2.4.6. Химическое полирование

2.4.6.1. Общие сведения

Химическое полирование целесообразно использовать для декоративной отделки поверхности деталей, в особенности небольших размеров, и подготовки перед осаждением покрытий. Оно менее трудоемко, чем анодная обработка, не требует энергозатрат и применения специальных подвесочных приспособлений. Недостатки – малый срок службы растворов, трудность их корректирования, невозможность регулировать толщину снимаемого металла.

Область применения электрохимического полирования значительно шире, так как этот процесс позволяет не только достигнуть высокого блеска и некоторого сглаживания поверхности деталей, но и улучшить ряд важных их эксплуатационных характеристик.

Хотя химическое полирование проходит без использования тока, оно имеет определённую общность с электрохимическим полированием. Возникновение блеска связано с наличием на поверхности тонкой плёнки, предотвращающей или тормозящей травящее действие раствора на металл в углублениях. Преимущественное растворение выступов достигается как за счёт их повышенной химической активности, так и вследствие бόльшей скорости диффузии ионов металла от выступов в электролит и свежего электролита – к выступам. Применяемые растворы содержат, наряду с компонентами, растворяющими металл, также компоненты, способствующие образованию на его поверхности пассивирующей плёнки, ингибирующей процесс травления. Например, при полировании меди в фосфорно-азотнокислой смеси фосфорная кислота и азотистая, которая образуется в результате частичного восстановления нитрат-ионов, стимулируют растворение металла, а азотная – его пассивацию.

Вводимые в некоторые растворы добавки органических соединений участвуют в процессе путем избирательной адсорбции на поверхности металла.

Эффект полирования достигается при оптимальном соотношении скоростей формирования и растворения пассивирующей пленки, что определяется

составом раствора и условием его эксплуатации.

Особенностью процесса является необходимость строгого соблюдения теплового режима работы электролита.

Если полирование заключительная операция изготовления деталей, для повышения стойкости против коррозии их следует обработать 15–20 минут при 60–70С в 10 %-ном растворе NaOH. Если же на полированные детали будут осаждать гальванические покрытия, необходимо предварительно провести активацию поверхности металла в 5%-ной HCl.

2.4.6.2. Условия химического полирования металлов

В отечественной практике химическое полирование применяется главным образом для обработки меди, алюминия и сплавов этих металлов. Из сплавов на основе железа наиболее положительные результаты получены при обработке корозиостойких сталей типа 12Х18Н9Т. Используют раствор (массовые доли, %): 34 H₂SO₄; 6,5 HCl; 4,5 HNO₃; 0,5 NaCl, 54 H₂O; 0,5 краситель кислотный черный 3 М. Полирование ведут при 70-75°С в течение 5–10 мин, увеличивая продолжительность до 15-20 мин по мере накопления в растворе солей железа. В одном литре раствора можно обработать детали общей площадью около 8 дм².

При химическом полировании меди и её сплавов используют смеси фосфорной, азотной, уксусной кислот и менее концентрированные кислотные растворы с добавкой пероксида водорода. В первом случае допускается изменение содержания компонентов в довольно широком интервале (объемные доли, %): 30–80 H₃PO₄ (плотность 1,7 кг/дм³), 5–20 HNO₃ (плотность 1,41 кг/дм³), 10–50 CH₃COOH (ледяная), 0–10 H₂O. Это дает возможность подобрать оптимальные составы растворов для полирования различных сплавов меди. Превышение допустимого содержания воды приводит к травлению металла, азотной кислоты – к уменьшению блеска поверхности, а фосфорной кислоты – к снижению эффективности сглаживания поверхностей. Температура раствора 18–30°С.

Алюминий и его сплавы полируют главным образом в кислотных растворах, содержащих добавки небольших количеств органических соединений или солей тяжёлых металлов – меди, свинца, потенциалы которых значительно положительнее, чем у алюминия. В результате реакций, происходящих в процессе полирования, соль восстанавливается до металла, который очень тонким слоем осаждается на поверхности алюминия. Образующиеся при этом микропары способствуют лучшему эффекту полирования. В отечественной практике используются следующие растворы (г/л):

1. 1500–1600 H₃PO₄, 60–80 HNO₃;

2. 1300–1400 H₃PO₄, 200–250 H₂SO₄, 110–150 HNO₃, 0,8 карбоксилметилцеллюлозы;

3. 780 мл H₃PO₄ (плотность 1,7 кг/дм³), 160 мл H₂SO₄ (плотность 1,84 кг/дм³), 600 мл HNO₃ (плотность 1,41 кг/дм³ ), 5 Cu(NO₃)₂, 5 H₃BO₃, 0,8 карбоксилметилцеллюлозы.

Температура растворов: первого – 65–75°С, второго – 100–110°С, третьего – 95–110°С, продолжительность полирования 1–5 мин. В первом растворе обрабатывают технический алюминий и сплавы типа АМг, АМц; во втором растворе – чистый алюминий, сплавы типа АМг 0,5, в третьем растворе – алюминий и сплавы АК6, АК8, АМг6, АД 31. Режим полирования уточняется опытным путём, с учетом конфигурации деталей, состояния поверхности и состава сплава. В первом растворе достигается относительно хорошее сглаживание шероховатостей поверхности, но декоративный вид несколько хуже, чем после обработки во втором и третьем растворах.

Промывка полированных деталей должна проводиться быстро и интенсивно, так как остающиеся на поверхности следы вязкого, агрессивного раствора оказывают травящее действие на металл, вызывают появление на нём белого налёта.

6