Введение

Электрохимический процесс
Электрополирование, также известное как электрохимическое полирование, анодное полирование или электролитическое полирование (особенно в области металлографии), – это электрохимический процесс, который удаляет материал с металлической заготовки, снижая шероховатость поверхности за счет выравнивания микроскопических неровностей и улучшения качества отделки. Электрополирование часто сравнивают, но оно принципиально отличается от электрохимической обработки. Оно используется для полировки, пассивации и удаления заусенцев с металлических деталей. Его часто описывают как обратный процесс по сравнению с электроосаждением. Оно может применяться вместо абразивной тонкой полировки при подготовке микроструктур.

Механизм

Как правило, заготовку погружают в ванну с электролитом, температуру которой контролируют, и она служит анодом; она соединена с положительной клеммой источника постоянного тока, а отрицательная клемма присоединена 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 выделяется водород. Электролиты, используемые для электрополирования, чаще всего представляют собой концентрированные кислотные растворы, такие как смеси серной и фосфорной кислот. Другие электролиты для электрополирования, описанные в литературе, включают смеси перхлорной кислоты с уксусным ангидридом (который приводил к смертельным взрывам) и метанольные растворы серной кислоты. Для электрополирования шероховатой поверхности выступающие части профиля поверхности должны растворяться быстрее, чем углубления. Этот процесс, известный как анодное выравнивание, может приводить к ошибочному анализу при измерении топографии поверхности. Анодное растворение в условиях электрополирования удаляет заусенцы с металлических деталей благодаря повышенной плотности тока на углах и заусенцах. Наиболее важно, чтобы успешная электрополировка осуществлялась в режиме диффузионно-ограниченного плато постоянного тока, достигаемого путем отслеживания зависимости тока от напряжения (поляризационной кривой) при постоянной температуре и перемешивании.

Приложения

Из-за простоты использования и эффективности при полировке объектов сложной формы, электрополировка стала широко распространенным процессом в производстве полупроводников. Поскольку электрополировка также может применяться для стерилизации деталей, этот процесс играет важную роль в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности. Она часто используется на заключительном этапе производства крупных металлических изделий, таких как барабаны стиральных машин, корпуса морских судов и самолетов, а также детали автомобилей. Практически любой металл можно подвергнуть электрополировке, однако наиболее часто полируют нержавеющие стали серий 300 и 400, алюминий, медь, титан, никель и медные сплавы. Компоненты для сверхвысокого вакуума (UHV) обычно электрополируются для получения более гладкой поверхности, что улучшает показатели вакуума, скорость выделения газов и эффективность откачки. Электрополировка широко применяется для подготовки тонких металлических образцов к просвечивающей электронной микроскопии и атомно-зондовой томографии, поскольку она не вызывает механических деформаций поверхностных слоев, в отличие от механической полировки.

Преимущества

Результаты эстетически привлекательны. Создает чистую, гладкую поверхность, которую легче стерилизовать. Позволяет полировать участки, недоступные для других методов полировки. Удаляет небольшое количество материала (обычно 20-40 микрометров в глубину для нержавеющей стали) с поверхности деталей, а также удаляет небольшие заусенцы или острые кромки. Может использоваться для уменьшения размеров деталей при необходимости. При электрополировке нержавеющей стали предпочтительно удаляется железо с поверхности, что повышает содержание хрома и никеля и обеспечивает наилучшую степень пассивации. Электрополировку можно применять к широкому спектру металлов, включая нержавеющую сталь, алюминий, медь, латунь и титан.