Химическая полировка нержавейки

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.

Полировка нержавеющей стали – зеркало за 5 минут реально!

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?

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.

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.

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.

2 Механические методы – классика, доступная каждому

Это наиболее простой способ добиться зеркально гладкой поверхности. Заключается он в следующем. Высокая скорость вращения полировального материала и возникающее при этом трение приводит к повышению температуры, в результате тончайший поверхностный слой оплавляется и становится идеально гладким.

Существует два вида полировки – черновая и чистовая. Первая делается более крупнозернистыми материалами и необходима для устранения шероховатости поверхности. В качестве рабочего инструмента выступают специальные пасты или ленты, на которые нанесены абразивные частички. Чистовое полирование – финишный этап. В этом случае нашли свое применение специальные порошки, тонкие полировальные пасты, в состав которых дополнительно входят и поверхностно-активные вещества. Они наносятся только на мягкие круги из эластичного материала, которыми и натирают обрабатываемое изделие.

Делать полирование можно и вручную, но это займет очень много времени. Поэтому придется обзавестись специальной шлифовальной машинкой. Начинается обработка наиболее крупнозернистым материалом, а затем каждый последующий раз необходимо уменьшать размер абразива вдвое. При этом лучше не устанавливать скорость больше 4500 об/мин. Финишное полирование начинают с участков, где заметны мелкие риски.

Однако если речь идет о мелких элементах незамысловатой формы, тогда возможно избежать электрополировки нержавеющей стали и использовать ручной метод. В этом случае специальная паста наносится на кусочек войлока либо иной мягкой ткани, и поверхность натирается круговыми движениями. Также ручного способа не избежать при обработке труднодоступных мест, куда шлифовальная машинка не сможет достать.

Читайте также  Как выбрать лобзиковый станок?

3 Химическое полирование – особенности и рецепты

При этом способе изделие погружают в химический раствор и держат определенное время. Также очень важно соблюдать температурный режим. В результате протекания химических процессов микронеровности на поверхности расплавляются, и она получается идеально гладкой. Главное преимущество этого способа – скорость полировки, обычно процесс занимает несколько минут. Еще вам не понадобится специальный электроинструмент, источник тока. Вы прилагаете минимум усилий в отличие от ручного метода. Кроме того, поверхность равномерно полируется независимо от конфигурации. Жидкий раствор проникает даже в самые укромные места детали.

При этом всем обилии плюсов есть и некоторые недостатки. Во-первых, это меньший блеск, поэтому такое полирование применимо только когда деталь не нуждается в зеркальной поверхности. Во-вторых, раствор недолговечен, так что придется работать интенсивно после его приготовления. В-третьих, смесь очень агрессивная, поэтому особое внимание необходимо уделить технике безопасности. Работы проводятся только в специальной одежде и при хорошей вентиляции помещения. Для химполировки нержавеющей стали используются растворы на основе кислот.

Смешивается 660 г/л соляной, 230 г/л серной кислоты и 25 г/л кислотного оранжевого красителя. Нагреваем раствор до 70–75 °C и погружаем в него деталь. Достаточно подержать ее около 3 мин. При этом смесь желательно периодически перемешивать либо встряхивать изделие, в противном случае на некоторых участках поверхности могут скапливаться пузырьки газов, что негативно скажется на качестве полировки.

Во всех рецептах предполагается использование концентрированных кислот.

Еще в раствор можно добавить поверхностно-активные вещества (ПАВ), глицерин и бензиловый спирт. Смесь включает 25–35 частей фосфорной, по 5 ч. азотной и соляной, 0,5 ч. сульфосалициловой кислот и 0,5 ч. двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Также необходимо 1 ч. глицерина, а содержание бензилового спирта не превышает 0,1 ч. В качестве ПАВ используются триэтаноламин, этиленгликоль и оксифос, содержание этих веществ не более 0,015; 0,017 и 0,01 частей соответственно. Изделие из нержавеющей стали предварительно обезжиривается щелочным раствором, затем промывается в проточной воде и высушивается. Тем временем нагреваем смесь до 80 °C и погружаем в нее деталь максимум на 3 минуты.

В этом случае берется 20–30 % ортофосфорной, 4–5 % азотной и около 4 % соляной кислоты, также в состав входит 1,5 % метилоранжа. Все остальное – дистиллированная вода. Раствор нагревается максимум до 25 °C, а время обработки колеблется от 5 до 10 минут. Чтобы улучшить качество полирования, изделие необходимо периодически шевелить.

4 Электрохимическая полировка – что изменит присутствие тока?

При электрохимической полировке нержавеющей стали изделие тоже погружается в раствор, но только в этом случае через него пропускают электрический ток. На металле есть тонкая оксидная пленка, ее толщина неодинакова на всей поверхности из-за наличия микровпадин и микровыступов. В углублениях она более толстая. Кислотный раствор интенсивней реагирует в местах, где этот защитный слой утончается. Из-за такой разности скорости реакции поверхность получается идеально гладкой и значительно лучшего качества, чем после механической обработки. Покрытия имеют мелкозернистую структуру и лишены пор, благодаря чему значительно снижается коэффициент трения.

К достоинствам этого метода относится высокое качество поверхности, отличная производительность. Электрохимическое полирование не требует физических усилий как при механической обработке, к тому же можно исключить этап обезжиривания. Поверхность полируется очень быстро. Плюс ко всему гальванические покрытия обладают превосходной прочностью сцепления с поверхностями, отполированными механическим методом.

А вот в недостатки можно записать зависимость от электроэнергии и ее расход. Кроме того, изделие необходимо предварительно отшлифовать механическим способом. Электрохимическая полировка чувствительна к качеству состава, температуре электролита, времени выдержки и плотности пропускаемого тока. Как и в химическом методе, работать придется с вредными для организма составами, поэтому обязательно уделяем должное внимание технике безопасности. Для электрохимического полирования нержавеющих сталей преимущественно используются электролиты на основе серной, хромовой и фосфорных кислот.

Берется 730 г/л фосфорной и не более 700 г/л серной кислоты. Добавляется триэтаноламин 4–6 г/л и совсем немного катапина (0,5–1,0). Раствор нагревают до температуры не менее 60 °C и не более 80 °C. Через изделие проводится ток плотностью от 20 до 50 А/дм 2 . Делать электрохимическое полирование нужно около пяти минут.

Детали из хромоникельмолибденовой или хромоникелевой нержавеющей стали помещают в состав из ортофосфорной и серной кислот, взятых в соотношении 65 % и 15 % соответственно. Еще добавляется 12 % глицерина, 5 % хромового ангидрида и очищенная вода (оставшиеся 3 %). Процесс протекает при температуре от 45 до 70 °C и плотности тока около 7 А/дм 2 . Время выдержки зависит от ряда факторов. Сварные изделия достаточно полировать всего 10–12 минут, а после пескоструйной обработки нужно выдержать в растворе около получаса.

5 Плазменная полировка – сложно, но эффективно

Есть еще один метод обработки поверхности, основанный на процессах в металле при его погружении в раствор и одновременном воздействии высокого напряжения. В отличие от предыдущего метода используются только экологически чистые составы на основе солей аммония.

Сущность плазменной полировки нержавеющих сталей заключается в следующем. Изделие обязательно должно быть положительным анодом. При воздействии высоких напряжений более 200 В электролит начинает закипать прямо у поверхности детали, что приводит к образованию тонкой парогазовой оболочки (50–100 мкм). Электрический ток, когда проходит через эту пленку, способствует возникновению плазменных процессов. В местах микровыступов значительно возрастает напряженность электрического поля, что приводит к возникновению импульсных разрядов.

Плазменная полировка удаляет с изделия тончайший слой с повышенным содержанием инородных включений. В результате поверхность имеет зеркальный блеск, обладает высокими адгезионными свойствами. Кроме того, этот метод объединяет в себе сразу три операции: обезжиривание, травление и активацию поверхности. Однако чтобы достичь желаемого результата, поверхность изделия должна быть тщательно подготовлена. Любые дефекты, риски, царапины и прочее после подобной обработки не устранятся, а, наоборот, станут еще более заметными. Поэтому предварительного грубого ручного полирования не избежать.

Методы полировки нержавейки

Материал имеет в своем составе легирующие элементы, которые защищают от коррозии и образования нагара. Со временем на поверхности появляются царапины и потертости, а также окисления. При этом помогает полировка нержавейки. В данном случае при обработке достигаются высокие классы шероховатости.

Полировка нержавейки

Способы полировки нержавеющей стали

Шлифовка нержавейки может производиться в домашних условиях. При этом применяют несколько методов обработки. К распространенным способам относят:

  • механическую;
  • электрохимическую;
  • электролитно-плазменную.

Механическая обработка

Полировку нержавеющей стали проводят при помощи материала, представленного зернами из абразивного материала. При обработке применяют круг, диск, валик, либо ленту. В качестве абразива выступает различные пасты, растворы и суспензии для полировки. Материал может содержать в составе вещества, которые в комплексе с зернами абразива удаляют неровности на металлических поверхностях. Данный тип обработки называют механическим.

В результате механических воздействий на поверхность металла образуются канавки и полосы с шероховатостью до 7 класса. При этом необходима дополнительная доработка нержавейки до 10 класса при помощи шлифовки.

Доработка нержавейки может производиться в быту без использования специальных приспособлений и инструментов. Данный вид полировки распространен в частных мастерских и гаражах. В условиях промышленных предприятий применяют следующие виды инструмента:

  • ручные приспособления с электрическим и пневматическим приводом;
  • станки для полировки и шлифовки;
  • барабанные и вибрационные агрегаты;
  • установки для обработки при помощи магнитного абразива.

Для чистового шлифования применяются абразивные материалы:

  • жидкую полироль;
  • пасту;
  • суспензию.

В качестве основы в них содержатся минеральные масла, парафиновые и стеариновые добавки, их необходимо удалять после обработки при помощи растворителей.

Электрохимический способ

Химическая полировка представлена процессом удаления шероховатости при помощи упорядоченного движения заряженных частиц от одного электрода к другому. Для метода применяют установки с ваннами, заполненными раствором электролита. Один из электродов подключают к отрицательному полюсу источника питания. Погруженную заготовку нержавеющего металла подключают к положительной клемме источника питания.

При подаче постоянного тока на поверхности металла начинают образовываться заряженные ионы, которые затем перетекают к катоду. При освобождении частиц нержавки происходит сглаживание микровыступов. При обработке оператор может устанавливать глубину удаления металла при помощи настройки значения постоянного тока, а также временем протекания процесса.

Метод позволяет полировать детали со сложными геометрическими поверхностями. Удаляются неровности из мест с трудным доступом. Электролит имеет температуру до 90°С, плотность тока 0,5 А/см 2 , в составе содержатся неорганические кислоты: ортофосфорная и серная.

Электролитно-плазменное полирование

Способ основан на образовании поверх детали рубашки, представляющей собой парогазовую плазму. Это позволяет снимать неровности с поверхности металла. Аппараты для полировки нержавейки в домашних условиях работают в сети переменного тока при напряжении 400 В и температуре раствора электролита 90°С. Скорость удаления слоя металла — до 3 мкм за минуту.

К достоинства такого метода относят:

  • применение безопасных веществ;
  • минимальные затраты.

Средства для полировки

Шлифование нержавеющей стали производят при помощи ручного инструмента с электрическим приводом. В качестве дополнительных приспособлений применяются:

  • круг из войлока или фетра, салфетка, а также диск;
  • валик;
  • абразивный лист, диск с абразивной основой;
  • материалы нетканого изготовления;
  • ленты для полирования.

  • шлифовальные машинки орбитального типа;
  • болгарки с комплексом насадок;
  • машинки ленточного типа;
  • ленточник для прямого хода обработки;
  • переносные шлифовальные машинки;
  • напильники ленточного типа с возможностью поворота насадок.

Средства для полировки нержавейки

Периодичность ухода за внешним видом

Частота полировки нержавеющей стали зависит от возникновения на поверхности металла повреждений и потертостей. После обработки на нержавке образуется защитная пленка из атомов хрома, которая предотвращает коррозию и ржавление. При этом появляется матовый оттенок.

Для сохранения металлического блеска на поверхности металла запрещено применять пасты, содержащие крупный абразив, хлор. Повреждения на металле выявляются визуально.

Как отполировать нержавейку до зеркала в домашних условиях

Шлифовка нержавки в условиях частной мастерской до зеркального блеска считается доступной. Время обработки зависит от количества царапин на поверхности, а также наличия окислений металла. Химическое полирование не рекомендуется, так как может оказаться вредным для человека. Для обработки своими руками до блеска изделия необходимо:

  1. На шлифовальную машинку установить полировальный круг с мелким абразивом.
  2. Подобрать полироль для нержавеющей стали без воска, при этом в составе рекомендуется применять абразивные зерна минимального размера.
  3. Полироль налить на круг.
  4. Поднести аппарат к левому углу изделия.
  5. Подать питание на машинку путем нажатия на пусковую кнопку.
  6. Перемещать аппарат необходимо круговыми движениями.
  7. После полировки отключают питание, а затем при помощи ветоши устраняют остатки полироли затирая шероховатости.

Соблюдение технологии обработки нержавеющего металла поможет получить поверхность без шероховатости до 14 класса. При этом металл приобретает зеркальный блеск.

Химическая полировка нержавеющей стали состав раствора

Водные растворы для химического полирования обычных нержавеющих сталей .

Водные растворы для химического полирования обычных нержавеющих сталей .

Химическое полирование позволяет быстро и качественно обработать поверхности металлических деталей. Большое преимущество такой технологии заключается в том, что с ее помощью удается отполировать в непромышленных условиях детали со сложным профилем.

Содержание компонентов указывается в каждом конкретном случае в тех или иных единицах (г/л, процентах, частях). Помним, что:

  • чистая азотная кислота 1,4 г/см 3 = 0,71 см 3 /г
  • чистая серная кислота 1,84 г/см 3 = 0,54 см 3 /г
  • чистая соляная кислота 1,19 г/см 3 = 0,84 см 3 /г
  • чистая ортофосфорная кислота 1,7 г/см 3 = 0,59 х см 3 /г
  • чистая уксусная кислота 1,05 г/см 3 =0,95 см 3 /г
Читайте также  Как варить сталь 45?

не ошибитесь в вычислениях долей и масс кислот, исходя из имеющихся 0у Вас концентраций. Итак, таблица:

! После полирования детали быстро сушат (иногда — споласкивают и быстро сушат).

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.

Полировка нержавеющей стали: механические, химические и электрохимические способы

Содержание статьи:

Нержавеющая сталь – востребованный в промышленности материал. Он используется для изготовления различного оборудования, элементов инженерных коммуникаций, бытовой техники, декоративных предметов и даже кухонной утвари. Чтобы повысить эстетические свойства поверхности нержавейки и устранить мелкие неровности, применяется полирование. Такой способ обработки не только совершенствует привлекательность и гигиеничность изделий, но и повышает его устойчивость к коррозии.

Механические способы полирования

Самым распространенным способом полировки, позволяющим достичь практически зеркального блеска металлического изделия, считается механическая обработка. Для ее осуществления используются специальные круги и ленты с абразивным напылением. На черновом этапе работ применяют крупнозернистые абразивы, тогда как на финишной стадии – мелкодисперсные порошки или пастообразные средства. Вращение кругов и взаимное трение способствует оплавлению поверхностного слоя, делая его абсолютно гладким. Методика востребована для полировки листов и прочих плоских изделий.

Для самостоятельной полировки нержавеющих поверхностей в бытовых условиях чаще всего используется угловая шлифовальная машины (в простонародье – болгарка), пневматический напильник или обычный токарный станок. Изделия сложной формы нередко приходится полировать вручную.

Химическая полировка и ее особенности

Еще один способ полировки нержавеющих изделий – травление, который предполагает удаление поверхностного слоя с помощью химически активных веществ. Среди основных достоинств данной методики стоит отметить:

  • оперативность выполнения (процесс происходит в течение пары минут);
  • отсутствие необходимости во вспомогательных средствах (электролиты, инструменты и т. д.);
  • возможность обработки деталей любой формы.

Впрочем, существуют и недостатки данного метода, а именно токсичность используемых веществ и невозможность получения зеркального блеска.

Для химической полировки используются:

  • растворы кислот на водной основе (процесс осуществляется в два захода – заготовка обрабатывается сперва серной, а затем нитратной кислотой);
  • расплавленная щелочь (не меняет структуру поверхности изделия, но удаляет оксидную пленку);
  • желеобразные вещества на кислотной основе (азотные, соляные) или хлоридов (опасны для организма), которые наносятся на обезжиренную поверхность металла, а затем удаляются под проточной водой.

Разновидности химических пастообразных полиролей

  • SAROX TS-K 2000 – состав предназначен для удаления с поверхности дефектов, в том числе и на сварных швах, а также обеспечения защиты от повышенных температур (время воздействия – 10 минут, может применяться для полировки вертикальных заготовок);
  • Avesta BlueOne – активные вещества позволяют удалить дефекты сварных швов, последствия коррозии, придать поверхности блеск, близкий к зеркальному (время воздействия – 45 минут, может использоваться только при температуре выше 50 градусов Цельсия);
  • Stain Clean (ESAB) – считается одним из наиболее действенных составов, не требует создания дополнительных условий для обеспечения качественной полировки метизов.
Читайте также  Как варить чугун аргоном?

Полирование нержавейки электрохимическим способом

Воздействие электролитов на поверхность нержавеющего металла позволяет удалить дефекты и достичь практически идеального зеркального блеска. Процесс полировки осуществляется за счет растворения тончайшего поверхностного слоя изделия, которое помещается в электролитный раствор и подсоединяется к источнику тока (плюсовой полюс). В данном случае заготовка выступает в качестве анода, тогда как катодом служит специальная пластина, проводящая электрический ток. В процессе пропускания тока, поверхность анода частично растворяется, удаляя мелкие шероховатости и неровности. Чем выше температура электролитной ванны и плотность воздействия тока, тем более толстый слой металла снимается при полировке.

Данный метод чаще всего применяется для чистовых работ, позволяя получить деталь с идеально гладкой поверхностью. Часто обработка используется перед нанесением гальванического защитного слоя.

Электроплазменный способ полировки

Для полирования нержавейки, а также сплавов на основе титана или меди, используется УПП – устройство, предназначенное для полировки плазмой. Суть обработки заключается в создании вокруг заготовки плазменного облака под воздействием электрического тока. Такой процесс позволяет удалить тончайший поверхностный слой, обеспечивая:

  • зеркальный блеск детали;
  • отсутствие заусенцев на поверхности;
  • притупление острых кромок.

Полирование детали с помощью плазменной установки позволяет повысить качество поверхности на 2-3 класса.

Химическое и электрохимическое полирование

Химическое полирование

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.

Электрохимическое полирование

Для осуществления электрохимического полирования обрабатываемую деталь, являющуюся анодом (т.е. электродом, соединенным с положительным полюсом источника тока), надо поместить в ванну с электролитом. Вторым электродом служат катоды, изготовленные из меди. На схеме показано протекание процесса электрохимического полирования. Благодаря специально подбираемому составу электролита и создаваемым условиям (образование пленки 2 повышенного сопротивления) растворение осуществляется неравномерно. В первую очередь растворяются наиболее выступающие точки 3 (выступы), вследствие чего шероховатость уменьшается, а затем исчезает, и поверхность детали становится гладкой и блестящей. Избирательное растворение торчащих элементов протекает с одновременным получением блеска.

Удаление крупных выступов 3 называется макро-полированием, а растворение микроскопически малых неровностей 4 — микро-полированием. Если макро- и микро-полирование протекает одновременно, то поверхность приобретает гладкость и блеск. В ряде случаев эти качества могут быть несвязанными друг с другом, т.е. блеск может достигаться без сглаживания, а сглаживание — без блеска.

В процессе электрохимического полирования на поверхности анода (полируемой детали) образуется окисная или гидроокисная пленка. Если эта пленка равномерно покрывает поверхность, то она создает условия, необходимые для протекания микро-полирования. Внешняя часть этой пленки непрерывно растворяется в электролите. Поэтому для успешного проведения процесса необходимо создания условий, в которых существовало бы равновесие между скоростями образования окисной пленки и скоростью ее химического растворения с тем, чтобы толщина пленки поддерживалась неизменной. Наличие пленки обусловливает возможность обмена электронами между полируемым металлом и ионами электролита без опасности местного разрушения металла агрессивным электролитом.

Макро-полирование также является процессом, зависящим от наличия прианодной пленки. Будучи более толстой в углублениях и более тонкой на выступах, эта пленка способствует их ускоренному растворению, так как на выступах создается более высокая плотность тока, а электрическое сопротивление над ними меньше, чем над углублениями.

Эффективность действия пленки увеличивается с повышением ее внутреннего сопротивления. Электролиты, содержащие соли слабодиссоциирующих кислот или комплексные соли, повышают сопротивление пленки.

Кроме действия прианодной пленки на течение процесса электрохимического полирования влияют и другие факторы, в частности механическое перемешивание электролита (или движение анода), благоприятствующие утончению пленки за счет ее растворения или уменьшения толщины диффузионного слоя. Электролиты некоторых составов функционируют нормально только при нагреве. Общим правилом является то, что повышение температуры снижает скорость нейтрализации и повышает скорость растворения прианодной пленки.

Существенными факторами, влияющими на течение процесса электрохимического полирования, являются также плотность тока и напряжение.

На рисунке показана типичная зависимость плотности тока от напряжения в ванне при электрохимическом полировании.

На участке АБ повышение плотности тока почти пропорционально увеличению напряжения. На участке БВ режим нестабилен, наблюдается колебание тока и напряжения. Предельный ток, соответствующий участку ВГ, характеризует процесс формирования на аноде пассивной пленки. При этом повышение напряжения в довольно широком интервале не сопровождается изменением плотности тока. По достижении напряжения, соответствующего точке поворота Г на кривой, начинается новый процесс — образование газообразного кислорода.

В зависимости от состава электролита и обрабатываемого металла полирование ведут при режимах соответствующих различным участкам кривой. Так, полирование меди в фосфорной кислоте ведут при режиме предельного тока, когда не происходит образования кислорода.

Рецепты ванн и режимы для химического и электрохимического полирования

Химическое полирование деталей из углеродистой стали. Химическое полирование деталей из углеродистой стали можно выполнять в различных растворах. Один из них (в вес. %): 15-25% ортофосфорной кислоты, 2-4% азотной кислоты, 2-5% соляной кислоты, 81-60% воды. Режим работы: рабочая температура 80° С, выдержка 1-10 мин. В данном растворе производят также полирование нержавеющей стали. Химическое полирование деталей из стали выполнят также в следующем растворе: 25 г щавелевой кислоты, 13 г пергидроли, 0,1 г серной кислоты, до 1 л воды. Режим работы: рабочая температура 20° С, выдержка 30-60 мин.

Химическое полирование деталей из нержавеющей стали. Химическое полирование деталей из нержавеющей стали марки Х18Н9Т выполняют в растворе следующего состава: 40 см3 азотной кислоты, 70 см3 соляной кислоты, 230 см3 серной кислоты, 10 г/л столярного клея, 6 г/л хлористого натрия, 6 г/л красителя кислотного черного. Режим работы: рабочая температура 65-70°С, выдержка 5-30 мин.

Химическое полирование деталей из алюминия и его сплавов. Для полирования мелких алюминиевых деталей используют следующий состав раствора: 60 см3 ортофосфорной кислоты, 200 см3 серной кислоты, 150 см3 азотной кислоты, 5 г мочевины. Режим работы: рабочая температура 100- 110° С, выдержка 15-20 с. Полирование деталей из алюминиево-магниевого сплава АМг производят в одном из растворов следующего состава: 500 или 300 см3 ортофосфорной кислоты, 300 или 450 см3 серной кислоты (аккумуляторной), 150 или 170 см3 азотной кислоты.

Химическое полирование деталей из меди и, ее сплавов. Химическое полирование деталей из меди и ее сплавов выполняют в следующем растворе: 800 см3 серной кислоты; 20 см3 азотной кислоты; 1 см3 соляной кислоты; 200 см3 пергидроли; 20-40 см3 хромового ангидрида. Режим работы: рабочая температура 20-40°С, выдержка до 1-2 мин. Может быть также использован раствор: 250-270 см3 серной кислоты, 250-270 см3 азотной кислоты, 10-12 см3 нитрита натрия. Режим работы: рабочая температура 30-40° С, выдержка 1-3 мин.

Химическое полирование деталей из никеля. Для химического полирования деталей из никеля используют раствор (в вес. %) 45-60% ортофосфорной кислоты, 15-25% серной кислоты, 8-15% азотной кислоты, 10-20% соды. Режим работы: рабочая температура 65-70° С, выдержка 0,5-1 мин.

Электролитическое полирование деталей из углеродистой стали. Наиболее популярным является так называемый универсальный электролит для полирования деталей из черных и цветных металлов. Его состав следующий (в вес. %): 65% ортофосфорной кислоты, 15% серной кислоты, 6% хромового ангидрида, 14% воды. Режим работы: рабочая температура 70-90° С, анодная плотность тока 40-80 а/дм2, напряжение 6-8 в, выдержка 5-10 мин.

Электролитическое полирование деталей из нержавеющей стали. Детали из нержавеющей стали (хромоникелевой и хромоникельмолибденовой) полируют в растворе (в вес. %): 65% ортофосфорной кислоты, 15% серной кислоты, 5% хромового ангидрида, 12% глицерина, 3% воды. Режим работы: рабочая температура 45-70°С, анодная плотность тока 6-7 а/дм2, напряжение 4,5-6в, выдержка 4- 30 мин (для штампованных деталей 4-6 мин, для деталей после сварки или термической обработки 10-12 мин, для литых отпескоструенных деталей из стали Х18Н9Т около 30 мин).

Электролитическое полирование деталей из алюминия и его сплавов. Для полирования деталей из алюминия и сплавов АМг и АМц хорошо зарекомендовал себя электролит, следующего состава (в вес. %): 65-70% ортофосфорной кислоты, 8-10% хромового ангидрида, 20-27% воды. Режим работы: рабочая температура 70-80° С, плотность тока в свежеприготовленном растворе 10-30 а/дм2, в растворе насыщенном солями 10-20 а/дм2. Выдержка 5 мин и более. Реверсирование при применении свежеприготовленного раствора tа-10 сек, tк — 2 сек; при применении раствора насыщенного солями, tа — 10 сек, tк — 5 сек. Для полирования деталей из дюралюминия Д16-Т рекомендуется следующий состав раствора (в вес. %): 40% серной кислоты, 45% ортофосфорной кислоты, 3% хромового ангидрида, 11% воды. Режим работы: рабочая температура 60-80° С, анодная плотность тока 30-40 а/дм2, напряжение 15-18 в, выдержка — несколько минут.

Электролитическое полирование деталей из никеля и никелевых покрытий. Для полирования деталей из никеля рекомендуется раствор: 1200 г/л серной кислоты, 120-150 г/л ортофосфорной кислоты, 15-20 г/л лимонной кислоты. Режим работы: рабочая температура 20-30° С, анодная плотность тока 30-50 а/дм2, выдержка до 1 мин. Для полирования применяют также 70%-ный раствор серной кислоты. Анодная плотность тока 40 а/дм2, температура 40°С, продолжительность процесса 30 сек.

Электролитическое полирование деталей из меди и ее сплавов. Для полирования этих деталей применяют следующий электролит: 1200 г/л ортофосфорной кислоты, 120 г/л хромового ангидрида. Режим работы: рабочая температура 20-30°С, анодная плотность тока 35-50 а/дм2, выдержка 0,5-2 мин. Применяют также однокомпонентный раствор ортофосфорной кислоты при температуре 18-25°С; анодная плотность тока для деталей из меди 1,6 а/дм2, для деталей из медных сплавов 0,8-1 а/дм2, выдержка 10-20 мин.

Литература:
Бартл Д. Мудрох О. Технология химической и электрохимической обработки поверхности металлов. — М., 1961.
Гарбер М.И. Декоративное шлифование и полирование. — М., 1964.
Жаке П. Электрохимическое и химическое полирование. — М., 1959
Масловский В.В. Дудко П.Д. Полирование металлов и сплавов. — М.,1974.
Пяндрина Т.Н. Электрохимическая обработка металлов. — М., 1961.
Тегарт А.С. Электролитическое и химическое полирование металлов. — М., 1957.
Щиголев П.В. Электрохимическое и химическое полирование металлов. — М., 1958.

При использовании материала этого сайта необходимо устанавливать активные ссылки, видимые для пользователей и поисковых роботов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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