Физико-химическое обоснование режимов электрохимического полирования медиРефераты >> Технология >> Физико-химическое обоснование режимов электрохимического полирования меди
С уменьшением концентрации кислоты сужается диапазон напряжений, ограничивающих участок предельного тока.
Здесь приводятся следующие зависимости продолжительности полирования от концентрации кислоты:
УДЕЛЬНЫЙ ВЕС ЭЛЕКТРОЛИТА ПРИ 15°С |
НАЧАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ТОКА В А/дм2 |
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛИРОВАНИЯ В МИН. |
1,55 |
1,5 |
17 |
1,50 |
2,0 |
13 |
1,40 |
3,5 |
10 |
1,30 |
7,5 |
6 |
1,20 |
10,5 |
4 |
Повышение температуры и перемешивание электролита усиливает диффузию анодных продуктов, следствием чего является повышение плотности тока, при которой происходит скачок анодного потенциала.
В перемешивающемся растворе кислоты удельного веса 1,09 скачок потенциала наблюдается при 20° и плотности тока 20 А/дм2, при 30° и 16,5 А/дм2 и при 40° и 18 А/дм2. В том же электролите при воздушном перемешивании скачок анодного потенциала происходит при температуре 20 и 30° и, соответственно, при 19,5 и 27 А/дм2. При 40° скачка потенциала не наблюдается даже при плотности тока 90 А/дм2.
Благоприятное влияние оказывает на процесс полирования накопление в растворе ионов меди. В таблице 3.1 приведены данные о влиянии концентрации меди на продолжительность процесса полирования.
Содержание H3PO4 - 1000 г/л |
Содержание H3PO4 - 585 г/л | ||
Начальная плотность тока 1,8 А/дм2 |
Начальная плотность тока 7,5 А/дм2 | ||
Содержание меди в электролите, г/л |
Продолжительность полирования, мин. |
Содержание меди в электролите, г/л |
Продолжительность полирования, мин. |
5 |
13 |
5 |
6 |
10 |
12 |
10 |
5 |
40 |
10 |
20 |
4 |
Таблица 3.1
Нормальная эксплуатация электролита начинается при содержании в нём 3-4 г/л меди. Поэтому приготовленный раствор ортофосфорной кислоты следует предварительно проработать с медными анодами при плотности тока 0,5 - 1 А/дм, пропустив через него около 5 А-ч электричества. Наиболее пригодным для работы является электролит, содержащий 716 г/л H3PO4 (удельный вес раствора 1,55).
Поскольку при этом хорошее качество полирования может быть достигнуто в очень узком интервале плотностей тока, рекомендуется регулировать процесс не по плотности тока, а по напряжению.
Повышение напряжения выше значения, соответствующего началу выделения кислорода, приводит к получению блестящей, но изъязвлённой поверхности, что связано, по-видимому, с задержкой выделения пузырьков газа, прилипающих к поверхности металла.
Качество полирования зависит также от формы полируемых изделий и структуры их поверхности. Так, поверхности, обращённые ко дну ванны, обычно полируются хуже, чем боковые поверхности, а часто и травятся. Исследования показывают, что в зависимости от положения изделия в ванне изменяется и режим полирования.
При горизонтальном положении анода под катодом анодная плотность тока, соответствующая последней стадии полирования, составляла 0,31 А/дм2, при горизонтальном положении анода над катодом - 2,15 А/дм2, при вертикальном положении анода - 1,63 А/дм.
Неравномерность распределения тока приводит к тому, что потенциал на отдельных участках поверхности не соответствует оптимальным значениям, требуемым для нормального хода процесса полирования, что и приводит к неравномерному полированию.
При полировании гальванических покрытий лучшие результаты достигаются при обработке осадков меди, полученных из цианистых электролитов и характеризующихся более мелкой кристаллической структурой, чем медные осадки, полученные из кислых электролитов.
Однофазный сплав меди - a-латунь полируется лучше многофазных сплавов. Интенсивность блеска поверхности латуни, полированной после отжига, ниже интенсивности блеска той же латуни, полированной непосредственно после проката.
Фосфорнокислый электролит периодически корректируется добавлением кислоты и воды. Ежедневный контроль его осуществляется путём измерения удельного веса раствора. Во избежание перегрева электролита, что может привести к появлению дефектов на деталях, объёмную плотность тока поддерживают в пределах 0,3 - 0,5 А/л. Катодами при полировании служат медные листы. Соотношение поверхности анода и катода 1:3 - 1:5. В процессе электролиза на поверхности катода выделяется губчатый осадок меди. Для того чтобы этот осадок не загрязнял электролит, катоды помещают в чехлы из кислотоупорной ткани. Перед началом работы катода его следует очистить металлической щёткой.
Для повышения стойкости деталей против коррозии рекомендуется после ЭХП погружать их на 1 мин. В раствор 10% K2Cr2O7.
Полирование меди и латуни можно производить в электролите, содержащем кроме ортофосфорной кислоты и хромовый ангидрид. При этом заметно изменяется ход процесса полирования. Если в обычном фосфорнокислом электролите хорошее качество полирования достигается только при режиме предельного тока, то в электролите, содержащем хромовый ангидрид, полирование происходит в широком интервале плотностей тока 5 - 70 А/дм2 и сопровождается выделением кислорода. Продолжительность полирования уменьшается до 2 - 3 мин.
Возможность вести процесс в широком диапазоне плотностей тока представляет особый интерес при полировании деталей сложной конфигурации или большой площади, обработка которых в фосфорнокислом электролите связана с частыми случаями брака. Хорошие результаты были получены при полировании медных и латунных деталей и медных гальванических покрытий в электролите следующего состава (в весовых процентах):