Реферат: Режимы полирования меди - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Режимы полирования меди

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 339 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Физико-химическое обоснование режимов электрохимического полировани я мед и. 1.ВВЕДЕНИЕ Среди разнообразных способов обработки ме таллов с непосредственным применением электричес тва одно из важнейших мест занимает элект рохимическое полирование (далее ЭХП ). ЭХП - процесс анодного растворения металло в , в результате которого возникает блеск и улучшается микрогеометрия поверхности. ЭХП было открыто Бейтелем (Германия ) и независимо от него русским химиком Е.И . Шпитальским , который получил в 1910 году немец кий патент , а 19 января Е.И . Шпитальскому , работавшему в Московском уни ве рситете , была выдана привилегия на “ способ придания поверхностям металлов и гальванических осадков металлов полировано - блест ящего вида”. В 1930 году Жаке опубликовал свой первый патент на способ получения Ni . Ценность ЭХП не ограничивается лишь п олучени ем блестящих поверхностей металлов (что имеет большое практическое значение ), о но оказывает благоприятное влияние на многие физико-химические и коррозионные свойства ме таллов. Известно , например , что ЭХП улучшает о птические свойства металлов (коэффициент о тражения света ), механические свойства , уме ньшает коэффициент трения между металлическими поверхностями , увеличивает способность металлов к пластической деформации в холодном состо янии , повышает магнитную проницаемость некоторых ферромагнитных материалов, устраняет явление холодной эмиссии . Кроме того , ЭХП широко используется в металлографии с целью изготовления шлифов для микроскопического ис следования кристаллической структуры металлов и сплавов , при изучении микротвёрдости металло в , процессов окисления, коррозии , катали за , электроосаждения. В промышленности ЭХП также находит са мое широкое применение. Что же касается технологии производства радиоэлектронных средств , то современная мик роэлектроника была бы немыслима без ЭХП. В настоящее время освоено ЭХП мн огих технически важных металлов и спл авов ( более 30 металлов ). 2.МЕСТО ПРОЦЕССОВ ЭХП МЕТАЛЛО В В ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ПРИ ПРОИЗ ВОДСТВЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ В ЧАСТНОСТИ ОБЩЕЕ Процесс ЭХП может быть использован дл я исследовательских технологическ их целей и для нужд промышленности. Возможность и целесообразность использования ЭХП в исследовательской работе определяется следующими соображениями. Многие методы лабораторных исследований в той или иной мере основаны на изучен ии поверхности металла , соп рикасающегося с внешней средой . Это относится к оптическ им , магнитным и электрохимическим свойствам и к электродной дифракции . Коррозия и сопро тивление к истиранию также во многом зави сят от состояния поверхности. При изучении ряда свойств материалов прибе гают к микроскопическому анализу , та к как между структурой металла и его свойствами существует определённая зависимость . Д ля исследования микроструктуры поверхность рассм атривают в отражённом свете с помощью мик роскопа . Обычно подготовка поверхности образ ц ов к такому исследованию состоит в последовательном шлифовании и полировании её. Однако проведённые в последнее время работы показали , что механическое полирование не является безупречным способом подготовки образцов . В процессе полирования в большей или м еньшей степени искажается структу ра поверхности металла , что приводит к воз никновению наклёпанного слоя . Результаты исследов аний , проведённые в таких условиях , не мог ут дать точного представления об истинном строении и свойствах металла. Применение ЭХП в к ачестве метода подготовки образцов для исследования позволя ет получить более правильное представление о строении и тех свойствах металла , которые связаны с состоянием его поверхности , нап ример , при исследовании с электронным микроск опом. Целесообразность п рименения ЭХП в промышленности связана с улучшениями эксплуата ционных свойств детали и экономическими преим уществами в результате замены механического п олирования. На ряде заводов ЭХП используется для декоративной отделки изделий . Полируются раз личные дета ли техники (медицинская аппара тура , товары народного потребления , ювелирные изделия , панели радиоаппаратуры ). Хорошие результаты дало применение ЭХП в инструментальном производстве , а также дл я отделки деталей , работающих в условиях т рения. Наряду с этим п роизводственная пр актика выявила недостатки , присущие этому про цессу . Достигаемая ЭХП интенсивность сглаживания поверхности металла незначительна . При полир овании деталей больших размеров не удаётся получить зеркального блеска . Интенсивный и равномерный б л еск достигается , главны м образом , на чистых металлах и благородны х сплавах . Декоративный вид ЭХП поверхности зависит также от структуры металла и е го предшествующей механической обработки . Всё это необходимо учитывать при выборе объектов для полирования. Д алее приводятся некоторые области практического применения ЭХП. ДЕКОРАТИВНАЯ ОТДЕЛКА ИЗДЕЛИЙ Одной из возможностей ЭХП является пр идание блеска поверхности металла , независимо от класса чистоты его . Лучший декоративный вид поверхности достигается при ЭХП и зделий цилиндрической или сферической фор мы , хуже - плоских изделий , особенно больших размеров. Если ЭХП является заключительной опера цией технологического процесса , необходимо приним ать меры к повышению стойкости полированных деталей против коррозии . Это относится , прежде всего , к стальным деталям. Применение ЭХП для защитно-декоративной отделки деталей в гальванических цехах поз воляет сократить количество операций и перехо дов и улучшить качество продукции за счёт повышения прочности сцепления гальваниче ских покрытий. Так как при ЭХП происходит растворени е обрабатываемого металла , то толщина гальван ических покрытий может быть на 2-3 мк больше , чем это предусматривается требованиями , пред ъявляемыми к готовой продукции . Вследствие эт ого продолжительность по крытия деталей в гальванических ваннах несколько увеличивается. Особенный интерес представляет применение ЭХП для декоративной отделки драгоценных м еталлов - золота и серебра . В этом процессе потери металла сводятся до минимума , так как он остаётся в элект ролите и может быть в дальнейшем извлечён из раствора . Полирование серебра может производиться в той же ванне , что и серебрение деталей . Преимущество такого процесса очевидно. ПОЛИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ТРЕНИЯ Благоприятное влияние , которое оказывает ЭХП на фрикционный свойства металла , позв оляет использовать этот процесс для чистовой обработки деталей , работающих в условиях трения. В производственной практике для полирован ия таких деталей используется электролит , сод ержащий H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , CrO 3 . Температура раствора 50 - 60 , анодная плот ность тока 40 - 50 А /дм 2 , продолжительность электролиза 5 - 10 минут. В результате ЭХП в 5 - 6 раз уменьшалось время приработки изделий из углеродистой стали марки сталь 10. В неко торых случаях полирование м еханическим способом не представляется возможным , так как детали либо очень мелкие , либ о имеют сложную структуру. Применение ЭХП для обработки деталей позволило исключить операции механического полир ования , улучшить качество пове рхности дет алей , понизить производительность разного рода машин и снизить потери сырья. Применение ЭХП в некоторых других отр аслях промышленности для обработки деталей , р аботающих в условиях трения , также дало по ложительные результаты. 2.3 ПОЛИРОВАНИЕ РЕЖУ ЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Стойкость режущего инструмента зависит от свойств металла , из которого он изготовле н , а также чистоты и состояния поверхносте й у режущих граней. При изготовлении режущего инструмента и его эксплуатации он неоднократно подвергаетс я шлифован ию абразивами . В процессе шл ифования , под влиянием местного разогрева , про исходят структурные изменения поверхностного сло я металла . Результатом этих изменений являетс я понижение твёрдости и появление шлифовочных трещин . Всё это приводит к ухудшению экспл у атационных качеств режущего инс трумента , снижению его стойкости. С целью повышения стойкости режущего инструмента в промышленности используется химиче ское или электрохимическое травление , которое удаляет поверхностный деформированный слой метал ла . Но такой способ часто приводит к коррозии неповрежденных слоёв металла , а при химическом травлении и увеличению шерохов атости режущих граней. В последнее время для чистовой обрабо тки режущего инструмента находит место ЭХП , имеющее существенное преимущество перед о бработкой инструментов травлением. При ЭХП растворение поверхностного слоя металла не сопровождается коррозией всей остальной его массы. Толщина удаляемого слоя может быть вы держана с достаточной точностью , что позволяе т сохранить требуемые размеры инструм ента . Благодаря преимущественному растворению микровы ступов , повышается чистота поверхности режущих граней и улучшаются условия их работы . Последнее обстоятельство является причиной облег чения сбегания стружки и уменьшению нагрева инструмента в процессе р е зания. Наиболее широкое применение нашло ЭХП свёрл . Результаты испытаний показывают , что ЭХП приводит к повышению стойкости свёрл . Наибольшее повышение наблюдается для свёрл , и зготовленных из углеродистой стали. ЭХП оказывает благоприятное влияние на стойк ость инструментов предназначенных как для обработки металлов , так и для обр аботки древесины . Эффективность ЭХП тем больш е , чем больше время обработки инструмента. Ещё одна особенность ЭХП в том , чт о оно способствует уменьшению мощности , затра чиваемой на об работку резанием . Таким образом , ЭХП способствует энергосбережению. ЭХП режущих инструментов производится по такой же технологической схеме , как и полирование других деталей. ПОЛИРОВАНИЕ МЕРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА При полировании мерительного инструмента ЭХП может выполнять роль доводочной опе рации. Помимо строгого соблюдения режимов электр олиза , большое значение в этом случае имее т расположение электродов в ванне. Неравномерность распределения силовых линий по поверхности объекта при ЭХП приводит к искажению его формы . Опыты показа ли , что при точном соблюдении режима элект ролиза удаётся производить инструмент , удовлетвор яющий требованиям 1 и 2 класса точности. ЗАТОЧКА И НАПРАВКА ИНСТРУМЕНТА В медицинской промышленности ЭХП применяю т для направки некоторых хир ургических инструментов . Инструменты завешивают в ванну под током так , чтобы в электролите нахо дилась лишь рабочая часть инструмента . Длител ьность электролиза зависит от ширины режущей кромки , угла заострения и обычно составля ет 0,5 - 5 мин. Обычно направк а и заточка инструм ента должна проводиться с сохранением требуем ых углов заострения . Может производиться в обычном полировочном электролизёре. ПОВЫШЕНИЕ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ Процесс анодного растворения может быть использован для повышения чистоты п о верхности деталей. Интенсивность сглаживания микронеровностей з ависит от природы металла , чистоты его пов ерхности и условий электролиза. В процессе ЭХП металл растворяется не только на микровыступах , но и на микр овпадинах . Повышение исходной чистоты повер хности металла приводит к уменьшению скорости сглаживания. Большая продолжительность процесса и знач ительный съём металла при ЭХП указывают н а то , что ЭХП нецелесообразно применять дл я чистовой обработки грубых поверхностей (то есть сначала нужно обработат ь механи чески , а затем передать на ЭХП ). ВЫВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА На механически полированной поверхности н ебольшие дефекты металла - линии , раковины , трещ ины , инородные включения , - часто не могут б ыть обнаружены визуальным просмотром . В тех случаях , когда детали не несут нагрузо к , и полирование преследует лишь цели деко ративной отделки , такое положение не влечёт за собой неприятных последствий . Если полир уемые детали несут значительные нагрузки , то наличие пороков на их поверхности может при в ести к поломке деталей . В этих случаях необходимо принимать специальны е меры для своевременного обнаружения дефекто в. ЭХП является своеобразным методом дефекто скопии . В результате анодного растворения мет алла удаляется поверхностный слой его , скрыва ющий де фекты . Размеры пор , трещин и раковин увеличиваются настолько , что их мож но заметить даже невооружённым глазом. Отчётливо видны становятся неметаллические включения , вокруг которых растравливается метал л. ЭХП может быть использовано при контр оле качества св арных швов на деталях , для выявления поверхностных трещин , получающ ихся при термической обработке деталей. ПОЛИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК И ПОЛУФАБРИКАТОВ ЭХП может быть использовано не только в качестве окончательной операции , но и для обработки заготовок и полуфа брик атов . Оно может заменить обычное химическое травление для удаления поверхностных включений и продуктов коррозии . Улучшаются свариваемос ть и штампуемость металлов (повышение способн ости к пластической деформации ). Большой интерес представляет получение ЭХП тонких металлических проволок . Изгото вление их , особенно из легко окисляющихся металлов путём протяжки , сопряжено со значите льными технологическими трудностями . ЭХП на с пециальной установке удаётся уменьшить диаметр проволок от 13 мк до нескольких мик р он . Полученные таким путём проволоки и з тория , урана и ниобия отличались высокой чистотой поверхности и продолжительное время не тускнели. ЭХП В ПРОИЗВОДСТВЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДС ТВ В ЧАСТНОСТИ Большинство из приведённого ранее для машиностроения имеет ме сто и при п роизводстве радиоэлектронных средств . Однако здес ь требуется гораздо большая точность , а сл едовательно , и более точный технологический р асчёт процессов. 3 .СОСТАВЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ МЕДИ Наибольшее применение для ЭХП меди и её сплавов получили электролиты на основе ортофосфорной кислоты. При исследовании влиян ия различных факторов на процесс полирования меди , замечено , что между концентрацией о ртофосфорной кислоты и плотностью тока сущест вует определённая зави симость . Чем выше концентрация кислоты в электролите , тем ниж е значение предельной плотности тока на к ривых анодной поляризации и тем меньше мо жет быть рабочая плотность тока , при котор ой происходит полирование. С уменьшением концентрации кислоты сужает ся диапазон напряжений , ограничивающих участ ок предельного тока. Здесь приводятся следующие зависимости пр одолжительности полирования от концентрации кисл оты : УДЕЛЬНЫЙ ВЕС ЭЛЕКТРОЛИТА ПРИ 15 С Н АЧАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ТОКА В А /дм 2 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛ ИРОВАНИЯ В МИН. 1 ,55 1,5 17 1,50 2,0 13 1,40 3,5 10 1,30 7,5 6 1,20 10,5 4 Повышение температуры и перемешив ание электролита усиливает диффузию анодных п родуктов , следствием чего является повышение плотности тока , при которой п роисходит скачок анодного потенциала. В перемешивающемся растворе кислоты удель ного веса 1,09 скачок потенциала наблюдается при 20 и плотности тока 20 А /дм 2 , при 30 и 16,5 А /дм 2 и при 40 и 18 А /дм 2 . В том же эле ктролите при воздушном перемешивании скачок а нодного потенциала происходит при температуре 20 и 30 и , соответственно , при 19,5 и 27 А /дм 2 . При 40 скачка потенциал а не наблюдается даже при плотности тока 90 А /дм 2 . Благоприятное влияние оказывает на процес с полирования накопление в растворе ионов меди . В таблице 3.1 приведены данные о вли янии концентрации меди на продолжительн ос ть процесса полирования. Содержание H 3 PO 4 - 1000 г /л Содержание H 3 PO 4 - 585 г /л Начальная плотн ость тока 1,8 А /дм 2 Начальная плотность тока 7,5 А /дм 2 Содержание меди в электролите , г /л Продолжительность поли рования , мин. Содержание меди в электролит е , г /л Продолжительность полирования , мин. 5 13 5 6 10 12 10 5 40 10 20 4 Таблица 3.1 Нормальная эксплуатация электролита начинает ся при содержании в нём 3-4 г /л меди . Поэтому приготовленный раствор ортофосфорной кис лоты следует предварительно проработа ть с медными анодами при плотности тока 0,5 - 1 А /дм , пропустив через него около 5 А-ч элек тричества . Наиболее пригодным для работы явля ется электролит , содержащий 716 г /л H 3 PO 4 (удельный вес раст вора 1,55). Поскольку при этом хорошее качество п олирования может быть достигнуто в очен ь узком интервале плотностей тока , рекомендуе тся регулировать процесс не по плотности тока , а по напряжению. Повышение напряжения выше значения , соотв етствующего началу выделения кислорода , приводит к получению блестящей , но изъ язвлённо й поверхности , что связано , по-видимому , с з адержкой выделения пузырьков газа , прилипающих к поверхности металла. Качество полирования зависит также от формы полируемых изделий и структуры их поверхности . Так , поверхности , обращённые ко дну ванны , обычно полируются хуже , чем боковые поверхности , а часто и травятся . Исследования показывают , что в зависимости от положения изделия в ванне изменяется и режим полирования. При горизонтальном положении анода под катодом анодная плотность тока , соответствую щая последней стадии полирования , составл яла 0,31 А /дм 2 , при горизонтальном положении анода над кат одом - 2,15 А /дм 2 , при вертикальном положении анода - 1,63 А /дм. Неравномерность распределения тока приводит к тому , что потенциал на отдельных уч астках пове рхности не соответствует оптим альным значениям , требуемым для нормального х ода процесса полирования , что и приводит к неравномерному полированию. При полировании гальванических покрытий л учшие результаты достигаются при обработке ос адков меди , полученных и з цианистых эл ектролитов и характеризующихся более мелкой к ристаллической структурой , чем медные осадки , полученные из кислых электролитов. Однофазный сплав меди - -латунь полируется лучше многофазных сплавов . Интенсивность бл еска поверхности латуни , полированной после отжиг а , ниже интенсивности блеска той же латуни , полированной непосредственно после проката. Фосфорнокислый электролит периодически корре ктируется добавлением кислоты и воды . Ежеднев ный контроль его осуществляетс я путём измерения удельного веса раствора . Во избеж ание перегрева электролита , что может привест и к появлению дефектов на деталях , объёмну ю плотность тока поддерживают в пределах 0,3 - 0,5 А /л . Катодами при полировании служат ме дные листы . Соотношение пов е рхности анода и катода 1:3 - 1:5. В процессе электролиза на поверхности катода выделяется губчатый осадок меди . Для того чтобы этот осадок не загрязнял электролит , катоды помещают в чехлы из кислотоупорной ткани . Перед нача лом работы катода его следует оч и стить металлической щёткой. Для повышения стойкости деталей против коррозии рекомендуется после ЭХП погружать их на 1 мин . В раствор 10 % K 2 Cr 2 O 7 . Полирование меди и латуни можно произ водить в электролите , содержащем кроме ортофо сфорной кислоты и хромовый а нгидрид . П ри этом заметно изменяется ход процесса п олирования . Если в обычном фосфорнокислом эле ктролите хорошее качество полирования достигаетс я только при режиме предельного тока , то в электролите , содержащем хромовый ангидрид , полирование происходит в ш ироком интервале плотностей тока 5 - 70 А /дм 2 и сопровождается выделением кислорода . Продолжительность полирования уменьшается до 2 - 3 мин. Возможность вести процесс в широком д иапазоне плотностей тока представляет особый интерес при полировании деталей с ложной конфигурации или большой площади , обработка которых в фосфорнокислом электролите связана с частыми случаями брака . Хорошие результ аты были получены при полировании медных и латунных деталей и медных гальванических покрытий в электролите следующего с остава (в весовых процентах ): Ортофосфорная кислота ...........................74 Хромовый ангидрид ...............................6 Вода ............................................20 Удельный вес электролита 1,60 - 1,62. Режим полиро вания : анодная плотность тока 30 - 50 А /дм 2 , температура эл ектролита 20 - 40 , продолжительность полирования 1 - 3 мин. Катоды - свинцовые , соотношение поверхности анода и катода 1:2 - 1:3. Расстояние между электро дами 100 - 120 мм. Для приготов ления электролита хромовы й ангидрид растворяют в ортофосфорной кислоте и полученный раствор , в случае надобности , прогревают при температуре 120 до достижения требу емого удельного веса . После этого электроды обрабатывают ся током с медным анодом , пропуская 10 А-ч /л электричества. В начальный период работы (до 50 А-ч / л ) Желательно вести полирование при плотности тока 40 - 50 А /дм 2 и температуре раствора 30 - 40 . В дальнейшем плотн ость ток а может быть понижена до 30 - 40 А /дм 2 , а температура электролита - до 20 - 30 . В электролите , содержащем H 3 PO 4 и CrO 3 , при анодной плотности тока 40 А /дм 2 и темп ературе электролита 20 за 1 мин . Растворяется слой м еди толщиной 2 - 3 мк. В следующей таблице (Таблица 3.2) приведены составы электролитов и режимы ЭХП меди и её сплавов. С остав электролита Анодная плотность тока , А /дм 2 Темпе ратура электролита , С Продолжит . электролиза , мин. Полируемый металл или сплав H 3 PO 4 у.в .1,35 4 - 8 15 - 25 2 - 8 медь H 3 PO 4 у.в .1,6 15 - 20 15 - 25 2 - 5 медь, -латунь H 3 PO 4 у.в .1,5 10 - 15 20 - 25 3 - 5 бронза H 3 PO 4 74% CrO 3 6% H 2 O 20% 30 - 50 20 - 30 0,5 - 2 Медь и латунь H 3 PO 4 80-88% CrO 3 12% H 2 O до 8% 2 - 2,5 75 - 80 30 - 60 медь, латунь, бронза. Таблица 3.2 Проведённые исследования выявили положительн ое влияние на процесс полирования алифатическ их спиртов , в особенности бути лового и амилового , которые предотвращают травление и повышают интенсивность блеска поверхности ме таллов. Добавки некоторых аминов , например уротро пина и полиэтиленполиамина , уменьшают съём ме талла при электролизе , но не предотвращают небольшого точечного травления медных сп лавов. Наибольший интерес могут представлять ами ды некоторых органических кислот , которые , буд учи добавлены в электролит в весьма небол ьшом количестве , не только предотвращают трав ление , но и способствуют повышению блеска и сглаживанию м икрошероховатостей поверхност и металла. При ухудшении качества полирования в электролит добавляют H 3 PO 4 до установ ленной концентрации и органическое соединение 10 - 20% от первоначального его содержания в раст воре . Если на поверхности деталей появляется то чечное травление , своеобразный питтинг , то в указанные электролиты следует добав ить 3 - 5 мл /л бутилового спирта. В следующей таблице (Таблица 3.3) приведены режимы ЭХП и состав некоторых электролитов , имеющих в своём составе спирты. Состав электролит а Кат од Е , В I a , А /дм 2 t, C Время , мин Примечание H 3 PO 4 ( уд.вес )....350мл C 2 H 5 OH ............620мл медь 2-5 2-7 20 10-15 Ре комендуется для полирования медных сплавов с высоким содержанием свинца. H 3 PO 4 (85%-ая ).....41,5 Глице рин ..........24,9 Этиленгликоль .....16,6 Молоч.к-та (85%-ая ).8,3 H 2 O ................8,7 8 27 неск . Мин. Применяется в США для полирования латуни и других медных сплавов Добавки аминов повышают блеск поверхности . Таблица 3.3 4.МЕХАНИЗМ И КИНЕТИКА ПРОЦЕСС А 4.1 ПРЕДСТАВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ АВТОРОВ Изучая ЭХП меди в ортофосфорной кисло те , Жаке впервые предложил довольно простое объяснение этого процесса . Сущность его тео рии состоит в следующем. При прохождении тока через электролит у поверхности анода образуется жидкий слой из продуктов анодного растворения , име ющий повышенную вязкость и большое электричес кое сопротивление . Толщина этой вязкой жидкой плёнки неодинакова на различных участках шероховатой поверхности ; в углублениях она больше ( h 1 ), чем на выступах ( h 2 ) . Вследствие неравномерной изоляции поверхност и анода происходит и неравномерное распределе ние электрического тока на ней . На выступа х устанавливается более высокая плотность , че м на впадинах . Поэтому выступы растворяются более интенсивно , что в конечно м сч ёте ведёт к выравниванию шероховатой поверхно сти. Согласно другому мнению , главную роль при ЭХП играет диффузия продуктов анодного растворения от поверхности электрода в общ ую массу электролита . Ввиду того , что град иент концентрации продуктов анодного раство рения. При помощи этих теорий трудно объясни ть ЭХП при сильном искусственном перемешивани и или когда процесс сопровождается сильным газовыделением на аноде и катоде. Образование у поверхности анода жидкого слоя , отличного по своему составу и с войства м от электролита в объёме , а также диффузионные и конвекционные процессы наблюдаются во всех других случаях анодног о растворения металлов независимо от того , происходит ли при этом ЭХП или неравно мерное травление поверхности. Неравномерное распределение то ка на поверхности анода наблюдается в отсутствие каких бы то ни было плёнок . Силовые линии электрического поля в электролите ко нцентрируются по направлению к углам , рёбрам и выступам к поверхности электрода . Извес тно , что гальванические осадки имеют больш у ю толщину именно в этих учас тках. С термодинамической точки зрения следует считать более вероятным переход ионов ме талла в раствор с выступов , так как на этих участках работа выхода иона из твёрдой фазы в жидкую меньше , чем в уг лублениях . Сточки зрения про стых геометри ческих соображений следует также ожидать преи мущественное растворение пиков и , следовательно , выравнивание поверхности. На практике часто встречаются случаи , когда анодное растворение ухудшает микрогеометри ю поверхности металла за счёт локальн ого неравномерного травления (образование питтинг ов и язв ). Следовательно , основную роль при ЭХП играют не микрогеометрические характерис тики поверхности , а её электрохимические хара ктеристики , состав электролита и условия анод ной поляризации . ЭХ характер и стики поверхности металла определяются совокупностью всех свойств , оказывающих влияние на характ ер анодного растворения (кристаллическая структур а , соотношение площадей анодных и катодных участков и характер их распределения , повер хностные пленки и их при р ода , неметаллические включения ). Выравнивание поверхности металла происходит потому , что градиент концентрации акцептора в диффузионном слое на выступах шерохова той поверхности больше , чем во впадинах , в следствие чего выступы более интенсивно раств оряются. Выявление кристаллической структуры (травление ) не будет наблюдаться в том с лучае , когда концентрация акцептора на поверх ности анода станет равной нулю. Г.С . Воздвиженский рассматривает анодное р астворение металлов как процесс “электродекриста ллизации” , з ависящей от текстуры поверхно сти металла . Анодное растворение металла лока лизуется на отдельных участках (несовершенные грани , места достройки кристалла ) поверхности , находящихся в особо выгодном в энергетическом отношении условиях. Основные положения данн ой теории сводятся к следующему : 1) при ЭХП растворяются в первую очер едь все несовершенные элементы кристаллической решётки поверхностного слоя металла ; ЭХП сопровождается образованием фигур ано дного травления , выявлением микроструктуры и , следовательно , микрошероховатости ; характер электродекристаллизационного процесса определяется текстурой поверхности металла ; основное внимание должно быть уделено изучению условий анодного растворения отдельны х структурных элементов поверхности металла и разряда анионов на них с учётом того , что стационарные электродные потенциалы и поляризованные характеристики отдельных гр аней различны. Несмотря на правильность основных положен ий , теория Г.С . Воздвиженского страдает односто ронностью , та как принимается в расчёт лиш ь вл ияние текстуры на процесс анодног о растворения металла при ЭХП . При оптимал ьном режиме полирования создаются условия , об еспечивающие равномерное растворение поверхностного слоя металла несмотря на ЭХ гетерогеннос ть поверхности . Следовательно , текстура мет а лла играет подчинённую роль при ЭХП. Л.И . Левин считает , что эффект выравнив ания поверхности при ЭХП объясняется тем , что на пиках шероховатой поверхности концентр ируются силовые линии тока , в результате ч его происходит изменение поверхностного натяжени я п лёнок на пиках , разрыв этих плё нок и , следовательно , более интенсивное раство рение пиков . Это положение справедливо , но механизм процесса ЭХП этим не исчерпывается . Известно , что при любых анодных процесса х имеет место концентрация силовых линий тока на п и ках поверхности , но всегда при этом наблюдается ЭХП. К.П . Баташев предполагает , что выравнивание поверхности медного анода при ЭХП в H 3 PO 4 обусловлено исчерпанием химическ ой активности электролита во впадинах . Благод аря замедлению процесса диффузии , насыще н ие прианодного слоя во впадинах достигается быстрее , чем над выступами , вследствие че го и происходит преимущественно растворение п оследних. В другой работе К.П . Баташев высказыва ет мнение о том , что основным процессом , определяющим течение ЭХП , является р азр яд анионов на выступах анода , идущий однов ременно с растворением выступов . В результате разряда аниона происходит разрушение прианод ного слоя у выступа с одновременным измен ением состояния поверхности последнего . Оба э ти явления обеспечивают поддержани е на выступах анода большей плотности тока до тех пор , пока эти выступы не исч езнут за счёт растворения . Нельзя считать правильным то , что основным процессом , определ яющим течение ЭХП , является разряд анионов на выступах анода , идущий одновременно с раство р ением выступов. Согласно представлениям других авторов , п роцесс ЭХП сопровождается образованием пассивных плёнок на аноде. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ Механизм процесса ЭХП может быть прав ильно объяснён на основе современных представ лений об анодной пассивн ости. В реальных условиях ЭХП концентрация ионов металла у анода не может расти беспредельно , так как она лимитируется произв едением растворимости соли металла . Концентрация продуктов анодного растворения у поверхности полируемого образца увеличивается по м ере повышения анодной плотности тока , и в конечном счёте могут быть достигнуты усл овия для достижения анодной пассивности. Если оксидная плёнка обладает ионной проводимостью , то наряду с ЭХ окислением м ожет идти процесс перехода ионов металла в раствор и процесс выделения газообраз ного кислорода . При наличии только электронно й проводимости у оксидной плёнки , очевидно , процесс ионизации металла будет практически заторможен , но на плёнке могут протекать процессы , связанные с прохождением через не ё электроно в , например разряд гидрок сильных ионов. В отсутствие заметного химического воздей ствия электролита на образующуюся неэлектропрово дную плёнку электрод в ЭХ отношении стано вится инертным , и на нём уже не могут протекать какие-либо анодные процессы. Получены а нодные поляризационные крив ые для медных образцов в растворе H 3 PO 4 ( уд . вес 1,55) при t =25 . Образцы представляли по своей форме сравнительно боль шие модели углублений и выступов . Полученные кривые представлены на Рис 4.2. По своему вид у эти кривые очень сходны между собой, но они имеют и существенные отличия.Скачок потенциала для острого пика наступает при плотности тока в 1,7 раза большей, чем для глубокой впадины. Эти опыты показывают , что д ля достижения идентичных условий (в отно шении состояния поверхности ) на выступах и во впадинах требуется различная плотность тока , причём большая для выступов . Исходя из этих данных , можно считать , что условия пассивирования острых пиков менее благоприят ны , чем впадин , так как пр о цесс ы активации (или депассивации ) на первых п ротекают с большей лёгкостью , чем на вторы х. Эффект выравнивания шероховатой поверхности при ЭХП можно представить себе следующим образом. Металл в процессе ЭХП не переходит в состояние устойчивой пассивности , так как происходит непрерывное химическое растворе ние пассивирующей окисной плёнки в электролит е . Сглаживание шероховатостей поверхности при ЭХП происходит вследствие неодинаковой степени пассивирования выступов и углублений . Углублени я находятся в более у стойчивом состоянии пассивации , чем выступы , поэтому пос ледние более интенсивно растворяются . Меньшая степень пассивирования выступов объясняется их повышенной химической активностью и более интенсивным растворением окисной плёнки на ни х , так как процессы диффузии ионов металла и ионов электролита у выступов имеют большую скорость , чем в углублениях . Кроме того , окисные плёнки на острых пи ках менее совершенны и более пористы , что в свою очередь способствует более интенс ивному их растворению на пиках и , сле д овательно , самих пиков. Электролиты , применяемые для полирования металлов , обычно не содержат активирующих ион ов (например , ионов галогенов ), которые препятст вуют наступлению пассивации анода вследствие разрушения окисных плёнок или сильного тормож ения их роста . Однако не исключена в озможность того , что в случае применения э лектролитов с сильно окислительными свойствами или легко пассивирующихся металлов может в озникнуть необходимость введения в электролит активаторов. Во всех теориях ЭХП делается упор глав ным образом на различие скоростей растворения выступов и впадин с тем , чтобы объяснить эффект выравнивания (полирования ) шероховатой поверхности . Действительно , эти р азличия существуют , но они присущи не толь ко процессу ЭХП , но и любым другим ано дным проц е ссам. В рассмотренных ранее теориях в больш инстве случаях содержатся правильные положения , но все они страдают тем недостатком , чт о принимают во внимание какой-либо единичный фактор и приписывают ему решающее значен ие. Самой характерной и отличительной осо бенностью процесса ЭХП является подавлени е структурного травления металлической поверхнос ти , несмотря на её физико-химическую и эле ктрохимическую гетерогенность. Даже при условии равномерного растворения поверхности металла можно объяснить эффект сглаживан ия шероховатостей , исходя из простых геометрически соображений . В самом деле , выступы растворяются со всех сторон , а впадины только в одном направлении . Кро ме того , при анодном растворении скорость анодных процессов выше на выступах , чем во впадинах , что т акже способствует растворению выступов. Важно , чтобы при анодном растворении н е появлялась новая шероховатость в результате избирательного травления поверхности металла . Пусть мы имеем предельно гладкую поверхнос ть металла или сплава , полученную механическ им полированием или другим каким-либо способом . Если для данного металла или спл ава подобран подходящий электролит и оптималь ные условия полирования , то при анодном ра створении качество поверхности в принципе не должно ухудшаться , если при этом обеспечи ва е тся исключительно равномерное раст ворение отдельных участков поверхности . Это м ожет иметь место лишь при условии , если свойственная всякой поверхности металла , и в особенности сплава , ЭХ гетерогенность будет в процессе ЭХП проявляться в минимальной степен и и отдельные микро - и макро-участки , несмотря на различие их стаци онарных потенциалов , будут растворятся с один аковой скоростью . Именно это и достигается при ЭХП. 5.ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПОЛИРОВАНИЯ Характер анодного растворения металл а зависит от его прир оды , состояния поверхности , состава электролита и режима (т емпературы , продолжительность полирования , электрическ ого режима , перемешивания ). Далее вкратце рассм отрены все эти режимы , согласование которых служит обоснованием режимов полирования. 5.1 ТЕМПЕРА ТУРА ЭЛЕКТРОЛИТА Температура электролита имеет существенное влияние на качество ЭХП . Для каждой сис темы металл - электролит имеется строго опреде лённый интервал оптимальных температур . Понижение температуры увеличивает вязкость электролита и затрудняет диф фузию продуктов анодно го растворения от поверхности металла в о бщую массу электролита и свежего электролита к аноду . Для достижения заданной плотност и тока для этого требуется более высокое напряжение на клеммах ванны . Повышение те мпературы оказывает на п р иведённые выше параметры обратное влияние . Как при понижении так и повышении температуры за пределы допустимых значений качество ЭХП м ожет значительно ухудшиться. 5.2 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛИРОВАНИЯ Продолжительность процесса ЭХП зависит от следующих факторо в : исходного состояния поверхности изделия , режима , состава электрол ита , природы металла и т.д . Увеличение врем ени ЭХП сверх необходимого для достижения заданной чистоты поверхности не только не ведёт к дальнейшему улучшению качества п оверхности , но иногд а наоборот - ухуд шает её . Вообще продолжительность полирования уменьшается с увеличением плотности тока и улучшением качества исходной подготовки поверх ности. 5.3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЖИМ Основными параметрами электрического режима процесса ЭХП являются величина анодног о потенциала , анодная плотность тока и нап ряжение на клеммах ванны. Характер и скорость любой электрохимическ ой реакции определяются величиной анодного по тенциала , поэтому наиболее целесообразно , как это отмечает К.П . Баташев , регулировать процесс ЭХП по величине анодного потенциала . На практике контроль процесса осуществляется по величине анодной плотности тока , а иногда и по напряжению на клеммах ванн ы , хотя эти показатели (особенно напряжение на клеммах ванны ) не всегда являются то чными и опреде л ёнными. Для любой системы металл - электролит существует оптимальная плотность тока , при ко торой достигается наилучшее качество ЭХП пове рхности . В отличие от большинства катодных процессов осаждения металлов процесс ЭХП о существляется обычно при более высо ких плотностях тока . При низких плотностях тока , когда металл находится в активном состоя нии и растворяется почти со 100% выходом по току , как правило наблюдается травление п оверхности. На практике при ЭХП применяют такие плотности тока , при которых наряду с растворением металла происходит разряд гидро ксильных ионов или кислородсодержащих ионов ( SO 4 2- , PO 4 3- ) с выдел ением газообразного кислорода . При этом выход по току , т.е . степень полезного использова ния электрической энергии на растворение мета лла , значи тельно снижается . Иногда ЭХП успешно протекает при низких плотностях тока , без выделения кислорода на аноде , наприм ер при ЭХП меди и её сплавов в ра створе H 3 PO 4 . При плотностях тока , значительно превышаю щих оптимальные значения , происходит бурное г азовыдел ение , перегрев и травление поверх ности металла , повышается удельный расход эне ргии и снижение выхода по току . С изме нением концентрации электролита , размеров и к онфигурации электрополировочной ванны , расположения катода и полируемого изделия электрические характеристики ЭХП могут в заметн ой степени измениться. Если при выборе состава электролита м ожно руководствоваться некоторыми соображениями теоретического порядка , то установление оптимальн ого режима ЭХП осуществляется пока лишь о пытным путем. ПЕРЕМЕШИВАН ИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА В процессе ЭХП в стационарных условия х продукты анодной реакции накапливаются у поверхности полируемого металла . В некоторых случаях диффузия и конвекция не могут обеспечить отвод этих продуктов от анода в общую массу электролита и доставку свежего электролита к аноду , вследствие чего могут нарушаться оптимальные условия полирования . В этих случаях необходимо примен ять перемешивание электролита . Кроме того , пер емешивание предотвращает локальное нагревание по верхности анода и позволяет поддер ж ивать более равномерную температуру элект ролита. Обычно перемешивание применяется тогда , к огда на аноде образуются труднорастворимые в электролите плёнки и когда необходимо уд алять прилипающие или медленно движущиеся в одном направлении пузырьки кислорода. В первом случае увеличивается скорость раствор ения плёнок на аноде , во втором - поверхнос ть освобождается от пузырьков газа , которые могут вызвать образование таких дефектов н а поверхности , как питтинги или “полосчатость ”. Иногда лучшие результаты получаю тся при вращении и колебательном движении ан ода . Перемешивание электролита вызывает необходим ость увеличения плотности тока. 6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В курсовой работе исследованы физико-химические процессы , протекающие при Э ХП меди , а также теория ЭХП в целом . Рассм отрено применение полирования металло в в технологии машиностроения . Описаны состав ы некоторых электролитов и режимы электрохими ческого полирования меди и их обоснование . Также дано обобщённое понятие о механизме и кинетике процесса согласно мнениям нек ото р ых исследователей и в свете современных представлений. Однако следует заметить , что процесс Э ХП , несмотря на своё широкое применение , в сё ещё недостаточно изучен и некоторые ег о положения всё ещё нуждаются в доработке и переосмыслении. Выполненная курсовая работа позволила выяснить важность физико-химического подхода пр и решении технологических проблем электрохимичес кого полирования.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Детский сад только для детей военнослужащих, вашего не запишем.
- Как это не запишете, a если он у меня от неизвестного солдата?
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru