Войти  |  Регистрация
Авторизация

Химическая полировка



Преимущества химического метода полирования, на первый взгляд, очевидны без специальных пояснений. По внешнему виду и блеску обработанная таким образом поверхность не уступает электрополированной, отпадает необходимость в установке специального электрооборудования, представляется возможным полировать изделия самой сложной формы.
Блестящее травление изделий из медных сплавов в смеси концентрированных серной и азотной кислот, к которым добавляется небольшое количество соляной кислоты, известно давно и имеет широкое практическое применение. Однако при этом способе совершенно не сглаживается поверхность, в то время как при химическом полировании такой эффект наблюдается.
Первые патенты по химическому полированию меди, никеля, латуни, нейзильбера и монель-металла в смеси фосфорной, уксусной и соляной кислот были заявлены в США. Был заявлен и ряд других патентов, в том числе и для полирования легких металлов, а также был опубликован ряд статей, касающихся теории и практики процесса.
Наиболее широко химическое полирование применяется для алюминия и некоторых его сплавов. Хотя для химического полирования алюминия были предложены разнообразные растворы, важнейшее значение имеют следующие композиции:
1. Н3РО4, H2SO4, HNO3 и некоторые добавки.
2. NaOH, NaNO2, NaNO3 и добавки.
3. NH4HF2, HNO3, Н2О и Pb(NO3)2.
При температуре несколько выше 90° С можно также алюминий химически полировать в смеси фосфорной, уксусной и соляной кислот. Предпосылкой для эффективного химического полирования является большая скорость растворения металла, что может быть достигнуто повышением температуры раствора, добавлением солей более благородных металлов, образующих с полируемым металлом короткозамкнутые элементы, добавлением окислителей.
При исследовании скорости растворения алюминия высокой чистоты (99,5% Al и >99,99% Al) в смеси азотной, фосфорной и уксусной кислот было установлено, что максимальная скорость растворения соответствует 30—40% (объемн.) HNO3. Однако для данного содержания азотной кислоты скорость растворения алюминия снижается с уменьшением концентрации фосфорной кислоты.
Как известно, алюминий в азотной кислоте пассивируется и практически не растворяется: в нагретой фосфорной кислоте алюминий хорошо растворяется. Можно принять, что в присутствии фосфорной кислоты растворяется окисная пленка, образующаяся под действием азотной кислоты. Скорость растворения этой пленки, а следовательно, и алюминия определяется концентрацией фосфорной кислоты.
В смеси, содержащей 60% (объемн.) Н3РО4, 30% СН3СООН и 10% HNO3, при хорошем полирующем эффекте выделяется минимальное количество вредных для здоровья окислов азота. В такой смеси скорость растворения алюминия повышается, а качество полированной поверхности улучшается (уменьшается рассеивание) по мере повышения температуры от 55 до 95° С.
При накоплении в растворе даже незначительных количеств алюминия (5 г/л) заметно снижается полируюш,ий эффект. Введение в смесь небольших количеств солей меди и никеля не оказывает заметного влияния, а введение 2% CrO3 улучшает блеск полируемого алюминия и заметно снижает скорость его растворения.
Принципиально для химического полирования можно применить тот же механизм, что для электролитического. Вместо поляризующего тока под действием внешнего напряжения при химическом полировании необходимо считаться с внутренним напряжением системы в результате высокой плотности коррозионного тока.
С известной степенью вероятности можно принять, что при электролитическом полировании многих металлов суш;ественную роль играет покровная пассивная пленка и что в процессе полирования устанавливается определенное равновесие между скоростями образования и удаления этой пленки.
Растворение пленки протекает чисто химическим путем и сопровождается образованием твердой пленки в непосредственной близости от жидкого слоя повышенной концентрации и вязкости в результате анодного растворения металла и гидратации его ионов. В решетке растущей на поверхности металла пленки имеются статистически распределенные вакансии, расположение которых непрерывно меняется по мере образования и исчезновения пленки. В то же время они (вакансии) регулируют процесс растворения на границе фаз металл — пленка таким образом, что предотвращается образование кристаллографически ориентированных фигур травления.
При химическом полировании можно принципиально руководствоваться теми же положениями. Если скорость растворения достаточно велика, то в результате гидратации перешедших в раствор ионов металла вязкость сильно возрастает. Так как скорость диффузии уменьшается с повышением вязкости, то и выравнивание концентрации раствора сильно задерживается. При этом может быть достигнуто и превзойдено произведение растворимости, что приводит к образованию твердой пленки.
Однако далеко не во всех случаях при химическом полировании образуется твердая пленка. Так, Шмид и Шпан установили, что при химическом полировании меди и ее сплавов твердая пленка не образуется: решающую роль, по их мнению, играет большая вязкость раствора, которая регулирует равновесие между азотной кислотой и продуктами ее разложения.
Растворение меди в азотистой кислоте протекает по реакции
Cu + 2HNО2 → CuO + 2NО + Н2О.

Вторичное образование потребленной азотистой кислоты в сильной степени зависит от содержания воды. Так, например, в углублениях растворение металла замедляется вследствие повышенной гидратации ионов металла и замедленной диффузии от соседних слоев азотистой кислоты. На выпуклых участках более благоприятные условия для восполнения потребленной кислоты и растворение происходит более энергично, что в свою очередь приводит к выравниванию поверхности.
Хотя поведение алюминия в азотной кислоте существенно отличается от поведения в ней меди, имеется и нечто общее. Так, окислы азота заметно ускоряют растворение алюминия в азотной кислоте, по этой же причине скорость растворения в покоящейся азотной кислоте, в которой остаются продукты реакции, больше, чем при перемешивании. При введении мочевины в азотную кислоту скорость растворения алюминия замедляется, что может быть объяснено удалением продуктов реакции (азотистой кислоты) по схеме
NH2CONH2 + 2HNO2 → 2Na + СО2 + 3Н2О.

При растворении алюминия в азотной кислоте образуются окислы азота; допускается, что образующаяся вначале азотистая кислота разлагается по схеме
2HNO2 → N2О3 + Н2О.

Таким образом, можно считать, что принципиально механизм химического полирования близок к электрохимическому, но, к сожалению, и для последнего он далеко не полностью исследован.
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