2.5. Химическое и электрохимическое полирование

Для придания блеска поверхности обрабатываемых дета­лей применяется химическое и электрохимическое полирование, сглаживающее микрошероховатости, предотвращающее трав­ление металла с помощью образующейся хроматной окисной пленки. Наибольший блеск поверхности достигается при мини­мальной толщине оксидной пленки, защищающей металл от тра­вящего действия раствора. В результате полирования улучшается не только декоративная отделка поверхности деталей, но и упру­гие характеристики пружинных материалов (повышается предел упругости, релаксационная стойкость), электромагнитные свой­ства электротехнической стали и железо-никелевого сплава пер­маллоя; уменьшается наводороживание стальных электрополи­рованных пружин; повышается коррозионная стойкость. Изна­шивание серебряных покрытий, осажденных на электрополиро­ванную поверхность, при механическом трении уменьшается на 15—20 %.

Применяя электрохимическое полирование для чистовой обработки деталей, можно уменьшить шероховатость поверх­ности. При электрохимическом полировании обрабатываемая де­таль служит анодом. При этом эффективность процесса зависит не только от состава электролита, режима электролиза и шерохо­ватости, но и от величины анодной поляризации.

В зависимости от состава электролита и обрабатываемого металла электрополирование осуществляют при режимах, соот­ветствующих различным участкам кривой сила тока — напря­жение. Так, полирование меди в фосфорной кислоте ведут в ре­жиме предельного тока и с достаточно широким диапазоном на­пряжения. В результате контроль за полированием меди в фос­форной кислоте удобнее осуществлять по напряжению на элек­тролизере или по потенциалу анода, а не по плотности тока. По­лирование меди, стали, алюминия в фосфатных электролитах, содержащих хромовый ангидрид, происходит при режиме, соот­ветствующем второму подъему кривой, и сопровождается выде­лением кислорода. Так как в этом случае процесс полирования осуществляется в широком диапазоне плотностей тока, режим электролиза контролируется по плотности тока. Электрохимиче­ское полирование целесообразно использовать для деталей с ма­лой шероховатостью.

Основным компонентом электролитов является ортофосфорная кислота. В табл. 9 приведены составы электролитов для поли­рования углеродистых, низколегированных и коррозионно-стойких сталей, никеля, латуни и алюминия. Режим полирования следующий: анодная плотность тока —25—50 А/дм², температу­ра раствора — 20—40 °С для никеля и меди, а для железа и алюминия — 70—80 °С; время процесса 2—10 мин.

Таблица 9

Состав универсальных электролитов для электрополирования %

Компоненты	Полируемый металл
электролита	Углеро-	Корро-	Алю	Медь,
	дистые	зионно-	миний	латунь
	сталь,	стойкая
	никель	сталь
Ортофосфорная	65	40	40—	70-75
кислота	15	40	50	-
Серная кислота	6	3	35-45	6-8
Хромовый ангидрид	14	17	3-5 10-12	17—24
Вода

Для электрополирования меди и алюминия рекомендуют­ся более простые двухкомпонентные электролиты, содер­жащие 1000—1200 г/л Н₃РО₄ с добавкой бутанола (10—100 мл/л) или моноэтаноламина (40—50 мл/л). При электрохимиче­ском полировании катод должен быть химически устойчив, поверхность катода — в несколько раз больше анодной, что об­легчает регулирование процесса по напряжению.

Химическое полирование имеет не только преиму­щества (менее трудоемко, чем электрохимическое и механиче­ское), но и недостатки: небольшой срок службы растворов, трудность и даже невозможность корректирования, меньший блеск по сравнению с электрохимическим. Химическое полиро­вание применяется в тех случаях, где механическое полирование затруднено, а поверхность детали не требует зеркального блеска (детали сложной формы и малых размеров).

Наиболее распространенным в промышленности рас­твором химического полирования является следующий состав для полирования меди и латуни (масс, доли, %):

Фосфорная кислота 59—67

Азотная кислота 22—18

Уксусная кислота 19—15 Тиомочевина 0,01

Температура раствора — 20—30 °С, продолжительность обработки — 5—10 мин.

Для электрополирования стали предложены новые элек­тролиты на основе фосфорной и серной кислот с добавкой орга­нических соединений, в качестве которых используются ингиби­торы коррозии БА-6, БА-12 и ПБ-5. Преимуществом этих элек­тролитов является отсутствие соединений хрома, что упрощает их корректирование. Практический интерес может иметь элек­тролит следующего состава (масс, доли, %) и режима работы:

Фосфорная кислота 65 Серная кислота 15

Триэтаноламин 5

Вода 15

Анодная плотность тока, А/дм 25—30

Температура электролита, °С 50—60

Наиболее высокое качество полирования в электролитах с добавками органических соединений можно получить при обра­ботке коррозионно-стойких сталей.

В результате электрохимического полирования поверх­ность металла покрывается пассивирующей пленкой. Эта пленка должна быть предварительно перед нанесением гальванического покрытия удалена для обеспечения прочного сцепления покры­тия с основой. Удаление пленки осуществляется в 5 %-ном растворе НС1. Если электрохимическое полирование является за­ключительной отделочной операцией, то стальные детали, после промывки в воде, обрабатывают в течение 15—20 мин при 60— 70°С в 10 %-ном растворе едкого натра. Такая обработка повы­шает их стойкость против коррозии.

Электрохимическое полирование меди и ее сплавов осу­ществляется в растворах фосфорной кислоты с добавками хромо­вого ангидрида или органических соединений. Благодаря добав­лению хромового ангидрида хорошее качество полирования дос­тигается в большом диапазоне плотностей тока, что дает воз­можность полировать почти все медные сплавы, за исключением латуни ЛС59 и бронзы КМц, на поверхности которых появ­ляются матовые пятна из-за небольшого травления. Оптималь­ный состав электролита следующий: 1000—1200 г/л фосфорной кислоты и 100—150 г/л хромового ангидрида. Электролиз ведут при анодной плотности тока 15—50 А/дм² и температуре 18—30 °С в течение 3—10 мин. Накопление в растворе небольшого ко­личества меди улучшает качество полирования, но из-за накоп­ления ионов трехвалентного хрома усложняется работа по обез­вреживанию содержащих хром промышленных стоков. К недос­таткам фосфорнокислого электролита относятся большой съем металла и небольшая интенсивность сглаживания микрошерохо­ватости. Для предотвращения перетравливания и повышения ин­тенсивности блеска поверхности металла в электролит добавля­ют алифатические спирты, в особенности бутиловый и амило­вый. Органические добавки не должны подвергаться анодному окислению или катодному восстановлению с образованием про­дуктов, неблагоприятно сказывающихся на ходе электролиза.