SU986973A1 - Способ электрохимической обработки поверхности металла - Google Patents

Description

(5) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

МЕТАЛЛА

Изобретение относитс  к электрохимии и может быть использовано при травлении поверхности металла перед нанесением гальванического покрыти  или дл  придани  поверхности задан-/ ных физико-химических свойств. Известен способ электрохимической обработки поверхности металла путем травлени  образца, включающий пропускание переменного ассиметрйчного тока через ванну электролитическую, причем травление образца металла про изводитс  при его движении в рабочей ванне, сообщающейс  с другой ван ной, в которой также движетс  контрольна  проба, степень травлени  которой определ етс  оптически по сн тию определенного сло  металла. Окон чание процесса травлени  образца металла определ етс  по двум, оптически замеренным-, точкам травлени  пробы П. Однако в производственных услови х требуютс  дополнительные приспособлени  в вид. пробной ванны, установки дл  оптических измерений, да и самого нерационального расхода металла при травлении пробы. Кроме того, такой способ требует точного совпадени  состо ний поверхности образца и пробы, так как в противном случае скорость травлени  отдельных участков не будет соответствовать скорости травлени  пробы. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ электрохимической обработки поверхности металла путем травлени  образца, включающий пропускание переменного тока через электролитическую ванну . В процессах анодного электрохимического травлени  на переменном токе происходит не только растворение имеющихс  окислов и подокисного сло  металла, но и процесс дополнительного образовани  окислов. Зсе эти процессы протекают одновременно и в зависимости от используемого электролита , его концентрации, температуры и природы обрабатываемого металла скорость их мен етс . Растворение основы  вление нежелательное, так как приводит к потере металла и дополнительному расходу реактивов. Кро ме того, толщина и структура окислов или посторонних примесей неод нородна, а следовательно, и процесс их удалени  также неравномерен. Так, например, в течение 2/3 времени трав лени  около 80 уже обнаженной поверхности подвергаетс  воздействию травител  и приводит к потере металла . Таким образом, врем  обработки должно быть строго регламентировано и находитс  в согласовании с со .сто нием поверхности металла, качеством электролита и характером эле трохимических изменений, происход щих в системе. В этом способе задают с  и поддерживаютс  токовые режимы, и в зависимости от них процесс находитс  под временным контролем и завершаетс  по истечению этого ранее экспериментально установленного времени . При этом не учитываютс  возмож ные отклонени  в состо нии поверхнос ти металла, составе электролита, гео метрии и др. физико-химических факторов . В силу этого при недостаточном времени будет некачественна  обработка , т.е. останутс  следы неудаленных окислов, а при избытке - не;Производительна  потер  металла. Поэтому на практике придерживаютс  какой-то середины, чтобы инедотравить и не перетравить, а это выбираетс  опытным путем. Цель изобретени  - повышение качества травлени  путем определени  минимально необходимого времени про цесса. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу электрохимичес кой обработки поверхности металла пу тем травлени  образца, включающему пропускание переменного асимметричн го тока через электролитическую ван ну , в ходе процесса регистрируют скорость изменени  тока или напр же ни  и заканчивают процесс травлени  по достижении этими параметрами минимальных посто нных значений-. На фиг. 1 представлена блок-схе ма установка дл  реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 и 3 гр фики зависимости скорости изменени  тока или напр жени  от времени обработки |4 f(t) и (t). Устройство состоит из низкочастотного генератора 1 сигналов, устройства дл  изменени  формы сигнала 2, электролитической ванны 3 и контрольно-измерительных приборов: вольтметра k, амперметра 5 и осциллографа 6. Способ осуществл етс  следующим образом. Обрабатываемый образец (изделие и т.п.) металла помещают в электролитическую ванну 3 в качестве одного из электродов, в зависимости от того анодный или катодный процесс трав лени  будет проводитьс . Состав электролита зависит от природы металла и подбираетс  экспериментально. Дл  черных металлов чаще используютс  электролиты на основе неорганических кислот или подкисленных трехвалентных солей железа. Сигнал генератора 1 через устройство дл  измерени  формы сигнала 2 подают на электроды ванны и провод т процесс обработки поверхности металла, в ходе которого регистрируют скорость изменени  напр жени  или тока. Стро т кривые l.f(t) или .f(t). Эти кривые имеют р д экстремальных изменений, завис щих от состо ни  поверхности обрабатываемого металла , а затем выход т на плато. Процесс обработки заканчивают в момент выхода кривых на плато. Выбор в качестве регистрируемого параметра скорости изменени  напр жени  или тока обусловлено тем, что эта относительна  величина не зависит от первоначальных значений напр жени  или тока, а зависит от процессов , происход щих на поверхности металла и установление равновесного течени  процесса растворени  чистого металла с посто нной скоростью сопровождаетс  выходом кривых на плато. В качестве конкретного примера ис пользовани  предлагаемого изобретени  рассмотрим процесс обработки поверхности малоуглеродистой стали перед нанесением гальванического покрыти . В качестве электролита примен ют подкисленный раствор хлорного железа, температура обработки ком натна , плотность тока 5-7 А/дм, врем  обработки зависит от состо ни  поверхности и дл  наших условий составл ет 10-30 мин, катод из того же материала . Анодное травление привод т переменным асимметричным током. Дл  объ снени  происход щих изменений в электрохимической системе необходимо рассмотреть ход зависимости скорости изменени  напр жени  или тока от времени проведени  процесса на переменном ассимметричном токе (фиг.2). Начальный период времени характеризуетс  образованием за счет окислительно-восстановительных реакций на поверхности металла окисной пленки. Этому процессу соответствует резкое изменение регистрируемого параметра - участок 0-2 мин. В дальнейшем идет процесс растворени  окисной пленки, который  вл етс  более медленным и соответствует более плавным изменени м регистрируемого параметра - участок 2-9 мин, но и на это участке не исключаетс  про вление аномальных изменений, которые завис т от состо ни  поверхности обраг батываемого металла. Процессу окончани  растворени  и удалени  окисной пленки с поверхности металла и начала травлени  чистого металла соответствует участок мин, на котором скорость изменени  контролируе мого параметра минимальна и посто нна  - крива  выходит на плато. Выход кривой после нескольких экстремальных изменений на плато свидетельствует о том, что процесс обработки поверхности завершен. Врем  выхода кривой, нaпpимepдU/лt f(t), на плато зависит как ot физико-хими ческих свойств электролита, так и от состо ни  поверхности обрабатываемого металла. На фиг. 3 приводитс  крива &и/й(1) , полученна  при обт работке такого же образца, что и на фиг. 2, но с предварительно нанесенным гальваническим покрытием из железа. Из сопоставлени  кривых на фиг. 2 и 3 можно сделать вывод, о том, что длительность обработки зависит от первоначального состо ни  поверхности металла и может быть четко зафиксирована по ходу регистрируемой зависимости; а это означает, что процесс удалени  окислов или посторонних

примесей с поверхности металла удален и началс  равновесный процесс растворени  металла с посто нной скоростью , т.е. достигнуты необходимые услови , определ ющие качество обра ботки поверхности. Аналогичный вид кривых получаетс  и при других токовых режимах, или с той же разницей, что области выхода на плато сдвигаетс  по времени и это позвол ет выбрать наиболее оптимальные с технологической и экономической точек зрени  режимы обрабЗтки.

Таким образом, предлагаемый способ приводит к сокращению длительности обработки с сохранением качества подготовки поверхности, что способствует уменьшению непроизводительного расхода электроэнергии и реактивов, а также исключаютс  необоснованные потери металла. По сравнению с прототипом, предлагаемый способ отличаетс  простотой и не требует дополнительных приспособлений и специальных измерительных уст ройств.

Claims (2)

1.Патент США № 3503817, кл. , опублик, 1370.

2.Вайнер Я. В.,Дасо н М. А. Технологи  электрохимических покрытий. Л., машиностроение, 1972, с.53.

002.f

I I Л

q

6 5 4 J

г

J 0 -f

-г -J -5

-6

-7

0,

70 t /ivff

фуг. 2

i

u

Л. N

§

7

6

5

4

J

2

1

0

-/

2

-3

-J -6 -7W

A - /Sf

го

ff

//УЛУ

Фг/г 3