ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ,
группа методов, предназначенных для придания обрабатываемой металлич.
детали определенной формы, заданных размеров или св-в поверхностного слоя.
Осуществляется в электролизерах (электролитич. ваннах, электрохим. ячейках
спец. станков, установок), где обрабатываемая деталь является либо анодом
(анодная обработка), либо катодом (катодная обработка), либо тем и другим
попеременно. Осн. вид катодной электрохимической обработки металлов - гальваностегия (см. Гальванотехника).
Анодными
методами электрохимической обработки металлов являются разл. виды электрохим. травления, полирование,
формообразование, размерная обработка, оксидирование и др. Во всех анодных
процессах происходит либо растворениеметалла (локализованное в определенных
местах или равномерное по всей пов-сти), либо превращение поверхностного
слоя металла в оксидный или др. слой (см. Анодное растворение).
Электрохим. травление (ЭХТ). Термин объединяет
неск. технологий, основанных на анодном растворении металла. ЭХТ применяют
для очистки пов-сти всевозможных деталей, проволоки, лент, труб от разнообразных
загрязнений (оксидных, жировых и др.) в качестве предварит. обработки перед
нанесением покрытий, прокаткой и др. ЭХТ для очистки от загрязнений производят
в р-рах к-т, обычно содержащих разл. добавки (напр., ингибитор коррозии),
в щелочных р-рах или расплавах при постоянном или переменном токе. ЭХТ
подвергают практически любые металлы и сплавы. ЭХТ используют для осуществления
т. наз. электрохим. фрезерования с целью получения заданного "рисунка"
на пов-сти детали локальным анодным растворением металла. Места, к-рые
не должны подвергаться растворению, покрывают слоем фоторезисторного материала
или спец. трафаретом. Т. обр. можно производить обработку деталей типа
печатных плат, перфорирование, а также травление в декоративных целях.
Анодным травлением удаляют заусенцы и скругляют острые кромки.
Важная область использования ЭХТ - развитие
пов-сти (увеличение уд. площади пов-сти). Наиб. широкое пром. применение
имеет травление алюминиевой фольги в хлоридных р-рах для электролитич.
конденсаторов; этот процесс позволяет повысить уд. пов-сть в сотни раз
и увеличить уд. емкость конденсаторов, уменьшить их размеры. Развитие пов-сти
методом ЭХТ применяют для улучшения адгезииметалла к стеклу или керамике
в электронной технике, копировального слоя к печатным формам в полиграфии,
усиления сцепления покрытия с металлом при эмалировании металлич. изделий
и др. Анодным травлением снимают дефектные гальванич. покрытия с деталей
с тем, чтобы возвратить их в произ-во, а также при регенерации металлич.
пластин офсетных биметаллич. печатных форм.
ЭХТ применяют в практич. металловедении;
широко известно анодное травление металлографич. шлифов для выявления микроструктуры
сплавов. При этом травление проводят в таких условиях, когда достаточно
резко проявляется различие скоростей растворения разных по хим. и фазовому
составу компонентов сплава. В результате избирательного ЭХТ м. б. выявлены
границы фаз, сегрегация фосфора в стали, дендритная структура титановых
сплавов, сетка трещин в хромовом гальванопокрытии, оценена склонность нержавеющей
стали к межкристаллитной коррозии.
Электрохим. полирование (ЭХП) заключается
в преимущественном анодном растворении выступов на шероховатой пов-сти
и приводит к достижению низкой шероховатости (электрохим. сглаживание)
или зеркального блеска пов-сти (глянцевание). Глянцевание улучшает декоративные
св-ва изделия, придает пов-сти высокую отражат. способность. ЭХП и сглаживание
пов-сти применяют для повышения эксплуатац. надежности, долговечности и
др. эксплуатац. св-в деталей. положит. влияние ЭХП на изделие объясняется
неск. причинами: 1) удаление дефектного (деформированного, имеющего трещины,
повышенное содержание вредных элементов) поверхностного слоя, образовавшегося
при мех., термич., электрич. обработке изделия; 2) уменьшение шероховатости
пов-сти и сглаживание профиля пов-сти; 3) образование тонкой поверхностной
оксидной пленки, предохраняющей металл от коррозионного воздействия среды.
Анодное растворение в режимах ЭХП тонкого
поверхностного слоя металла, загрязненного радиоактивными в-вами,-один
из осн. методов радиохим. дезактивации оборудования. При ЭХП обычно удаляется
слой металла от 2,5 до 80 мкм. Конечная шероховатость пов-сти определяется
исходной шероховатостью, продолжительностью ЭХП, условиями проведения процесса
(т-ра, плотность тока), составом электролита (р-ры щелочей, солей, но чаще
всего смеси к-т). Получению высокого качества ЭХП мешают большие размеры
кристаллитных зерен, неравномерная структура, наличие неметаллич. включений
(напр., карбидов), глубокие следы прокатки, ока-линные загрязнения, слишком
высокая начальная шероховатость пов-сти.
Анодное формообразование (ЭХФ) используют
для изготовления деталей с заданными формой, размерами и качеством пов-сти.
При ЭХФ деталь получают в условиях, когда форма катода-инструмента копируется
на аноде-заготовке. Процесс проводится в потоке электролита (обычно р-ры
солей, напр. NaNO3) при плотностях тока в десятки А/см2,
межэлектродном расстоянии порядка 0,1 мм. По мере растворения анода-заготовки
катод с помощью спец. механизма продвигается в направлении растворения.
В отличие от традиционной мех. обработки, ЭХФ характеризуется отсутствием
мех. контакта между инструментом и деталью, низкими т-рой и давлением в
рабочей зоне, отсутствием износа инструмента и заусенцев на обработанной
детали. ЭХФ пригодно для обработки легкодеформируемых деталей, хрупких
и твердых материалов, обработки в труднодоступных местах.
Электрохим. растворением с помощью вращающегося
дискового электрода или др. катода-инструмента производят разрезание заготовок
из разл. металлов и сплавов, тонкостенных труб, металлич. монокристаллов,
полупроводниковых материалов.
Разновидность электрохимической обработки металлов - электролитный
нагрев с целью термич. или хим.-термич. обработки деталей (нагрев с последующей
закалкой в электролите, науглероживание, азотирование поверхностного слоя).
Этот вид обработки проводится в таком режиме, когда растворениеметалла
крайне мало, а сильный нагрев происходит при прохождении тока через парогазовый
приэлектродный слой, к-рый возникает из-за вскипания электролита около
электрода при высоких значениях плотности тока и напряжения.
Электрохим. оксидирование имеет две осн.
разновидности: получение барьерных тонких (толщиной до мкм) и пористых
толстых (до неск. сотен мкм) анодных оксидных пленок. Барьерные пленки
получают в р-рах электролитов типа Н3ВО3, не растворяющих
оксиды, обычно в два этапа. На первом этапе - в гальваностатич. условиях;
при этом напряжение увеличивается во времени, а толщина оксидной пленки
пропорциональна прошедшему кол-ву электричества. После достижения заданного
напряжения режим изменяют на вольтостатический: ток снижается во времени,
диэлектрич. св-ва оксидной пленки повышаются. Одна из наиб. важных областей
применения барьерных оксидных пленок - получение диэлектрич. слоя электролитич.
конденсаторов.
Пористые анодные оксидные пленки выращивают
в агрессивных по отношению к оксидуэлектролитах, напр. в 15%-ной H2SO4,
при постоянном напряжении. Такие пленки состоят из двух слоев: тонкого
барьерного и значительно более толстого пористого. Они широко применяются
в качестве декоративно-защитных покрытий. Для улучшения защитных св-в после
оксидирования пористые пленки подвергают операции "наполнения" ("уплотнения"),
чаще всего обработкой в горячей воде. Для повышения декоративных св-в пористые
пленки на алюминии окрашивают в разные цвета, подвергая обработке р-рами
красителей или дополнит. элек-трохим. обработке переменным током в электролитах,
содержащих соли Сu, Ni, Sn (см.
Крашение оксидированного алюминия).
Новое направление электрохимической обработки металлов - микродуговое
оксидирование, т.е. формирование анодной оксидной пленки в условиях протекания
электрич. микроразрядов на аноде, что расширяет возможность получения оксидных
покрытий с различными полезными св-вами.
Электрохимическую обработку металлов о. м. применяют для маркирования изделий.
Нужные знаки на металлич. пов-сти получают локальным изменением цвета в
результате очень неглубокого травления (или оксидирования) либо в результате
рельефного травления. Получили развитие комбинир. методы обработки, в к-рых
электрохим. воздействие на металл совмещено с к.-л. другим (напр., мех.,
эрозионным, лазерным).
Лит.: Ямпольский A.M., Травлениеметаллов, М., 1980; Анодные оксидные покрытия на металлах и анодная зашита,
2 изд., К., 1985; Штанько В.М., Животовский Э.А., Электрохимическая обработка
металлопродукции, М., 1986; Грилихес С. Я., Электрохимическое и химическое
полирование, Л., 1987; Дураджи В.Н., Парсаданян А. С., Нагрев металлов
в электролитной плазме, Киш., 1988; Давыдов А.Д., Козак Е., Высокоскоростное
электрохимическое формообразование, М., 1990.