ЭФХМО ТХОМ Лекция 1-2
1. Назначение, классификация и области применения химических и электрофизикохимических методов обработки поверхности
Химические и электрофизикохимические методы обработки (Х и ЭФХМО) занимают достаточно большое место в ряду ювелирных технологий. Это нанесение самых разнообразных покрытий (защитных и декоративных), травление, фактурирование, полирование и глянцевание поверхности, получение оксидных, сульфатных и других конверсионных защитных и защитно-декоративных плёнок, процессы отбеливания и очистки поверхности после завершения различных технологических процессов обработки ювелирных изделий и многое другое. Указанные методы обработки реализуются на практике как с использованием внешнего источника тока или напряжения, или без него.
Кроме того, существует ряд ЭФХМО, предназначенных, в первую очередь, для формообразования и обработки поверхности деталей технологического оборудования и оснастки, придания его поверхности необходимых свойств – это размерная электрохимическая обработка (ЭХО), размерная электроэрозионная обработка (ЭЭО), плазменная, лазерная, электронно-луче-вая обработки, различные методы модификации и упрочнения поверхности в результате комплексного воздействия эрозионных, химических, тепловых, механических и других воздействий.
Классификация методов по целям и физико-химическим принципам, лежащим в их основе, видна из таблицы, приведённой на рис.1.1. Одни и те же методы могут использоваться для различных целей. Также в результате образуются покрытия, являющиеся одновременно защитными и декоративными.
2.1. Подготовка поверхности перед нанесением покрытий
2.1.1. Состояние поверхности металла
Подготовка поверхности перед осаждением покрытий заключается в удалении имеющихся загрязнений, а также в удалении химической, структурной и микрогеометрической неоднородности поверхности, сформированной в результате механической обработки.
В зависимости от своей природы, загрязнения удерживаются на поверхности металла силами адгезии (механические и жировые загрязнения) или химического сродства (оксидные и солевые плёнки). Первые удаляются обезжириванием, вторые - травлением.
Эффективность очистки от загрязнений, связанных с металлическими адгезионными силами, существенно повышается при введении в щелочные обезжиривающие растворы органических поверхностно-активных веществ (ПАВ). Они понижают поверхностное натяжение на границе раздела «раствор-жир» и «раствор-металл», улучшают удаление загрязнений с поверхности.
Химические и
электрофизикохимические методы
обработки и покрытия
Методы обработки, основанные
на тепловом
воздействии
Декорирование
поверхности
Формо-образование
Обработка с целью
придания поверхности новых
физико-хими-ческих и технологических
свойств
Химическое и
электро-химическое травление
и фрезерование
Гальванопластика
Обработка c
нагре-вом в электролите
Химическое и
электро-химическое травление, полирование,
глянцевание, маркирование
Электрохимическая
размерная обработка
Электроэрозионное
нанесение металлов
Гальваническое
покрытие металлами
и сплавами
Электрохимическое
и химическое
формирование
конверсионных
покрытий
Электроэрозионная обработка
Плазменная обработка
Химическое осаждение
металлических покрытий
Лазерная обработка
Электроэрозионное
рисование и маркирование (нанесение и
съём материала)
Электронно-лучевая
обработка
Рис. 1.1. Классификация Х и ЭФХМО по целям и физико-химическим
принципам, лежащим в их основе
При травлении удаляют химически связанные с металлом загрязнения, выявляют его структуру. Но этого часто бывает недостаточно. Необходимо также удалить тонкий некондиционный, обогащённый дефектами слой. Это достигается электрохимическим полированием (ЭХП). Однако ЭХП применяется ограничено из-за увеличения съёма металла и трудоёмкости.
Тонкие оксидные плёнки, возникающие при контакте металла с воздухом, удаляются путём активирования поверхности непосредственно перед нанесением покрытия. Этот процесс называется декапированием.
Также существует возможность осаждения покрытий на металл, предварительно пассивированный в определённых условиях. Причём, прочность сцепления покрытия при этом иногда выше, чем при использовании активирования. Образующаяся на предварительно тщательно очищенной поверхности оксидная плёнка определённой толщины и пористости способствует повышению электрохимической однородности металла. Оксид же восстанавливается в начальный момент осаждения.
При выборе условий подготовки поверхности учитывают следующие критерии качества:
прочность сцепления с покрытием;
антикоррозионные свойства.
Защитная способность покрытия связана с его пористостью. Чем лучше очищена поверхность основы и выявлена её структура и чем более однородна поверхность, тем менее пористыми получаются покрытия.