СРАВНЕНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ПОЛИРОВКИ

COMPARISON OF ELECTROCHEMICAL AND COLLOIDAL POLISHING MODES

Pavel Kalashnikov

Postgraduate student, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin,

Russia, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

Требовалось получить зеркальную поверхность на образцах из никель молибденового сплава. Для данной задачи было выбрано два способа: электрохимического полирования в сернокислом и хромовом ангидриде, а также коллоидная полировка. Электрохимическая полировка позволяет экономить время и трудозатраты, в свою очередь коллоидная полировка дает высокую точность полировки.

При проведении электрохимической полировки из хромового ангидрида был обнаружен оксидный налет на образцах. Электролит был заменен на сернокислый. На образцах после электрохимической полировки в сернокислом электролите так же присутствовал оксидный налет. Оба образцы были отсняты на дифрактометре Bruker D10 ADVANCE, который показал интерметаллиды в структуре.

Таким образом при проведении электрохимического полирования на образцах из никель молибденового сплава нам не удалось получить зеркальную поверхность используя сернокислый и хромовый ангидрид. Соответственно для достижения поставленной цели был выбран способ коллоидной полировки, благодаря которому был достигнут желаемый результат. Но также стоит отметить, что на никель-хромовом сплаве нам удалось получить зеркальную поверхность.

ABSTRACT

It was necessary to obtain a mirror surface on the nickel molybdenum alloy samples. Two methods were chosen for this task: electrochemical polishing in sulfuric acid and chromium anhydride, as well as colloidal polishing. Electrochemical polishing saves time and labor, while colloidal polishing provides high polishing accuracy. During electrochemical polishing of chromium anhydride, an oxide coating was found on the samples. The electrolyte was replaced with sulfuric acid. An oxide coating was also present on the samples after electrochemical polishing in sulfuric acid electrolyte. Both samples were captured on a Bruker D10 ADVANCE diffractometer, which showed intermetallides in the structure. Thus, during electrochemical polishing on nickel molybdenum alloy samples, we were unable to obtain a mirror surface using sulfuric acid and chromium anhydride. Accordingly, in order to achieve this goal, a colloidal polishing method was chosen, thanks to which the desired result was achieved. But it is also worth noting that we managed to get a mirror surface on the nickel-chromium alloy.

Ключевые слова: электролит, электрохимическое полирование, коллоидная полировка, зеркальная поверхность.

Keywords: electrolyte, electrochemical polishing, colloidal polishing, mirror surface.

Введение

Электрополировка, электрохимическая полировка, анодная полировка или электролитическая полировка, это электрохимический процесс, который удаляет часть материала с металлической заготовки, уменьшает шероховатость поверхности, улучшает качество поверхности, придает блеск.

Сернокислый электролит состоит из водного раствора серной кислоты (H₂SO₄). Он обеспечивает высокую электропроводность. Вследствие умеренных окислительных свойств серной кислоты такие электролиты менее токсичны и проще в утилизации, что делает их экономичными и экологически предпочтительными.

Электролит на основе хромового ангидрида (CrO₃), обладает сильными окислительными свойствами. Он используется для электрополировки, для хромирования. Однако CrO₃ является канцерогенным и требует строгого контроля безопасности и специализированной утилизации отходов. [1-5]

Коллоидная полировка — это метод финишной обработки поверхности материала с использованием коллоидных растворов. В коллоидной полировке часто используются суспензии с наночастицами, например, коллоидный кремний или оксид алюминия, которые равномерно удаляют микронеровности с поверхности. Эти наночастицы находятся в коллоидном растворе и работают как очень тонкий абразив, что позволяет получить гладкую и блестящую поверхность с минимальным повреждением материала. Преимущества коллоидной полировки: высокая точность полировки, вплоть до атомарного уровня гладкости.

Снижение риска микроповреждений. Этот метод отличается от обычной механической полировки, так как сочетает в себе химические и механические процессы, что помогает достичь требуемой гладкости без значительного истирания или повреждения структуры поверхности. [1-9]

В процессе электрохимического полирования на основе сернокислого электролита и электролита из хромового ангидрида на поверхности никель-молибденового сплава (полируемой детали) образовалась окисная пленка, что не давало получить зеркальную поверхность. При коллоидной полировки на полировальном станке зеркальный блеск удалось получить. Так же стоит отметить, что при проведении электрохимического полирования никель-хромового сплава нам удалось получить зеркальную поверхность.

Методика испытаний

Электрохимическая полировка. Образцы материалов предварительно зачищались наждачной бумагой с уменьшением степени зернистости, обезжиривались. Готовился наиболее эффективный электролит для электрохимического полирования данного никель молибденового сплава. Образец погружался в электролит и выдерживался определенное время.

Рисунок 1. Испытуемый образец

Параметры ведения процесса при электрохимической полировки в электролите:

Электролит на основе хромового ангидрида

1 режим: напряжение 27 В. Ток 6-7А. T=20ºC. Время 40 с.

2 режим: напряжение 25-27 В. Ток 6-7А. T=20ºC. Время 120 с.

На образцах после электрохимической полировки присутствовал оксидный налет.

Далее образцы были отсняты на дифрактометре Bruker D10 ADVANCE , который показал интерметаллиды в структуре.

Было принято решение заменить на сернокислый электролит.

Параметры ведения процесса при электрохимической полировки в сернокислом электролите.

Электролит:

Серная кислота-95%

Вода-5%

Напряжение 10-15 В. Плотность тока 20-40 А/дм². T=20-40ºC. Время 0,5-2 мин.

После электрохимической полировки в сернокислом электролите так же присутствовал оксидный налет. Образцы были аналогично проверены на дифрактометре Bruker D10 ADVANCE.

Было принято решение использовать коллоидную полировку для получения зеркальной поверхности у образцов.

Коллоидная полировка. Образцы материалов предварительно зачищались наждачной бумагой. Механическая полировка происходила на шлифовально-полировальном станке. Шлифовка/полировка проводилась на шлифовальной бумаге с зерном (P2500 / P2000 / P1000 / P600 / P400 / P240), шлифовка на каждом шлифовальном листе длилась 10 минут. Затем полировали на специализированных тканевых кругах с использованием алмазных и коллоидных полирующих суспензий. Для алмазной полировки время было выбрано 10 минут. Для коллоидной полировки 40 минут.

На образце после механической полировки оксидный слой отсутствовал. Поверхность была зеркальная. Что позволили провести рентгеновскую съемку на дифрактометре. [1-9]

Заключение

Таким образом на никель-молибденовом сплаве нам не удалось получить зеркальную поверхность на образцах в сернокислом и хромовом электролите. Было принято решения отказаться от электрохимической полировки и провести коллоидную полировку.

Но стоит отметить, что в отличии от никель-молибденового сплава на никель-хромовом сплаве нам удалось получить зеркальную поверхность.

Список литературы:

1. Дасоян М.А. Технология электрохимических покрытий/ М.А. Дасоян, И.Я. Пальмская, Е.В. Сахарова. - Л.: Машиностроение 1989.-183 с.
2. Справочник по электрохимии / под ред. А.М. Сухотина. - Л.: Химия,1981. - 488 с.
3. Н. Т. Кудрявцев. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979.
4. «Материаловедение». Учебник для вузов. Солнцев Ю. П. ,
5.  Пряхин Е. И., Войткун Ф.
6. Справочник химика/ под ред. Б.Н. Никольского: 2-е изд.–М.; Л: Химия, 1965. –Т.3.- 1008 с
7. Краткий справочник физико-химических величин. /Под ред. А.А. Равделя, К.П. Мищенко. –М.: Химия, 1965. -232с
8. Н. В. Лазерева. Вредные вещества в промышленности. /Н. В. Лазерева, Э. Н. Левиной.-Л.: Химия,1976.
9. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
10. ГОСТ 9.308 - 85. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний. - Введ. 1987-01-01. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 21 с.