Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Некоторые вопросы теории процесса электролитического и химического полирования

Некоторые вопросы теории процесса электролитического и химического полирования


В настоящее время можно считать установленными некоторые положения, характерные для электрохимического и отчасти химического полирования. Как известно, при механическом полировании последовательно удаляются макронеровности и лишь заключительной операцией является удаление микронеровностей и получение блестящей (зеркальной) поверхности. При электролитическом и химическом полировании микронеровности удаляются в первую очередь и блестящая поверхность может быть получена при наличии значительной макрошероховатости. Это, однако, возможно только в том случае, когда вся поверхность не подвергается травящему действию применяемого электролита. Можно считать, что критерием электролитического или химического полирования является отсутствие растравливания поверхности.
Теоретическая сущность процесса электролитической полировки металлов до сих пор в полной мере не установлена. Мы исходим из того положения, что поверхность изделий при электролитической полировке находится одновременно в активном и пассивном состояниях: она активна на микроскопических выступах и пассивна в микроскопических углублениях.
Принципиально такое течение процесса возможно — практическая задача заключается в надлежащем направлении и регулировании процесса. В самом деле, в результате повышения концентрации продуктов анодного растворения возможно образование непосредственно около анода тонкой вязкой пленки с большим электрическим сопротивлением. Если электросопротивление пленки значительно выше сопротивления основной массы электролита, то в дальнейшем ток будет проходить преимущественно на участках, свободных от этой пленки, и в результате указанные участки будут интенсивно растворяться. Если принять, что матовая поверхность представляет собой серии местных возвышений, то, согласно описанной схеме, эти возвышения будут исчезать и поверхность станет блестящей.
Большая склонность к пассивированию углублений, где могут накапливаться продукты анодного растворения, по сравнению с выпуклыми участками доказывается рядом работ по анодной пассивности. Чтобы поддерживать углубления в пассивном состоянии, а выступы — в активном, необходимо надлежащим образом регулировать процесс, руководствуясь для каждого конкретного случая прежде всего ходом кривых анодной поляризации, а также другими соображениями, о которых будет сказано ниже.
При очень низкой плотности тока вся анодная поверхность находится в активном состоянии и никакой полировки мы при этом наблюдать не будем. При чрезмерно высокой анодной плотности тока нормальное течение процесса электрополировки может быть в некоторых случаях нарушено вследствие задержки на обрабатываемой поверхности газовых (кислородных) пузырьков. Образование вязкой пленки в углублениях схематически показано на рис. 48.
Некоторые вопросы теории процесса электролитического и химического полирования

В процессе электролитического полирования происходят большие изменения в составе и физико-химических свойствах прианодного слоя, примерная толщина которого 5*10в-3 см. Эти изменения особенно значительны на горизонтальном участке поляризационной кривой до достижения потенциала разряда гидроксильных ионов и выделения кислорода, перемешивающего прианодный слой. Ниже приведены состав и свойства электролита и прианодного слоя при электролитическом полировании меди в фосфорной кислоте, по данным Хелфуэй.
Некоторые вопросы теории процесса электролитического и химического полирования

Повышенную вязкость прианодного слоя можно проиллюстрировать на ряде примеров электролитической полировки металлов: 1) в любом электролите повышение вязкости сообщает или улучшает полирующую способность, например в серной кислоте медь не полируется, но при добавлении глицерина проявляется склонность к электрополировке; 2) разбавление раствора и повышение температуры задерживают процесс полирования меди в ортофосфорной кислоте; 3) многие полирующие растворы представляют собой вязкие жидкости.
Для подкрепления предположения о принципиальной возможности местной анодной пассивности необходимо учитывать влияние на вероятность перехода атома в ионное состояние местной кривизны поверхности. Энергия, потребная для перевода атома в раствор в виде иона, складывается из энергии, необходимой для отделения атома от соседних атомов, и энергии, необходимой для перехода атома через прилегающую к поверхности изделия пленку. Энергия первого рода минимальна на краях выступающих участков, где атомы имеют «соседей» только с одной стороны. Энергия второго рода также минимальна на выпуклых участках.
Известно, что защита окисной пленкой обусловлена большим объемом соединений, из которых она состоит, по сравнению с объемом металла, из которого она образована. Возникая при превращении металла в окисное или другое соединение, пленка находится в состоянии сжатия, чем значительно повышаются ее защитные свойства. Сжатие меньше в местах со значительно выпуклой кривизной, т. е. на выступах, в углублениях же сжатие больше, чем на плоских участках. Следовательно, чтобы «протащить» атом через пленку, необходима наибольшая работа в углублениях и наименьшая на выступах.
После того как тот или иной атом оказывается сдвинутым, вероятность дальнейшего удаления соседних атомов увеличивается. Этому способствует то, что удаление атома приводит к образованию пустого места в атомном слое и что нарушается пленка, через которую должен пройти атом.
Жаке приписывает основную роль омическому сопротивлению слоя жидкости, образующегося у полируемого электрода, например медного в фосфорнокислом электролите. Хиклинг и Хиггинс показали при помощи составного анода, что плотность тока на возвышениях в 0,15 мм может быть в 2,5 раза выше, чем в углублениях. Однако такое положение может учитываться для макрополирования, а не для микрополирования.
Эдвардс существенно развил точку зрения Хелфуэй, согласно которой не диффузия ионов металла регулирует его растворение, а распределение анионов под действием электрического поля и вязкости. Роль вязкости при электрополировке Эдвардс объяснял обеднением прианодного слоя по отношению к акцепторам — анионам, определенным молекулам, в частности воды. Он показал, что макрорельеф меди при полировке ее в фосфорной кислоте изменяется в соответствии с теорией, обоснованной на первичном распределении тока, в то время как растворение контролируется только диффузией. Совпадение результатов достаточно хорошее при минимальном значении диффузии (экранированный анод) и значительно хуже при диффузии, вызываемой конвекцией (неэкранированный анод, перемешивание электролита) (рис. 49 и 50).
Некоторые вопросы теории процесса электролитического и химического полирования

Пассивационная теория электрохимического и химического полирования имеет много сторонников. Необходимо, однако, отметить, что под пассивацией поверхности применительно к электролитическому полированию часто понимают и высокую анодную поляризацию, и образование солевой или окисной пленки, и перемежающееся активно-пассивное состояние. Ниже будет показано, что электрополированная поверхность часто получается активной, HO весьма склонной к пассивированию. Поэтому необходимо различать состояние поверхности в момент окончания процесса полирования и изменения, которые могут происходить на склонной к пассивированию поверхности в момент выгрузки образца из электролита. Едва ли пассивационная теория может быть применима к случаю электролитического полирования меди в фосфорной кислоте, где процесс протекает на горизонтальном участке поляризационной кривой до достижения потенциала разряда ОН- при 100%-ном выходе (анодном) по току.
Некоторые вопросы теории процесса электролитического и химического полирования

Даже в тех случаях, когда процесс электрополировки сопровождается значительным выделением кислорода, нет оснований утверждать, что происходит пассивирование поверхности в том смысле, как это принято для суждения об анодной пассивности. Так, по данным, даже для никеля, для которого последовательность чередования активации и пассивации особенно заметна, образующаяся пленка очень тонка и анодная поляризация падает до нуля через 0,05 сек после выключения тока, в то время как при истинной пассивации для падения перенапряжения требуется значительное время.
Г.С. Воздвиженский, назвав процесс электрохимической полировки электродекристаллизацией, исходит из того положения, что решающую роль в процессе играют не внешние факторы (тип и состав электролита, температура, плотность тока, перемешивание), а внутренние — микрогеометрия поверхности. В соответствии с этим блеск металлической поверхности получается в результате предпочтительного анодного растворения определенных граней текструированной поверхности.
Такую точку зрения мы считаем неубедительной, так как при соблюдении заданного электрического и температурного режима в соответствующих электролитах (при анодном растворении меди и ее сплавов, как и других металлов и сплавов) достигается одинаковый эффект на поверхности сильнодеформированных изделий и полностью или частично отожженных.
Добавлено Serxio 23-03-2017, 19:54 Просмотров: 497
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent