Химическое полирование.

Химическое полирование мелких деталей из алюминия получило широкое применение благодаря своей простоте, кратковременности и высокой экономичности. Из большого числа составов ниже приведены несколько проверенных в условиях производства и применяемых на многих предприятиях. Так, применяют раствор состава, мл/л (г/л): 625 (1000) ортофосфорной кислоты (р = = 1,6 г/см3), 250 (460) серной кислоты (р= 1,84 г/см3) и 125 (175) азотной кислоты (р = 1,4 г/см3). Рабочая температура 110-120° С. Плотность электролита в начальной стадии составляет 1,66-1,68 г/см3. Выдержка по 0,5 мин 5-6 раз с промежуточными промывками в сборнике-улавливателе. В процессе полирования и промывок детали необходимо непрерывно перетряхивать, а еще лучше полировать во вращающемся со скоростью 8-10 об/мин барабане. Полировальную ванну, барабан и сборник-улавливатель выполняют из кислотостойкой стали 12Х18Н9Т, а при небольшом объеме производства используют в качестве ванн фарфоровые тигли. Производительность раствора составляет 1,72 м2/л, после чего раствор меняют. Сложно профилированные детали полируют в растворе с большой степенью предварительного использования. Многие заводы вводят в состав раствора добавки мочевины в количестве 5 г/л или 1,5 г/л азотнокислой меди. Хорошие результаты дает также раствор следующего состава, % (по массе): 90 ортофосфорной кислоты, 9,1 азотнокислого натрия и 0,9 азотнокислой меди (окисной). Кроме указанных компонентов, в раствор вводят 1-10% буры, считая от общей массы загруженных химикатов, что существенно снижает выделение окислов азота. Полирование ведут при 90-120°C в зависимости от сорта металла. Так, для сплава АМц рабочая температура 90-100°C является наилучшей, а для сплава Д-16 ее следует доводить до 110°C. Выдержка колеблется от 40 сек. для начального состояния раствора до 120 с для истощенного. Съем металла для сплавов А00, АМц и Д-16 при 90°C и выдержке в течение 60 сек. составляет 5-7*10-4 г/см2. Отполированная поверхность деталей покрыта пленкой контактной меди, которую после промывки деталей в уловителе и в холодной проточной воде снимают в 30%-ной азотной кислоте. Для полирования используют также раствор, содержащий 1 л ортофосфорной кислоты (р= 1,63 г/см3) и 84-100 азотнокислого аммония. Рабочая температура 103±5°C, выдержка в течение 1,5-2,5 мин. Корректировку производят азотнокислым аммонием до накопления 4-5 г/л алюминия, после чего раствор меняют. Из кислых растворов можно также рекомендовать состав, % (объемн.) (г/л):78 (1365) ортофосфорной кислоты (р = 1,75 г/см3), 11 (154) азотной кислоты (р = = 1,4 г/см3) и 11 (202) серной кислоты (р=1,84 г/ем3). Кроме того, на каждый литр раствора вводят по 0,86 г железного купороса. Процесс ведут при 110-120°C с выдержкой в течение 45-60 с. Потери алюминия составляют при этом 0,2 г/дм2, т. е. 7-8 мкм по толщине слоя. Для химического полирования применяют также щелочной раствор состава, г: 360-450 каустической соды, 360-450 натриевой селитры, 170-210 нитрита натрия, 70-90 тринатрийфосфата и 500 мл воды. Процесс ведут при 120-140°C с выдержкой в течение 5-20 с. Удельный расход химикатов при этом режиме составляет, кг/м2: по 0,18 соды каустической и селитры, 0,084 нитрита натрия и 0,03 тринатрийфосфата. Для спокойного, замедленного процесса можно применять раствор состава, %: (по массе): 85 ортофосфор-ной кислоты (р = 1,75 г/см3), 10 уксусной кислоты (р = 1,05 г/см3) и 5 азотной кислоты (p = 1,40 г/см3). Рабочая температура 80-100°C, выдержка в течение 2- 15 мин с многократными погружениями деталей в раствор на 3-5 с и промывками в воде до получения заданного блеска. Внутренние поверхности трубчатых деталей из АВТ химически полируют путем протока раствора состава, г/л: 1340 ортофосфорной кислоты (р = 1,71 г/см3), 275 серной кислоты (р = 1,83 г/см3), 170 азотной кислоты (р = 1,40 г/см3) и 5 окисной азотнокислой меди. Раствор прокачивают при 90-98°C в течение 10-15 мин. При этом скорость прокачивания подбирают опытным путем. Скорость растворения металла составляет 3-6 мкм/мин с повышением класса обработка с 6 до 8. После полировки детали промывают горячей проточной водой, 30%-ным раствором азотной кислоты и затем холодной проточной водой.

Электрополирование.

Из электрохимических методов травления наибольшее применение получил метод электрополирования, сочетающий высокое качество очистки с получением блестящей поверхности. Из простых и дешевых щелочных электролитов можно рекомендовать применяемый на запорожском заводе "Коммунар" состав, г/л: 90-140 тринатрийфосфата, 40- 50 алюмокалиевых квасцов и 20-40 каустической соды. Полирование ведут при 80-95°С и плотности тока на аноде 3-4 А/дм2 с никелированными катодами. Выдержка в течение 5-6 мин. Производительность электролита до 900 дм2/л. Осадок со дна ванны убирают через каждые 2-4 мес декантацией. Этот электролит не дает высокого зеркального блеска и не пригоден для дюралевых сплавов, но его можно применять при отсутствии фосфорной кислоты. На ленинградских предприятиях используют электролит аналогичного состава, г/л: 100 тринатрийфосфата и 100 кальцинированной соды. Рабочая температура 80-90°C, анодная плотность тока 5- 10 А/дм2, выдержка в течение 3-5 мин. Из щелочных электролитов опытной проверке подвергали электролит состава, г/л: 100 пирофосфорнокислого натрия, 50 гексаметафосфата натрия, 30 каустической соды и 1 трилона Б. Рабочая температура 40°C, плотность тока на аноде 20 А/дм2, выдержка в течение 5-6 мин. Этот электролит обеспечивает высокое качество блеска полировки и малый съем металла (около 0,02 мм за 6 мин), но применение его ограничено из-за высокой стоимости компонентов. Кислые электролиты характеризуются высокой концентрацией фосфорной кислоты и хорошим блеском полировки. Из числа многих составов ниже приведены два наиболее употребительных. Для одного из них приняты следующие состав и режим работы, г/л: 700 ортофосфор-ной кислоты (р = 1,57 г/см3), 535 аккумуляторной серной кислоты, 57 хромового ангидрида и 270 воды. Рабочая температура 75-90°C, анодная плотность тока 30-35 А/дм2. Детали завешивают на дюралевых подвесках и выдерживают в течение 3-5 мин. Катоды - свинцовые. Для второго электролита выбран следующий состав, г/л: 1300 ортофосфорной кислоты, 172 хромового ангидрида и 248 воды. Рабочая температура 70±2oC, анодная плотность тока 15-20 А/дм2.
Для улучшения процесса применяют реверсирование тока с периодом 10 с на аноде и 2 с на катоде. Детали выдерживают в течение 5-10 мин, после чего их незамедлительно промывают в холодной проточной воде. Для этих электролитов применяют футеровку ванн полиэтиленом, свинцом или фторопластом, с пароводяной рубашкой и усиленной бортовой вентиляцией. Оба электролита пригодны для различных сплавов алюминия, кроме кремнистых. Применение органических добавок позволяет получать хорошие результаты для электролита упрощенного состава, % (объемн.): 90 ортофосфорной кислоты (р = 1,55-1,58 г/см3) и 10 моноэтаноламина. Рабочая температура 60-70°C, анодная плотность тока 25-50 А/дм2. Катодами являются пластины из свинца или из нержавеющей стали. Производительность электролита достигает 600 А-ч/л, после чего электролит меняют. Можно также электрополировать алюминий и титан в электролите, состоящем из крепкой ортосфорной кислоты, с питанием переменным током частотой 500- 10 000 Гц. Электрополирование можно осуществлять и без ортофосфорной кислоты в электролите состава, г/л: 800-900 серной кислоты (р = 1,84 г/см3), 50-60 хромового ангидрида и 5-10 алюмокалиевых квасцов. Рабочая температура 50-80°С, анодная плотность тока 20-50 А/дм2, выдержка в течение 3-8 мин.

Декоративное травление.

Частным случаем электрохимического полирования алюминия является анодное травление алюминия и его сплавов в фосфорнохромовом электролите по специальному режиму. При этом на поверхности алюминия возникают красивые кристаллические рисунки в форме розеток или изморози. Для этой цели применяют электролит состава, % (по массе): 95 ортофосфорной кислоты (р = 1,74- 1,80 г/см3), 5 хромового ангидрида. Рабочая температура 70-80°C. Детали завешивают на анодную штангу и начинают процесс при начальном напряжении 25-30 В с начальной анодной плотностью тока 8-12 А/дм2. Выявление рисунка происходит в течение 15-20 мин, после чего наблюдается самопроизвольный подъем напряжения до 35-40 В, что служит показателем окончания процесса. Колебания плотности тока и напряжения в процессе формирования рисунка не следует регулировать, Электролит требует длительной проработки для частичного перехода шестивалентного хрома в трехвалентный. После окончания процесса детали промывают, сушат и лакируют или подвергают анодному оксидированию с последующим окрашиванием органическими красителями.
Для декоративной отделки служит и второй вид анодного травления алюминия, получивший название "искрит". Сущность его состоит в выявлении крупнокристаллической структуры штампованного и прокатанного металла, для чего проводятся (можно и неполированных изделий) следующие операции: 1) термическая обработка при 500-550°C в течение 30-40 мин в зависимости от габаритов деталей; нагревание производят в термостате при наличии воздушной среды; 2) охлаждение на воздухе; 3) монтировка на подвеске из дюраля; 4) выявление макроструктуры при анодном травлении в электролите состава, г/л: 150 азотной кислоты (р -1,4 г/см3) и 150 хлористого натрия. Рабочая температура 20-30°C, анодная плотность тока 20 А/дм2; травление производят в течение 5-10 мин со свинцовыми катодами; 5) промывка в холодной проточной воде; 6) промывка в горячей воде; 7) сушка сжатым воздухом; 8) лакировка прозрачным лаком УВЛ-3. Отделку деталей можно видоизменить путем последующего анодного оксидирования травленых деталей в 5%-ном растворе серной кислоты при 15-25°C и анодной плотности тока 0,5 А/дм2 в течение 10 мин. Затем детали промывают, окрашивают погружением в органические красители и лакируют. На заводе Ленинградского оптико-механического объединения применяют декоративное травление алюминия и его сплавов, создающее матово-искристую поверхность ("снежок"). Травление ведут в электролите из соляной кислоты концентрации 10-20 г/л при 15-18°C. Для процесса используют переменный ток с промышленной частотой 50 Гц при напряжении 36 В. Плотность тока 10-15 А/дм2. Выдержка в течение 10 мин. Глубина протравливания при этом достигает 0,1 мм.