Химическая полировка нержавейки

Электрохимическая полировка нержавейки

Гладкая поверхность металла получает повреждения при неосторожном обращении, из-за целенаправленных действий человека.

Не каждый след может удалить полироль для нержавеющей стали и мягкая ветошь.

В домашней мастерской (гараже) доступны многие способы обработки объемных, плоских, изогнутых поверхностей изделий из легированных сплавов. Необходимо наличие соответствующего оборудования и реактивов.

Полировка нержавейки

Шлифовка с механическим полированием

После повреждающей обработки металла (резки, сварки, сверления, чистки жесткими роторными щетками, ударов), образуются дефекты различной величины:

• царапины, вмятины;
• швы, наплывы, раковины;
• сколы;
• трещины;
• заусенцы.

Эти разрушения поверхности снижают стойкость к износу, отражающую способность, противодействие сложным нагрузкам.

Для устранения шероховатостей, придания блеска такому твердому материалу, каким является нержавейка, придется выполнить 4 – 5 операций. С помощью электрической шлифмашины и сменных абразивных кругов проводится шлифование.

Войлочным/фетровым кругом, после грубой чистки, начинают полировать изделие. Удобство обработки сложных деталей из нержавеющей стали дает бесконечная лента.

Механическое воздействие мягкого круга с нанесенной пастой снимает очень незначительное количество металла. Глянцевое выравнивание происходит за счет перераспределения структуры верхнего слоя нержавейки, а не срезания его. Под воздействием воздуха, активных компонентов пасты, нагрева от трения разрушаются старые окисные пленки и, тут же, при остывании, создаются новые.

После механического полирования не создается идеальной гладкости и, соответственно, блеска в неудобных для доступа местах. В таком случае заканчивают полировать вручную. Наведение на нержавеющей стали зеркального глянца руками – операция трудоемкая, долговременная, но выполнимая. Начинают создание зеркала шлифовкой пастами, заканчивают жидкими полиролями.

Механический способ полировки нержавейки

Подвергать процессу необходимо всю видимую плоскость – частичная местная обработка будет заметна. Устранить видимые различия применением полироля не получиться.

Химический способ

Небольшие детали из нержавейки обрабатывают методом, который не требует большого приложения физических усилий и нескольких часов работы. Использовать круги может быть просто неудобно. Погрузить очищенную заготовку в ванну со строго дозированными реагентами, разведенными до нужной концентрации дистиллированной водой.

За достаточный интервал времени, под воздействием едких реактивов, все контактирующие с жидкой активной средой шероховатости стали устраняются. Глубокие царапины, следы сварки предварительно сначала выравнивают наждачными кругами, после заглаживают мягкими кругами с пастой нужной зернистости (ГОИ).

Иначе все крупные изъяны тоже отполируются с сохранением формы.

Для правильного выбора компонентов, их концентрации в водной массе, желательно знать марку нержавейки :

1. Марку Х18Н9Т погружают в следующий состав: кислоты: 230 мл серной, 40 мл азотной, 70 мл соляной. На 1 л раствора добавляют краситель кислотный черный — 6 г, столярный клей — 10 г, хлористый натрий — 6 г. Выдерживается температура жидкости 65-70 °С, время 5÷30 мин.

Другие варианты:

1. Кислоты в соотношении к полному объему: азотная 4÷5%, ортофосфорная 20÷30%, соляная 3÷4%, метилоранж — 1÷1.5%, в водном растворе с температурой 18÷25 °С, Ориентировочное время выдержки 5÷ 10 мин.
2. На литр состава количество кислот: серная 230 г, соляная 660 г, кислотного красителя оранжевого– 25 г. Выдержать температуру 70÷75 °С, время 2÷3 мин.

Для полноты реакции во всех точках и удаления образующихся продуктов, жидкость в емкости непрерывно перемешивают. Можно шевелить стальную деталь.

Компоненты агрессивны. Обеспечить защиту кожных покровов рук, лица, глаз, органов дыхания.

Химическое выравнивание линии внешней границы нержавейки (полировка) происходит потому, что интенсивнее реакция идет на выступах профиля. Для предотвращения скопления продуктов взаимодействия во впадинах, углублениях, углах, принудительно создают движение жидкости. После смывания химических реактивов натирают салфеткой с небольшим количеством состава — полироля.

Анодный способ

Электрохимическая обработка снижает затрачиваемое время по отношению к механической процедуре в 4-5 раз, повышая класс чистоты зеркала на 1 или 2 позиции.

Чтобы отполировать этим способом, становится не важными сложность сопряжений, кривизна плоскостей. Раствор при подключении электричества становится активным электролитом, взаимодействуя интенсивнее.

Обрабатываемый образец должен быть подключен к аноду установки. Для каждого химического состава нержавеющего стали выбирают реагенты и параметры режима.

Химическая полировка

Способ требует свежеприготовленного электролита, расхода электроэнергии, применения работником средств защиты. Предварительная подготовка наружного слоя (особенно после сварки) обязательна. Зато отражающая способность нержавеющей стали после всех операций такая же, как только что отполированного серебра или никеля.

Способ изготовления элемента из нержавейки влияет на время нахождения в ванне:

• штамповка 4÷6 мин;
• сварка, термообработка 10÷12 мин;
• литье после пескоструйки до получаса.

Полируем плазмой

Технология отличается от электрохимической процедуры такими параметрами:

• раствор не агрессивен, утилизация не требует специальной очистки;
• напряжение выше (220 В);
• температура порядка 100 °C.

Применяемый реактив – соль аммония с концентрацией в растворе 3,1 ÷ 6,0 %.устанавливается плотность электрического тока величиной 0,35 ± 0,15 А/см² в зоне контакта электролита с нержавейкой интенсивно образуются газовые пузырьки.

В парах внутри кипящего слоя проходят разряды, ионизирующие среду. Возникают плазменные язычки, которые целенаправленно воздействуют на сталь, полируя ее. Времени для одного погружения затрачивается в пределах 6 мин.

, из расчета потребляемой мощности 5 ВтЧ/см².

Недобросовестная механическая подготовка проявится наглядно. Остаточные следы сварочных швов, царапин, вмятин не спрятать при помощи полироля.

Периодичность ухода за внешним видом

Кроме периодического полирования конструктивных лицевых элементов до кондиции блестящего зеркала рачительный хозяин ухаживает за ними постоянно. Восстановление состояния покрытия деталей автомобиля в сервисе проводят раза 2 в год. Чтобы защитить наведенный глянец используют полироли. Выпуск продукции ведется в виде жидких эмульсий и более густых составов, концентратов.

Полировка металла в домашних условиях

Электрохимическое и химическое полирование применяется как для декоративной обработки поверхности после нанесения покрытий, так и в процессе обработки деталей.

Электрохимическое полирование

При электрохимическом полировании микрорельеф поверхности получается значительно более гладким, чем при механической обработке.

Покрытия, получаемые при электрохимическом полировании беспористые и мелкокристаллические, что способствует снижению коэффициента трения и позволяет придать деталям специальные оптические свойства. В процессе электрохимического полирования поверхность металла становится блестящей в результате различной скорости растворения микровыступов и углублений.

Эффект электрохимического полирования объясняется образованием на металле поверхностной тонкой оксидной пленки, предотвращающей травление. Толщина пленки неодинакова на микровыступах и микровпадинах, вследствие чего раствор при электрохимическом полировании сильнее действует на те участки, где пленка тоньше, т.е. на микровыступы.

Качество электрохимического полирования зависит от плотности тока, температуры электролита, состава раствора и времени электролиза.

Наибольшее распространение при электрохимическом полировании нашли электролиты на основе фосфорной кислоты, серной и хромовой. Для повышения вязкости растворов вводят глицерин, и метилцеллюлозу. В качестве ингибиторов травления в электролиты электрохимического полирования добавляют сульфоуреид, триэтаноламин и др.

Химическое полирование

Химический способ полирования имеет много общего с электрохимическим. Возникновение блеска на поверхности деталей здесь, как и при электрохимическом полировании,  также связан с наличием тонкой пленки, предотвращающей травление в углублениях металла.

Преимущественное растворение выступов при химическом полировании достигается  как за счет их повышенной химической активности, так и вследствие большей скорости диффузии ионов металла и свежего электролита.

Полировка нержавеющей стали: механические, химические и электрохимические способы

статьи:

Нержавеющая сталь – востребованный в промышленности материал. Он используется для изготовления различного оборудования, элементов инженерных коммуникаций, бытовой техники, декоративных предметов и даже кухонной утвари.

Чтобы повысить эстетические свойства поверхности нержавейки и устранить мелкие неровности, применяется полирование.

Такой способ обработки не только совершенствует привлекательность и гигиеничность изделий, но и повышает его устойчивость к коррозии.

Механические способы полирования

Самым распространенным способом полировки, позволяющим достичь практически зеркального блеска металлического изделия, считается механическая обработка. Для ее осуществления используются специальные круги и ленты с абразивным напылением.

На черновом этапе работ применяют крупнозернистые абразивы, тогда как на финишной стадии – мелкодисперсные порошки или пастообразные средства. Вращение кругов и взаимное трение способствует оплавлению поверхностного слоя, делая его абсолютно гладким.

Методика востребована для полировки листов и прочих плоских изделий.

Для самостоятельной полировки нержавеющих поверхностей в бытовых условиях чаще всего используется угловая шлифовальная машины (в простонародье – болгарка), пневматический напильник или обычный токарный станок. Изделия сложной формы нередко приходится полировать вручную.

Химическая полировка и ее особенности

Еще один способ полировки нержавеющих изделий – травление, который предполагает удаление поверхностного слоя с помощью химически активных веществ. Среди основных достоинств данной методики стоит отметить:

• оперативность выполнения (процесс происходит в течение пары минут);
• отсутствие необходимости во вспомогательных средствах (электролиты, инструменты и т. д.);
• возможность обработки деталей любой формы.

Впрочем, существуют и недостатки данного метода, а именно токсичность используемых веществ и невозможность получения зеркального блеска.

Для химической полировки используются:

• растворы кислот на водной основе (процесс осуществляется в два захода – заготовка обрабатывается сперва серной, а затем нитратной кислотой);
• расплавленная щелочь (не меняет структуру поверхности изделия, но удаляет оксидную пленку);
• желеобразные вещества на кислотной основе (азотные, соляные) или хлоридов (опасны для организма), которые наносятся на обезжиренную поверхность металла, а затем удаляются под проточной водой.

Разновидности химических пастообразных полиролей

• SAROX TS-K 2000 – состав предназначен для удаления с поверхности дефектов, в том числе и на сварных швах, а также обеспечения защиты от повышенных температур (время воздействия – 10 минут, может применяться для полировки вертикальных заготовок);
• Avesta BlueOne – активные вещества позволяют удалить дефекты сварных швов, последствия коррозии, придать поверхности блеск, близкий к зеркальному (время воздействия – 45 минут, может использоваться только при температуре выше 50 градусов Цельсия);
• Stain Clean (ESAB) – считается одним из наиболее действенных составов, не требует создания дополнительных условий для обеспечения качественной полировки метизов.

Полирование нержавейки электрохимическим способом

Воздействие электролитов на поверхность нержавеющего металла позволяет удалить дефекты и достичь практически идеального зеркального блеска. Процесс полировки осуществляется за счет растворения тончайшего поверхностного слоя изделия, которое помещается в электролитный раствор и подсоединяется к источнику тока (плюсовой полюс).

В данном случае заготовка выступает в качестве анода, тогда как катодом служит специальная пластина, проводящая электрический ток. В процессе пропускания тока, поверхность анода частично растворяется, удаляя мелкие шероховатости и неровности.

Чем выше температура электролитной ванны и плотность воздействия тока, тем более толстый слой металла снимается при полировке. 

Данный метод чаще всего применяется для чистовых работ, позволяя получить деталь с идеально гладкой поверхностью. Часто обработка используется перед нанесением гальванического защитного слоя.

Электроплазменный способ полировки

Для полирования нержавейки, а также сплавов на основе титана или меди, используется УПП – устройство, предназначенное для полировки плазмой. Суть обработки заключается в создании вокруг заготовки плазменного облака под воздействием электрического тока. Такой процесс позволяет удалить тончайший поверхностный слой, обеспечивая:

• зеркальный блеск детали;
• отсутствие заусенцев на поверхности;
• притупление острых кромок.

Полирование детали с помощью плазменной установки позволяет повысить качество поверхности на 2-3 класса.

Как полировать нержавеющую сталь?

Нержавеющая сталь широко применяется для изготовления трубопроводов, производства промышленного оборудования, а также бытовой техники и различных предметов повседневного обихода.

Она приобрела большую популярность благодаря защищенности от коррозии, долговечности, выгодным эксплуатационным характеристикам и эстетичному внешнему виду.

Перед использованием нержавеющая сталь проходит многоступенчатую обработку, и ее финишным этапом является полировка — выравнивание поверхности с устранением мелких дефектов. Как отполировать нержавеющую сталь?

Механическая полировка нержавейки

Традиционный метод выравнивания металлической поверхности — механическая полировка с применением абразивных материалов.

С ее помощью можно не просто выровнять поверхность, а придать ей зеркальный блеск. Полированные изделия отлично смотрятся, это дает возможность использовать их во внешнем и внутреннем декоре помещений.

Их применяют для отделки стен, изготовления различных бытовых предметов и не только.

Полировка проводится с использованием абразивных лент и кругов. Они воздействуют на металлическую поверхность и счищают тонкий слой металла, устраняя даже незначительные неровности. Различают два основных этапа полировки:

• Черновая обработка. Для нее используются крупнозернистые абразивные ленты и круги. При контакте абразива с металлом оплавляется поверхностный слой, а все неровности счищаются, в результате поверхность становится совершенно ровной.
• Финишная обработка. Она выполняется с использованием тонкодисперсных паст и порошков. Они более мягко воздействуют на металл, в результате обработки поверхность приобретает зеркальный блеск.

В домашних условиях, а также в небольших производственных цехах и мастерских для механической шлифовки поверхности чаще всего применяются УШМ — угловые шлифовальные машины, которые также называют «болгарками». Также работы могут проводиться с использованием токарных станков или пневматических напильников. Если необходимо обработать поверхность сложной формы, работы могут проводиться только вручную.

Химические методы полировки нержавейки

Удалить тонкий верхний слой металла и выровнять поверхность можно не только с помощью механической обработки.

Для этого также используется химический способ — травление, то есть воздействие агрессивным химическим веществом.

Минусами этого метода является токсичность применяемых веществ, а также невозможность добиться зеркального блеска. Однако у травления как у способа полировки есть и несколько весомых преимуществ:

• Быстрота. Обработка поверхности, в отличие от механической полировки, потребует всего несколько минут.
• Возможность обработать детали любой формы и конфигурации. Не требуется тратить силы на ручную полировку металла.
• Не требуется источник электроэнергии. Проводить травление можно в любых условиях.

В качестве средств для полировки часто используют растворы кислот. Начальный этап обработки выполняется с помощью серной кислоты, а финишная полировка — с использованием раствора азотной кислоты. Другой вариант — использование щелочных сред. Они не могут выровнять металл, однако убирают ненужные оксидные пленки.

Более безопасным и удобным в применении вариантом являются специальные полировочные пасты, в составе которых присутствуют кислоты и хлориды.

Такие пасты удобны для нанесения благодаря желеобразной консистенции, однако они требуют осторожного обращения. Входящие в их состав компоненты ядовиты для человека. Перед их применением поверхность необходимо очистить от загрязнений и обезжирить.

Обработанное металлическое изделие промывается струей проточной воды для удаления остатков полировочной пасты.

Электрохимическая полировка нержавейки

Еще один востребованный способ обработки поверхности нержавеющей стали — электролитический процесс. Такая полировка проводится по следующему принципу: деталь погружается в электролит и подсоединяется к источнику тока.

Деталь играет роль анода, в качестве катода используется специальная токопроводящая пластина. Через систему пропускается электрический ток, в результате верхний слой поверхности начинает избирательно растворяться и выравниваться.

Если температура электролита и сила тока повышаются, полировка идет более интенсивно, в результате снимается более толстый слой металла. Обработанная поверхность позволяет в дальнейшем наносить дополнительное гальваническое покрытие. Она становится идеально ровной и приобретает приятный блеск.

Электроплазменная полировка металла

Одной из разновидностей выравнивающей обработки можно назвать электроплазменную полировку. Под воздействием электротока вокруг обрабатываемой детали формируется облако плазмы, для этого используются УПП — установки плазменного полирования. В результате снимается тонкий верхний слой, его толщина не превышает нескольких микрон.

Электроплазменная обработка имеет несколько преимуществ:

• Поверхности придается приятный зеркальный блеск.
• С металлических изделий удаляются небольшие заусенцы, поверхность становится ровной.
• Убирается излишняя острота кромок, они становятся безопасными для прикосновения.

С помощью УПП можно обрабатывать не только изделия из нержавеющей стали, но и детали из меди и титановых сплавов.

Компания «Газметаллпроект» предлагает различные виды обработанного металлопроката из нержавейки.

Механическая, химическая и электрохимическая обработка позволяют создавать детали с высоким качеством поверхности, она становится идеально ровной.

Широкий выбор металлического проката позволяет подобрать все необходимое для решения различных задач. Чтобы заказать металлопрокат и получить именно то, что нужно, получите подробные консультации наших специалистов.

Электрохимическая полировка металлов: описание процесса, область применения

Металлическому изделию можно придать блеск различными способами. Для этого не обязательно использовать специальные покрытия, можно воспользоваться методом полировки.

Она может быть механической, например, с помощью наждачных кругов, химической — когда металл погружают в специальный раствор, а также электрохимической. В этом случае сочетается воздействие химических компонентов и электроразрядов, которые запускают определенные реакции или усиливают их.

Электрохимическая полировка металлов может быть выполнена и в обычных домашних условиях, если собрать все необходимое оборудование.

Описание процесса

Во время электрохимического полирования обрабатываемая поверхность металла приобретает зеркальный блеск. Также уменьшаются имеющиеся шероховатости. Процесс происходит следующим образом:

• Деталь считается анодом, то есть, электродом, несущим положительный заряд. Ее необходимо поместить в ванну со специальным составом.
• Еще один важный компонент — катоды, которые необходимы для осуществления реакции.
• В результате воздействия протекает реакция, и происходит растворение. Оно неравномерно, сначала удаляются самые заметные шероховатости, которые выступают над поверхностью больше всего. Одновременно происходит полировка — изделие приобретает зеркальный блеск.

Удаление заметных больших неровностей называется макрополированием, а сглаживание мелких дефектов — это микрополирование. Если эти процессы во время проведения обработки протекают одновременно и равномерно, то изделие приобретает блеск и гладкость. Возможно и такое, что блеск будет получен без сглаживания или наоборот. Два вида полирования не обязательно связаны.

Химическая полировка металла приводит к тому, что на поверхности обрабатываемой детали во время процесса образуется особая пленка. По составу она может быть оксидной или гидроксидной. Если она равномерно охватывает всю поверхность, это создает условия для микрополирования. При этом внешняя часть покрытия, располагающаяся на поверхности, непрерывно растворяется.

Чтобы получить возможность провести микрополирование, необходимо обеспечить поддержание равновесия между непрерывным образованием покрытия и растворением, во время работы с деталью толщина слоя должна оставаться неизменной.

Читайте так же:  Ультразвуковая полировка металла

Макрополирование тоже напрямую зависит от образующейся пленки. Она покрывает изделие неравномерно, на выступающих неровностях этот слой более тонкий, поэтому они быстрее растворяются, за счет воздействия тока.

СОВЕТ: эффективность общего воздействия полирующего состава можно повысить, если использовать для обработки электролиты, содержащие в своем составе соли слабо диссоциирующих кислот, которые увеличивают общее сопротивление покрытия.

Кроме этого играет роль механическое воздействие, заключающееся в перемешивании. Может уменьшаться толщина пленки или диффузный слой. Некоторые используемые электролиты выполняют свою функцию только при нагреве, также общее правило, которое действует для всех составов — при нагревании снижается нейтрализация, а скорость растворения пленки повышается.

Плотность тока и уровень напряжения также входят в число факторов, оказывающих серьезное влияние на процесс. Например, если необходимо провести полировку медных изделий, то для нее подбирается состав с фосфорной кислотой и устанавливается предельный режим тока без образования кислорода.

Именно поэтому важно точно соблюдать все необходимые параметры, чтобы добиться качественной полировки.

Оборудование и химикаты

Для работы с различными металлами необходимо подобрать соответствующие электролиты, которые помогут добиться нужного результата:

• Чаще всего применяются составы на основе кислоты различного вида — серной, фосфорной или хромовой.
• Глицерин может быть добавлен для увеличения общей вязкости, если это потребуется.
• Сульфоуреид выступает в роли ингибитора травления.
• Для очистки различных изделий после проведения процедуры могут применяться различные растворители или щелочные средства. Нередко используются составы с поверхностно-активными действующими веществами.

Пропорции создания хим состава

Полировка проводится в специальных ваннах. Важно помнить, что их составляющие относятся к токсичным веществам и опасны для здоровья, особенно если используется нагрев, поэтому обращаться со всеми компонентами необходимо с максимальной осторожностью, соблюдая положенную технику безопасности.

Изделия из цветных или черных металлов можно обрабатывать при помощи универсального состава, который окажет необходимое воздействие. Для этого следует добавить все компоненты, соблюдая пропорции. Ортофосфорная кислота составляет основу — 65%. Серной кислоты должно быть 15% и 14% обычной воды. Хромовый ангидрид занимает 6%.

Нержавеющую сталь можно полировать схожим составом, только воды в нем должно быть 13%, а еще следует добавить глицерин в соотношении 12%. Детали могут находиться в ванне до получаса, хотя штампованным изделиям требуется меньше времени для обработки.

Область применения

Химическая полировка металла используется, чтобы придать поверхности зеркальный блеск.

Такое действие может быть направлено на придание деталям более привлекательного облика, если они находятся на виду и являются частью какой-то конструкции. Помимо эстетического назначения, полировка служит не только для красоты.

С ее помощью можно избавить деталь от неровностей и шероховатостей, а также защитить от воздействия ржавчины, кислот и различных атмосферных явлений.

Преимущества и недостатки

Разные виды полировки имеют свои особенности, у электрохимической также есть плюсы и минусы:

• Этот способ благоприятно влияет на все свойства стали, увеличивая устойчивость к воздействию коррозии, а также облегчая проведение вытяжки и штамповки. Именно поэтому полировку такого типа часто используются как в лабораторных исследованиях, так и непосредственно для проведения различных работ в промышленности.
• Электрохимическая полировка является более дешевым и быстрым способом обработки металлических изделий. Если механический метод занял бы несколько часов, то с воздействием химикатов и электричества можно закончить дело за несколько минут, получив качественный результат.
• Полировка с электрохимическим воздействием незаменима при работе со сложными деталями, которые имеют различные полости и отверстия.

Химическая полировка металлов кроме преимуществ, имеет некоторые недостатки. Практически каждый существующий металл требует для проведения работы с ним специального состава, поэтому для разных изделий необходимо делать индивидуальные растворы.

Также важно правильно подобрать соотношение компонентов, температуру нагрева, плотность тока — от этого напрямую зависит качество полученного результата. Перед проведением такой обработки может потребоваться предварительное механическое шлифование. Кроме того, процедура требует повышенного расхода электроэнергии.

Однако при определенных условиях достоинства метода вполне перевешивают его недостатки, позволяя проводить полировку.

Полировка нержавеющей стали

Нержавеющие стали обладают высокой устойчивостью к коррозии в атмосферных условия и некоторых других средах ( газовой, речной и морской воде, некоторых кислотах, растворах солей и щелочах) при комнатной и повышенной температурах. Хром является основным легирующим элементом и обеспечивает коррозионную стойкость металла.

Пластические свойства сплава добиваются добавлением 8-11% никеля. Никель делает сплав ковким, облегчая обработку давлением. Добавление хрома в сплав приводит к образованию карбида хрома, который образуется на границах зерен, увеличивая возможность возникновения межкристалмической коррозии.

Для уменьшения возможности образования карбидов, в состав нержавеющей стали вводят титан, который активно связывается с углеродом и образующий карбиды титана. Хромистые и никелевые стали имеют наибольший удельный вес в выплавке нержавеющих сталей  и наиболее широко применяются в промышленности.

Их используют для сортового и листового проката,  поковок, горячекатанных и холоднокатаных труб и литья самых различных областях техники и промышленности ( химической, атомной, авиационной и т.д.). Стали этого типа можно разделить на следующие подгруппы:

1. Хромоникелевые аустенитные стали с малым содержание углерода.
2. Хромоникелевые кислотостойкие аустенитные стали.
3. Хромоникелевые окалиностойкие стали с высоким содержанием хрома и никеля.
4. Хромоникелевые стали аустенито-мартенситного класса.
5. Хромоникелевые стали аустенито-ферритного класса.

Электролитно-плазменная обработка нержавейки

При обработке нержавеющих сталей возможно снижение напряжения до 230В без потери качества полировки.

Эксперименты показали, что в 3%-м водном растворе сульфата аммония хорошо полируются изделия из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н10Т, имеющие плоскую форму и мелкий рельеф, например столовые ложки (площадь 1дм2), вилки (площадь 0,7 дм2) и другие столовые приборы.

Высокое качество обработки получено также для неглубоких поддонов из нержавеющей стали (площадь основания 330х490 мм, толщина стенок 1 мм, отбортовка высотой 30 мм, общая площадь поверхности составляет 20 дм2). При этом поддон такой формы необходимо опускать в электролит только вертикально. 

Состав электролита для обработки нержавеющей стали методом ЭПП

Положительные результаты полирования нержавеющих аустенитных сталей типа 12Х18Н10Т достигаются в растворе следующего состава:

• серная кислота,
• соляная кислота,
• азотная кислота,
• хлористый натрий,
• вода,
• краситель кислотный черный 3М.

Корректирование раствора состоит в периодическом добавлении воды и азотной кислоты. Обработку проводят в течение 3–10 минут при температуре 70–75оС. С увеличением содержания в растворе солей железа время обработки увеличивается до 15–20 минут.

Качество поверхности при химическом полировании зависит от объемной плотности загрузки деталей в ванне.

При слишком большой загрузке возникает неравномерность обработки поверхности, возможно ее травление и образование других дефектов вследствие затрудненного доступа раствора к поверхностям изделий.

Технические характеристики электролитно-плазменной обработки и полирования нержавеющей стали

Рекомендуемое время полировки нержавеющей стали — 180 сек.

Скорость шлифовки и снятия заусенцев нержавейки — 30 сек.

Среднее время снижения шероховатости на 1 класс — 75 сек.

Количество циклов полировки до смены электролита —  960.

Методика экспериментального исследования полировки стали Х18Н10Т электролитно-плазменным методом

Для исследования характеристик установки и отработки методики по изучению процессов электролитно-плазменного полирования проводилось исследование закономерностей полирования аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т в растворах сернокислого аммония разной концентрации.

В экспериментах использовались металлические пластины толщиной 1 мм.

Значения тока измерялись с точностью ± 0,05 А, а напряжения  ± 2 В.

Температура электролита при проведении эксперимента поддерживалась с точностью ± 1оС, что вполне достаточно для изучения основных закономерностей процесса и отработки технологии.

Для изучения съема металла в процессе полировки образцы взвешивались до и после полирования с точностью ± 0,00005 г и оценивалась разность массы (Dm).

Вольт-амперные характеристики снимались при температурах 70, 75, 80 и 85оС и концентрациях электролита 3, 4, 5 и 6 %, то есть в области значений параметров, используемых на промышленных установках. Параллельно оценивалась и удельная мощность при тех же параметрах.

Вольт-амперные характеристики снимались, начиная с высоких напряжений, при которых начинал наблюдаться срыв ППО, фиксируемый резкими бросками тока через образец.

Результаты экспериментов полировки нержавейки Х18Н10Т

На рисунке представлены вольт-амперные характеристики (ВАХ) при концентрации сульфата аммония (NH4)2SO4 3%, 4%, 6%. Данные зависимости соответствуют процессу электролитно-плазменного полирования с устойчивой паро-плазменной оболочки. Наименьшие значения напряжения на кривых снимались при значениях, соответствующих срыву ППО и появлению броска тока.

Рисунок 1 — Зависимость изменения массы образцов S = 8 см2 от напряжения. Температура – 70оС; концентрация электролита:  1 – 3%; 2 – 4%; 3 – 5%;4 – 6%

Из анализа вольт-амперных характеристик следует, что для всех концентраций раствора характерно уменьшение плотности тока с повышением температуры электролита, что хорошо согласуется с теоретическими предпосылками. Получено, что величина тока уменьшается в 1,5¸2 раза при повышении температуры электролита.

Некоторое уменьшение величины тока с ростом концентрации (особенно при 6 % (NH4)2SO4) имеет место.

Из графиков видно, что с увеличением напряжения плотность тока уменьшается. При температурах 80 и 85оС зависимость носит линейный характер.

Более резкое, нелинейное увеличение тока при малых напряжениях можно объяснить приближением к зоне с коммутационным режимом обработки, где ППО неустойчива. Этот эффект наблюдается и при температуре 70оС при всех концентрациях.

Некоторое увеличение плотности тока при температуре 70оС и напряжениях 340 В и более можно объяснить началом перехода к режиму обработки в гидродинамической области (турбулентное течение).

На рис. показана зависимость удельной мощности от напряжения в режиме электролитно-плазменной обработки при значениях концентраций и температур, рассмотренных выше. Как и следовало ожидать, из рассмотрения ВАХ следует, что удельная мощность обработки при заданных температуре и напряжении слабо зависит от концентрации.

Рисунок 2 — Зависимость удельной мощности от напряжения при  концентрации  3% (NH4)2SO4 и температуре: 1 – 70оС; 2 – 75оС; 3 – 80оС; 4 – 85оС.

Следует отметить, что характер наклона кривых показывает их обратно пропорциональную зависимость от напряжения в линейной области. Наличие нелинейных областей при низких и высоких значениях напряжения имеет ту же причину, что и для плотности тока. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными и теорией процесса.

На рис. показана зависимость массы образца из нержавеющей стали площадью 8 см2 от изменения напряжения при температуре 70оС,  концентрациях электролита 3%, 4%, 5%, 6% и обработке в течение 5 минут.

Съем металла увеличивается с ростом напряжения, причем этот рост наиболее заметен при концентрациях 3%, 4% и 5%, а при 6% практически не зависит от напряжения.

Резкое увеличение съема металла при напряжении 330 В и 4% (NH4)2SO4, скорее всего, объясняется стравливанием с образца каких-либо включений или заусенец, что приводит к выбросу экспериментальной точки из общей зависимости. Из рисунка следует, что для съема металла лучше всего использовать сульфат аммония 5% концентрации.

Рисунок 4— Зависимость удельного теплового потока от напряжения при концентрации 5% (NH4)2SO4 и температуре: 1 – 70оС; 2 – 75оС; 3 – 80оС; 4 – 85оС.

Рисунок 5 — Зависимость изменения массы образцов S = 8 см2 от напряжения. Температура – 70оС; концентрация электролита: 1 – 3%; 2 – 4%; 3 – 5%; 4 – 6%

На рис. представлена зависимость потери массы образцов от концентрации раствора при напряжении 300 В и различных температурах электролита. Необходимо отметить, что съем металла при прочих равных условиях уменьшается с увеличением температуры электролита.

Максимальный съем металла происходит при 5% концентрации и температуре 70оС. При температуре 85оС потеря массы практически не зависит от концентрации и незначительна по величине.

На этом же рисунке приведены зависимости съема металла от концентрации раствора при температуре 700С и напряжениях 270 и 330 В. Можно отметить, что съем металла незначительно зависит от напряжения и имеет одинаковый характер в зависимости от концентрации.

Рисунок 6 —Зависимость  изменения массы  образцов S = 8см от  концентрации

1. U =  300 В, Т= 700С; 2U = 300 B, T= 750C;
2. U =  300 B, T= 800C; 4U= 300 B, T=  850C;
3. U=  330 B, T= 700C; 6U = 270 B, T = 700C;

На этом рисунке приведены также зависимости величины съема металла нержавейки от концентрации электролита при температуре 70оС и напряжениях 270 и 330 В. Отметим, что съем металла незначительно зависит от напряжения и имеет одинаковый характер поведения при изменении концентрации раствора.

Следует отметить, что во всех случаях при наличии устойчивой паро-плазменной оболочки поверхность образцов из нержавеющей стали Х18Н10Т после обработки в 3-6% растворе сульфата аммония в течение 5 минут приобретает блеск.   

Узнать стоимость обработки нержавеющей стали

Химическая полировка нержавейки

Электрохимическое и химическое полирование применяется как для декоративной обработки поверхности после нанесения покрытий, так и в процессе обработки деталей.

Сравнительная характеристика процессов электрохимического и химического полирования

Основными преимуществами процесса электрохимического полирования являются высокая производительность, хорошее сцепление гальванических покрытий с электрополированной поверхностью, возможность исключить операцию обезжиривания, необходимую при механической полировке.

К недостаткам процесса электрохимического полирования относятся необходимость в частой смене электролитов из-за отсутствия универсального для различных металлов; необходимость механической полировки поверхности перед электрохимическим полированием; повышенный расход электроэнергии.

Преимущество химического полирования перед электрохимическим в том, что не требуется применение источников постоянного питания. Химическому полированию подвергаются в основном латунные или алюминиевые  детали любой сложной  конфигурации и размеров, которые не требуют зеркального блеска.

Недостатки химического полирования по сравнению с электрохимическим — меньший блеск, большая агрессивность растворов и их недолговечность.

Составы электролитов для химического и электрохимического полирования металлов

Большинство электролитов для электрохимического полирования стали, основаны на смесях растворов ортофосфорной и серной кислот с добавкой хромового ангидрида.

Электролит электрохимического полирования с содержанием 500–1100г/л фосфорной кислоты, 250–550г/л серной и 30 г/л хромового ангидрида является универсальным для электрохимического полирования всех видов стали, включая 12Х18Н9Т.
Режим электрохимического полирования: температура 60–800С, плотность тока 15–80 А/дм2, время 1–10 минут.

Для электрохимического полирования стали 12Х18Н9Т возможно применять электролиты, содержащие ПАВ. Съем металла при электрохимическом полировании происходит интенсивнее в электролите: фосфорная кислота 730 г/л, серная – 580–725, триэтаноламин 4–6 г/л, катапин 0,5–1,0 при 60–800С, плотность тока 20–50 А/дм2, время 3–5 минут.

Химическое полирование стали, в отличие от электрохимического, применяют  реже, хотя проще в применении и имеет ряд преимуществ. Раствор для химического полирования стали 12Х18Н9Т содержит (г/л): серную кислоту 620–630, азотную 60–70, соляную 70–80, хлорид натрия 1-12, краситель кислотный черный 3М 3–5. Температура 70–750С, время 5–10 минут.

Для электрохимического полирования меди и ее сплавов применяют растворы фосфорной кислоты с хромовым ангидридом: фосфорная кислота 850–900 г/л, хромовый ангидрид 100–150 г/л, температура 30–400С, плотность тока 20–50 А/дм2.

Химическое полирование меди проводят в растворе (г/л) фосфорной кислоты 930–950, азотной 280–290 и уксусной 230–260 при комнатной температуре (в отличие от электрохимического) в течение 1–5 минут.

Электрохимическое полирование алюминия и его сплавов происходит в том случае, если скорость растворения оксидной пленки на поверхности превышает скорость ее образования.

Электролит электрохимического полирования содержит смесь фосфорной кислоты (730–900г/л), серной (580–725г/л) и ПАВ (триэтаноламин 4–6 г/л, катапин БПВ 0,5 – 1,0 г/л).

Режим электрохимического полирования: температура 60–800С, плотность тока 10–50 А/дм2, время 3–5 минут.

Для электрохимического полирования сплавовалюминия с высоким содержанием кремния рекомендуется состав (масс. доли): плавиковая кислота 0,13; глицерин 0,54; вода 0,33. температура 20–250С, плотность тока 20 А/дм2, время 10–15 минут.

Химическое полирование алюминиевых деформируемых сплавов проводят в растворе фосфорной кислоты 1500–1600 г/л с добавкой нитрата аммония 85–100 г/л при 95–1000С до 5 минут.

Электрохимическое полирование никеля проводят в электролите: 1000-1100 г/л серной кислоты при 20-300С и плотности тока 20-40 А/дм2 в течение 2-х минут.

Качество электрохимического и химического полирования деталей, как и всех гальванических процессов, зависит от подготовки поверхности (см. «Первые шаги в гальванике часть 2.») и точности выполнения технологических операций (состава электролита электрохимического полирования, режимов процесса).

При выполнении процессов электрохимического и химического полирования необходимо соблюдать технику безопасности (см. «Безопасная гальваника»).

По разработке новых электрохимических технологий обращайтесь к нам.

Внимание! Учебный курс по гальванике! Узнать подробнее…

• «Анодирование алюминия.»
• «Декоративные покрытия.»

Электрохимическая полировка металлов: описание процесса, область применения

Металлическому изделию можно придать блеск различными способами. Для этого не обязательно использовать специальные покрытия, можно воспользоваться методом полировки.