Полирование в электролитах с добавками органических соединений. Полирование электрохимическое нержавеющей стали

механические, химические и электрохимические способы

Нержавеющая сталь – материал, широко применяемый при производстве промышленного оборудования, технологических и бытовых трубопроводов, быттехники, предметов декора и домашнего обихода. Финишной операцией по поверхностной обработке нержавеющей стали является полировка. Она устраняет мелкие дефекты и улучшает не только декоративные, но и гигиенические характеристики материала, а также его коррозионную стойкость.

Механические способы

Это традиционный способ полирования, позволяющий получить зеркальную поверхность изделий из нержавеющей стали. Для этого применяют полировальные круги и ленты с абразивными материалами. Для черновой обработки используют абразивы с более крупным зерном, для финишной – тонкодисперсные порошки и пасты. При вращении кругов с высокой скоростью в результате взаимного трения абразива и обрабатываемого металла тончайший поверхностный слой оплавляется, поверхность становится идеально гладкой. Такой способ позволяет эффективно полировать нержавеющие листы и другие плоские поверхности.

Наиболее распространенный инструмент для шлифования в условиях домашней, небольшой ремонтной или производственной мастерской – углошлифовальная машинка («болгарка»), пневмонапильник, токарный станок простейшего типа. В труднодоступных местах этот процесс часто приходится выполнять вручную.

Особенности химического полирования

Травление относится к химическому способу удаления тонкого поверхностного слоя. Преимущества процесса:

• высокая скорость – обычно это мероприятие занимает всего несколько минут;
• нет необходимости в специальном инструменте и источнике тока;
• может обрабатываться деталь любой конфигурации.

Недостатком этого способа является токсичность составов, применяемых для травления. Получить зеркальный блеск в этом случае невозможно.

Полирующие средства для нержавеющей стали

• Водные растворы кислот. Обычно операцию выполняю в два этапа. На первом этапе изделие обрабатывают раствором серной кислоты, на втором – азотной.
• Расплавленные щелочные среды. Они не меняют поверхностную структуру стали, но удаляют старые оксидные пленки.
• Специальные пасты желеобразной консистенции, в состав которых входят плавиковая, азотная, соляная кислоты, хлориды. Хлориды опасны для здоровья человека. Пасты наносят только на чистые, обезжиренные изделия. Смываются проточной водой.

Виды паст и решаемые ими задачи

• SAROX TS-K 2000. Устраняет поверхностные дефекты на сварных швах, защищает поверхность от воздействия высоких температур, может использоваться для обработки вертикальных изделий. Период воздействия составляет всего 10 минут.
• Avesta BlueOne. Период операции травления составляет 45 минут. Паста устраняет дефекты сварного шва, удаляет все следы коррозии, придает блеск. Особенность – возможность ее использования только при температурах выше +50°C.
• Stain Clean (ESAB). Высокоэффективный, готовый к использованию состав, не нуждающийся в создании особых условий для его применения.

Электрохимическая полировка нержавеющей стали

Электролитический процесс позволяет получить ровную, блестящую поверхность в результате растворения тонкого поверхностного слоя детали, помещенной в электролит и подсоединенной к положительному полюсу источника тока. Деталь в данном случае выступает анодом. Катодом в этом процессе является токопроводящая пластина. При пропускании тока поверхность анода избирательно растворяется с удалением шероховатостей. Чем выше температура электролита и плотность тока, при которой полируют нержавеющую сталь, тем толще слой снимаемого металла.

Этот способ, применяемый для особо чистой отделки, позволяет получить изделие с безупречным внешним видом или подготовить его для нанесения гальванопокрытия.

Особенности электроплазменного полирования

Для придания зеркальной поверхности изделиям из нержавеющих сталей, а также медных и титановых сплавов, применяют установки плазменного полирования – УПП. Суть этого процесса заключается в формировании вокруг детали под воздействием электрического тока облака плазмы. С помощью плазмы удаляется поверхностный слой толщиной в несколько микрон, в результате чего:

• поверхность приобретает зеркальный блеск;
• происходит зачистка заусенцев;
• острые кромки притупляются.

Плазменная полировка обеспечивает повышение качества внешнего слоя на 2-3 класса.

metallz.ru

Электрохимическое полирование стали в электролитах на основе фосфорной кислоты

Фосфорная кислота является основным компонентом большинства электролитов, применяемых для полирования стали в отечественной промышленности. За рубежом подобные электролиты также используются уже в течение многих лет. По-видимому, пройдет еще некоторое время, пока они будут заменены более экономичными и технически эффективными электролитами на другой основе. В настоящее время большинство публикуемых работ посвящено усовершенствованию фосфорнокислых электролитов.

70—80%-ный раствор Н3РO4 рекомендуется в литературе для полирования нержавеющей стали. Однако без специальных добавок такие растворы не дают достаточно хороших результатов. Несравненно лучшее качество полирования сталей различных марок достигается в двухкомпонентных фосфорносернокислых, фосфорнохромовокислых и трехкомпонентных фосфорносернохромовокислых электролитах.

Выбор того или иного электролита связан прежде всего с составом обрабатываемого сплава. Хромоникелевые и высокохромистые стали полируются в смеси кислот, не содержащей хромового ангидрида. По данным [83], увеличение содержания в стали хрома от 7,4% до 40,7% сказывается на качестве ее обработки в электролите, содержащем 60% Н3РO4, 20% h3SO4, 20% h3O (массовые доли). При потенциалах анода до начала перепассивации (1,2 В) сглаживание микрошероховатостей уменьшается с увеличением количества хрома в сплаве. При потенциалах выше 1,3 В повышение количества хрома приводит к увеличению съема металла и сглаживанию поверхности. Увеличение содержания хрома способствует также повышению отражательной способности поверхности. Это обстоятельство согласуется с высказанными нами выше предположениями о роли пассиватора в процессе повышения отражательной способности металла.

Нержавеющие стали по их полируемости могут быть разделены на две группы [38]. Аустенитные стали (Х18Н10Т, Х17Г9АНЧ) полируются в фосфорносернокислых растворах, в которых содержание воды не должно превышать 20% (в массовых долях). При содержании воды 30% выявляются границы зерен. Добавление в электролит хромового ангидрида не влияет на качество полирования. Электролит оптимального состава для обработки указанных сталей содержит (массовые доли, %): 70— 65 h4PO4; 20—15 h3SO4; 10—20 h3O. Режим электролиза: плотность тока 60—80 А/дм2, температура 60—80° С. При большей температуре плотность тока может быть уменьшена до 20—30 А/дм2.

Для сталей других классов: аустенитно-мартенситных (Х15Н5Д2Т), мартенситных (2X13) и мартенситно-ферритных (Х17Н9) лучшее качество полирования достигается при наличии в электролите ионов шестивалентного хрома. Оптимальный состав электролита (массовые доли, %): 45—40 Н3РO4; 25—27 h3SO4; 4—5 CrO3; 26—28 h3O. Содержание воды в растворе не должно превышать 30%, в противном случае может иметь место точечное травление металла. Режим электролиза: плотность тока 35— 60 А/дм2, температура 75—90° С.

Наибольшее повышение блеска при обработке нержавеющих сталей в обоих электролитах достигается в первые 3—5 мин. Увеличение продолжительности электролиза для сталей неаустенитного класса свыше 10 мин может привести к небольшому их травлению.

Качество полирования улучшается с повышением гомогенности сплава. Стали указанных классов могут быть расположены в следующий ряд в направлении повышения качества отделки поверхности: мартенситные, мартенситно-ферритные, аустенитно-мартенситные, аустенитные. Для полирования хромоникелевых нержавеющих и кислотоупорных сталей рекомендуются как трехкомпонентный, так и двухкомпонентный электролиты.

Практика работы с фосфорнохромовокислыми электролитами выявила некоторые их недостатки по сравнению с фосфорносерно-хромовокислыми. При обработке в двухкомпонентном электролите профилированных деталей на углубленных участках не всегда удается достигнуть высокого качества отделки поверхности. При электролизе происходит катодное восстановление ионов шестивалентного хрома, что приводит к ухудшению работы ванны. Окисление же трехвалентных ионов хрома в отсутствие в электролите серной кислоты, как будет показано далее, затруднено. Необходимо также учитывать, что фосфорнохромовокислый раствор, не содержащий h3SO4, агрессивно действует на свинец, который часто применяется в качестве материала для катодов и футеровки ванн.

При обработке в растворах фосфорной кислоты или ее смеси с серной кислотой углеродистых и низколегированных сталей не удается достигнуть высокого блеска поверхности. Для получения эффекта полирования эти сплавы обрабатывают в электролитах, содержащих ионы шестивалентного хрома.

В наших опытах было выявлено влияние концентрации фосфорной кислоты и добавления в электролит серной кислоты на шероховатость поверхности стали 45. Анодная обработка в 85 и 65%-ных растворах h4PO4 при температуре 70° С сопровождается пассивированием металла; на поляризационных кривых имеется участок предельного тока. Поверхность стали имеет темно-серый цвет, существенного сглаживания не происходит. Уменьшение концентрации фосфорной кислоты приводит к увеличению съема металла и повышению интенсивности сглаживания микрошероховатостей. Электролиз в 30 и 15%-ных растворах h4PO4 при плотности тока выше 25 А/дм2 сопровождается явлениями периодической пассивности, которые выражаются в регулярных, противоположно направленных колебаниях тока и напряжения на ванне. С увеличением плотности тока амплитуда колебаний уменьшается. Наблюдения за внешним видом анода показывают, что период повышения тока и понижения потенциала связан с образованием на его поверхности темного рыхлого солевого слоя. Через некоторое время этот слой спадает, обнажая светлосерую поверхность металла, на которой начинается интенсивное выделение кислорода. Эти изменения сопровождаются скачкообразным повышением потенциала и уменьшением тока, что указывает на образование на аноде окисной пленки.

В разбавленном растворе h4PO4 при режиме периодической анодной пассивности достигается более эффективное сглаживание микрошероховатостей, чем в фосфорносернохромовокислом электролите, но при большем съеме металла. При плотности тока 50—100 А/дм2, температуре электролита 70° С и продолжительности электролиза 10 мин класс шероховатости поверхности может быть повышен от 5 до 8-го. Введение в разбавленный раствор фосфорной кислоты некоторых органических соединений благоприятно сказывается на процессе сглаживания микрошероховатостей.

В смеси, содержащей 65% h4PO4 и 15% h3SO4 (в массовых долях), явления периодической пассивности наблюдаются в узком интервале потенциалов в зоне предельного тока и прекращаются с повышением плотности тока. Эффективность сглаживания в такой смеси поверхности стали меньше, чем при ее обработке в разбавленном растворе фосфорной кислоты.

Добавление хромового ангидрида в количестве более 3% к 30%-ному раствору h4PO4 приводит к прекращению периодических явлений, уменьшению съема металла и одновременно к ухудшению сглаживания. Положительное влияние хроматов на процесс полирования проявляется преимущественно в повышении отражательной способности поверхности металла.

Уменьшение соотношения h4PO4 : h3SO4 в трехкомпонентном растворе приводит к увеличению съема металла и улучшению рассеивающей способности ванны. Увеличение содержания в электролите h3SO4 повышает его электропроводность и снижает вязкость. При содержании h3SO4 свыше 15% возможно частичное выпадение в осадок хромового ангидрида в виде CrO3·SO3.

Проработка электролитов, содержащих различные количества кислот, показала, что относительно больший срок службы имеют растворы при соотношении h4PO4 : h3SO4 = 5÷6.

Полученные нами основные технологические характеристики процесса полирования углеродистой стали 20 и легированной 1Х18Н9Т (рис. 26) относятся к смесям фосфорной и серной кислот следующих составов (массовые доли, %):

Количество воды дано без учета содержания ее в кислотах.

Рис. 26. Влияние состава кислотной смеси на характеристики процесса полирования углеродистой стали при различной плотности тока

В смеси II достигаются наибольшее сглаживание поверхности и коэффициент эффективности сглаживания при довольно большом съеме металла. Последнее особенно заметно для углеродистой стали. Поверхность нержавеющей стали получается блестящей, на углеродистой стали имеются следы точечного травления. Интенсивность травления возрастает при переходе к смеси III и в особенности к смеси I, содержащей наибольшее количество воды.

Лучшее качество обработки углеродистой и легированной сталей достигается в электролите II, но при всех опробованных плотностях тока и температуре раствора 70° С все же сохраняется точечное травление металла. Введение в эту смесь хромового ангидрида возможно только в небольшом количестве, так как в присутствии значительного количества серной кислоты он склонен частично выпадать в осадок. При необходимости введения в электролит большого количества хромового ангидрида или других растворимых в воде соединений целесообразно использовать смесь I.

Добавление в кислотную смесь хроматов способствует прекращению травления и повышению отражательной способности поверхности металла. Значительное повышение отражательной способности поверхности углеродистой стали происходит в электролитах, содержащих 3—6% (массовые доли) CrO3. Чем выше первоначальное содержание в растворе CrO3, тем дольше он будет работать без корректирования. Через раствор с 3% CrO3 (в массовых долях) до его корректирования можно пропустить в 2— 2,5 раза меньше количества электричества, чем через раствор с 6% CrO3, что объясняется более быстрым уменьшением в первом случае концентрации ионов шестивалентного хрома в результате, их восстановления на катоде.

Повышение концентрации CrO3 свыше 6—6,5% в электролите, содержащем h3SO4, нежелательно, так как при этом часть его может выпасть в виде мелкодисперсных кристаллов, что приведет к точечному травлению анода. Выпадение из раствора хромового ангидрида наблюдается и при уменьшении содержания в нем воды. Увеличение содержания воды до 30% приводит к снижению блеска поверхности металла, а свыше 30% — к появлению матовости и травлению.

С учетом указанных наблюдений для полирования углеродистых сталей целесообразно применять электролит следующего состава (массовые доли, %).

Фосфорная кислота...................60—80 Серная кислота ....................20—10 Хромовый ангидрид ..................5—6 Вода..........................15—4

Для связывания избыточной воды в фосфорносернокислом электролите рекомендуется вводить в него безводный сульфат натрия в количестве 1 массовой части на 1,27 массовых частей связываемой воды Сведений об эффективности этого предложения при эксплуатации промышленных ванн полирования не имеется.

Качество полирования в фосфорносернохромовокислом электролите повышается с увеличением в определенных пределах плотности тока и температуры электролита. Чем выше значения этих параметров, тем меньше времени требуется для достижения блеска поверхности металла. Нижним пределом можно считать температуру электролита 65° С. Не следует допускать повышения ее сверх 80° С из опасения местного перегрева металла, что может привести к травлению. Рабочий интервал плотностей тока обычно составляет 25—50 А/дм2, но может быть расширен в сторону больших значений. Например, полирование труб в проточном фосфорнохромовокислом электролите ведут при плотности тока 200— 250 А/дм2.

Продолжительность полирования устанавливают с учетом применяемой плотности тока. При температуре 70° С и плотности тока 50 А/дм2 хороший блеск поверхности углеродистой стали достигается через 4—6 мин, при плотности тока 100 А/дм2 — через 2—4 мин. Увеличение продолжительности электролиза до 10 мин несколько повышает отражательную способность и более заметно сказывается на шероховатости поверхности металла.

Повышение температуры электролита и продолжительности электролиза сопровождается увеличением съема металла. Повышение плотности тока при постоянном количестве электричества приводит к снижению выхода металла по току.

Скорость сглаживания микрошероховатостей достигает наибольших значений в первые минуты электролиза и затем резко снижается (рис. 27). Чем грубее исходная шероховатость поверхности, тем выше начальная скорость сглаживания, но это различие также заметно лишь в начале процесса.

Рис. 27. Влияние продолжительности электролиза Т и шероховатости поверхности стали на скорость сглаживания ∆Ra в фосфорносернохромовокислом электролите. Классы шероховатости поверхности: I — 4-й, II — 6-й

Учитывая указанные обстоятельства, при использовании электрохимического полирования для чистовой обработки деталей электролиз ведут в течение 10—15 мин при плотности тока 50— 100 А/дма.

Во время работы ванны под влиянием накапливающихся продуктов растворения анода рабочий диапазон плотностей тока и температуры электролита изменяется в сторону меньших значений. При содержании в растворе 2,5—3% (массовые доли) Fe2O3 хорошее качество полирования достигается при плотности тока 25—35 А/дм2 и температуре 60— 70° С.

Для приготовления фосфорнохромовокислого электролита необходимое количество CrO3 тщательно размешивают с небольшим количеством фосфорной кислоты до состояния кашицы, после чего постепенно вводят остальное количество h4PO4 и в случае надобности— воду. Плотность готового электролита 1,70—1,74 г/мл3. Трехкомпонентный электролит приготавливают, растворяя CrO3 в воде и добавляя к полученному раствору сначала фосфорную, а затем серную кислоты. Необходимо следить за полнотой растворения хромового ангидрида, в особенности при приготовлении трехкомпонентного электролита, так как наличие мелких нерастворенных частиц может привести к травлению металла в процессе полирования.

После смешения компонентов раствор прогревают при температуре 100—110° С до достижения плотности 1,72—1,74 г/мл3. Если не представляется возможным нагревать электролит до указанной температуры, то его упаривают при температуре 80—90° С до достижения требуемой плотности, после чего прорабатывают постоянным током 5 А-ч/л при анодной плотности тока  20— 30 А/дм2.

В процессе эксплуатации изменяются состав электролита и его физико-химические свойства. Особенно неблагоприятное влияние оказывает уменьшение концентрации шестивалентных ионов хрома. Допустимое соотношение количеств CrO3 : Cr2O3 не должно быть меньше 1,4—-1,3.

При эксплуатации электролита с изолированным катодным пространством, когда восстановления шестивалентных ионов хрома в рабочей зоне практически не происходит, через раствор можно пропустить 260 А·ч/л до накопления в нем 7—7,5% массовых долей железа в расчете на Fe2O3. В растворах, содержащих такое количество железа, полирование проводить нельзя — поверхность металла получается матовая, темная, со следами травления.

Основной причиной ухудшения работы полировочного электролита и выхода его из строя является уменьшение концентрации пассиватора — ионов шестивалентного хрома — и накопление солей трехвалентного железа. Следует отметить, что восстановление шестивалентного хрома происходит заметно быстрее в присутствии мышьяка. Поэтому при приготовлении полировочного электролита следует избегать применять кислоты, содержащие примеси мышьяка.

Стабильность работы электролита может быть значительно повышена, если предотвратить нежелательный процесс восстановления ионов шестивалентного хрома. Для этого ведут электролиз с изоляцией катодного пространства пористыми керамическими диафрагмами. В качестве католита используют фосфорную кислоту или ее смесь с серной кислотой. Убыль воды в результате испарения и уноса с деталями восполняют регулярным добавлением ее в ванну, после чего электролит выдерживают 10—12 ч. При непрерывной эксплуатации после добавления воды рекомендуется прогреть электролит при 90—100° С в течение 1—2 ч. Корректирование электролита добавлением кислот проводят по данным его анализа.

В случае невозможности вести полирование с изоляцией катодного пространства, по мере накопления в растворе трехвалентных ионов хрома проводят их анодное окисление. После того как содержание железа в электролите достигнет 7—7,5% в расчете на Fe2O3, раствор необходимо регенерировать.

В производстве часто проводят обновление отработанного электролита, заменяя 1/3—1/2 объема ванны свежеприготовленным раствором. После этого можно продолжать полирование, поскольку в растворе соответственно уменьшилось количество примесей и увеличилось количество пассиватора. Понятно, что таким путем нельзя ни увеличить срок службы первоначально используемого электролита, ни улучшить экономические показатели процесса полирования. Единственный способ достичь этого — провести регенерацию отработанного электролита, вывести из него железо и вернуть раствор в сферу производства.

О методе выведения железа из полировочного электролита, а также об условиях анодного окисления трехвалентного хрома, являющегося одним из этапов процесса регенерации, будет сказано далее.

www.stroitelstvo-new.ru

Промышленные методы электрохимического и химического полирования металлов

Электрохимический и химический методы полирования в настоящее время наиболее широко применяют для обработки поверхности изделий, изготовленных из алюминия и его сплавов. Это объясняется широким применением алюминия в электротехнической, машиностроительной и приборостроительной промышленности. В ряде случаев полированный электрохимическим или химическим способом алюминий подвергается последующему анодированию и окрашиванию, в результате чего поверхность изделий приобретает красивый (декоративный) вид. Электрополированный алюминий высокой чистоты имеет высокий коэффициент отражения света в весьма большом диапазоне как в красном, так и в ультрафиолетовом спектре.

Для электролитического полирования алюминия различают три основных процесса: Бриталь-процесс, разработанный в Англии, Альзак- и Баттель-процессы, разработанные в США. Во всех этих процессах съем металла весьма незначителен и правильнее называть их процессами глянцевания. Процессы электрополирования сопровождаются образованием на поверхности тонкой окисной пленки, которой, однако, недостаточно для защиты от коррозии основного металла, а также для сохранения оптических показателей электрополированной поверхности. Поэтому изделия подвергают дополнительному кратковременному анодированию, в результате чего коэффициент отражения света несколько снижается, но остается практически постоянным; кроме того, искусственно полученная окисная пленка является хорошим адсорбентом органических красителей и электрополированные изделия можно окрашивать в красивые тона (рис. 9).

Рис. 9. Влияние анодирования электрополированного алюминия на коэффициент отражения света: 1 — зеркальное отражение; 2 — диффузное отражение

Бриталь-процесс предусматривает электрополировку алюминия высокой чистоты в растворе, содержащем 15—30% (по массе) безводного Na2CO3 и 5—10% Na3PO4. Процесс протекает при температуре 80—90° С и плотности тока 5—6 А/дм2.

В Альзак-процессе основным компонентом является борофтористоводородная кислота (2,5%-ная HBF4).

Напряжение поддерживается в пределах 10—25 В, плотность тока 2—6 А/дм2, температура около 30° С, продолжительность процесса 5—10 мин. Для охлаждения электролита в процессе полирования через медный змеевик, который может быть одновременно использован в качестве катода, пропускают холодную воду.

Баттель-процесс применим для электролитического полирования технического алюминия и деформированных сплавов на его основе, типа дюралюминия, АМГ, АМЦ и др. Постоянным компонентом электролитов служит ортофосфорная кислота; помимо нее, присутствуют серная, хромовая или азотная кислоты в различных соотношениях. В отличие от щелочных электролитов рекомендуется перемешивание путем движения анодных штанг. В табл. 9 приведены типичные составы электролитов, режимы.

Хромовая кислота пассивирует поверхность полируемых изделий и предупреждает их разъедание в момент выключения тока. Серная кислота повышает электропроводность раствора и предупреждает образование питтинга.

Для электролитического полирования алюминия применяют электролиты, содержащие фосфорную кислоту и другие компоненты, а также смесь хлорной кислоты с уксусным ангидридом.

В литературе приводятся также электролиты для химического полирования алюминия и его сплавов. Американская алюминиевая компания (AlCoA) предложила раствор состава, % (объемн):

    h4РO4 (плотность 1,7) . . 73—83     HNO3 (плотность 1,52) . . 2—5     h3O......... 14-23 При температуре 90° С время выдержки в пределах 1—5 мин. В настоящее время лучшими растворами для химического полирования алюминия считаются алюполь IV и алюполь V. Ниже приводятся составы этих растворов, % (по массе):

К раствору алюполь V в качестве смачивающего вещества добавляют 0,05% (по массе) карбоксилметил-целлюлозы. Процесс протекания при температуре 100° С в течение 1—4 мин. Съем металла составляет 3,75 мкм/мин.

В ФРГ большое применение получил способ «Эрфт-верк».

Ниже приводится состав раствора, % (по массе) и его режим: HNO3..... 13—14 Температура, °С . 55—75 Nh5HF2 .... 16      Выдержка, с . . 15—20 Pb(NO3)2 ....0,02  Съем металла, мкм 2,5—5 В этом растворе хорошо полируется алюминий высокой чистоты и сплавы типа АМГ (коэффициент отражения ~90%). Полирующий эффект резко снижается после обработки 167 дм2 поверхности в 3,8 л электролита; после добавления 4 г HF на каждые 10 дм2 обработанной поверхности восстанавливаются прежние показатели.

Второе место после алюминия и его сплавов в области электрополировки занимают стали, в особенности высоколегированные. Коррозионная стойкость электрополированной стали в результате дополнительной пассивации повышается. Изделия из стали типа нержавеющей, да еще сложной формы, механически трудно полируются.

Одним из главных компонентов электролита для полирования стальных изделий является ортофосфорная кислота, которая в сочетании с серной кислотой часто дает надлежащий эффект. Стали некоторых марок можно электролитически полировать в одной серной кислоте, но для этого плотность тока необходимо повысить до 250 А/дм2, что связано с большими затруднениями эксплуатационного характера, да и результаты получаются невоспроизводимыми. То же можно сказать относительно применения одной фосфорной кислоты. При смешивании одна кислота оказывает благоприятное влияние на другую, что сокращает продолжительность полировки, понижает необходимую плотность тока и расширяет номенклатуру марок сталей, поддающихся эффективной полировке. Кстати, можно отметить, что в смеси фосфорной и серной кислот эффективно полируются не только стали, но и ряд металлов и сплавов, трудно полируемых механически. Концентрация серной кислоты в зависимости от состава стали (или другого сплава) может колебаться от 15 до 60% (по массе), концентрация фосфорной кислоты — соответственно от 70 до 30% (по массе), содержание воды около 10%. Иногда вводят ангидрид хромовой кислоты, который благоприятно сказывается на течении процесса.

Повышенное содержание фосфорной кислоты позволяет понизить плотность тока и напряжение, повышение содержания серной кислоты позволяет расширить допустимые пределы изменения плотности и тока. Наиболее широкий рабочий интервал соответствует смеси, состоящей из 16—40% h3SO4 и 44—67% h4РO4. При содержании в электролите 63—67% (по массе) фосфорной кислоты минимальная плотность тока для стали 18—8 равна 7—12,5 А/дм2. Рекомендуется поддерживать плотность тока в пределах 10—50 А/дм2 и температуру 45— 65° С. С изменением основных легирующих компонентов должен быть изменен и режим.

Существенным недостатком электролитов, приготовленных на основе фосфорной и серной кислот, является их ограниченный срок службы. Электролиты выходят из строя по мере накопления в них продуктов анодного растворения, связывающих кислоты в соли, в то время как на катодах в сильно кислой среде разряжаются ионы гидроксония. Сульфаты железа и никеля не растворяются в таких количествах, которые могут отрицательно сказываться на результатах электролитической полировки, но растворимость их повышается в присутствии хромовой кислоты, наличие которой в электролите не зависит от того, вводился хромовый ангидрид или не вводился, так как при электрополировке нержавеющей стали хром растворяется в виде шестивалентных ионов.

Шестивалентные ионы хрома восстанавливаются на катодах до трехвалентных, а на анодах (полируемых изделиях) вновь окисляются до шестивалентных. Вредное влияние оказывает трехвалентный хром, который при содержании в электролите в количестве 2% нарушает нормальное течение процесса. Рассчитать точно поверхность, которую можно обработать до выхода электролита из строя, нельзя, так как состояние исходной поверхности не всегда одинаково.

Хорошие результаты дает электролит примерного состава: 70% h4РО4. 12% h3SO4, 9% CrO3 и 9% h3O; температура 70—90° С, плотность тока 15—20 А/дм2 и выше. Этот электролит можно применять для широкой номенклатуры сталей как легированных, так и углеродистых.

Электролиты, содержащие в качестве компонента глицерин, можно успешно применять для электролитической полировки нержавеющей стали и других сплавов. Глицерин оказывает положительное влияние в смеси с фосфорной кислотой, с серной или смесью обеих кислот, а также с фтористоводородной кислотой. Лучшие результаты получаются при электролитической полировке нержавеющей стали 18—8 в смеси фосфорной кислоты с глицерином. Преимущества таких электролитов сводятся к следующему: 1) можно получить поверхность с высоким коэффициентом отражения света при сравнительно низкой плотности тока; 2) полированная поверхность получается при небольшом съеме металла; 3) точечное разъедание наблюдается редко. При хорошо подготовленной предварительно механическим путем поверхности в результате последующей электрополировки можно получить поверхность с хорошим зеркальным отражением.

На рис. 10 показано влияние на отражение света нержавеющей стали концентрации 85%-ной h4РO4 (плотности 1,71) в 96%-ном глицерине (плотности 1,25) при анодной плотности тока 7,8 А/дм2, температуре 100° С и продолжительности обработки 15 мин. Лучшие показания (93% зеркального отражения) получаются при концентрации фосфорной кислоты 35—45% (объемн.)

Рис. 10. Влияние концентрации 85%-ной h4РO4, (плотность 1,71) в 96%-ном глицерине (плотность 1,25) при анодной плотности тока 7,8 А/дм2, температуре 100° С на коэффициент зеркального отражения света нержавеющей стали

В Японии применяют в промышленности электролиты, в которых главным компонентом является фосфорная кислота, а процесс протекает при комнатной температуре и переменном токе. Так, для полирования изделий из углеродистой стали применяют следующий состав электролита и режим процесса:

при h4РO4 (плотность 1,7), мл..... 1000 Желатина, г.......... 10 h3C2O4, г........... 40 H6C4O6 г............ 15 Температура, °С......... 20 Плотность переменного тока, А/дм2 . 8

Для полирования пружинной стали состав электролита и режим процесса следующие: h4РO4 (плотность 1,7), мл . . . . . 1000 Желатина, г........... 1 Температура, °С . . . ...... 20 Плотность переменного тока, А/дм2 . .   10—20 Напряжение, В.......... 15

При электролитическом полировании быстрорежущей стали встречаются затруднения, поскольку она содержит такие элементы, как вольфрам, который растворяется в щелочах, и кобальт, растворяющийся в кислотах. Для этой цели используют постоянный ток высокой плотности. Главным компонентом таких электролитов является азотная кислота. Помимо нее, вводят фтористоводородную, щавелевую, хромовую, серную кислоты, а также соли железа, никеля, кобальта. Ниже приводится состав (мл) одного из таких электролитов и режим: HNO3 .... 1000      HF..... 100—360 h3C2O4 . . . 20—40 h3O..... 600 Плотность тока, А/дм2. . .        140—160 Напряжение, В     6        Температура, °С..........20—50 Время, с . . .       10—30 Коррозионная стойкость аустенитных хромоникелевых и хромистых сталей повышается в результате электрополировки. Электронографически установлено, что в результате селективного растворения на поверхности хромоникелевой стали образуется пленка NiO·Cr2O3, а на поверхности хромистой стали FeO·Cr2O3. Эти пленки и повышают сопротивление коррозии полируемых изделий.

Турбинные лопатки изготовляют из жаропрочной хромомарганцовистой стали. Электролитическая полировка повышает их механические и химические свойства. Процесс осуществляется при следующем режиме и составе электролита.

h3SO4, мл ... 300 h4РO4, мл . . . 700 CrO3, г/л .... 50—100 Температура, °С . 100    Плотность постоянного тока, А/дм2    10—50 Время, мин . . .    2—6

Химическое полирование стальных изделий не применяется столь широко, как электрохимическое, однако для изделий малых размеров и сложной формы этот метод имеет определенные преимущества.

Для изделий из низкоуглеродистой стали предложен электролит следующего состава, г/л: h3O2 (30%-ная) . . 13 h3C2O4·2h3O ... 25 h3SO4  … 0,1

Температура процесса 20° С, продолжительность 30—60 мин.

За 1 ч снимается слой металла около 10 мкм. Эффект выравнивания поверхности тем больше, чем грубее исходная поверхность.

В Японии для химического полирования углеродистых сталей применяют электролит состава (объемных частей): h4РO4 ….400 h3SO4 ….200—600 HNO3 …. 100—200 HCl …. 25

Продолжительность процесса зависит от температуры следующим образом:

Температура, °С . 80 100 120 Продолжительность процесса, с . 60 30 10

С повышением температуры улучшается блеск и повышается интенсивность выделения окислов азота. Чем выше содержание углерода в стали, тем меньше воды должно быть в полируемом растворе и выше температура.

Химическое полирование мелких деталей в оптической и часовой промышленности успешно осуществляется в обезвоженной h4РO4. Для этого ее длительно нагревают при температуре 250° С так, что она частично переходит в пирофосфорную кислоту. Реакция длится около 1,5 ч, конец ее узнается по прекращению выделения водорода. После охлаждения добавляют около 10% h3SO4. Точное соотношение кислот выбирают в зависимости от содержания углерода в полируемых деталях — чем оно больше, тем меньше должно быть содержание серной кислоты. Процесс протекает при 200° С и длится от нескольких секунд до нескольких минут. Выгруженные детали тщательно промывают в слабощелочном растворе. Оптимальный полирующий эффект наблюдается при содержании в стали 0,6% С, т. е. при чисто перлитной структуре. В дегидратированной смеси фосфорной и серной кислот можно химически полировать также хромистую сталь (13% Cr) и хромоникелевую сталь (18% Cr, 8% №).

Хотя основные закономерности электролитического полирования металлов были установлены на основе анодного поведения меди в растворах ортофосфорной кислоты и первые промышленные установки были рассчитаны на обработку изделий из меди и ее сплавов, в настоящее время этот процесс находит ограниченное применение. В значительной степени это объясняется тем, что для неответственных целей изделия из меди и медных сплавов быстро подвергают травящей полировке (химической) в смеси серной и азотной кислот в присутствии небольших количеств соляной кислоты. В ответственных случаях медные изделия анодно полируют в концентрированной фосфорной кислоте.

Начиная с пятидесятых годов, промышленное применение получил запатентованный в США способ химического полирования меди и латуни в растворе состава, % (объемн.): h4РO4 (плотность 1,75) ... 65 Сh4СООН (ледяная) .... 20 HNO3 (плотность 1,42) ... 15 Главный недостаток этого электролита, в котором процесс протекает при температуре 60—70° С, заключается в большом съеме металла (25—40 мкм), а также в выделении вредных газов и в ограниченном сроке службы — явлении, характерном для всех электролитов, содержащих уксусную кислоту и работающих при повышенных температурах.

Хорошие результаты получаются при химическом полировании медных или латунных изделий в растворе состава, мл: h4РO4 (плотность 1,7) . . 550 СНзСООН (ледяная) ... 250 HNO3 (плотность 1,4) . . . 200 Тиомочевина, г.....0,2 при комнатной температуре в течение 2—6 мин.

Рекомендуется покачивание обрабатываемых изделий.

Электролитическое полирование никеля успешно осуществляется в растворах серной кислоты (плотность 1,6) при температуре 35° С, плотность тока 40 А/дм2 и продолжительности 3—5 с. Применительно к никелированным изделиям процесс не получил промышленного применения из-за возможности оголения основного металла в углублениях, где толщина покрытия меньше средней и из-за выявления различного рода дефектов, которые при механической полировке «замазываются».

Серебряные и серебренные изделия можно электрополировать в цианистом электролите для серебрения при анодной плотности тока 2—3 А/дм2. Рекомендуется прерывать ток (через 3—4 с), чтобы дать возможность раствориться образующейся пленке AgCN и вновь образоваться. При электрополировке серебренных изделий удобнее поступать следующим образом. После окончания процесса серебрения изделия в той же ванне включают в качестве анодов, а штангу с серебряными анодами соединяют с отрицательным полюсом. Ток прерывают через 3—4 с; анодная плотность тока должна быть в 4— 5 раз больше, чем в процессе серебрения. Общая продолжительность такой обработки составляет 1—3 мин.

Золото можно электрополировать в растворе состава, г/: 67,5—KCN; 15—KNaC4h5O6·4h3O; 18,5—h4РO4; 0,9 Nh5OH, температура до 60° С; напряжение на ванне 5—10 В, катоды — медные. Необходимо сильное перемешивание электролита.

Другой электролит для электрополировки золота имеет состав, г/л: 10Сh4СООН; 3h3SO4; 25C6H5Nh3S, температура процесса 25—45° С, плотность тока 1,5—3,5 А/дм2.

www.stroitelstvo-new.ru

Раствор для электрохимического полирования сталей

Союз Советсмнк

Соцнвпнетнчесмнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («)891812 (61) Дополнительное к авт. евид-ву(22) Заявлено 03. 07. 79 (21) 2791673/22-02 с присоединением заивкн М .(23)Приоритет (5 t ) N. Кл.

С 25 Р 3/24

Якударктюкноый комитет

СССР ио делан изайретенкй н открытий

Опубликовано 23, 12. 81. Бюллетень .Р)а 47 (53) УДК 621. .357.8 (088,8) Лата опубликованма опмсанив 23 . 12 . 81 (72) Авторы изобретении

С, Н. Петрова, П. П. Каряэин и И

Уральский научно-исследовательск промьооленности УралНИТИ (21) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ ЗЛЕКТРОХИИИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ

СТАЛЕЙ тв

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности к полированию хромистых сталей типа 20Х13,, 40Х13, Х12, IX13, Х28 и т.п.

Известен раствор для электрохимического полирования нержавеющих ста.лей, содержащий ортофосфорную (50$) и серную (40 ) кислоты и глицерин (10i) (1).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является раствор для электрохимического. полирования сталей, содержащий ортофосфорную и серную кислоты, раствор сульфоната натрия и натриевых (калиевых) солей пептидов и растворитель (вода)(23.

Однако известные растворы не дают эффекта полирования при обработке хромистых сталей - наблюдается травление металла и неравномерность съема.

Цель изобретения - повышение качества полирования

Поставленная цель достигается тем, что электролит, содержащий ортофосфорную и серную кислоты, 303-ный раствор сульфоната натрия и натриевых (калиевых) солей пептидов и растворитель, в качестве растворителя содержит глицерин при следующем соотношении компонентов, об.3:

Ортофосфорная кислота 75-90

Серная кислота 7-19

304-ный раствор сульфоната натрия и натриевых (калиевых) солей пептидов 0,05-0,1

Глицерин Остальное

Процесс полирования рекомендуют проводить при 25-60 С, анодной плотности тока 50-150 А/дм в течение

0,5.-2 мин.

Раствор стабилен в работе при пропускании 250 А ч/л.

Рассеивающаяся способность раствора, измеренная по методу Моллера сос. тавляет 61-633.

891812

Раствор готовят смешением кислот серной (d 1,83 г/см ) и ортофосфорной (d=1,64 г/см ). После этого в смесь кислот при перемешивании доз бавляют ПАВ и глицерин.

В таблице показаны состав раствора, режим и .результаты обработки.

Состав раствора, об. Ф, режим и результаты обработки 1

2 3 4 5 6 7 8

Ортофосфорная кислота

84 84

12 12

75 90 84

84 84

12 12

Серная кислота

19 7 12

ПАВ

0,1

0,07

3,93 4

0,l 0,05 0,07 0,07 0,07

2,95 3,93 3,93 3,93

Глицерин

5,9

Вода

5 9

25 60 30

Температура, С

30 30

30 30

Анодная плотность тока, А/дм

50 100 100 50 150 100 100 100

20Х13 20Х13 20Х13 20Х13 40Х13 Х12 1Х13 Х28

Нержавеющая сталь о

Материал анода

Материал катода

Продолжительность, мин

2 -0,5

Класс чистоты, v до полирования после полирования

10

0,41 - 0,45-0,47-.. о 54 0,55 0,57. шероховатость, мкм до полирований

0,400,-55

0,42О 56

6,410,55

0,41о,56

О, 420 55,после полиРования. 0,09- 0,09- 1,3- О,S- 0

О 12 О 13, 2 1 1 2 О 13

О,08- 0,1- О, »О 1 1 0 12 0 13

Относительное сглаживание,4

С глаживания 76 нет

79 78 77

89 90 90

Отражательная способность,>

Е9

75 48 90

Количество снимаемого металла, мкм

15 -11

l2» 11

12

Скорость съема, мкм/мин

18 7 5 22

12 11 . 11

Как видно из таблицы, раствор с .ляет получить качественной обработдобавкой только ПАВ (пример 4) или — ки поверхности хромистых сталейтолько глицерина (пример 3) не позво- чистота поверхности снижается на

Водный раствор сульфоната натрия и натриевых (калиевых) солей пептидов (303 активного вещества) является анионоактивным поверхностноактивным веществом (flAB) и выпускается

Волгоградским кожевенным заводом по

ТУ 02-l3-08"71., 1 1

8 8 8

10 10 10

891812

Формула изобретения

75-90

7-19

0,05-0,1

Остальное

Составитель В. Бобок

Редактор H. Рогулич Техред И. Гайду Корректор И Коста

Заказ 11159/41 Тираж 707 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1-2 класса, шероховатость увеличивается.

Кроме того, в растворе с добавкой глицерина отражательная-способность равна 753, но йоявляется питтинг.

А в растворе с добавкой ПАВ получается серая, травленая поверхность, однако наблюдается йесколько меньшийсъем металла, чем в электролите с глицериноМ.

Только .совместное введение в смесь кислот ПАВ и глицерина дает возможность достичь цели, так как образуются комплексные соединения глицерата железа, которые совместна с

ПАВ создают достаточно толстую вязкую пленку, действие которой при наложении постоянного тока приводит к никелированию поверхности.

Таким образом, изобретение обеспечивает качественное полирование поверхности хромистых сталей: чистота поверхности повышается на 2 класса, отражательная способность высокая - 89-903, съем металла по поверхности равномерный, в результате чего увеличивается восход годного металла на 20-303, т.е. наблюдается экономия металла.

Ожидаемый экономический эффект составляет при этом 20 тыс. руб.

Раствор для электрохимического полирования сталей, преимущественно хромистых, содержащий ортофосфорную и серную кислоты, 30ь-ный раствор сульфбната-натрия и натриевых (калиевых) солей пептидов и растворитель, отличающийся тем, что, 1Е с целью повышения качества полированйя, в качестве растворителя он содержит глицерин при следующем соотношении компонентов, об.Ф:

Ортофосфорная

1% кислота

Серная кислота

30ь-ный раствор сульфоната натрия. и натриевых (калиевых) солеи пептидов

Глицерин

Источники информации, 25 принятые во внимание при экспертизе

1. Попилов Л. Я., Зайцева Л. П..

Электрополирование и электротравле

Йие металлографических шлифов. М;, Иеталлургиздат, 1955, с. 150 °

2. Авторское свидетельство СССР

М 303369, кл. С 09 G 1/02, 1969.

www.findpatent.ru

Обработка поверхностей металла Производственное предприятие Стакс

Обработка поверхностей металла

Изделие из металла полируется с помощью специальных полировальных паст, в которые могут входить мел, известь, доломит, трепел, окись хрома (полировальная паста ГОИ), окись алюминия, окись железа (паста Крокус).

Полирование нержавеющей стали из-за ее плохой теплопроводности, сравнительно высокой вязкости и твердости является наиболее трудоемкой операцией для любого способа. Наоборот, изделия из цветных металлов поддаются полированию легче всех других. Для их отделки требуется наименьшее число операций.

Полирование серебра и золота осуществляется методом, характерным только для этих металлов.

Ориентировочные режимы полирования металлов:

Окружная скорость полировальных кругов, м/с:Сталь, никель, хром 20-35 м/сМедь, латунь, бронза 16-25 м/сАлюминий, цинк, свинец 12-20 м/с

Удельное давление на обрабатываемую поверхность, кГ/см2:Сталь, никель, хром 1-2 кГ/см2Медь, латунь, бронза 0,8-0,3 кГ/см2Алюминий, цинк, свинец 0,4-0,1 кГ/см2

Обработка поверхностей металла Более высокие окружные скорости используются в тех случаях, когда не требуется высокое качество обработки. Если требуется достичь высокого качества обработанной поверхности, зеркального блеска, то обработка осуществляется при более низких окружных скоростях.

При полировании эластичным кругом, покрытым пастой или суспензией, существенное влияние оказывает удельное давление полировальника на обрабатываемую поверхность. С увеличением удельного давления интенсивность процесса повышается до некоторых пределов, а в дальнейшем превышение оптимальной величины давления не только снижает качество обработки, но и производительность, преждевременно изнашивается полирование, наблюдается заметный нагрев обрабатываемых деталей. В практике полирования в ряде случаев этот режим обработки субъективно оценивается тем, кто производит полировку. Так, например, когда требуется удалить большой слой, полируемый металл с большим усилием прижимают к полировальнику. Процесс полирования протекает интенсивнее, но при этом изделие сильно нагревается, качество поверхности снижается.

Для повышения качества поверхности, операция полирования выполняется с меньшим удельным давлением, в итоге на обрабатываемой поверхности остаются менее заметные царапины, достигается высокая светоотражательная способность обработанной поверхности. Отполированный металл начинает блестеть.

При выборе величины удельного давления учитываются свойства полируемого металла. Чем мягче металл, тем легче снять слой металла, но тем сложнее достичь однородности штриха. Полирование твердых материалов ведут с большими удельными давлениями полировальника на обрабатываемую поверхность, по сравнению с мягким материалом.

Интенсивный блеск возникает на металле, так же после полирования его гладилом или полировником. Полировник изготавливают из высококачественной стали. Его рабочая часть имеет округлую форму, близкую к цилиндру, шару, конусу или тору. Поверхность полировников тщательно шлифуется, полируется и закаляется. Блеск на поверхности изделия, полируемого гладилом, возникает за счет уплотнения и выглаживания верхних слоев металла. Уплотнение металла, в свою очередь, увеличивает его коррозийную стойкость.

Полировники можно изготовить из шариков и роликов от подшипников. Металлическую поверхность полируют, нажимая с некоторым усилием на полировник и ведя в одном направлении, так чтобы после него появлялась глянцевитая полоска. Рядом с ней проводят другую полоску и так до тех пор, пока предназначенный для полирования участок не будет обработан полностью. При втором проходе полировник ведут уже в поперечном направлении. Чтобы полировник легко скользил по металлу, поверхность его смачивают полировальной водой.

Полировальную воду готовят следующем образом: в воде растворяют небольшой кусочек мыла и добавляют нашатырный спирт, все это тщательно перемешивают.

По окончании работы полированную поверхность металлического предмета натирают фетром или сукном, удаляя остатки засохшей полировальной воды.

Химическое и электрохимическое полирование

Химическое и электрохимическое полирование принципиально отличаются от механического полирования. Обработанные этими методами полирования детали также приобретают блеск, привлекательную и гладкую поверхность. Химическое и электрохимическое полирование осуществляется растворами, содержащими активные добавки.

Химическое полирование

Химическое полирование заключается в том, что обрабатываемую деталь погружают на некоторое время в сосуд с химически активным раствором, где в результате возникающих химических и местных электрохимических процессов происходит растворение металла. Шероховатость поверхности уменьшается или совсем устраняется, при этом обработанная поверхность приобретает блеск. Все процессы химического полирования сопровождаются бурным выделением газов и паров кислот или щелочей.

Обработка поверхностей металла

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

Электрохимическим полированием называется процесс отделки поверхности металлов, приводящий к уменьшению шероховатости и появлению зеркального блеска электрохимическим способом.

Обработка поверхностей металла

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.

Обработка поверхностей металла

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

ВНИМАНИЕ!!! ВАННЫ для химического и электрохимического полирования ОЧЕНЬ ОПАСТЫ для здоровья, ОСОБЕННО ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ. Поэтому не пытайтесь делать этого дома, тем более если у вас нет необходимого навыка, знаний и оборудования!!!

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.

Шлифование

Это обработка поверхности металла, которая включает в себя механическая обработка металла в процессе которой устраненяются значительные неровности перед полированием. Для шлифования металлов применяют абразивные материалы естественного происхождения или искусственные в зависимости от твердости материала изделия. Твердые шлифовальные материалы – корунд икарборунд – используют для шлифования закаленной стали, марганцевой бронзыи т.п. Наждаком шлифуют черные и цветные металлы; крокусом (окись железа) или порошковой пемзой – латунь, цинк, алюминий; полировальной или венской известью – мягкие металлы и сплавы. Хорошие полировальные свойства имеет окись хрома, поэтому его применяют для полирования твердых и мягких металлов. Крокус можно изготовить самому, если в насыщенный раствор железного купороса долить раствор щавелевой кислоты. Можно железные опилки растворить в соляной кислоте и в отфильтрованный раствор добавить соды. В обеих случаях образовывается осадок, который отфильтровывают, промывают водой и прогревают на воздухе до вишневого цвета.

Для шлифования применяют абразивные керамические или войлочные круги с наклеенным абразивом. Удобные для шлифования вулканитовые и пенопласта алмазные круги. Широко используют для шлифования кожицы. Их выпускают на тканевой основе – БТ, бумажной – Н и на комбинированной – СТ. Величину зерна абразива обозначают номерами: 12, 16, 20, 24, 36, 46, 60, 80, 100, 120, 140, 170, 200, 280, 325. Чем больший номер, тем мельче абразив. Для очистки поверхности от ржавчины применяют в основном кожицы с номером 46, для шлифования – от номера 60 до 200, для полирования – остальное. Кроме номера кожицы, обозначают еще и материал абразива: КЧ или КЗ – карбид кремния черный или зеленый; Кр – кремний, Э – электрокорунд, Кв – кварц, С – стекло. Например, обозначение БТР 725X50 Э80В означает: на тканевой основе шириной 725 мм, длина рулона 50 м, электрокорунд, зерно № 80, водостойкая.При ручном шлифование металла кожицы накладывают на деревянный брусок, к которому снизу приклеен фетр или тонкий войлок (рис. 2). Так лучше прилипает кожица к поверхности детали. Шлифования выполняют круговыми движениями. Малодоступные места деталей или при отсутствии кожицы нужной зернистости обрабатывают абразивом, смешанным с минеральным маслом (соответственно 1 и 5 частей за массой). Можно пользоваться алмазной пастой для притирания клапанов автомобильных двигателей. Ее наносят на поверхность изделия и трут торцом мягкого дерева.

Обработка поверхностей металла

Для шлифования металлов механическими средствами применяют войлочный круг с наклеенным абразивом. Круг приводится в движение от электродвигателя. Перед наклеиванием абразива на войлочный круг абразивный порошок высушивают при температуре 50-50 °С и насыпают в желоб. Потом круг намазывают клеем (столярным, ПВА, силикатным), обкатывают в порошке, сушат при температуре 45-50 °С на протяжении 20-24 часов, потом накатывают второй слой и снова сушат.Если наносят абразив на войлочный круг, который уже использовали, остатки абразива и клея на его поверхности удаляют шлифовальным камнем или ножом. Детали, которые имеют довольно чистую поверхность, можно обрабатывать на круге без наклеенного абразива. Для этого на поверхность крутая, которым шлифуют стальные изделия, наносят такую пасту, частей за массой:

Шлифовальной порошок….. 75Стеарин ……………………………15Маслило…………………………… 8Керосин……………………………..2

Тонкое шлифование деталей с меди, цинка, алюминия и их сплавов выполняют пастой, куда входит 40 % наждачного порошку и 60 % стеарина. Окончательное шлифование проводят на жировых войлочных кругах без абразива. Круги смазывают жировой пастойтакого состава, частей за массой:

Петролатум……………………… 43Солидол ……………………………43Парафин ……………………………14

Кожницами шлифуют с помощью вибрационных шлифовальных электромашин. При этом кожицу и поверхность детали целесообразно смачивать керосином, а если кожицы водостойкие – водой. Иначе поверхность кожицы быстро забивается отходами шлифования.

Так же Вы можете заказать у нас следующие услуги,

ppstaks.ru

Химические технологии полировки | Inoxgrup

Что такое химическая полировка?

Химическая полировка является одним из методов отделки поверхности металла. Процесс растворяет и удаляет утолщения микроскопически неровной поверхности путем погружения компонентов в химическую ванну. По сути, это представляет собой химический процесс травления. По сравнению с поверхностью перед полировкой, неровности уменьшаются и поверхность становится более гладкой.

Различные методы обработки поверхности металла

Существует большое количество методов обработки поверхности металла. Некоторые методы, такие как гальванические технологии увеличивают размеры материала. Термическая обработка (отжиг), пассивирование и травление не изменяют размеры. Химическая полировка и Электрополировка являются примерами технологий, которые уменьшают размеры металла.

Электрополировка против химического полирования

В процессе электрохимической полировки (ЭХП), используется низкое напряжение (V~12v) от источника питания постоянного тока в кислой ванне. Металлическая пластина соединена с катодом (-), а деталь, подлежащая полированию соединена с анодом (+). Когда подается напряжение, происходит электрохимическая реакция, и начинается травление металлической поверхности анода. Электрический заряд выше в местах выступов, тем самым процесс устраняет заусенцы, образующиеся после механической обработки. ЭХП улучшает скорость потока внутри трубы, так как микро полости и шероховатости в трубах могут значительно замедлить скорость потока. Кроме того, образование и рост бактериальных колоний будет устранен. Процесс ЭХП также улучшает коррозионную стойкость металла.Химическая полировка (ХП) использует специальные химические составы (электролиты), куда погружают изделия из нержавеющей стали. Нет необходимости в использовании электроэнергии, процесс не растворяет вытянутые вершины поверхности. После серии промывок и погружений в электролит, изделия становятся яркими и блестящими, что указывает на значительное качество полировки поверхности. Этот процесс является простым, позволяющий достичь высоких результатов полирования внутренних поверхностей трубы.Из-за особенности процесса, электрохимполированию подлежат трубы относительно большого диаметра. Трубы с маленьким внутренним диаметром (<16мм) и изогнутые трубы не могут быть обработаны ЭХП, не возможно достичь желаемых результатов. Кроме того, процесс ЭХП является более сложным, чем ХП.Химическому полированию (ХП) подлежат трубы с диаметрами в диапазоне от 3 мм до 400 мм, с длиной 6 м или более. Степень полирования может варьироваться от Ra 0,01 ~ 0,05 мм, с шероховатостью поверхности от 0,05 до 0,25 мкм. Результаты показывают, что конечные результаты полировки, проведенные ХП соответствуют или даже превзошли результаты, достигнутые с ЭХП.

Преимущества и недостатки различных методов Полировки

Ниже таблица суммирует преимущества и недостатки различных типов методов полировки металлов

метод	Проблемы	Подходящие приложения
Механическая шлифовка	Оставшиеся частицы, и фрагменты  остаются на компонентах внутри впадин на поверхности не удаляются. Большое пылевое воздействие на окружающую среду.	Подходит, когда высокий уровень декоративной или гигиенической отделки не требуется. Труд и стоимость оборудования высока. Невозможно отполировать изнутри.
Электрохимический	Каждая часть должна быть подвешена и подключена к электродам. Крепление электрода внутри трубы затруднено или не возможно. Требуется нагрев до 70  С  и регуляция концентрации раствора. Требуется жесткий экологический контроль и надлежащее нейтрализация сточных вод.	Подходит для относительно больших и простых компонентов Очень низкая эффективность Некоторые компоненты невозможно обработать Некоторые компоненты невозможно заменить химической полировкой
Химическая полировка	Любая форма нормально, не нужно подвешивать отдельные части, нет необходимости в электроде. Просто  загрузить компоненты в ванну.   Внутренние полости погруженные в химическом растворе становится отполированы.   Требуется, нагрев до 96℃ , нуждается в жестком контроле экологического контроля и надлежащее нейтрализация сточных вод.	Могут быть отполированы внутренние поверхности длинной трубы, из различных компонентов, изогнутые части. Применяется для маленьких и тонких деталей, требующих сверкающей поверхности, деталей не имеющих заусенцев, максимальной чистоты и деталей, которые невозможно отполировать электролитическим способом. Эффективность очень высокая. Вполне возможно заменить Электрополировку, но не наоборот

Недостатки механической полировки

Механические обработки, такие, как шлифовка, полировка, механическая придают поверхности из нержавеющей стали жесткость. Тому есть несколько причин: наличие посторонних элементы на поверхностях нержавеющей стали вызвано:(1) поверхностным загрязнением,(2) физическим или химическим поглощением на поверхности,(3) образованием нового соединения на поверхности,(4) чужеродные тела , падающие на поверхность, и влекущие изменения в метаморфический слой во время процесса путем формирования новой структуры поверхности

2. аморфный слой , созданный в связи с изменением структуры решетки. В результате, структура решетки может легко создать деградированный слой:3. Остаточным поверхностным электростатическим напряжением.

Дефектные поры и остаточные примеси в трубах из нержавеющей стали после галтовки

Удаление стресс-индуцированного упрочненного слоя с помощью химической полировкиЗакаленный поверхностный слой, вызванный вышеуказанными причинами может быть удален с помощью химической полировки. Компоненты ХП могут восстановить характеристики исходного материала.

Дополнение ионов наружный слой после механической обработки

Каждый химический элемент в нержавеющей стали расположен в соответствии с его собственным потенциалом валентной связи, образуя подходящую структуру металлической решетки. После механической обработки, полировки, шлифовальные процессы, элементы, расположенные на наружном слое, удаляются и деградируют, и эти дефекты в значительной степени снижают коррозийную стойкость нержавеющей стали, агрессивные среды, легко проникают и поглощаются поверхностью обрабатываемой детали. В результате, чистота и стойкость к коррозии поверхности скомпрометированы, зачастую технические характеристики  не отвечают требованиям заказчика.Химическая полировка, электрополирование и пассивирование дополняют гидроксильные и водородные группы.

Сравнение эффективной площади поверхности среди различных труб

После того, как обычная пластина из нержавеющей стали или труба проходит через серию химических процессов, внутренние и наружные поверхности стен будут изменять их характеристики такие как шероховатость, заусенцы, закаленность слоя и т.д. В результате, эффективная площадь поверхности трубы из нержавеющей стали без электролитического или химической полировки гораздо больше ,чем геометрическая площадь поверхности, которая является определяется простым расчетом площади относительно идеальной поверхности. (Смотрите таблицу выше)шероховатость поверхности и вызывает слипание заусенцев и адсорбцию мелких частиц, замедление скорости потока среды, засорение трубки, рост бактериальной колонии и многих других нежелательных характеристик. Электролитический (EP) или процесс химической полировки (CP) должны быть использован для удовлетворения высоких требований высокоточных технологий изготовления оборудования в.Например, после того, как трубы ,используемые на заводе по переработке молока заменяются на химполированные, время хранения молока значительно увеличивается, за счет уменьшения нежелательных веществ в молоке, вызывая преждевременное скисание.

Cr / Fe, изменение содержания поверхностного слоя 316L (V / V)

Для ASIS304 / 316 / 316L нержавеющей стали, типичное отношение Cr / Fe, составляет около 0,4. Поскольку молекулы Fe являются более активными, они более склонны вызывать химическую реакцию с внешними веществами и подвержены коррозии нержавеющей стали; химические свойства элемента Cr являются более стабильными, чем соединения Fe и являются более устойчивыми к воздействию агрессивных растворов. После химической полировки, поверхностные элементы, отношение Cr / Fe, достигает 1,0 или выше, и более высокое содержание Cr элемента в поверхностном слое повышает коррозионную стойкость и характеристики стали становятся существенно выше.

отношение Cr / Fe, (стандарты соответствуют нержавеющей стали)

Изменение характеристик стойкости к коррозии после химической полировки

Шероховатость поверхности Изменение

Изменение поверхности после химической полировки (100х)

Сравнение поверхности из нержавеющей стали после механической полировки (слева) и химической полировки (справа). 20 * 3500

По материалам зарубежных изданий Ansing Engineering.

inoxgrup.ru

Полирование в электролитах с добавками органических соединений

Для электрохимического полирования стали предложено большое количество органических соединений в качестве добавок, главным образом, к электролитам на основе фосфорной кислоты. Зарубежные патенты на эту тему характеризуются разнообразием предложенных добавок. Так, например, для полирования нержавеющих сталей рекомендуется электролит, содержащий фосфорную кислоту или ее смесь с серной кислотой с добавками алифатических монокарбоновых кислот и их сложных эфиров 1. G этой же целью вводят добавки лактона или эфира гидроксизамещенной карбоновой кислоты, а также цитратные, лактатные, тартратные или малатные эфиры 2, этиленгликоль и амид никотиновой кислоты 3, многоатомный спирт 4.

В отечественной литературе за период с 1966 по 1974 г. были предложены следующие составы электролитов для обработки стали.

1.            Смесь фосфорной и серной кислот с добавками ингибитора кислотной коррозии БА-6 или БА-12 в количестве 5—10% от объема кислотной смеси 5.

2.            Электролит с массовой долей компонентов, в %: 60—70 h4PO4, 20—30 h3SO4, 0,1—0,2 раствора сульфоната натрия и натриевых (калиевых) солей пептидов, остальное — вода 6.

3.            Электролит для полирования нержавеющей стали, содержащий (в г/л): 730—820 г/л Н3РО4, 580—640 h3SO4, 4—6 триэтаноламина, 0,5—1,0 катапина 7.

4.            Электролит для полирования нержавеющей стали, содержащий (массовые доли, %): 68—80 h4PO4, 1—2 капролактата, остальное — вода 8.

5.            Электролит на основе фосфорной и серной кислот с добавкой (массовые доли, %): 0,6—1,0 смеси KCl и Nh5Cl и 0,2—1,5 ингибитора кислотной коррозии 9.

6.            Электролит, содержащий (массовые доли, %): 30—70 h4PO4, 10—40 h3SO4 и добавки 1—10 г/л поверхностно-активного вещества на основе солей пептидов и полипептидов, 0,001—1 г/л пеногасителя (полиметилсилоксановой жидкости) 10.

7.            Электролит, содержащий (массовые доли, %): 60—70 h4PO4, 20—35 h3SO4, 0,2—0,4 диэтилентриамина или 0,4—0,6 триэтилентетрамина, 0,1—0,3 Nβ-аминоэтилпиперазина, остальное — вода 11.

8.            Электролит для полирования углеродистой стали, содержащий (массовые доли, %): 80 h3SO4; 20 h3O и добавки 2 г/л эфира себациновой кислоты и 2—5 г/л диоктилсульфосукцината натрия или сульфопоната [41 ].

По данным [56], введение в смесь фосфорной и серной кислот ингибиторов кислотной коррозии позволяет вести электролиз при температуре 18—25° С в диапазоне плотностей тока от 25 до 100 А/дм2. Для обработки высокоуглеродистой стали типа ШХ15 применяли электролит с массовой долей компонентов, %: 70—50 h4PO4, 20—40 h3SO4, 10 h3O и добавку 2—5% от объема кислотной смеси ингибитора ПБ-5. Нержавеющие стали обрабатывают в электролите, содержащем помимо ингибитора амино-спирт. Состав электролита (массовые доли, %): 70 — 50 h4PO4, 20—30 h3SO4, 10—20 h3O и добавки (от объема кислотной смеси) 5% ингибитора ПБ-5, 15% триэтаноламина. Электролиз ведут при комнатной температуре и плотности тока от 15 до 100 А/дм2. Повышение температуры электролитов, содержащих органические ингибиторы, приводит к ухудшению качества полирования — поверхность металла становится темной, наблюдается травление.

Преимуществом таких электролитов является возможность сравнительно простой их регенерации. По мере накопления в растворе  солей железа они частично выпадают в осадок.

Нужно отметить, что при использовании электролитов, содержащих промышленные ингибиторы кислотной коррозии, высокий блеск поверхности анода достигается в основном при обработке нержавеющих высоколегированных сталей типа 1Х18Н9Т. Углеродистые стали полируются хуже и интенсивность блеска их поверхности уступает блеску образцов, полированных в электролите, содержащем ионы шестивалентного хрома. Кроме того, растворы, содержащие ингибиторы типа ПБ-5, БА-6, БА-8, не всегда обеспечивают стабильное качество полирования. Возможно, что здесь играет роль качество препаратов, поставляемых в виде технических продуктов.

При обработке жаропрочных сталей ЭИ598 и ЭИ437Б в электролите с добавкой ПБ-5 были отмечены случаи точечного травления. Хорошее качество полирования этих сталей было достигнуто в электролите, содержащем 740—840 г/л h4PO4, 400—530 г/л h3SO4 и 1,2% тиомочевины. Соотношения h4PO4 : h3SO4 и h3SO4 : h3O поддерживали соответственно 1,4—2,0 и 1,0— 1,63. Режим электролиза: плотность тока 40—60 А/дм2, температура электролита 18—25° С [50]. Съем металла при обработке стали в электролите с добавкой ингибитора несколько меньше, чем при обработке в фосфорносернохромовокислом электролите.

Исследование эффективности влияния некоторых ингибиторов на процесс электрохимического полирования сталей 10 и ЭП79 показало [6], что в растворах с добавкой ПБ-5 на поверхности образцов иногда появлялась полосчатость, электролиз в течение более 15 мин приводил к потемнению металла, чего не происходило с образцами, обработанными в электролите с добавкой БА-6. Повышение эффективности действия ингибитора было отмечено при одновременном введении в раствор небольшого количества хлоридов. Сравнительно лучшие результаты в отношении увеличения блеска и сглаживания шероховатости поверхности металла показал электролит, содержащий 60% h4PO4, 20% h3SO4, 20% h3O (в массовых долях) с добавкой БА-6 и KCl в количестве 25% и 0,6—1% соответственно от объема смеси. Электролиз вели при плотности тока 50—60 А/дм2 и температуре 20—30° С. Повышение температуры приводит к резкому ухудшению качества полирования. По мере накопления в электролите продуктов растворения анода качество полирования также понижается. При периодической фильтрации электролит может работать 280 А·ч/л.

Добавка в полировочный электролит одновременно ингибитора, способствующего пассивации анода, и хлоридов, являющихся активаторами процесса ионизации металла, может способствовать созданию условий неустойчивой пассивности, благоприятных для сглаживания микрошероховатостей и повышения блеска поверхности металла. Желаемый результат в этом случае будет достигнут только при точном соблюдении соотношения указанных компонентов. Превышение оптимальной концентрации хлоридов увеличивает агрессивное действие электролита на металл, а повышение концентрации ингибитора сопровождается пенообразованием, что также отрицательно сказывается на качестве полирования.

Для электрохимического полирования труб из нержавеющих сталей были опробованы добавки в фосфорносернокислый электролит ряда неионогенных, анионоактивных, катионоактивных поверхностно-активных веществ [98]. Относительно лучшее сглаживание микрошероховатостей наблюдалось в электролите следующего состава (массовые доли в %): 60—70 h4PO4, 15—20 h3SO4, 25—10 h3O, и 1—10 г/л ПАВ (сульфопон, сульфопонат, гидролизат), 0,01—0,5 г/л пеногасителя (А-154, ПМС-200).

Указанный выше электролит 8 на основе серной кислоты с одновременной добавкой нескольких ПАВ использовался для полирования труб из углеродистой стали при температуре 20—40° С и плотности тока 100—250 А/дм2.

Для полирования нержавеющей стали за рубежом применяется электролит, содержащий добавку молочной кислоты, следующего состава (массовые доли, %): 40 h4PO4, 33 молочной кислоты, 13,5 h3SO4, 13,5 h3O. Электролиз ведут при плотности тока 7,5—30 А/дм2 и температуре 70—90° С. Исследования [128] выявили возможность снижения концентрации молочной кислоты при использовании в качестве основы смеси, содержащей 50% h4PO4 и 50% h3SO4. Область плотностей тока, при которых поверхность хромоникелевой стали приобретает высокий блеск, изменяется с концентрацией добавки и температуры электролита. Соотношение этих параметров определяет как степень блеска, так и скорость растворения металла. С повышением температуры и понижением плотности тока скорость растворения металла возрастает. Повышение температуры электролита и плотности тока приводит к увеличению блеска поверхности стали. Оптимальные условия полирования следующие. Состав электролита (в объемных долях, %): 50 h4PO4, 50 h3SO4 и 30—45 мл/л молочной кислоты.. Режим электролиза: температура 40—60° С; плотность тока 10—45 А/дм2. Срок службы электролита 170—180 А-ч/л, после чего для восстановления его работоспособности рекомендуется часть раствора заменить свежеприготовленным.

Ниже приводятся материалы исследований С. Я. Грилихеса и Г. Е. Поселяниновой о влиянии добавок некоторых органических соединений на эффективность полирования стали в смеси фосфорной и серной кислот. Добавки вводили в растворы следующих составов (массовые доли, %): 60 h4PO4, 20 h3SO4, 20 h3O, 50 h4PO4, 50 h3SO4. Электролиз проводили при температуре 65—70° С в диапазоне плотностей тока 15—75 А/дм2. Количество электричества, пропущенное через образец, составляло 250 А·мин/дм2. Анодной обработке подвергались образцы стали 20 и 1Х18Н9Т.

1      Английский патент № 1147989 РЖ «Химия», 1969, 24Л353.2      Английский патент № 1147971 РЖ «Химия», 1969, 24Л355.3      Японский патент № 48—20092 РЖ «Химия», 1974, 12Л228.4      Японский патент № 49—8998 РЖ «Химия», 1975, 1Л296.5      Авт. свид. № 203422.6      Авт. свид. № 303369.7      Авт. свид. № 396428.8      Авт. свид.  № 397559.9      Авт. свид. № 201002.10     Авт. свид. № 306186.11     Авт. свид. № 417262.

www.stroitelstvo-new.ru

• 
  Выбраковка канатов стальных
• 
  Предел текучести нержавеющей стали
• 
  Электроплазменная полировка нержавеющей стали технология
• 
  Марки сталей жаропрочных
• 
  Свойства стали конструкционной
• 
  Какая сталь используется в подшипниках
• 
  Свойства конструкционной стали
• 
  Схема заплести трос стальной
• 
  Что такое сталь конструкционная
• 
  Углеродистая сталь где применяется
• 
  Покраска стали оцинкованной стали