Электрополировка

Электрохимический процесс

Электрополировка , также известная как электрохимическая полировка , анодная полировка или электролитическая полировка (особенно в области металлографии ), представляет собой электрохимический процесс, который удаляет материал с металлической заготовки, уменьшая шероховатость поверхности путем выравнивания микровыступов и впадин, улучшая качество поверхности . ^[1] Электрополировку часто сравнивают с электрохимической обработкой , но она существенно отличается от нее . Она используется для полировки , пассивации и удаления заусенцев с металлических деталей. Ее часто описывают как обратную сторону гальванопокрытия . Ее можно использовать вместо абразивной тонкой полировки при микроструктурной подготовке. ^[2]

Механизм

Обычно заготовка погружается в ванну с электролитом с контролируемой температурой и служит анодом ; она подключается к положительному полюсу источника питания постоянного тока, а отрицательный полюс подключается к катоду. Ток проходит от анода, где металл на поверхности окисляется и растворяется в электролите, к катоду. На катоде происходит реакция восстановления , которая обычно производит водород. Электролиты, используемые для электрополировки, чаще всего представляют собой концентрированные кислотные растворы, такие как смеси серной кислоты и фосфорной кислоты . Другие электролиты для электрополировки, описанные в литературе, включают смеси хлорной кислоты с уксусным ангидридом (что вызывало смертельные взрывы) и метанольные растворы серной кислоты. ^[3]

Для электрополировки шероховатой поверхности выступающие части профиля поверхности должны растворяться быстрее, чем углубления. Этот процесс, называемый анодным выравниванием , может быть подвергнут неправильному анализу при измерении топографии поверхности. ^[4] Анодное растворение в условиях электрополировки удаляет заусенцы с металлических предметов из-за повышенной плотности тока на углах и заусенцах. Самое главное, успешная электрополировка должна происходить в условиях диффузионно-ограниченного плато постоянного тока, достигаемого путем следования зависимости тока от напряжения (поляризационной кривой), при постоянной температуре и условиях перемешивания.

Приложения

Благодаря простоте эксплуатации и возможности полировки объектов неправильной формы электрополировка стала распространенным процессом в производстве полупроводников.

Поскольку электрополировку можно также использовать для стерилизации деталей, этот процесс играет важную роль в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности. ^[5]

Его обычно используют при постпроизводстве крупных металлических деталей, например, тех, которые используются в барабанах стиральных машин, корпусах морских судов и самолетов, а также автомобилях.

Хотя электрополировке поддается практически любой металл, наиболее часто полируемыми металлами являются нержавеющая сталь серий 300 и 400 , алюминий, медь, титан, а также никелевые и медные сплавы.

Компоненты сверхвысокого вакуума (СВВ) обычно подвергаются электрополировке для получения более гладкой поверхности, что позволяет повысить вакуумное давление, скорость дегазации и скорость откачки.

Электрополировка обычно используется для подготовки тонких металлических образцов для просвечивающей электронной микроскопии и атомно-зондовой томографии ^[6], поскольку этот процесс не приводит к механической деформации поверхностных слоев, как это происходит при механической полировке.

Стандарты

ISO .15730:2000 Металлические и другие неорганические покрытия. Электрополировка как способ сглаживания и пассивации нержавеющей стали
Стандарты ASME BPE для электрополированного биотехнологического оборудования
SEMI F19, Технические условия электрополировки для полупроводниковых применений
ASTM B 912-02 (2008), Пассивация нержавеющих сталей с использованием электрополировки
ASTM E1558, Стандартное руководство по электролитической полировке металлографических образцов

Преимущества

Результаты эстетически приятны.
Создает чистую, гладкую поверхность, которую легче стерилизовать.
Позволяет полировать области, недоступные для других методов полировки.
Удаляет небольшое количество материала (обычно 20-40 микрометров в глубину в случае нержавеющей стали) с поверхности деталей, а также удаляет небольшие заусенцы или выступы. При необходимости может использоваться для уменьшения размера деталей.
Нержавеющая сталь преимущественно удаляет железо с поверхности и увеличивает содержание хрома/никеля, обеспечивая самую лучшую форму пассивации для нержавеющей стали.
Электрополировку можно применять для широкого спектра металлов, включая нержавеющую сталь, алюминий, медь, латунь и титан.

Смотрите также

Ссылки

^ "Электрополировка | Britannica". www.britannica.com . Получено 2024-10-31 .
^ Вандер Вурт, редактор GF (2004) «Химическая и электролитическая полировка», Справочник ASM, т. 9: Металлография и микроструктуры , ASM International , стр. 281-293, ISBN 978-0-87170-706-2 .
^ ""Тогда и сейчас" электрополировки" (PDF) . Anopol Limited/Surface World . Получено 20 марта 2017 г. .
^ "Surface Texture: Electroplishing and Ra" (PDF) . Anopol Limited/British Stainless Steel Association . Получено 20 марта 2017 г.
^ Катчин, Джонсон Х. ст. (27 октября 2015 г.). «Применение и методы электрополировки». Изготовитель .
^ Ф. Келли, Томас; К. Миллер, Майкл (2007). "Атомно-зондовая томография". Обзор научных приборов . 78 (3): 031101. doi : 10.1063/1.2709758 . PMID 17411171.

[1] "Электрополировка | Britannica". www.britannica.com . Получено 2024-10-31 .

[2] Вандер Вурт, редактор GF (2004) «Химическая и электролитическая полировка», Справочник ASM, т. 9: Металлография и микроструктуры , ASM International , стр. 281-293, ISBN 978-0-87170-706-2 .

[3] ""Тогда и сейчас" электрополировки" (PDF) . Anopol Limited/Surface World . Получено 20 марта 2017 г. .

[4] "Surface Texture: Electroplishing and Ra" (PDF) . Anopol Limited/British Stainless Steel Association . Получено 20 марта 2017 г.

[5] Катчин, Джонсон Х. ст. (27 октября 2015 г.). «Применение и методы электрополировки». Изготовитель .

[6] Ф. Келли, Томас; К. Миллер, Майкл (2007). "Атомно-зондовая томография". Обзор научных приборов . 78 (3): 031101. doi : 10.1063/1.2709758 . PMID 17411171.