Электрохимическое травление

Электрохимическое травление – это удаление оксидной пленки при помощи электрического тока. Его можно проводить как на аноде, так и на катоде.

На электродах идут следующие реакции:

А: 2Н₂О - 4 e = 4Н⁺ + О₂

К: 2Н₂О + 2 e = 2ОН^- + Н₂

В качестве электролита применяют растворы серной и соляной кислот, а также растворы сульфидов и хлоридов железа. Концентрация кислот в электролитах при электрохимическом травлении составляет 30-100 г/л для серной кислоты и 20-75 г/л для соляной кислоты

При анодном травлении удаление оксидов происходит вследствие электрохимического растворения и механического отрыва оксидов пузырьками выделяющегося кислорода. В качестве анода используют обрабатываемое изделие, в качестве катода – лист свинца. В результате анодного травления получают совершенно чистую, слегка шероховатую поверхность, что способствует сцеплению покрытий с основным металлом. Процесс анодного травления протекает очень интенсивно, поэтому важно, чтобы поверхность деталей не оказалась перетравленной. Анодное травление применяется для углеродистой и легированной стали и рекомендуется для деталей простой формы.

При катодном травлении атомы образующегося водорода, реагируя с оксидами железа восстанавливают их. Выделяющиеся пузырьки водорода разрыхляют пленку оксидов, удаляя ее. Катодом служит обрабатываемая деталь, анодом – свинец, сплав свинца с сурьмой или кремнистый чугун. При катодном травлении не происходит перетравливания поверхности. Однако может происходить наводороживание деталей. Для уменьшения наводороживания и устранения неравномерности растворения оксидов в травильный раствор вводят небольшое количество солей олова или свинца. Олово или свинец осаждается на участках, очищенных от окалины, и вследствие высокого перенапряжения, на них выделяется значительно меньшее количество водорода. Катодное травление используется главным образом для деталей из углеродистой стали.

Активирование и промывка деталей

Активированием называется процесс удаления с поверхности металлических деталей тончайшего, зачастую незаметного глазу, слоя оксидов, который мог образоваться в промежутке между операциями. При активировании одновременно происходит легкое протравливание верхнего слоя металла и выявление кристаллической структуры металла, что благоприятствует прочному сцеплению покрытия с основой.

Активирование осуществляется непосредственно перед загрузкой деталей в ванны для нанесения покрытия. Активирование бывает химическое и электрохимическое. Электрохимическое активирование проводят только на аноде. Концентрация кислот при активировании значительно ниже, чем при травлении.

Промывка – важная технологическая операция. Недостаточная промывка может быть причиной плохого сцепления покрытия с деталью, появления пятен и другого брака.

Существует несколько видов промывки:

- промывка в проточных ваннах;

- промывка в непроточных ваннах;

- промывка орошением;

- диффузионная промывка.

Промывка в проточных ваннах осуществляется одно- или многократным погружением обрабатываемых изделий в ванну с проточной водой. Однако для такой промывки требуется большой расход воды, поэтому применяется «каскадная промывка»: устанавливают ряд ванн, через которые последовательно проходит промывная вода. Промываемые изделия также последовательно опускаются в каждую из ванн, причем, вода и изделия движутся противотоком. Таким образом, окончательную промывку изделия проходят в свежей воде. В последних по ходу воды ваннах образуются наиболее загрязненные промывные стоки. Увеличением числа ванн можно добиться значительного сокращения расхода промывной воды, однако на практике используют от 3 до 5 ванн. Большее количество ванн использовать нецелесообразно по экономическим соображениям.

Промывка в непроточных ваннах. Непроточные ванны обычно устанавливают перед проточными и в них смывается до 90% выносимых из технологических ванн загрязнений, что позволяет значительно снизить концентрацию загрязнений в проточных ваннах.

Концентрация растворов в непроточных ваннах может достигать 50% концентрации растворов технологических ванн, что позволяет в ряде случаев использовать их для корректировки состава технологических ванн, особенно если в технологических ваннах процесс ведется при повышенных температурах, и в результате испарения концентрация компонентов возрастает.

Благодаря утилизации растворов непроточных ванн такая промывка получила название «экономичной».

Промывка орошением – по принципу действия аналогична каскадной промывке, так как новые порции воды как бы соответствуют отдельным ступеням каскада. Этот способ наиболее эффективен, поскольку имеется механический эффект воздействия струи воды на поверхность промываемых деталей. К достоинствам этого метода промывки можно также отнести значительную экономию производственных площадей, так как весь процесс может происходить в одной небольшой камере.

Промывка орошением наиболее целесообразна для плоских изделий (листового металла) и для деталей простой формы. Для промывки изделий сложной формы, а тем более объемных деталей с наличием внутренних полостей, этот способ неприменим.

Диффузионная промывка. При использовании этого метода детали вносят в камеру, заполненную водяным паром, который, конденсируясь на поверхности, образует тонкую водяную пленку. Эта пленка стекает по поверхности детали и уносит с собой загрязнения. Этот метод является наиболее экономически выгодным.

Эффективность промывки зависит от качества используемой воды. К воде для промывки деталей в гальваническом производстве предъявляются следующие требования: жесткость – не более 6 мг-экв/л; для особенно ответственных деталей – не более 2 мг-экв/л. Промывка может проводиться как в холодной, так и в теплой (50-60^оС) и даже горячей (60-90^оС) воде.