Електрохімічний і хімічний методи полірування в даний час найбільш широко застосовують для обробки поверхні виробів, виготовлених з алюмінію і його сплавів. Це пояснюється широким застосуванням алюмінію в електротехнічної, машинобудівної і приладобудівної промисловості. У ряді випадків полірований електрохімічним або хімічним способом алюміній піддається подальшого анодуванню і фарбування, в результаті чого поверхня виробів набуває красивого (декоративний) вид. Електрополірованій алюміній високої чистоти має високий коефіцієнт відбиття світла в дуже великому діапазоні як в червоному, так і в ультрафіолетовому спектрі.
Для електролітичного полірування алюмінію розрізняють три основні процеси: Бріталь-процес, розроблений в Англії, Альзак- і Баттель-процеси, розроблені в США. У всіх цих процесах з'їм металу дуже незначний і правильніше називати їх процесами глянцевания. Процеси електрополірованія супроводжуються утворенням на поверхні тонкої окисної плівки, якою, однак, недостатньо для захисту від корозії основного металу, а також для збереження оптичних показників електрополірованій поверхні. Тому вироби піддають додатковому короткочасного анодуванню, в результаті чого коефіцієнт відбиття світла дещо знижується, але залишається майже незмінним; крім того, штучно отримана окісна плівка є хорошим адсорбентом органічних барвників і електрополірованій вироби можна фарбувати в красиві тони (рис. 9).
Мал. 9. Вплив анодування електрополірованій алюмінію на коефіцієнт відбиття світла:
1 - дзеркальне відображення; 2 - дифузне відображення
Бріталь-процес передбачає Електрополіровка алюмінію високої чистоти в розчині, що містить 15-30% (по масі) безводного Na2 CO3 і 5-10% Na3 PO4. Процес протікає при температурі 80-90 ° С і щільності струму 5-6 А / дм 2.
У Альзак-процесі основним компонентом є борофторістоводородная кислота (2,5% -ва HBF4).
Напруга підтримується в межах 10-25 В, щільність струму 2-6 А / дм 2. температура близько 30 ° С, тривалість процесу 5-10 хв. Для охолодження електроліту в процесі полірування через мідний змійовик, який може бути одночасно використаний в якості катода, пропускають холодну воду.
Баттель-процес застосуємо для електролітичного полірування технічного алюмінію і деформованих сплавів на його основі, типу дюралюмінію, АМГ, АМЦ і ін. Постійним компонентом електролітів служить ортофосфорна кислота; крім неї, присутні сірчана, хромова або азотна кислоти в різних співвідношеннях. На відміну від лужних електролітів рекомендується перемішування шляхом руху анодних штанг. У табл. 9 наведені типові склади електролітів, режими.
Хромова кислота пасивує поверхню полірованих виробів і попереджає їх роз'їдання в момент вимикання струму. Сірчана кислота підвищує електропровідність розчину і запобігає утворенню питтинга.
Для електролітичного полірування алюмінію застосовують електроліти, що містять фосфорну кислоту і інші компоненти, а також суміш хлорної кислоти з оцтовим ангідридом.
В літературі наводяться також електроліти для хімічного полірування алюмінію і його сплавів. Американська алюмінієва компанія (AlCoA) запропонувала розчин складу,% (об'ємні):
H3 РO4 (щільність 1,7). 73-83
HNO3 (щільність 1,52). 2-5
H2 O. 14-23
При температурі 90 ° С час витримки в межах 1-5 хв. В даний час кращими розчинами для хімічного полірування алюмінію вважаються АЛЮПОЛ IV і АЛЮПОЛ V. Нижче наводяться склади цих розчинів,% (по масі):
До розчину АЛЮПОЛ V в якості змочувального речовини додають 0,05% (по масі) карбоксілметіл-целюлози. Процес протікання при температурі 100 ° С протягом 1-4 хв. Знімання металу становить 3,75 мкм / хв.
У ФРН велике застосування отримав спосіб «Ерфт-верк».
Нижче наводиться склад розчину,% (за масою) і його режим:
HNO3. 13-14 Температура, ° С. 55-75
NH4 HF2. 16 Витримка, с. 15-20
Pb (NO3) 2. 0,02 Знімання металу, мкм 2,5-5
У цьому розчині добре полірується алюміній високої чистоти і сплави типу АМГ (коефіцієнт відображення
Мал. 10. Вплив концентрації 85% -ної H3 РO4. (Щільність 1,71) в 96% -ному гліцерині (щільність 1,25) при анодної щільності струму 7,8 А / дм 2. температурі 100 ° С на коефіцієнт дзеркального відображення світла нержавіючої сталі
В Японії застосовують в промисловості електроліти, в яких головним компонентом є фосфорна кислота, а процес протікає при кімнатній температурі і змінному струмі. Так, для полірування виробів з вуглецевої сталі застосовують наступний склад електроліту і режим процесу:
Для полірування пружинної стали складу електроліту і режим процесу наступні:
H3 РO4 (щільність 1,7), мл. 1000
Желатину, м 1
Температура, ° С. 20
Щільність змінного струму, А / дм 2. 10-20
Напруга, В. 15
При електролітичному поліруванні швидкорізальної сталі зустрічаються труднощі, оскільки вона містить такі елементи, як вольфрам, який розчиняється в лугах, і кобальт, що розчиняється в кислотах. Для цієї мети використовують постійний струм високої щільності. Головним компонентом таких електролітів є азотна кислота. Крім неї, вводять фторістоводородную, щавлеву, хромовую, сірчану кислоти, а також солі заліза, нікелю, кобальту. Нижче наводиться склад (мл) одного з таких електролітів і режим:
HNO3. 1000
HF. 100-360
H2 C2 O4. 20-40
H2 O. 600
Щільність струму, А / дм 2. 140-160
Напруга, В 6
Температура, ° С. 20-50
Час, с. 10-30
Корозійна стійкість аустенітних хромонікелевих і хромистих сталей підвищується в результаті електрополірування. Електронографіческіх встановлено, що в результаті селективного розчинення на поверхні хромонікелевої сталі утворюється плівка NiO · Cr2 O3. а на поверхні хромової сталі FeO · Cr2 O3. Ці плівки і підвищують опір корозії полірованих виробів.
Турбінні лопатки виготовляють з жароміцної хромомарганцовістой стали. Електролітична полірування підвищує їх механічні та хімічні властивості. Процес здійснюється при наступному режимі і складі електроліту.
H2 SO4. мл. 300
H3 РO4. мл. 700
CrO3. г / л. 50-100
Температура, ° С. 100
Щільність постійного струму, А / дм 2 10-50
Час, хв. 2-6
Хімічне полірування сталевих виробів не застосовується настільки широко, як електрохімічне, однак для виробів малих розмірів і складної форми цей метод має певні переваги.
Для виробів з низьковуглецевої сталі запропонований електроліт наступного складу, г / л:
H2 O2 (30% -ва). 13
H2 C2 O4 · 2H2 O. 25
H2 SO4 ... 0,1
Температура процесу 20 ° С, тривалість 30-60 хв.
За 1 год знімається шар металу близько 10 мкм. Ефект вирівнювання поверхні тим більше, чим грубіше вихідна поверхня.
В Японії для хімічного полірування вуглецевих сталей застосовують електроліт складу (об'ємних частин):
H3 РO4 ... .400
H2 SO4 ... .200-600
HNO3 .... 100-200
HCl .... 25
Тривалість процесу залежить від температури в такий спосіб:
Температура, ° С. 80 100 120
Тривалість процесу, с. 60 30 10