативными эффектами. У некоторых сплавов отмечается высокая вязкость.

В этом случае при фрезеровке или сверлении может формироваться длинная стружка, которая будет наматываться на рабочий инструмент, приводя его к поломке.

Чтобы минимизировать риск такой неприятности, инструменты для механообработки алюминиевых сплавов следует выбирать с большими стружечными канавками – пусть это ограничит максимальное количество зубцов на фрезе, зато облегчит ход стружки, частично решая проблему.

Источник: https://proflasermet.ru/article/obrabotka-alyminiya/

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.

Читайте также  Тигель для плавки алюминия своими руками

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 60–800С, 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 сплавовалюминия 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.

Внимание! Учебный курс по гальванике! Узнать подробнее…

  • «Анодирование алюминия.»
  • «Декоративные покрытия.»

Источник: http://blog.tep-nn.ru/?p=1451

Понравилась статья? Поделить с друзьями: