Электрохимическая обработка материалов

Электрохимическими способами обработки материалов условно принято, называть группу новых методов электротехнологии, которые применяются для удаления материала с обрабатываемой поверхности, его переноса, формообразования деталей, осуществляемых с помощью электрической энергии, вводимой непосредственно в зону обработки.

Наиболее распространён процесс анодного растворения, т. е. перехода металла, помещаемого в электролизёр в качестве анода, из металлического состояния в различные неметаллические соединения.

Процесс идёт следующим образом:

В начале металл анода отдаёт п электронов и переходит в ионное состояние. Затем образуются различные соединения, состав которых зависит от продуктов электролиза или состава электролита. Если это растворы кислот, то присутствует кислотный остаток R (например, SO]", СГ и так далее), а результатом соединения будет соль кислоты (растворима). Если это нейтральный или щелочной раствор, то присутствует гидроксильная группа ОН", а результатом соединения будет гидрат оксида металла, практически не растворимого в электролите (выпадает в осадок). Для удаления осадка из зоны обработки повышают скорость движения электролита, увеличивают плотность тока.

В кислых растворах продукты реакции растворимы, поэтому обработка производится при малой плотности тока (0,02−0,03) А/мм² и медленном перемещении электролита.

В связи с этим возможны два вида обработки: электрохимическая обработка при малой плотности тока в стационарном электролите и при высокой плотности тока в проточном электролите.

Установка электрохимической обработки в стационарном электролите (рис. 11.7) применяется для наиболее типичной операции — электролитического шлифования или полирования.

Принцип действия установки состоит в следующем.

При прохождении тока по цепи: источник 1 — амперметр, А — анод 5 — электролит 3 — катод 8 — регулятор тока 2 — источник 1 происходят электрохимические процессы. Поверхность анода 5 растворяется, продукты растворения 6 задерживаются в углублениях детали, изолируя прохождение тока по всей поверхности. Силовые линии 7 сосредотачиваются на незащищённых поверхностях анода.

Выступы растворяются быстрее впадин, в результате чего происходит сглаживание поверхности изделия — её полирование.

Установка электрохимической обработки в проточном электролите (рис. 11.8) предназначена для копирования формы путём анодного растворения.

Принцип действия установки состоит в следующем. Обрабатываемую деталь 1 устанавливают относительно электрода — инструмента 2 с зазором, через который прокачивается электролит.

Рис. 11.7. Схема электрохимической обработки в стационарном электролите (пояснения в тексте).

Рис. 11.8. Схема электрохимической обработки в проточном электролите (пояснения в тексте)

Деталь подключена к положительному полюсу и является анодом, а катодом является электрод — инструмент 2. При прохождении электрического тока по цепи электрод — инструмент 2 — электролит — деталь 1 последняя растворяется, принимая форму электрода — инструмента. Растворение происходит быстрее там, где зазор меньше.

Кроме этого электрохимическим способом можно производить следующие операции:

• — очистку поверхности металла анодным травлением от оксидов, ржавчины, жировых плёнок и других загрязнений путём анодного растворения;
• — заострение и затачивание режущего инструмента;
• — профилирование металлических заготовок путём анодного растворения частей заготовки, помещённой внутрь катода;
• — гравирование и маркирование по металлу путём анодного растворения открытых участков металла (участки, не требующие растворения, покрывают изолирующим составом).

К электрохимическим методам обработки материалов относятся гальванотехника (гальваностегия, гальванопластика), анодирование.

Гальванотехника — это процесс нанесения металлопокрытий на поверхность изделий методом электролиза. Гальванотехника разделяется на гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия — это электрохимический процесс нанесения металлов на металлические изделия с целью повышения их механической прочности, антикоррозийных свойств и улучшения декоративных качеств.

Гальванопластика — это электрохимический процесс нанесения металла на шаблоны, применяемые при изготовлении штампов различных изделий. При нанесении металла основу предварительно покрывают слоем графита, чтобы поверхность стала электропроводной.

Анодирование — это процесс получения оксидных антикоррозийных покрытий на поверхности металлических изделий путём их анодной обработки в соответствующих растворах. Оно широко применяется для защиты от коррозии изделий из алюминия, магния и их сплавов. Нанесение металлопокрытий производится в ванной с электролитом. Анодные и катодные шины подключаются к источнику постоянного тока. На катодные шины подвешивают изделия, а на анодные — пластины металла, которым покрывается изделие. Электролит подогревается циркулирующей по змеевику горячей водой.