Реферат: Физико-химическое обоснование режимов электрохимического полирования меди

--PAGE_BREAK--
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):

Ортофосфорная кислота...........................74

Хромовый ангидрид...............................6

Вода............................................20

Удельный вес электролита 1,60 — 1,62. Режим полирования: анодная плотность тока 30 — 50 А/дм2, температура электролита 20 — 40°, продолжительность полирования 1 — 3 мин.

Катоды — свинцовые, соотношение поверхности анода и катода 1:2 — 1:3. Расстояние между электродами 100 — 120 мм.

Для приготовления электролита хромовый ангидрид растворяют в ортофосфорной кислоте и полученный раствор, в случае надобности, прогревают при температуре 120° до достижения требуемого удельного веса. После этого электроды обрабатываются током с медным анодом, пропуская 10 А-ч/л электричества.

В начальный период работы (до 50 А-ч/л) Желательно вести полирование при плотности тока 40 — 50 А/дм2 и температуре раствора 30 — 40°. В дальнейшем плотность тока может быть понижена до 30 — 40 А/дм2, а температура электролита — до 20 — 30°.

В электролите, содержащем H3PO4и CrO3, при анодной плотности тока 40 А/дм2 и температуре электролита 20° за 1 мин. Растворяется слой меди толщиной 2 — 3 мк.

В следующей таблице (Таблица 3.2) приведены составы электролитов и режимы ЭХП меди и её сплавов.

Состав электролита

Анодная плотность тока, А/дм2

Температура электролита, °С

Продолжит. электролиза, мин.

Полируемый металл или сплав

H3PO4у.в.1,35

4 — 8

15 — 25

2 — 8

медь

H3PO4у.в.1,6

15 — 20

15 — 25

2 — 5

медь,a-латунь

H3PO4у.в.1,5

10 — 15

20 — 25

3 — 5

бронза

H3PO474%

CrO36%

H2O20%



30 — 50



20 — 30



0,5 — 2



Медь и латунь

H3PO480-88%

CrO312%

H2Oдо 8%



2 — 2,5



75 — 80



30 — 60

медь,

латунь,

бронза.

Таблица 3.2

Проведённые исследования выявили положительное влияние на процесс полирования алифатических спиртов, в особенности бутилового и амилового, которые предотвращают травление и повышают интенсивность блеска поверхности металлов.

Добавки некоторых аминов, например уротропина и полиэтиленполиамина, уменьшают съём металла при электролизе, но не предотвращают небольшого точечного травления медных сплавов.

Наибольший интерес могут представлять амиды некоторых органических кислот, которые, будучи добавлены в электролит в весьма небольшом количестве, не только предотвращают травление, но и способствуют повышению блеска и сглаживанию микрошероховатостей поверхности металла.

При ухудшении качества полирования в электролит добавляют H3PO4до установленной концентрации и органическое соединение 10 — 20% от первоначального его содержания в растворе. Если на поверхности деталей появляется точечное травление, своеобразный питтинг, то в указанные электролиты следует добавить 3 — 5 мл/л бутилового спирта.

В следующей таблице (Таблица 3.3) приведены режимы ЭХП и состав некоторых электролитов, имеющих в своём составе спирты.

Состав электролита

Катод

Е, В

Ia
, А/дм2

t,°C


Время, мин

Примечание

H3PO4 (уд.вес)....350мл

C2H5OH............620мл

медь

2-5

2-7

20

10-15

Рекомендуется для полирования медных сплавов с высоким содержанием свинца.

H3PO4(85%-ая).....41,5

Глицерин..........24,9

Этиленгликоль.....16,6

Молоч.к-та(85%-ая).8,3

H2O................8,7





8

27

неск. Мин.

Применяется в США для полирования латуни и других медных сплавов

Добавки аминов повышают блеск поверхности.

Таблица 3.3


--PAGE_BREAK--