Электрохимическое и химическое полирование

Электрохимическое полирование производится на аноде преимущественно в кислородсодержащих кислотах (H₃PO₄, H₂SO₄, H₂Cr₂O₇, HClO₄и др.) достаточно высокой концентрации при относительно больших плотностях тока. В некоторых случаях применяют смеси минеральных и органических кислот, растворы щелочей (для цинка), цианидов (для серебра),HBF₄(для алюминия), добавляют к электролитам спирты, эфиры, ингибиторы травления и др. Составы предложенных растворов и режим электролиза весьма разнообразны и выбираются главным образом в зависимости от природы и состава полируемого материала.

Выравнивание и сглаживание микрорельефа поверхности при электрохимическом полировании происходит за счет неодинаковой скорости растворения выступов и углублений. Она будет наблюдаться в том случае, когда основное сопротивление прохождению тока лежит в области диффузионного слоя на поверхности металла. Поэтому, как правило, анодное полирование наблюдается в области анодных предельных токов, обусловленных образованием концентрации насыщения продуктов растворения, то есть при достаточно высоких плотностях тока, зависящих также от скорости перемешивания раствора.

Электрохимическое полирование применяется главным образом для отделки поверхности несложных по форме изделий из алюминия, серебра, нержавеющей стали, а также изделий после покрытий их другими металлами (никелем, медью).

Благоприятное влияние, которое оказывает электрохимическое полирование на фрикционные свойства металла, позволило использовать этот процесс для чистовой обработки деталей, работающих в условиях трения (детали текстильных машин). В последние годы электрополирование применяют для чистовой обработки режущего инструмента (сверла, метчики), для заточки и правки инструмента, а также оно может выполнять роль доводочной операции при изготовлении мерительного инструмента.

Сравнительно новой областью применения электрополирования является электрохимическое изготовление металлографических шлифов.

Химическое полирование применяется реже, чем электрохимическое, так как оно не обеспечивает зеркального блеска поверхности. Однако в отношении экономичности и простоты выполнения химическое полирование имеет несомненные преимущества перед электрохимическим и механическим, особенно при обработке изделий сложной формы. Электролиты отличаются сильным окислительным действием, почти все они содержат азотную кислоту. Механизм процесса точно не установлен. Предполагается, что он подобен механизму электрохимического полирования.

Лекция 14. Электролиз расплавов. Общие сведения.

Электролиз расплавов широко используется для получения легких, тугоплавких и редких металлов, фтора, хлора, для рафинирования металлов, получения сплавов. Перспективные области применения расплавленных электролитов – нанесение гальванических покрытий, химические источники тока. Большой интерес представляет применение расплавов в машиностроении для электрохимической очистки стального литья от пригара и окалины.

Электролиз расплавленных солей с получением металлов отличается от электролиза водных растворов разнообразием осуществления катодных процессов. К ним относятся: 1) электролиз с получением на катоде жидкого металла (алюминий, магний, натрий, литий); 2) электролиз с применением жидкого катода и образованием катодного сплава с последующей отгонкой получаемого металла (калий, кальций); 3) электролиз с получением твердой фазы на катоде (некоторые тугоплавкие металлы). На аноде, как правило, образуются газообразные продукты.

Наряду с производством первичных металлов все большее распространение находит электролитическое рафинирование металлов с целью получения конечного продукта повышенной чистоты и получение сплавов электролизом.

Интенсивность процесса электролиза расплавов в 25 – 100 раз превышает интенсивность электролиза водных растворов. Плотность тока на электродах при получении металлов из расплавленных сред может достигать 100 кА/м²(10 А/см²), тогда как соответствующая величина в водных растворах не превышает 1 кА/м²(0,1 А/см²). Однако к недостаткам процесса следует отнести большой расход электроэнергии, увеличение капитальных и эксплуатационных затрат на охрану окружающей среды, особенно при электролизе фторидов и хлоридов.

Металлы и сплавы, получаемые электролизом расплавленных сред, имеют одно существенное преимущество перед металлами и сплавами, выделяемыми из водных растворов: они содержат значительно меньше газов (водорода и др.).

Для электролиза расплавов характерна высокая температура процесса. В большинстве случаев необходимые температуры создаются за счет тепла, генерируемого в электролизере проходящим током. Электролиз расплавленных сред отличается от электролиза водных растворов физико-химическими свойствами электролитов. Для протекания электролиза необходимо присутствие ионов в электролите. В водных электролитах ионизации способствуют молекулы растворителя. В расплавах ионы образуются в основном в результате возбуждения молекул при высокой температуре.