Электрополировка

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. . Электрополировку часто сравнивают с электрохимической обработкой , но она существенно отличается от нее . Используется для полировки , пассивации и удаления заусенцев с металлических деталей. Его часто называют противоположностью гальванизации . Его можно использовать вместо абразивной тонкой полировки при микроструктурной подготовке. ^[1]

Механизм

Обычно заготовка погружается в ванну с электролитом с регулируемой температурой и служит анодом ; он подключен к положительной клемме источника питания постоянного тока, а отрицательная клемма прикреплена к катоду. Ток проходит от анода, где металл на поверхности окисляется и растворяется в электролите, к катоду. На катоде происходит реакция восстановления , в результате которой обычно образуется водород. Электролиты, используемые для электрополировки, чаще всего представляют собой концентрированные растворы кислот, например смеси серной и фосфорной кислот . Другие электролиты для электрополировки, о которых сообщается в литературе, включают смеси хлорной кислоты с уксусным ангидридом (вызвавшие смертельные взрывы) и метанольные растворы серной кислоты. ^[2]

Для электрополировки шероховатой поверхности выступающие части профиля поверхности должны растворяться быстрее, чем углубления. Этот процесс, называемый анодным нивелированием , может стать причиной неправильного анализа при измерении топографии поверхности. ^[3] Анодное растворение в условиях электрополировки снимает заусенцы с металлических предметов за счет повышенной плотности тока на углах и заусенцах.Самое главное, успешная электрополировка должна работать в условиях плато постоянного тока, ограниченного диффузией, что достигается путем отслеживания зависимости тока от напряжения (кривая поляризации), при постоянной температуре и условиях перемешивания.

Приложения

Благодаря простоте эксплуатации и полезности при полировке предметов неправильной формы электрополировка стала распространенным процессом в производстве полупроводников.

Поскольку электрополировку также можно использовать для стерилизации заготовок, этот процесс играет важную роль в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности. ^[4]

Его обычно используют при постобработке крупных металлических деталей, например, используемых в барабанах стиральных машин, кузовах океанских судов и самолетов, а также автомобилях.

Хотя электрополировать можно практически любой металл, чаще всего полируют нержавеющую сталь серий 300 и 400 , алюминий, медь, титан, а также никелевые и медные сплавы.

Компоненты сверхвысокого вакуума (СВВ) обычно подвергаются электрополировке, чтобы получить более гладкую поверхность для улучшения вакуумного давления, скорости газовыделения и скорости откачки.

Электрополировка обычно используется для подготовки тонких металлических образцов для просвечивающей электронной микроскопии и атомно-зондовой томографии. ^[5] 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 средство сглаживания и пассивации нержавеющей стали.
Стандарты ASME BPE для электрополировки биотехнологического оборудования
SEMI F19, Технические характеристики электрополировки полупроводниковых изделий
ASTM B 912-02 (2008), Пассивация нержавеющих сталей с помощью электрополировки.
ASTM E1558, Стандартное руководство по электролитической полировке металлографических образцов

Преимущества

Результаты эстетически приятны.
Создает чистую, гладкую поверхность, которую легче стерилизовать.
Можно полировать участки, недоступные другими методами полировки.
Удаляет небольшое количество материала (обычно 20-40 микрометров в глубину в случае нержавеющей стали) с поверхности деталей, а также удаляет небольшие заусенцы и выступы. При необходимости его можно использовать для уменьшения размеров деталей.
Нержавеющая сталь преимущественно удаляет железо с поверхности и увеличивает содержание хрома/никеля, что обеспечивает наиболее эффективную пассивацию нержавеющей стали.
Электрополировку можно использовать для широкого спектра металлов, включая нержавеющую сталь, алюминий, медь, латунь и титан.

См. также

Ссылки

^ Вандер Воорт, изд. GF. (2004) «Химическая и электролитическая полировка», Справочник ASM, Vol. 9: Металлография и микроструктуры , ASM International , стр. 281-293, ISBN 978-0-87170-706-2 .
^ «Тогда и сейчас» электрополировки» (PDF) . Anopol Limited/Surface World . Проверено 20 марта 2017 г.
^ «Текстура поверхности: гальваника и ра» (PDF) . Anopol Limited/Британская ассоциация производителей нержавеющей стали . Проверено 20 марта 2017 г.
^ Катчин, Джонсон Х. старший (27 октября 2015 г.). «Применение и методы электрополировки» . Фабрикатор .
^ Ф. Келли, Томас; К. Миллер, Майкл (2007). «Атомно-зондовая томография» . Обзор научных инструментов . 78 (3): 031101. дои : 10.1063/1.2709758 . ПМИД 17411171 .

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

[2] «Тогда и сейчас» электрополировки» (PDF) . Anopol Limited/Surface World . Проверено 20 марта 2017 г.

[3] «Текстура поверхности: гальваника и ра» (PDF) . Anopol Limited/Британская ассоциация производителей нержавеющей стали . Проверено 20 марта 2017 г.

[4] Катчин, Джонсон Х. старший (27 октября 2015 г.). «Применение и методы электрополировки» . Фабрикатор .

[5] Ф. Келли, Томас; К. Миллер, Майкл (2007). «Атомно-зондовая томография» . Обзор научных инструментов . 78 (3): 031101. дои : 10.1063/1.2709758 . ПМИД 17411171 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]