ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролитическое полирование металлов из "Практикум по прикладной электрохимии" Ценность электролитического полирования не ограничивается лишь получением блестяпз,их поверхностей металлов, оно оказывает влияние на многие физико-химические свойства металлов. Например, электрополирование уменьшает коэффициент трения между металлическими поверхностями, снижает электронную эмиссию, повышает магнитную проницаемость некоторых ферромагнитных металлов и сопротивление коррозии. Кроме того, электрополирование широко используют в металлографии с целью изготовления шлифов для микроскопического исследования кристаллической структуры металлов и сплавов. [c.65] Для изучения процессов, протекаюших на аноде при электролитическом полировании, целесообразно рассмотреть кривую зависимости анодной плотности тока от напряжения на клеммах электролизера. Наиболее характерен ход кривой плотность тока — напряжение для меди и медных сплавов в растворах ортофосфорной кислоты (рис. 10.1). [c.65] Увеличение напряжения в начале электролиза сопровождается почти пропорциональным возрастанием тока. Участок кривой АБ соответствует обычному растворению анода. Поверхность образца матовая, имевшиеся на ней микронеровности не исчезают. Положение точки Б в значительной степени зависит от скорости повышения напряжения на участке АБ. Небольшое увеличение напряжения до и2 приводит к снижению плотности тока. В дальнейшем напряжение возрастает, а плотность тока остается практически постоянной. [c.65] Прианодный слой электролита в случае полирования меди окрашивается в голубой цвет. Толш,ина этого слоя, составляюш ая, по данным Жаке, 0,05 мм, остается постоянной на всем участке ВГ. Наблюдается сглаживание микронеровностей на поверхности анода. Этот участок кривой соответствует электролитическому полированию, которое начинается при напряжении Металл приобретает блеск тогда, когда напряжение достигает значения, близкого к 1/ . Дальнейшее незначительное повышение напряжения приводит к увеличению плотности тока (участок ГД) и сопровождается выделением кислорода. Прилипающие газовые пузырьки затрудняют равномерное растворение анода, делают поверхность изъязвленной. [c.66] Эффект полирования объясняется, по мнению Жаке, наличием у поверхности металла вязкого слоя электролита, состоящего из продуктов растворения металла. [c.66] Прианодный слой, обладающий меньшей электропроводностью, чем остальная масса электролита, располагается параллельно поверхности анода, так что толщина его в микровпадинах поверхности анода будет больше, чем на микровыступах. Благодаря этому сопротивление происхождению тока окажется меньшим на микровыступах, которые и будут растворяться интенсивнее, чем остальные участки поверхности анода. Результатом этого процесса, по мнению Жаке, должно явиться сглаживание поверхности металла и, как следствие его, приобретение ею блеска. [c.66] Теории, объясняющие процесс электролитического полирования только наличием у поверхности анода вязкого слоя продуктов реакции (как, например, в случае полирования меди в ортофосфорной кислоте), не получили достаточных экспериментальных доказательств. Неравномерное распределение тока на поверхности анода наблюдается и в отсутствие каких бы то ни было пленок. Силовые линии электрического поля в электролите концентрируются на выступах поверхности анода, поэтому металл на этих участках растворяется с большей скоростью, чем в углублениях. [c.66] С термодинамической точки зрения следует считать более вероятным преимущественный переход ионов металла в раствор с выступов, так как на этих участках работа выхода иона из твердой фазы в жидкую, меньше, чем в углублениях. На практике чаще встречаются случаи, когда анодное растворение ухудшает микрогеометрию поверхности металла за счет неравномерного локального травления. [c.66] Следовательно, основную роль при электрополировании играют не микрогеометрические, а электрохимические характеристики поверхности, состав электролита и условия анодной поляризации. [c.66] Сглаживание шероховатостей поверхности наступает вследствие неодинаковой степени пассивирования выступов и углублений. Углубления находятся в более устойчивом состоянии пассивации, чем выступы, поэтому последние более интенсивно растворяются. Меньшая степень пассивирования выступов объясняется их повышенной химической активностью и более интенсивным растворением окисной пленки на них, так как процессы диффузии ионов металла у выступов протекают с большей скоростью. [c.67] Качество электрополирования можно определить различными способами. Чистоту поверхности контролируют с помощью специальных приборов — профилометра, профилографа, микроинтерферометра, позволяющих визуально или графически определять характеристики шероховатости поверхности. Весьма часто определяют отражательную способность в цехах электрохимических покрытий при обработке неответственных деталей бывает достаточным сравнение их с эталонными образцами. Можно рекомендовать также следующий простой и доступный метод. Детали располагают вертикально на лежащем листе бумаги, на котором в шахматном порядке четко нанесены черные и белые клетки. Хорошо отполированная поверхность металла дает контрастное зеркальное изображение клеток. При наличии легкой матовости поверхности изображение получается слегка расплывчатым, а при значительной матовости контуры изображения трудно различимы. Указанный способ определения применяется только для плоских поверхностей и для поверхностей с очень малой кривизной. [c.67] Цель работы — определение режима электрополирования посредством снятия кривых плотность тока — напряжение для меди или медных сплавов и стали. [c.67] Для Н3РО4 плотностью 1,56 и 1,40 первый замер производят при напряжении 0,4 В и далее через каждые 0,05 В до наступления постоянного значения плотности тока (горизонтальная площадка ВГ на рис. 10.1), затем напряжение измеряют с интервалом 0,1 В. Для Н3РО4 плотностью 1,2 и 1,3 первый замер производят при напряжении 1 В и далее с интервалом 0,1 В. [c.68] И строят график, откладывая на оси абсцисс величину напряжения, а на оси ординат — плотность тока. Затем рассчитывают анодную плотность тока и определяют пределы напряжения, в которых возможно электрополирование. [c.68] Второй этан работы заключается в электрополировании листового образца меди или латуни. [c.68] Характерным для электрополирования стали является то обстоятельство, что процесс полирования сопровождается газовыделением (опыт проводят под тягой), т. е. наиболее эффективно процесс идет правее точки Г (см. рис. 10.1) при плотности тока выше той, которая соответствует горизонтальному участку. Образование газа в данном случае не влияет на качество полирования, поэтому плотность тока может изменяться в весьма широких пределах (10—100 А/дм ). [c.69] Схема измерения и условия подготовки образцов аналогичны указанным для электрополирования меди и медных сплавов. Источник тока — аккумуляторная батарея 12 В. [c.69] Электролизером служит термостойкий стакан емкостью 0,5 л с двумя свинцовыми катодами, анод — цилиндрический стальной образец (Ст. 20 Ст. 45) с рабочей поверхностью 6—10 см. Электролизер с рабочим раствором устанавливают в термостат. Когда температура электролита достигнет заданной, включают ток. [c.69] После каждого измерения дают выдержку 30 с. Первый замер производят при напряжении 0,6 В и далее через 0,1 В. Полученные данные записывают, как указано выше (см. вариант I), и строят кривую плотность тока — напряжение . На кривой отмечают момент начала выделения газа и находят низший предел плотности тока, при котором производят полирование. Второй образец полируют при плотности тока в десять раз большей. В обоих случаях должно быть пропущено одинаковое количество ампер-часов. Время полирования определяют по заданному преподавателем количеству ампер-часов и выбранной плотности тока. Процесс ведут при температурах от 60 до 90 °С (по указанию преподавателя). После окончания полирования образец промывают, высушивают и взвешивают. По потере в весе определяют толщину съема металла. Данные записывают в табл. 10.1. [c.69] Лайнер В. И., Кудрявцев Н. Т., Основы гальваностегии, ч. 1, Металлургиздат, 1953. [c.70] Вернуться к основной статье