ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электролитическое и химическое полирование металНеэлектролитические способы нанесения металлических покрытий из "Коррозия и защита металлов 1959 " В последнее десятилетие внимание исследователей все более привлекают ультразвуковые колебания с целью применения их в технике, в частности при электролитическом осаждении металлов и для очистки поверхности изделий при подготовке их к покрытию. [c.137] Звуковые волны, распространяющиеся в любых материальных средах-газах, жидкостях и твердых телах, несут с собой энергию. Количество ее при прохождении через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны, за единицу времени определяет интенсивность (силу) звука. Единицей интенсивности звука служит обычно 1 вт1см . [c.137] Звук характеризуется частотой сжатий и разрежений, поочередно сменяющих друг друга. За единицу частоты принято одно колебание в секунду, т. е. герц. Колебания различной частоты воспринимаются нами как звуки различной высоты. Звуки более низкие, чем 30 гц, и более высокие, чем 15 тыс. гц, нами не воспринимаются и фиксируются при помощи специальных приборов. По аналогии с солнечным спектром звуки, имеющие такую частоту, соответственно называются инфразвуками и ультразвуками. Верхняя достигнутая граница частоты составляет приблизительно 100 миллионов колебаний звука в секунду. Скорость распространения звуковых волн зависит от свойств среды в более упругой среде эта скорость выше, чем в менее упругой (в воздухе 340 м1сек, в воде 1500 м/сек, в стали 5800 м/сек). [c.137] Из этого соотношения следует, что чем больше частота /, тем меньше длина волны X в данной среде например, в морской воде при f = 50 гц = 30 м. а при / = 50000 гц к = 3 мм. Ультразвуки по сравнению со слышимыми звуками обладают значительно более короткими волнами, поэтому они подобно световым лучам могут быть получены в виде узких направленных пучков. Энергию ультразвуков можно сосредоточить в нужном направлении и, более того, фокусировать ультразвуковые лучи, т. е. концентрировать всю энергию излучателя в небольщом объеме. [c.138] Ультразвук позволяет передать внутрь материальной среды очень большую энергию механических колебаний, а в самой среде, например в жидкой, возникают при этом явления, которые могут быть широко использованы на практике. В частности, с распространением интенсивных ультразвуковых колебаний в жидкости связан эффект, называемый ультразвуковой кавитацией. [c.138] Известно, что звуковая волна, распространяясь в воздухе, создает звуковое давление (избыточное по отношению к атмосферному) или разрежение. Для слышимых звуков это давление очень мало, порядка одной тысяч ной атмосферы. При интенсивности ультразвуковой волны порядка 5 вт см в воде звуковое давление составляет несколько атмосфер оно меняет свой знак, т. е. периодически переходит в разрежение, много тысяч раз в секунду. Такие переменные звуковые давления накладываются в жидкости на постоянное гидростатическое давление, равное на открытом воздухе приблизительно атмосферному. При распространении в жидкости звуковой волны, развивающей давление, например в 2 ат, на частички жидкости будут действовать в моменты сжатия сжимающие силы в 3 ат, а в моменты разрежения— растягивающие силы, равные 1 ат. Жидкость легко переносит большие всесторонние сжатия, однако она чрезвычайно чувствительна к растягивающим усилиям. При прохождении ультразвуковой волны, создающей разрежение, в жидкости образуется громадное количество разрывов в виде мельчайших пузырьков, особенно там, где прочность сцепления жидкости ослаблена на границе с воздушным пузырьком, с частицами лосто-ронних примесей и др. Образуются разрывы жидкости — маленькие полости, так называемые кавитационные пузырьки, которые в основном живут до следующей фазы сжатия, после чего захлопываются развиваются большие местные мгновенные давления, достигающие сотен атмосфер. Эти давления неизбежно приводят к механическим разрушениям поверхности твердого тела. [c.138] Приборы, которые служат для получения ультразвуковых колебаний, называются ультразвуковыми излучателями. Существуют излучатели механические и электромеханические. В гальванотехнике наиболее приемлемыми являются электромеханические излучатели, в которых звук получается путем преобразования колебаний электрического тока соответствующей частоты в механические колебания излучателя. Следовательно, для приведения в действие излучателя необходим переменный ток частоты, соответствующей частоте ультразвука, которую желают получить. [c.139] Магнитострикция, так же как и обратный пьезоэлектрический эффект, заключается в изменении размеров некоторых материалов под действием магнитного или соответственно электрического поля. Так, например, цилиндр из нержавеющей стали уменьшает свою длину в сильном магнитном поле (магнитострикция), а пластинка, вырезанная из кристалла кварца, изменяет свои размеры в электрическом поле (пьезоэлектрический эффект). Меняя магнитное или электрическое поле с частотой ультразвуков, создаются соответственной частоты ультразвуковые колебания вследствие изменения размеров тела, находящегося в этом поле. [c.139] Магнитострикционные излучатели чаще всего имеют вид стержней, оплошных или полых с обмоткой, обтекаемой переменным током большой силы и нужной частоты (рис. 86). Интенсивность такого генератора достигает при малом напряжении нескольких десятков ватт с квадратного сантиметра при к. п. д. в пределах 50—60%. [c.139] В отличие от магнитострикционного кварцевый излучатель требует больших напряжений при малых токах. В мощных излучателях эти напряжения достигают иногда десятков тысяч вольт. [c.139] Одна или две металлические обкладки (рис. 87) непосредственно соприкасаются с жидкостью, в которой нужно возбудить ультразвуковые колебания. Интенсивность ультразвуков, полученных в жидкости при помощи кварцевого излучателя, может достигать нескольких десятков, а иногда и сотен ватт с квадратного сантиметра. [c.140] На рис. 88 показан кварцевый излучатель высокой интенсивности. Для пьезоэлектрических излучателей в последнее время начинает получать широкое применение керамика из титана бария. Недостатком его является то, что при нагреве выше 80— 90° интенсивность получаемого звука ограничивается 3—6 поэтому применяют водяное охлаждение. [c.140] Ультразвук с успехом используют во многих областях промышленности, в частности для выявления внутренних дефектов ь полуфабрикатах и готовых изделиях, а также для очистки поверхности металла или другого материала. В гальванотехнике ультразвук целесообразно применять при очистке изделий сложной геометрической формы (длинные трубчатые изделия с несквозными отверстиями и т. п.), а также для обеспечения крайне высокой степени очистки, например внутренних поверхностей вакуумных приборов. По-видимому, большое значение ультразвук может иметь при подготовке алюминия и его сплавов к металлическим покрытиям, способствуя удалению с поверхности пассивной окисной пленки. [c.140] Ультразвуковая установка повышает качество очистки во много раз, экономит рабочую силу и значительно снижает себестоимость. [c.141] Для очистки больших поверхностей ультразвук пока не применяется вследствие неэкономичности. [c.141] Электролитическое полирование металлов взамен механических способов представляет большой интерес особенно при декоративной отделке изделий из алюминия, меди и ее сплавов, из нержавеюшей и углеродистой стали, а также при отделке серебряных и золотых покрытий в ювелирной промышленности. Кроме того, электролитической полировке подвергаются инструмент и детали точных механизмов при окончательной чистовой обработке, рефлекторы и фары с целью достижения высокого коэффициента отражения света, изделия цилиндрической формы при доводке размеров, металлографические шлифы и др. [c.142] Процесс электролитической полировки заключается в том, что изделие подвергается анодной обработке под током в электролите определенного состава при заданном режиме электролиза. [c.142] Относительно механизма электролитической полировки металлов существуют различные рабочие гипотезы, более или менее подтверждаемые практическими наблюдениями. Так, Жаке выдвинул теорию вязкой пленки, по которой блестящая поверхность достигается в результате образования на шероховатой поверхности анода вязкой полупроводящей пленки, состоящей из продуктов анодного растворения. Толщина этой пленки, меньшая на выступах и большая во впадинах. Выступающие участки растворяются более интенсивно, так как по закону Ома плотность тока на них более высокая вследствие меньшего сопротивления пленки прохождению тока. По другой, так называемой диффузионной теории, растворение металла протекает более интенсивно на выступающих участках потому, что от них продукты анодного растворения диффундируют в глубь электролита с большей скоростью. Наряду с указанными предложен ряд других теорий (локальной пассивности, импульсного пробоя , электродекристаллизации), однако всеобъемлющей теории, объясняющей весь комплекс сложных явлений, наблюдаемых при электролитической полировке металлов, пока еще не имеется. [c.142] Ряд исследователей считает, что для успешного протекания процесса электролитической полировки металл должен находиться на границе активного и пассивного состояний. Полировки не будет как при пассивировании электрода, так и в активном состоянии его. В последнем случае растворение металла не будет равномерным. [c.142] ДИ И медных сплавов в растворе ортофосфорной кислоты при горизонтальном расположении электродов (нижним электродом является анод). В области АВС медь растворяется активно, и скорость диффузии продуктов анодного растворения большая. По мере приближения к точке С скорость диффузии все более приближается к скорости растворения некоторых участков поверхности металла, и при напряжении, соответствующем точке С, происходит накапливание продуктов анодного растворения около этих участков. Сопротивление системы возрастает, а сила тока падает. Точка соответствует насыщению прианодного слоя электролита, поэтому с повышением напряжения сила тока (или соответственно количество растворяющегося металла) практически сохраняет постоянное значение. При дальнейшем повышении напряжения пленка анодных продуктов упрочняется электросопротивление ее становится более высоким. Ветвь ЕР кривой соответствует процессу разряда ионов гидроксила и газовы-делению. Полированная (бле стящая) поверхность образуется, как правило, при напряжении, соответствующем точке Е или отрезку ЕР кривой однако наблюдается ряд случаев, когда полировка осуществляется при напряжениях щих горизонтальному участку ПЕ кривой. [c.143] Вернуться к основной статье