новости
ТЕХНОЛОГИ И ^Я—J Основана в 1975 году
ЯН. Липкин
ТМ Вершадекая
Химическое
полирование
металлов
Москва
«Машиностроение п
1988

ВБК 34.58
Л61
УДК 621.794
Редакционная коллегия: д-р техн. наук П. Н. Орлов
(председатель), канд. техн. .наук А. В. Балыков, канд. техн. наук
С. А. Зайцев, канд. техн. наук В. В. Крымов; канд. техн. наук
С. С. Ласточкин, канд. техн- наук В. И. Машков, инж. Я- Б. Миндлин
канд. техн. наук А. Н. Овсеенко, канд. техн. наук Б. П. Рыковский,
канд. техн. наук В. Г. Сафронов, канд. техн. наук В. А. Хрульков
Рецензент д-р техн. наук П. Н. Орлов
Липкин Я. Нм Бершадская Т. М.
Л61 Химическое полирование металлов. — М.:
Машиностроение, 1988. — 112 с: ил. — (Новости
технологии)
ISBN 5-217-00251-4
Рассмотрены вопросы теории и практики химического
полирования металлов. Приведены данные об эффективности и
перспективах его использования. Систематизированы сведения
о составах растворов и технологических приемах химического
полирования черных и цветных металлов. Описано
оборудование для химической обработки.
Для инженерно-технических работников
машиностроительных предприятий, занимающихся вопросами химической
обработки металлов.
2704040000—233
Л 038(01 )-88 233"88 ББК 3458
ISBN 5-217-00251-4 © Издательство «Машиностроение»,
1988

ВВЕДЕНИЕ
В период ускорения научно-технического прогресса
]ехнологи заводов, научно-исследовательских и проект -
по-конструкторских организаций должны хорошо
ориентироваться в вопросах выбора оптимальных технических
решений для создания новых технологий,
усовершенствования, реконструкции и автоматизации производства.
Наряду с механической обработкой и отделкой
поверхности электрохимическим полированием, а также в
комплексе с этими процессами во многих отраслях па-
родного хозяйства применяется химическое полирование
металлов и сплавов.
Химическое полирование в ряде производств
(прежде всего в машиностроении, приборостроении и
металлургии) позволяет обеспечить высокие
эксплуатационные свойства металлических изделий и проката.
Практическое применение химического полирования
поверхности изделий из сталей и цветных металлов пока
весьма ограничено, причем в большинстве случаев
химическое полирование используют только для
декоративной отделки. Но его целесообразно применять
значительно шире — для сглаживания поверхности,
повышения ее пластичности, коррозионной стойкости,
улучшения других физических свойств, ремонта поверхности
с удалением дефектных слоев. Преимуществами
химического полирования являются также относительная
простота и невысокая стоимость обработки при высокой
производительности, универсальность, возможность
обработки изделий сложной формы и автоматизации
операций с использованием простого оборудования и с
малыми энергетическими затратами.
Одной из главных причин ограниченного применения
химического полирования в промышленности является
недостаточная информация об этих процессах.
Отсутствуют публикации с теоретическими сообщениями по
механизмам химического полирования. Лишь в
классической литературе по электрохимическому полированию
металлов рассмотрены отдельные аспекты химического
полирования.
1*
3

В Уральском научно-исследовательском институте
трубной промышленности в течение ряда лет
проводятся научно-исследовательские работы по химическом)
полированию сталей, медных и цинковых сплавов.
Впервые были сформулированы теоретические основы
химического полирования сталей и других металлов,
появился практический опыт разработки и внедрения
технологий.
Главная цель авторов книги — дать читателю не
готовые рецепты, а подготовить его для решения
конкретных задач производства для дальнейшего внедрения i
усовершенствования технологий, использующих
химическое полирование металлов.
Глава 1 • ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ
ПРИМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
МЕТАЛЛОВ
КАЧЕСТВО ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
МЕТАЛЛА. СВЯЗЬ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ
СО СПОСОБАМИ ОБРАБОТКИ
Одним из важнейших критериев качества
металлической продукции* (проката металлов, детален машин ^
конструкций, аппаратов и приборов, товаров народногс
потребления и т. д.) является шероховатость обработан
пых поверхностей [15, 16, 19, 10, 24].
Элементы качества поверхности (геометрические
физические, химические) непосредственно влияют па тех
нические и эксплуатационные свойства детали, узла i
изделия в целом (табл. 1). В табл. 1 влияние ип соответ
ствующие свойства отмечается знаком «+»•
В отличие от механических способов обработки
электрохимическое полирование (ЭХП) и химическое поли]
роваппе (ХП) позволяют не только изменить шерохова)
тость поверхности, но и удалить некондиционный nd
верхностный слой металла, не прибегая к деформпро]
ванию.
* Под качеством продукции и соответствии с ГОСТ 15407- -7|
понимают совокупность свойств продукции, обусловливающих ei
пригодность удовлетворит!) определенные потребности, с ее иазиа
чением.
4

Технические и
эксплуатационные
свойства
геометрические
Микро-

геометрия,

шероховатость

Волнистость

Направление и
форма
штрихов
Факторы
физические
Наклеп
и

рочнение
слоя
Микро-

трещины и
другие

дефекты

Структурные
изменения.
наличие

неметаллических

включений,

сыщенного слоя
химические
Наличие

адсорбционных
слоев
Наличие

оксидных
слоев.
солевых
и
других
отложений

Активность
и

сивность
ше
кого
5 щ Ш
мен
мич
став
£ К О
Микротвердосгь
Коэффициент
трения
Усталость
и прочность
Качество и
прочность
посадок с
натягом,
плотность
подвижных и
неподвижных
соединений
Концентрация
напряжений
Остаточные
напряжения
—
+
+
+
+
—
—
—
—
+
—
—
—
+
+
+
+
—
+
—
+
+
—
+
—
—
+
+
—
+
—
+
—
+
+
+
+
—
! —
—
+ ■
—
+
—
—
+
—
—
—
—
+
+
+

Продолжение табл. !
Технические и
эксплуатационные
свойства
Коррозионная
стойкость
Эрозионная
стойкость
Коэффициент
теплопередачи
Поверхностное

электросопротивление
Магнитные
свойства
Коэффициент
отражения
света
Адгезия по-
Факторы
геометрические
Микро-

геометрия,

шероховатость
+
+
+
+
—
+
i

Волнистость
__
—
—
—

Направление и
форма
штрихов
—
—
—
+
-t
физические
Наклеп
и

рочнение
слоя
+
+
—.
+
т
Микро-

трещины н
другие

дефекты
+
—
—
—

Структурные
изменения,
наличие

неметаллических

включений,

сыщенного слоя
+
+
+
+
-г
+
химические
Наличие

адсорбционных
слоев
+
—
—
+
—
+
+
Наличие

оксидных
слоев,
солевых
и
других
отложений
+
—
Jr
+
—
J_
+

Активность
и

сивность
+
—
+
о
s°
= s
и Ф fl
X or Я
а> х та
SB Я *"
™ X о
+
—
+
+
+
_


Каталитическая
активность
Эмиссионные
свойства

Адсорбционные свойства
Электродный
потенциал
Способность
к конденсации
паров,
парообразованию
с поверхности;
смачиваемость
Контактная
жесткость и

виброустойчивость
Прочность и
точность
центрирования
Термический и
электрический
контакт
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
—
+
—
+
—
—
—
+
+
—
—
—
—
+
—
+
—
+
—
+
—
—
—
+
+
+
+
+
—
—
+
+
+
+
+
+
+
+
—
—
+
+
—
—
—
_
+
+
—
+
—
—
—
_

Продолжение табл. 1
Технические и
эксплуатационные
свойства
Статическая и
динамическая

непроницаемость,
герметичность
Прочность
сцепления при
притирании и
склеивании
Аэро- и

родинамическое
сопротивление
Сопротивление
в
радиоволноводах
Товарный вид
Факторы
геометрические
Микро-

геометрия,

шероховатость
+
+
+
+
+

Волнистость
+
+

Направление и
форма
штрихов
+
+
+
+
+
физические
Наклеп
и

рочнение
слоя
+
Микро-
трещн-
ны и
другие

дефекты
+
+
+
4-

Структурные
изменения,
наличие

неметаллических

включений,

сыщенного слоя
—
химические
Наличие


ционных
слоев
+
Наличие

оксидных
слоев,
солевых
и
других
отложений
+
+
+
+

Активность
и

сивность
+
о
в» В га
О) s a
J3 = о
+

Механическая обработка создает высокие
напряжения в кристаллической решетке в поверхностном слое;
ЭХП и ХП, наоборот, устраняют ее дефекты, которые
при этих видах обработки растворяются в первую
очередь.
Изменение коррозионной стойкости и механических
свойств в процессе ЭХП и ХП происходит благодаря
воздействию следующих факторов: удалению
дефектного поверхностного, часто обезуглероженного, слоя;
уменьшению шероховатости; влиянию используемых
поверхностно-активных веществ (ПАВ); незначительному на-
водороживанию (при ХП); образованию поверхностных
слоев, окисленных при ЭХП и хемосорбциоиных при ХП.
Первые два фактора повышают коррозионную
стойкость, улучшают механические свойства сталей. Что
касается наводороживания, то экспериментально оно
нами обнаружено не было (в отличие от других видов
химической обработки, например травления, где оно
присутствует), вероятно, вследствие наличия в
растворах более эффективного, чем ионы водорода,
окислителя — азотной кислоты.
Наличие оксидных хемосорбциоиных слоев не
изменяет механических свойств сталей, но приводит к
повышению коррозионной стойкости.
Как видно из табл. 1, многие важные технические
свойства зависят от факторов (геометрических,
физических и химических), которые возникают в результате
механической, химической и электрохимической обработки
поверхности металлов.
Большинство из приведенных в табл. 1 технических
i эксплуатационных свойств зависят от геометрических
элементов поверхности [19, 20, 24]. Изучение
неровностей после обработки металла разными методами при
зоспроизведении в увеличенном виде профилей поверх-
юсти и построение микротопографических карт рель-
фа показали, что вершины неровностей могут периоди-
|сски. повторяться через отрезки длины, соответствую-
ине подаче инструмента и его профилю. У поверхностей,
брабатываемых одинаковыми технологическими мето-
1ами, могут быть разные профили вследствие особенно-
тей станков, инструментов и режимов обработки.
Наибольшее распространение при оценке качества
1оверхности получили методы снятия и обработки про-
илограмм, у которых вертикальные размеры пред-
9

ставлены в значительно больших масштабах, чем
горизонтальные. Поперечное сжатие таких профилограмм,
т. е. отношение вертикального увеличения к
горизонтальному, выбирают 4—100 и более.
Вопросы влияния качества поверхности на
эксплуатационные свойства изделий, в том числе деталей
машин, весьма сложны, и их изучение представляет собой
самостоятельное научное направление [16, 19].
Шероховатость поверхности металла изменяется в
широких пределах [5, 9, 15, 17, 20, 24] при разных
методах обработки.
Ниже приведены параметры шероховатости Ra
поверхности в зависимости от вида обработки:
Ra, мкм
Точение и растачивание (чистовое, топкое) 0,65— 5
Развертывание ... . 0,32— 2,5
Цилиндрическое фрезерование 0,32—10
Строгание . . . 1,25—10
Торцовое фрезерование 0,08— 2,5
Протягивание . 0,32— 1,25
Круглое шлифование 0,16— 1,25
Плоское шлифование 0,32— 5
Внутреннее шлифование . 0,32— 2,5
Механическое полирование 016—0,63
Хонингование 0,08— 1,25
Доводка, протирка, суперфиниширование 0,02— 0,63
Микрохонингование 0,02—0,1
Обкатывание роликами 0,08— 0,32
Холодная прокатка и волочение 0,32— 2,5
Теплая прокатка . 0,63— 2,5
Абразивная обдувка 10 и более]
Травление с целью удаления оксидов или активиро- \
вания поверхности 1,25— 5
Химическое полирование . . 0,125—0,63
Электрохимическое полирование 0,08— 0,63
Микропрофиль поверхности при одном и том же
параметре Ra может существенно различаться в зависи]
мости от методов обработки (рис. 1). Площадь шерохо-*
ватой поверхности больше площади гладкой поверхно
сти, что сказывается на коррозионной стойкости, отра
жательной способности, адгезии покрытий, трении и из
нашивании шероховатой поверхности. Чрезвычайно в
жен анализ микропрофиля поверхности, в том чис
с привлечением математико-статистических метод
[16, 20].
Для количественной оценки реальной площади пв
верхности в динамике химического полирования щетц\

Рис. 1. Профилограммы
поверхности стальных образцов с
одинаковым Ra = 0,8...1,0 мкм после
шлифования (а), точения (б),
механического полирования (в), ЭХП (г)
а)
AWVW1
увеличивали с помощью
ла нами использован
простой и доступный способ
количественной оценки
реальной площади, основанный
па обработке профнло-
грамм, которые сняты в
двух взаимно
перпендикулярных направлениях по
осям х и у. Профилограммы
фотоувеличителя, и курвиметром замеряли длину
профилей по осям х и у и их проекций по осям х1 и у1 в
специальном приспособлении, где была возможность
регулирования угла ф между стеклянным столиком для
замеров и плоскостью профилограммы.
Коэффициент шероховатости
v _ S„ _ ху
SB xy
где Sn — площадь реальной поверхности: SB — площадь
видимой поверхности.
Даже приближенное сравнение реальных площадей
поверхности важно для оценки влияния химических
элементов качества на некоторые технологические и
эксплуатационные свойства.
Одной из главных целей суперфиниширования и
полирования металлов (механического, химического и
электрохимического) является достижение
декоративного товарного вида продукции — высокой
отражательной способности (блеска). Для зеркального, или
блестящего, отражения световых лучей поверхность тела
должна быть достаточно гладкой, а структура
поверхности — однородной. Это значит, что неровности
поверхности должны быть достаточно малы по сравнению с
длиной световой волны. Длина световой волны в
зависимости от окраски светового потока составляет
400—760 им. Таким образом, высокая отражательная
способность обеспечивается достижением Ra = 0,16..-.
0.30 мкм и менее.
11

Однако методами ХП и ЭХП высокая отражательная
способность может достигаться и при Ra = 0,63...40 мкм
и более. Эти способы обеспечивают сглаживание субми-
кронеровностей рельефа (0,1... 1 мкм) даже тогда, когда
у поверхности Ra^>l мкм.
Механическая обработка существенно влияет па
физические свойства поверхности. При механической
обработке вследствие нагрева и деформирования
практически всегда изменяется поверхностный слой металла. В
зависимости от характера обработки и природы
металла толщина измененного слоя (мкм) составляет:
Точение резцом, фрезерование, сверление, зеп-
керование, развертывание 100 —2000
Шлифование абразивами 12 — 75
Протягивание, шевингование 15 — 100
Тонкое шлифование абразивами ... 2,5 — 25
Суперфиниширование, абразивно-алмазная
обработка . . . 0,08— 0,25
Измененный поверхностный слой обладает
повышенной твердостью и хрупкостью. Как правило, такой
«наклепанный» деформированный слой помимо
мелкокристаллической раздробленной смеси оксидов, нитридов и
зерен чистого металла содержит сильно
деформированные зерна металла и имеет микротрещины.
Толщина поверхностного слоя и, следовательно, вид
механической обработки оказывают влияние па
усталость — одно из важнейших эксплуатационных свойств,
определяющих срок службы деталей в условиях
знакопеременных нагрузок. Поверхностные дефекты —
концентраторы напряжений — вызывают усталостный
излом. Путем термической обработки удается лишь в
незначительной степени повлиять на поверхностный слой:
сохраняются скрытые дефекты, инородные включения.
Случайные дефекты поверхности в виде рисок, за-
диров, раковин, следов резца являются более частыми
причинами поломок деталей машин, чем наличие на
поверхности регулярного микрорельефа даже при
сравнительно большей шероховатости. На предел
выносливости может эффективно влиять снятие или скруглепне
микро-и и субмикровыступов.
ХП и ЭХП в зависимости от конкретных условий
могут влиять на предел выносливости металлов в связи
с одновременным снятием дефектного слоя металла и
разупрочнением поверхностного слоя.
\2

По нашим данным, в процессе ХП микротвердость
снижается (рис. 2). Микротвердость снижается и при
ЭХП, но менее значительно (чем при химическом) в
связи с наличием на поверхности оксидных пленок.
С увеличением концентрации ПАВ в растворах для
ХП повышается эффект снижения микротвердости.
Микротвердость особо твердой стали 40ХН2МА при
содержании ПАВ, равном 5 кг/м3, была снижена на 33—37%.
Для сталей 12Х18Н10Т и 10 при содержании ПАВ,
равном 2—3 кг/м3, снижение микротвердости составило
30—35%. При электрохимическом полировании этих
сталей микротвердость снижалась на 9—12%.
ч> Па
В 2Z
<%20
| 18
\16
^/4
S %
Г 5 '
- |t 90
ll
L % 70
Рис. 2. Изменение микротвердости поверхностного слоя стали
12Х18Н10Т в зависимости от времени химического полирования
Повышение пластичности поверхностных слоев
(обратно пропорциональное снижение микротвердости)
имеет место больше при ХП и меньше при ЭХП. При
механическом полировании микротвердость повышается,
а пластичность поверхностного слоя снижается.
При ХП и ЭХП практически не изменяются предел
текучести, относительное удлинение, относительное
сужение и твердость. Предел прочности не изменяется или
снижается на 3—3,5%.
Применение ХП и ЭХП, при которых происходит
удаление дефектных и деформированных слоев
поверхности, иногда в сочетании с упрочняющей обработкой
(механической или термической) позволяет сохранить или
эффективно повысить предел выносливос'1 и разных
металлов.
В процессе термической обработки и (грячего
деформирования благодаря диффузии образуют я слои, обед-
пенные легирующими элементами [14] или
насыщенные газами и хрупкими фазами [29]. Толщина таких
слоев для разных металлов и сплавов (высоколегиро-
\
\
13

ванных хромистых сталей, титановых сплавов п др.)
достигает 300 мкм и более. Без удаления таких слоев
часто невозможно осуществить производство проката и
изделий, особенно проката, в связи с хрупким
разрушением. Для удаления дефектных слоев (ремонта) в
процессе производства часто применяют методы ХП и ЭХП.
Наличие после ХП хемосорбциоиных слоев, вязких
пленок или пленок другой природы на поверхности
(см. гл. 2), а после ЭХП — оксидных и вязких
поверхностных пленок существенно повышает коррозионную
стойкость металла.
ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО И ХИМИЧЕСКОГО
ПОЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
ЭХП и ХП позволяют снизить шероховатость
поверхности изделий из многих металлов и сплавов и при этом
(в отличие от механических способов (МО) обработки)
удалить некондиционный поверхностный слой. Таким
образом, применение этих способов обработки может
быть широко использовано для получения важных
эксплуатационных свойств поверхности металлов.
Конечно, методами ХП и ЭХП невозможно достичь
такого высокого качества поверхности, как при
алмазно-абразивных и других доводочных операциях [15, 17,
19, 20, 23]. Однако в ряде случаев экспериментально
доказано преимущество ХП и ЭХП перед обработкой
резанием. Условно разделим эти преимущества,
относящиеся к отдельным методам, па общие, относящиеся ко
всем металлам, и частные.
К общим преимуществам относятся следующие:
производительность ЭХП и ХП в отличие от
производительности обработки резанием не зависит от
механических свойств материала и конфигурации изделий,
т. е. ЭХП и ХП целесообразно использовать для
чистовой обработки изделий из вязких, твердых и хрупких
материалов и сплавов;
ЭХП и ХП как при чистовой, так и при черновой
обработке в ряде случаев имеют более высокую
производительность, чем обработка резанием, п экономически
более целесообразны;
на поверхности после ЭХП и ХП вследствие
особенностей рельефа меньше оседает и удерживается
загрязнений;
14

обработка труднодоступной внутренней и фигурной
поверхностей, полостей, прорезей, снятие грата и
заусенцев на кромках возможны только методами ХП и ЭХП
пли осуществляются этими методами значительно
проще, чем обработкой резанием;
ЭХП и ХП можно использовать для удаления
дефектов поверхности (рисок, микротрещин и т. д.),
невидимых после механической обработки, прокатки или
волочения;
ЭХП и ХП применяют при удалении упрочненных при
механической обработке и дефектных слоев, а также га-
юпасыщениых слоев металла и газовых включений;
использование этих методов для обработки исходных
заготовок или промежуточной обработки позволяет
повысить качество изделий и производительность обработки;
после ЭХП и ХП увеличивается пластичность
поверхностных слоев, что может быть использовано для
увеличения степени вытяжки в процессе волочения,
штамповки, прессования и т. д.;
использование ЭХП и ХП при металлографических
исследованиях микро- и макрошлифов, изготовлении
шлифов для электронного микроскопа позволяет изучить
структуру и свойства металла без искаженного слоя.
Частные преимущества, которые относятся к
отдельным металлам, следующие:
ЭХП и ХП позволяют исключить присущую
металлам после механической обработки направленную
анизотропию магнитных свойств, что сказывается на
качестве тонких металлических покрытий;
обработка магнитных металлов и магнитопроводов
методами ЭХП и ХП позволяет существенно повысить
качество поверхности;
обработка методами ЭХП п ХП в процессе
производства изделий или перед нанесением покрытия
позволяет улучшить упругие характеристики пружин разного
инда из некоторых металлов и сплавов;
ЭХП и ХП применяют для доводки до готового
размера или уменьшения разиотолщипности, а также в том
-лучае, когда применение обработки резанием
невозможно (например, для доводки проволоки, ленты,
изделий толщиной в десятки микрометров и менее);
ЭХП и ХП с последующей термической обработкой
("чволяют повысить стойкость механически обработан-
15

НЫх инструментов, штампов, пресс-форм, прокатных
валков;
после ЭХП и ХП повышается надежность работы
изделий в особых условиях (например, клапанов
искусственного сердца);
после ЭХП и ХП поверхностей труб, отверстий
сложной формы, недоступных для механической обработки,
повышается пропускная способность благодаря
снижению трения среды с металлической стенкой;
комбинированные способы, включающие
термическую обработку с последующим ЭХП или ХП
поверхностей металлов позволяют значительно повысить
характеристики механических свойств (пластичность,
относительное удлинение, ударную вязкость);
ХП и ЭХП поверхности перед пайкой и сваркой
позволяют повысить качество соединения.
Недостатки ЭХП и ХП связаны с применением
кислот и других агрессивных сред, что приводит к затратам
на специальную вентиляцию, обезвреживание вредных
выбросов в атмосферу и водоемы и на коррозионно-
стойкое оборудование.
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО
ПОЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ
Методы ЭХП и ХП имеют много общего как по ме^
ханизму взаимодействия обрабатывающей среды И
металла, так и по достигаемым эффектам.
Анализ показывает, что во всех случаях обработки
металлов этими методами используются электрохимиче]
ские коррозионные процессы, протекающие в анодной
области.
Такие процессы протекают па границе металла ij
раствора-электролита и сопровождаются растворени
ем металла. В основном используются растворы кисло1!
и солей и для некоторых металлов (алюминиевых спла
вов и др.) — растворы щелочей. В эти растворы вводят^
ся различные функциональные добавки.
По сложившейся терминологии под ЭХП понимай:
процесс, осуществляемый с подводом постоянного тон
от внешнего источника к обрабатываемому издели:
(аноду) и электроду (катоду). В настоящее время и;
вестно также использование при ЭХП переменного ни
пульсного тока, а также реверсирования тока.
16

ж
Рис. 4. Этапы сглаживания
микропрофиля поверхности во времени
в процессе ХП и ЭХП
Рис. 3. Схемы типичных
анодных поляризационных кривых:
а — вольт-амперной; б —
галызапостатической; в —
потенциостатической
При ХП
электрохимические процессы протекают бе?
подвода внешнего тока, как
результат окислителыю-
восстаповптельиых реакций
системы металл — раствор.
При анодной поляризации металлов (рис. 3) протекают
следующие процессы:
па участке АБ — нормальное растворение металла
о выходом по току, близким к теоретическому. Скорость
диффузии продуктов анодного растворения в этой
области больше, чем скорость растворения металла.
Разность этих скоростей уменьшается по мере
приближения к точке Б;
на участке БВ скорость растворения становится
больше скорости диффузии, что приводит к накоплению
продуктов анодного растворения на поверхности металла.
Образующиеся фазовые пленки или слои продуктов
коррозии повышают сопротивление и снижают силу тока;
на участке ВГ происходит формирование на аноде
пассивной пленки. Напряжение растет, а сила тока
остается постоянной. На гальвапостатпческой кривой
2—152
17

(см. рис. 3, б) при увеличении регулируемого тока в
точках Б, В напряжение скачком возрастает до точки Г;
на кривой ГД начинается выделение газообразного
кислорода наряду с растворением металла. На
поверхности могут образовываться оксиды металлов.
Традиционно считалось, что сглаживание
поверхности анода происходит на горизонтальном участке
кривой и выше точки Г (в области перепассивации).
Большинство известных металлов электрополируют в
области ГД. Медь и медные сплавы иногда полируют на
участке ВГ, регулируя процесс изменением напряжения.
По теории и технологии ХП практически нет
специальной литературы. Лишь в нескольких работах
приводятся предположения о возможных механизмах ХП, при
этом ХП рассматривают как частный случай ЭХП.
Возможность описания процессов ХП появилась
после того, как было установлено, что они протекают в
активной области АБ анодной кривой [21]. Была
показана возможность регулирования толщины вязких пленок
продуктов коррозии с функциональными добавками
[А. с. 514912 (СССР); А. с. 578322 (СССР); А. с. 836217
(СССР)].
Большой теоретический и практический интерес
представляет ЭХП в активной области анодной
поляризации (ЭХПА), рассмотренное в гл. 3. При ЭХПА
электродный потенциал регулируется изменением силы тока
вместо введения окислителя.
ХП и ЭХП имеют несколько разновидностей. В
зависимости от поставленных задач и необходимой
толщины снимаемого слоя металла при ХП и ЭХП
различают:
глянцевание с приданием блеска поверхности, с
выравниванием субмикронеровностей (субмикросглажи-
вание) при толщине снимаемого слоя металла менее
1 мкм;
сглаживание с выравниванием микропрофиля н при
толщине снимаемого слоя металла 1—10 мкм;
химический ремонт, когда толщина снимаемого слоя
более 10 мкм (до 200 мкм и выше) и происходит
одновременное сглаживание микропрофиля.
Характер сглаживания поверхности при ХП и ЭХП
во многом одинаков (рис. 4). И при ХП и при ЭХП
имеют место диффузионно-пленочный механизм, связанный
с отложением продуктов растворения в микровпадинах и
18

преимущественным растворением мнкровыстуиов, it
постепенное сглаживание поверхности во времени.
Как видно из рис. 4, при ХП или ЭХП сначала
происходит съем большой толщины металла, при этом
образуются или могут накапливаться во впадинах более
толстые отложения вязких пленок продуктов
растворения и специально добавляемых веществ. По мере
сглаживания и уменьшения рельефа толщина вязких пленок
снижается.
При использовании ХП и ЭХП в качестве чистовой
обработки обеспечивают примерно одинаковое
сглаживание поверхности. Степень сглаживания зависит от
шероховатости исходной поверхности. По-видимому,
оценку изменения шероховатости целесообразно проводить
по относительной степени сглаживания W(%):
WKo KK
= - D 100,
Ко
где Ro и RK — соответственно исходное и конечное
значения выбранного параметра шероховатости.
В производственных условиях достигают
сглаживания поверхности металлов до iRa = 0,125MKM при ХП и
до iRa = 0,08 мкм при ЭХП при исходном параметре
Ra = 0,63...0,2MKM.
В процессе ХП и ЭХП достигается относительная
степень сглаживания W = 60...85%. Изменение
относительной степени сглаживания W во времени (рис. 5)
имеет экстремальный характер и оптимальную область
выдержки как при ХП, так и при ЭХП. При более
длительной обработке наблюдаются локальные эффекты
«переполирования» — неравномерное растворение
поверхности (из-за преимущественного растворения
границ зерен, отдельных зерен металла или поверхности
вокруг неметаллических
включений) или следы вы- ^у0
деления газов — краевые
эффекты.
Характер кривых при ХП
н ЭХП несколько разли-
Рис. 5. Изменение относительного
сглаживания в процессе ХП и ЭХП
г, мин
2*
19

чается. При ХП участок АБ круче (в связи с большей
скоростью съема металла), а участок БВ короче.
При ХП и ЭХП возможно и сглаживание
поверхности до Ra = 0,04...0,032 мкм. Для этого необходима смена
режимов обработки или электролитов с
последовательным изменением толщины вязких слоев на поверхности
таким образом, чтобы по мере сглаживания
формировались более топкие слои.
Для оценки отражательной способности обычно
используют фотоэлектрический блсскомер, например
ФБ-2. Сравнивая отраженный образцом световой поток
(при постоянной силе направляемого па образец света)
со световым потоком, отраженным эталонным зеркалом,
судят о степени отражения.
С помощью ЭХП, как правило, для большинства
плоских металлических поверхностей достигается несколько
более высокая степень блеска, чем с помощью ХП.
После ХП поверхность может иметь специфические оттенки.
Достигаемый после ХП блеск во многих случаях
обеспечивает требуемое качество. При хорошо шлифованной
механическим способом исходной поверхности
образующийся после ХП блеск на ряде металлов даже
интенсивнее, чем после ЭХП. При обработке изделий
сложной формы путем ХП можно достичь более
интенсивного блеска, чем при ЭХП, так как электролиты для
ЭХП, как правило, имеют относительно низкую
рассеивающую способность.
При полировании алюминиевой поверхности
методами ХП и ЭХП достигаются лучшие отражательная
способность и цвет, чем после обработки резанием, и пет
тенденции к потускнению, как после обработки
резанием. Следует отметить, что для алюминия и его сплавов
после ХП и ЭХП меньшая, чем после обработки
резанием, шероховатость поверхности обеспечивает более
прочное сцепление с покрытиями, лучшее качество
анодирования. ХП и ЭХП более пригодны для массового
производства, менее трудоемки и обходятся дешевле,
чем обработка резанием, особенно для деталей, не
поддающихся обработке на автоматах. Химическое
сродство процессов ЭХП и ХП с последующим анодированием
и нанесением гальванических покрытий упрощает
технологию анодирования и контроль качества изделий. Эти
операции требуют меньших площадей, чем при
обработке резанием.
20

В отдельных случаях для достижения максимально
возможного сглаживания и зеркального блеска
металлических поверхностей можно обработкой резанием
готовить поверхность к ЭХП или ХП. Опыт показывает, что
при ЭХП и ХП сглаживаются прежде всего
периодические отклонения рельефа, более идентичные по высоте и
конфигурации, закономерность которых зависит от
режима обработки резанием. Случайные, хаотично
расположенные неровности, различающиеся по высоте и
форме, сглаживаются менее интенсивно и полно.
Микропрофиль становится более пологим, с округленными
вершинами. Кристаллографический фактор (степень влияния
текстуры поверхности) рассматривался ранее как
основной при объяснении процессов сглаживания и блеско-
образоваиия в результате ЭХП.
Позднее было показано, что любое растворение
металла сопровождается сглаживанием. Но более
эффективное сглаживание связано с диффузионным
механизмом. В условиях, когда замедлена диффузия
продуктов растворения металла, сглаживание и блескообразо-
вание происходит интенсивнее. Образование оксидных и
других фазовых пленок затрудняет диффузию и,
следовательно, способствует сглаживанию и повышению
блеска.
Блеск поверхности при ЭХП связан с образованием
п растворением оксидных пленок. Многие авторы
считают, что наибольший блеск достигается при минимальной
толщине пленки, достаточной для предотвращения
травящего действия электролита.
Травление металла отличается от ХП и ЭХП малыми
диффузионными ограничениями, малым влиянием на
диффузию возможных солевых или других фазовых
отложений. В результате травления на поверхности
образуется более хаотическая топография рельефа, чем
после обработки резанием, ХП или ЭХП. По-видимому, в
процессе ЭХП и ХП при утолщении, разрушении и
отслаивании вязких фазовых пленок могут создаваться
условия для травления.
Качество поверхности после ХП и ЭХП существенно
зависит от природы и чистоты металла или сплава, что
дает возможность использовать эти процессы для
обработки. Производительность ХП выше, чем
производительность ЭХП, вследствие не только обработки без
специального присоединения пли подключения токоподво-
21

дов, но и более высокой удельной скорости съема
металла. При ЭХП съем металла зависит от плотности тока.
Достаточно высокая плотность тока (50—200 А/дм2)
достигается лишь при ЭХП изделий простой формы —
полосы, ленты, труб. При обработке в колоколах,
корзинах и на подвесках плотность тока значительно меньше.
В зависимости от назначения обрабатываемого
металла и состава раствора при ХП удельная скорость
съема металла изменяется в широких пределах: от 1 до
60 мг/(см2-мин). В растворах высокой вязкости,
образующих более толстые вязкие пленки, съем металла
минимальный (так как площадь выступов минимальна).
Лишь при высоких плотностях тока при ЭХП
высоколегированных сталей достигается удельная скорость съема
металла 15—50 мг/(см2-мин) в электролитах с ПАВ.
Конечно, при ЭХП больше возможностей
регулирования съема металла н автоматизации самого процесса
путем регулирования силы внешнего тока, чем при ХП
[26, 27].
Известно, что для отдельных металлов (алюминий)
путем ХП можно достичь более высокой коррозионной
стойкости в разных средах, чем после ЭХП. Путем ХП
можно повысить пластичность поверхностного слоя в
большей степени, чем с помощью ЭХП. По крайней
мере, это справедливо для сталей и молибденовых
сплавов.
Для решения вопроса о целесообразности
применения ХП или ЭХП необходимо в каждом конкретном
случае сопоставить преимущества этих процессов и
затраты на них. При этом можно руководствоваться
рядом основных показателей (табл.2).
Поскольку ХП производят простым окунанием в
раствор, и, как указывалось, обеспечивается высокая
скорость съема металла, этот метод имеет преимущества по
показателям 1—5, 8, 9, 17, 19—21. Особенно важно
существенное снижение энергозатрат, затрат ручного
труда, повышение производительности прп ХП, а также
относительно невысокая стоимость затрачиваемых
материалов.
С точки зрения улучшения свойств поверхности ХП
по ряду показателей не уступает ЭХП, а по повышению
пластичности — превосходит ЭХП.
Ряд исследователей указывает па следующие
недостатки процессов ХП: шикая работоспособность раство-
22

2. Сравнение ЭХП и ХП (по трехбалльной системе)
а
и
*
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Показатель
Степень сложности оборудования и
конструкций
Производительность
Возможность обработки внутренних
полостей и изделий сложной формы
Улучшение свойств поверхности:
сглаживание поверхности металла или
сплава при исходном значении
параметра шероховатости, мкм:
Rz>10
Ra>2,5
Ra=l,25...0,12
Ra<0,12...0,08
блескообразование:
на плоских поверхностях
на фигурных поверхностях
и мелких деталях
повышение пластичности
удаление дефектных слоев
повышение коррозионной стойкости
подготовка поверхности под
гальванические покрытия:
защитно-декоративные блестящие
защитно-декоративные черные
защитные
износостойкие и твердые
пористые
анодно-окисные
Возможность применения с целью
дефектоскопии
Возможность применения для обработки
многофазных сплавов
Возможность применения для
обработки разных металлов и сплавов
Массовое производство
Снижение энергозатрат
эхп
2
1
1
I
2
3
3
3
2
1
1
3
3
1
3
2
2
2
2
2
3
2
1
с
X
3
3
3
3
3
3
1
2
3
3
3
3
2
3
3
2
3
3
3
1
2
3
3
ЭХПА
1
2
1
_
—
3
1
2
2
3
2
3
2
3
3
2
3
—
2
2
_
2
2
23

Продолжение табл. 2
в
'А.
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Показатель
Снижение расходов на материалы
Снижение затрат на вентиляцию и
газоочистку
Возможность использования менее
коррозионно-стойкого оборудования
Работоспособность электролитов,
растворов
Возможность регенерации электролитов,
растворов
Снижение затрат на обезвреживание
отработанных электролитов, растворов
Затраты на обезвреживание промывных
зод
Возможность механизации и
автоматизации процессов
Возможность регулирования толщины
снимаемого металла
Снижение трудоемкости
Снижение времени вспомогательных
операций
Снижение трудоемкости подготовки
поверхности
эхп
1
3
3
3
3
3
3
2
3
2
1
2
с
X
2
2
2
1
1
1
3
3
2
3
3
3
ЭХПА
3
1
2
2
2
2
3
1
3
2
2
2
ров; трудность их корректировки и регенерации;
относительно высокая рабочая температура; выделение
агрессивных паров, необходимость вентиляции; получение при
обработке плоских поверхностей более низкой
отражательной способности, чем после ЭХП.
Тем не менее ХП находит применение при
декоративной отделке изделий из углеродистых и коррозионно-
стойких сталей, алюминия и его сплавов, меди и ее
сплавов (латуни, бронзы), цинка, никеля, титана и др. За
рубежом техническое применение ХП развивалось
намного быстрее и в более значительных масштабах, чем
декоративное.
Учитывая, что ХП — более простой и менее дорогой
процесс, чем ЭП (см. гл. 3), можно сделать вывод о
перспективности ХП металлов и сплавов не только для
декоративных, но и для технических целей.
24

Глава 2, ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОГО
ПОЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ
КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
Химическое полирование металлов и сплавов
является результатом их растворения вследствие
электрохимического взаимодействия с окружающей средой.
Используются коррозионные процессы в специально
создаваемых условиях для сглаживания и глянцевания.
Предлагаемая авторами теория ХП основывается па
общих закономерностях коррозии металлов в кислых
средах, разработанных Я. М. Колотыркнным, Н. Д. То-
машовым, Г. М. Флориамович и их учениками.
Ниже приведены сведения о кинетике электродных
коррозионных процессов для облегчения восприятия
последующего материала.
Коррозионный процесс протекает на границе двух
фаз: металл — окружающая среда. Результатом его
является переход атома металла из кристаллической
решетки в виде иона в окружающую среду. Реагирующие
частицы окружающей среды раствора — молекулы или
ноны — принимают при этом образовавшийся избыток
электронов.
Принципиальная особенность электрохимического
механизма коррозии заключается в том, что
взаимодействие реагента с металлом разделяется на два
самостоятельных, но сопряженных процесса — анодный и
катодный. Анодный процесс — переход атома металла в
виде иона в окружающую среду (раствор); при этом
валентные электроны атома металла непосредственно
не участвуют в анодном процессе. При катодном
процессе происходит ассимиляция остающихся в металле
избыточных электронов каким-либо реагентом среды,
который в этом случае восстанавливается. В исходном
состоянии он должен находиться в окисленной форме и
представлять собой акцептор электронов, т. е.
окислитель.
Вторая принципиальная особенность
электрохимической коррозии заключается в том, что скорости анодного
25

и катодного процессов зависят от межфазной разности
потенциалов, возникающей в топком слое па границе
фаз металл — раствор. Межфазный скачок потенциала
возникает в результате того, что в большинстве случаев
поверхность металла приобретает электрический заряд
одного знака, а прилегающий к металлу слой раствора —
заряд противоположного знака. Такую систему
называют двойным электрическим слоем.
Двойной электрический слой возникает при
соприкосновении металла с раствором вследствие того, что ионы
раствора отдают свои заряды металлу, а ионы металла
переходят в раствор. Например, при соприкосновении
раствора соляной кислоты с железом на его поверхности
могут разряжаться ионы водорода, отдавая свой
положительный заряд металлу, и возникать ионы Fe44". Так
как последние несут положительный заряд, то при их
образовании металл заряжается отрицательно. Заряды
поверхности притягивают из раствора ионы
противоположного знака и отталкивают одноименно заряженные ионы.
Таким образом, в прилегающем к электроду слое
раствора появляется избыток ионов с зарядом, знак
которого противоположен знаку заряда поверхности металла.
Этот слой вместе с заряженной поверхностью металла
образует двойной электрический слой на границе
металл — раствор. Возникновение его приводит, таким об-
пазом, к установлению некоторой разности потенциалов
(скачку потенциала). Когда между раствором и
металлом устанавливается равновесие (в этом случае систему
называют обратимой) разность потенциалов срР между
металлом и раствором определяется соотношением
RT
Фр=Фо+ -nF--lnaMen+.
Здесь фп — нормальный потенциал электрода, т. е.
значение фр при амеп+=1; R — газовая постоянная; Т —
абсолютная температура; F — число Фарадея: аМеп+ —
активность зарядов ионов металла,где п — количество
зарядов ионов металла.
В простейшем случае, если учитывать только
электростатические силы, действующие между заряженной
поверхностью и ионами раствора, можно представить
себе, что поверхность металла притягивает из раствора
ионы с зарядами, противоположными по знаку заряду
поверхности. Эти ионы располагаются вдоль
поверхности, приближаясь вплотную к ней; образующийся двой-
26

пои слои можно сравнить с плоским конденсатором,
расстояние между обкладками которого определяется
радиусом ионов d (рис. 6). Такая упрощенная картина
двойного слоя справедлива только при достаточно высокой
концентрации растворов электролитов. В
действительности в большинстве случаев двойной слой имеет более
сложное строение. В результате молекулярного
движения, с одной стороны, и электростатического
взаимодействия ионов с заряженной поверхностью металла — с
другой, ионная обкладка двойного слоя приобретает
диффузное строение, т. е. создается распределение
ионов, при котором концентрация одних ионов (со
знаком заряда, противоположным знаку металла)
возрастает по мере приближения к поверхности, а
концентрация ионов другого знака убывает.
2©
©
©
->©
ь
а)
Рис. 6. Распределение зарядов (а, в) и потенциала (б, г) в плотном
двойном слое (а, б) и в плотной и диффузионной частях двойного
слоя (в, г)
Скачок потенциала ср невозможно измерить
непосредственно и практически невозможно рассчитать, но о нем
можно судить косвенно — по потенциалу относительно
какого-либо другого электрода, называемого
электродом сравнения. Электроды сравнения отличаются
устойчивым, хорошо воспроизводимым значением ср.
Измеряемую величину ср называют потенциалом
электрода (электродным потенциалом), указывая
относительно какого электрода сравнения проведены
измерения: нормального водородного электрода (п.в.э.), хлор-
серебряного (х.с.э.) и т. д. Поэтому принято говорить,
что скорость электрохимической коррозии зависит от па>-
тепциала электрода.
27

Изменяя заряд металла при подаче электрического
тока от внешнего источника (поляризация внешним
током), можно достичь полного исчезновения ионного слоя
раствора у поверхности металла, т. е. исчезновения
двойного электрического слоя. Потенциал, при котором
поверхность металла не заряжена и ионный двойной
электрический слой отсутствует, называют потенциалом
пулевого заряда (фн.з)-
Характерная особенность коррозионных процессов —
участие в них свободных электронов. Скорость таких
процессов пропорциональна числу электронов,
отводимых с поверхности металлов в единицу времени,
поэтому скорость коррозии выражают в большинстве
случаев как плотность тока D=I/S (А/см2 или А/дм2).
Потенциал металлического электрода может быть
стабильным при равенстве числа электронов,
подводимых и отводимых от него в единицу времени, т. е. в
отсутствие подачи внешнего тока сумма скоростей
анодных реакций, протекающих на электроде, должна быть
равна сумме скоростей катодных реакций па нем:
2Da = 2DK. (1)
Потенциал, отвечающий условию (1), называют
стационарным потенциалом коррозии (фКОр). Этот
потенциал является необратимым, т. е. он смешен на какую-то
величину Дф относительно равновесных обратимых
потенциалов как анодной, так и катодной реакций и лежит
между ними. Равновесное значение потенциала
устанавливается на металлическом электроде в растворе его
собственных ионов, а смещение потенциала Дф от
величины фр называют анодной или катодной
поляризацией.
Скорость коррозии — ионизации металла, а
соответственно и восстановления окислителя однозначно
определяется значением потенциала коррозии.
Графическую зависимость скорости сопряженных
анодного и катодного процессов от степени поляризации
Дфа и Афк называют поляризационными
составляющими (анодными и катодными кривыми), а графическое
изображение обеих зависимостей — поляризационной
диаграммой. Такие диаграммы (рис. 7) строят, как
правило, в полулогарифмических координатах в связи с тем,
что согласно фундаментальному уравнению
электрохимической кинетики (уравнение Тафеля), зависимость
28

между скоростью электрохимической
циалом
A<p = a±blgD
реакции и потеи-
м
(2)
в указанных координатах представляет прямую линию
(Ь — тангенс угла наклона прямых).
Неличииы а п b в уравнении (2) называют
постоянными Гафеля. В дальнейшем мы будем рассматривать
■ц)Л1Жо величину Ь, которая показывает, насколько нуж-
iio сместить потенциал, чтобы скорость реакции
увеличилась в 10 раз, т. е. при IgD—l величина b равна
соответствующему отрезку по оси ц.
-6 "4
LgD,A/cM
Рис. 7. Зависимости
скорости анодного (1) и ка-
годного (2) процессов от
ттенциала
9>кр <Рлп У>ог У
Рис. 8. Зависимость скорости
коррозии от потенциала
Поскольку химическое сглаживание поверхности про-
1сходнт непосредственно в процессе ионизации металла,
)ассмотрнм подробнее обобщенную схематичную анод-
ivio поляризационную кривую (рис. 8). Участок АС опи-
ывается уравнением Тафеля (тафелевский участок) —
>блаеть активного растворения (активная область).
Скорость растворения здесь растет с ростом потенциала
ю логарифмическому закону.
При потенциалах положительнее точки С становится
■а.иетным торможение процесса, связанное с началом
|Дсорбции кислорода на поверхности металла. При даль-
К'ншем повышении потенциала на поверхности образует-
я защитный пассивный слой. Это область СД (переход-
1ая область). Потенциал, соответствующий максимуму
ока, который для достаточного развития пассивации
должен быть превышен, называют критическим потен-
шалом пассивации (фкр), а соответствующую плотность
29

DI<P — критической плотностью пассивации. Область Oil,
где скорость растворения невелика и практически не
зависит от потенциала, называют областью пассивного
состояния.
Для некоторых металлов (Сг, Мм, Мп) при
достижении определенного (зависящего от среды, температуры и
состояния поверхности) положительного потенциала
наблюдается нарушение пассивности, что связано с перс-
ходом этих металлов в раствор в виде комплексных номов
с более высокой, чем на участке АС степенью
окисления, например, Сг042_ в случае коррозии хрома. Эта
область HG, начиная от потенциала перепассивации ерп.п,
называется областью перепассивации, или областью
транспассивного состояния.
За областью перепассивации может вновь
наблюдаться торможение анодной реакции (участок GE), —
вторичная пассивность, природа которой еще
однозначно не определена, а затем в точке сро2, соответствующей
потенциалу начала процесса, — выделение кислорода
согласно реакции 2Н20->-02+4Н++4е, а сила тока снова!
возрастает.
После того как потенциал выделения кислорода до|
стигнут, анодная поляризационная диаграмма имее1!
снова логарифмическую зависимость.
При отсутствии внешней поляризации в реальном
коррозионном процессе скорость растворения металл^
зависит от эффективности катодного процесса. Чем ин
тенсивнее катодный процесс, тем более положительны!
будет потенциал коррозии (рис. 9). В зависимости о1
того, на каком участке поляризационной кривой Пересе
кутся анодные (А) и катодные (К) кривые, можно су
дить о том, в каком состоянии находится металл: актив
ном, переходном, пассивном и т. д. Например, при катод
ном процессе Ki — активное состояние, при К2 — пассив
ное состояние.
Различают поляризационные кривые двух видов
1) кривые D = f((p), полученные путем измерения ток]
при фиксированном потенциале; 2) кривые K=f(cp|
В последние десятилетия в практике электрохимиче
ских исследований широко применяют приборы — пс
тенциостаты. С помощью этих приборов путем налож<
ния тока (внешней поляризации) можно задать и noi
держивать постоянным потенциал, отвечающий любо
точке поляризационной кривой (либо изменять потенцг
30

Рис. 9. Поляризационные диаг- J7
раммы пассивирующегося
металла
ал во времени с
определенной скоростью). При этом
получают значение
плотности тока, представляющее
собой алгебраическую сумму плотности анодного и
катодного токов.
Вблизи равновесных потенциалов соответствующие
токи (анодные или катодные) бывают пренебрежимо
малы по сравнению с током противоположного знака и ток
можно без большой погрешности считать полностью
анодным или катодным. Однако при потенциалах,
отвечающих активному участку анодной кривой, и
достаточно эффективном катодном процессе скорости обоих
процессов могут быть соизмеримы. В этом случае
целесообразно вычислять скорость коррозии не по значению
плотности тока, а по потерям массы образца или путем
химического анализа раствора.
При рассмотрении химического сглаживания нас
преимущественно будет интересовать область активного
растворения. Механизм активного растворения, в том
числе и в кислых средах, наиболее подробно изучен для
металлов группы железа.
Согласно современным представлениям, активное
растворение металлов идет через образование на их
поверхности комплекса металла с анионами раствора в
несколько последовательных стадий, из которых одна
(или две) является замедленной и определяет скорость
всего процесса (контролирующие стадии).
Образующиеся комплексы анионов с металлом, как правило,
промежуточные продукты, которые затем распадаются, т. е.
анионы играют роль катализаторов.
Схематически это можно представить
последовательностью трех реакций:
1) специфическая адсорбция анионов па
поверхности металла:
Me-f mAm"^ (MeAm)m -адс;
2) электрохимическая стадия, определяющая
скорость всего процесса, — переход комплекса в раствор:
(МеАт) т-адс_+ (МаАт) п-тВпДн+пе;
31

3) распад комплекса на простые ионы:
(МеАт)п-т^Меп+водн+тА-ВОдн.
Ускоряющее действие аниона имеет место по
достижении определенной концентрации, которая зависит от
природы металла и аниона.
Чаще всего в роли ашюиов-комплексообразователен
выступают гидроксильные ионы ОН Было установлено,
что, по крайней мере, для металлов группы железа это
относится и к кислым средам, где взаимодействие
металла с гидроксил-понами происходит в результате
диссоциации молекул воды в процессе их адсорбции:
Fe+H2O^Fe(OH)-aflc+H+.
Однако в роли комплексообразователей могут
выступать и другие анионы раствора, например S04"2, а так-
ме нейтральные молекулы в зависимости от хемосорбци-
онной способности компонентов раствора. Эта
способность зависит не только от природы самих компонентов
и металла, но и от значения электродного потенциала.
Предложенные более подробные схемы растворения
железа в кислых средах соответствуют двум
механизмам. Первый из них отвечает полученным
экспериментальным данным — порядок реакции по ионам ОН"
n0l.,-=l (или Пн+=1), а наклон тафелевскнх прямых
Ьа = 40мВ:
Fe+H2O^Fe(OH)-a«c+H+; (3)
Fe(OH)-cfla^Fe(OH)aAC+e; (4)
Fe(OH)aflC^Fe(OH)aAC-fe;
Ре(ОН)адс—-Fe(OH)+-r-e; (замедленная стадия) (5)
Fe(OH)++H+^Fe2++H20. (6)
Второй механизм отвечает совокупности эксперимент
тальных данных: пон-=2, пн+=—2, Ьа = 30мВ.
Согласно этому механизму после стадий (3), (4) про
цесс протекает по следующим стадиям:
Fe(OH) aAC+Fe^Fe (FeOH) адс;
Fe (FeOH) адс+ОН-—• Fe (ОН) aecFeOH+2e
(замедленная стадия) J
FeOH+-f-H+^Fe2++H20.
32

Преимущественная реализация той или пион схемы
ta в и с ит как от активности поверхности, так и от потен-
нала электрода.
МЕХАНИЗМ ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
Химическое сглаживание можно считать разновидно-
:тыо электрохимического с той разницей, что последнее
фоисходит благодаря наложению внешнего тока, а
химическое — благодаря коррозии. В механизме обоих
фоцессов есть много общего, однако как считают авто-
)ы некоторых работ, например [21], химическое полиро-
зание имеет свои особенности. Это обусловлено в пер-
>ую очередь следующим. ЭХП представляет собой
расширение металла при значительных плотностях внешне-
о анодного тока (в области потенциалов пассивности,
исрепассивации и выделения кислорода), а ХП —
расторг нпе металла при потенциалах коррозии, которые
1аже в применяемых растворах с сильными окислитсля-
лп, как будет показано ниже, находятся в области
активного растворения металла. В обоих случаях в ре-
(ультате анодного растворения достигается различная
:тепень выравнивания рельефа поверхности — глянце-
запие, полирование, то и другое одновременно, а при
специальных методах химического сглаживания — шлифо-
заппе.
К настоящему времени сложились следующие
общепринятые представления о природе ЭХП: выравнивание
микрорельефа, т. е. сглаживание, происходит вследствие
возникновения на поверхности металла вязкой пленки,
состоящей из продуктов реакции. Сглаживание обуслов-
пено в основном диффузионными преимуществами мик-
эовыступов. Сглаживание практически прекращается,
шгда радиус кривизны микровыступов становится
равным толщине диффузионного слоя. Очевидно, что
диффузионно-пленочный механизм не обеспечивает
сглаживания рельефа, линейные размеры которого меньше
толщины диффузионного слоя.
Сглаживание субмикрорельефа, т. е. глянцевание,
[связывают с образованием в процессе ЭХП тонких
оксидных слоев, причем необходимым условием является их
Периодическое образование и растворение.
Эти представления были положены авторами в
основу изучения механизма ХП.
3 152
33

МЕХАНИЗМ ХИМИЧЕСКОГО ГЛЯНЦЕВАНИЯ
Наиболее универсальными и широко применяемым
для химического глянцевания сталей являются водны
растворы трех кислот (серной, азотной и соляной) с рс
гулирующими добавками. В некоторых случаях серна!
кислота может быть заменена па фосфорную.
Поведение коррозионно-стойких сталей аустепитпоп
класса в этих растворах при 70°С и выдержке в течет)
Змии отражают тройные диаграммы (рис. 10). Для пв
строения тройных диаграмм измеряли четыре параме]
ра: скорость растворения металла, потенциал коррози]
параметр шероховатости и блеск поверхности.
В зависимости от внешнего вида поверхности па диг
граммах растворения стали 12Х18Н10Т (рис. 10, а) о*
мечаются области: О — осветление, О—Т — осветлепи
с участками травления, Т — травление, НП — неусто!
чивая пассивность, П — пассивность, С — сглаживанш
При введении в указанную систему блескообразоват<
ля (БО) — красителя кислотного оранжевого (KKQ
наблюдается область глянцевания (рис. 10, б).
Зависимость скорости К растворения стали от потеУ
циала (построенная по данным диаграмм) носит харан
тер анодной поляризационной кривой (рис. 11). Hmed
вал потенциалов коррозии, соответствующих облает
глянцевания, приходится на участок активного раствв
рения (рис. 11, а).
Тройные диаграммы растворения углеродистой стал
при 50°С и выдержке в течение 5 мин (рис. 12) сложнее
чем при растворении высоколегированной стали. Пом!
мо области глянцевания Г], имеется еще одна облает!
глянцевания Г2 при высоких скоростях растворения. Х^
рактерпой особенностью этих диаграмм является отсу^
ствие областей пассивности и неустойчивой пассивност!
Наоборот, увеличение концентрации азотной кислот|
ведет к резкому возрастанию скоростей растворения. Hj
поверхности из углеродистой стали не достигается стол
высокая степень блеска, как на поверхности из Koppd
зиоппо-стойкой стали.
Состав раствора, отвечающий одной из точек обл|
сти глянцевания и на примере которого выполнена ochoi
пая часть теоретических и технологических экспериме!
тов, в дальнейшем называется основой. Основа для ст*
ли 12X1811 ЮТ, г/л: H2S04 — 105, HN03 — 60, HCl -I
34

Рис 10. Диаграммы
растворения стали 12Х18Н10Т в
водных растворах кислот:
а — без добавок; б —
ККО-Ю г/л; в -
ПАА - 2 г/л, ОП-10 -
2 г/л. В числителе —
скорость растворения,
мг/(см.2-мии), в
знаменателе фкоР) мВ (ХСЭ)
48, вода — остальное.
Основа для
углеродистой стали, г/л:
H2S04 — 260, HN03 —
90, НС1 — 56, вода —
остальное.
Интересно отметить
следующую
особенность тройных
диаграмм углеродистой
стали. Активное
растворение внутри
каждой области
соответствует прямой со своим
углом наклона в
координатах ф—lgKf что
свидетельствует о
смене механизма при
переходе из одной области
в другую. На
диаграммах растворения
углеродистой стали внутри
области травления
можно выделить еще
Две области (I и II) —
"е по характеру
получаемой поверхности, а
по механизму
растворения. Появление этих
областей связано, по-
350 420
Н250^,ф
видимому, с более широким диапазоном концентраций
серной кислоты на этих диаграммах.
Область I характеризуется понижением скорости
растворения и увеличением перенапряжения. Она отвечает
35

К,кг/(м*-с)
Рис. 11. Зависимость скорости
коррозии от потенциала в вод-
пых растворах H2SO<—HN03—
HCI (а) и в присутствии бле-
скообраэователя К КО —I
10 г/л (б). Обозначения те жц
что и на рис. 10
максимальным
концентрациям серной кислоты, ко*
торые повышают степень
участия ионов S042~ в
анодном процессе. Это приводит
к уменьшению скорости
растворения. В то же врем$
смещение от максимальное
-зор\^т-т 5оо\боопщ9,мв концентрации H2S04 к мини-
^ * тг^ ' мальной (в области II) при'
6)
(в области II) при
водит к повышению рН от
—1,26 до —0,6 и к резкому
возрастанию скорости растворения. Скорость анодногс
процесса при этом увеличивается настолько резко, что
несмотря на то, что концентрация азотной кислоты уве^
личивается в этом же направлении, стационарный
потенциал смещается в отрицательном направлении, и эта об'
ласть описывается тафелевской прямой с углом наклона
более 90°.
Тот факт, что каждая область диаграммы описывает*
ся уравнением Тафеля с определенным коэффициентом]
Ь, объясняется различными значениями ф и различным]
соотношением концентраций анионов ОН", S042~ и сН
вследствие чего в результате их конкурирующей адсорб
ции доля участия каждого аниона в сопряженных парал:
лельных реакциях различна при переходе из одной
области в другую.
Зависимость cp=f(lgD) представляет собой прямукГ
линию в пределах областей глянцевания как для корро
зионно-стойкой, так и для углеродистой сталей (рис. 13)
что свидетельствует о тафелевом механизме растворения
Образование оксидных пленок в активной области ма
ловероятно. Появление блеска при химическом глянце
вании может быть связано с образованием па поверхпо
сти других тонких пленок
36

$60
О ЦО 280 МО 560 700 040
а) иг50ч>г/«
Окна,т/я
(лк?б
WNOjjr/л ПО 280 Ь20
560
V
700 81/0
Рис. 12. Диаграммы растворения СтЗ:
а — ККО-10 — 10 г/л; б - ПАА — 2 г/л и ОП-10 — 2 г/л.
В числителе — удельная скорость растворения, мг/(см2-мин);
в знаменателе — фкор> мВ (ХСЭ)
Ряд авторов традиционно связывают блескообразую-
Щие свойства, которыми обладают некоторые
органические вещества, со степенью их адсорбции. Однако
исследования показали, что вещества, повышающие поверх-
37

-'gOO
'0,1 o,z
lgJ)tA/CMz
(f/A
37
31
25
4
-
'
fy
в
J У
/2-ъ
i
52
<f
I
56
^>
i
60
6-10
^*^4
I
64 68
Рис. 13. Поляризационные кривые:
1 — полирование стали 12Х18Н10Т; 2 — обработка в растворе
без добавок; 3 — глянцевание 12ХШ0Т; 4 глянцевание СтЗ
(в области Гг); 5 — полирование СтЗ; 6 — глянцевание СтЭ
(в области Г))
Рис. 14. Степень блеска образ:
цов, обработанных в раствор!
глянцевания с блескообразова
телями в зависимости от по
верхностного натяжения эти:
растворов:
1 — основным желтым; 2 —
кислотным синим; 3 —I
кислотным алым; 4 —I
кислотным черным; 5 — кис]
лотным оранжевым; б — тро«
пеолином
ностное натяжение раствора (с меньшей степенью
адсорбции), обеспечивают больший блеск образцов
(рис. 14).
Природу пленок, формирующихся на поверхности в"
процессе химического глянцевания, удалось выяснить,
изучая взаимосвязь между молекулярной структурой
веществ и их блескообразующей способностью. Эффек
тивными блескообразователями являются органиче'
ские соединения, имеющие функциональные группы
склонные к ионной и координатной связи в ортоположе
нии друг к другу. Такие вещества являются сильнейши
ми комплексообразователями.
Лучшие блескообразующие свойства у соединений
трех типов: 1) салициловой кислоты и ее производных!
где лигандами являются фенолятные и карбоксидатны|
38

попы, расположенные в ортоположепии друг к другу;
2) о-оксиазокрасителей, в которых лнгандами являются
фенолятпый ион и атомы азота азогруппы (красители —
производные хромотроповой кислоты), представляя
собой О, О'-оксиазокрасители, являющиеся очень
эффективными блескообразователями; 3) красителей,
содержащих пиридиновое кольцо (гетероциклический атом
азота, расположенный в ортоположепии к азогруппе),
например, 4-2 (пиридилазо)-2-резорцин, имеющий в
ортоположепии к азогруппе атом азота и фенолятпый ион.
Исходя из такой специфики молекулярного
строении блескообразователей можно сделать следующий
вывод. Блескообразование в процессе химического
глянцевания связано с выравниванием субмикрорельефа
благодаря образованию на поверхности металла пленок
хелатпых комплексных соединений типа
Обнаружено влияние сульфогруппы на блескообразу-
ощне свойства добавок. Наличие последней в ортополо-
кенип к оксигруппе устраняет блескообразующие свой-
:тва соединений. Такое отрицательное влияние ортопо-
южения сульфогруппы по отношению к оксигруппе
ложно объяснить образованием внутримолекулярных во-
юродных связей между водородом оксигруппы и суль-
рогруппой. При этом происходит частичная или полная
1езактивация оксигрупп, что также исключает
замыкание хелатной связи.
Рентгеноструктурным анализом было установлено,
frro при комплексообразовании с металлом молекулы
Ь-оксиазокраснтелей располагаются симметрично. При
Ьтом два кислородных атома и атомы азота образуют
квадрат, азогруппа расположена вне плоскости наф-
39

тольного и фенильного остатков. Оптический микроско!
с большим увеличением позволяет наблюдать на поверх]
ности микрошлифа, обработанного в растворе химическа
го глянцевания, наличие тонкой розоватой почти сплош]
ной пленки толщиной 0,8—1,2 мкм.
Образование хелатных пленок на поверхности метал
ла является необходимым, но недостаточным условием
процесса глянцевания.
В растворе одной серной кислоты в присутствии ККС
(Юг/л) и соблюдении всех остальных параметров хими
ческого глянцевания: рН, потенциала (с помощью потен
циостата), температуры и времени — эффект глянцева
ния отсутствует. Необходимым условием его достиже
ния является наличие азотной кислоты, роль которо
объясняется не только участием в катодной реакции
При наличии азотной кислоты на потенциоднпамическо;
кривой (рис. 15) в катодной области наблюдается волне'
образный характер кривой (кривая 1). Парциальпа
анодная кривая (кривая 2) имеет другой характер.
ш л
К it f-lh M
5,°1*
I
1дВ,А/м2
с,з
O.'i
',и
20
:> >.!
--^<
\ zL-
\f\jJ-
II 1 1 / 1 1 -
'■(',3 -О/, О 0,4 0.8 1,2 <р,В
^^У
- 2
- О
-2
-2
ЛО
2
Рис. 15. Зависимость параметра шероховатости и степени блеска ст!
ли 12Х18Н10Т от потенциала при обработке в водном растворе сед
ной и азотной кислот:
1 — потенцподинамическая кривая (шкала I); 2 — парциальп
анодная кривая (шкала II); 3 — степень блеска б гюверхнос
(шкала II); 4 — Ra (шкала III) в присутствии добавок, г/,
ВРП —2, ПАВ — 2
40

Указанные колебания катодного тока связаны с
особенностью катодного процесса
NO-3+2e+3H+^HN02+H20. (7)
Колебания потенциала и соответственно тока на
поверхностях из коррозионно-стойких сталей в
разбавленных растворах азотной кислоты объясняются
неустойчивостью азотистой кислоты, которая легко разлагается на
свету и при нагревании, что приводит к чередованию
процессов накопления азотистой кислоты и ее коренному
разложению. Наиболее явные колебания тока при
условиях химического глянцевания наблюдаются в довольно
узком интервале потенциалов ф=0,1...—0,25 В (см.
рис. 15 и рис. 16). Именно в этой области потенциалов
происходит экстремальное повышение блеска
поверхности (см. рис. 15, кривая 3).
В отсутствие блескообразователя глянцевания не
наблюдали ни в данной области, ни во всем диапазоне
потенциалов. Таким образом, глянцевание
непосредственно связано с наличием блескообразователя и
периодическими колебаниями, характерными для катодного
процесса. Совместное влияние этих двух факторов можно
объяснить следующим. В хелатный комплекс на
поверхности стали вступает хиноидная образовавшаяся в
результате протонизации в кислой среде форма
блескообразователя
w-<5>-*=* <g> ^W-<0>-""-* = ® <*>
)~( он~ \0)
0<;ai<pap.-;a Хцноиднгя ipapaa
Равновесие (8) очень подвижно и чувствительно
к концентрации ионов водорода.
В период накопления азотистой кислоты по реакции
(7) в приэлектродном слое идет подщелачивание и
равновесие (8) смещается влево. В этот период идет
разрушение хелатных пленок. В период образования азотной
кислоты происходит сдвиг реакции (7) влево, а
равновесие (8) сдвигается вправо. Это период образования хе-
л-атных пленок,
Я

I л
О 60 120 730 240 300 360 т, с
Рис. 16. Изменение силы тока во времени для стали 12Х18Н10Тпри,
постоянном потенциале (ХСЭ) в водном растворе H2S04 и HN03
с добавками:
1 — Ф= ±0,05 В; 2 — q>=—0,1В; 3 — ср= ■— 0,25 В; 4 —
Ф= —0,35 В
Явление колебаний потенциалов и токов,
соответствующих глянцеванию, позволяет сделать вывод о том,
что периодическое образование и растворение хелатиой
пленки при химическом глянцевании является таким же
необходимым условием, как и периодическое
образование и растворение оксидных пленок при
электрохимическом.
МЕХАНИЗМ ХИМИЧЕСКОГО СГЛАЖИВАНИЯ
При химическом сглаживании микрорельефа (в
отличие от субмикрорельефа) образование хелатпых
пленок неэффективно.
Широко применяемый в отечественной практике
раствор с добавкой ККО или кислотного черного красителя
изменяет, например, шероховатость с Ra = 2,5...1,25 мкм
до Ra = 1,25...0,63 мкм. Работоспособность этого
раствора также весьма низка и составляет 8—20 дм2/л. По cy-j
ществу, в этом растворе достигается лишь эффект гляп-1
цевапия.
Сглаживание, как было сказано выше, происходит
в соответствии с диффузионно-пленочным механизмом
благодаря наличию вязкого слоя. Вязкий слон продуктов
реакции образуется в процессе взаимодействия металла
42
0,10
0,08
0,06
0,0',
0,02

с раствором химического сглаживания. Так же как и при
ЭХП, высота микронеровностей, сглаживаемых при
химической обработке, соответствует эффективной
толщине вязкого слоя. В связи с этим представляется
возможность регулировать параметры процесса ХП, изменяя
толщину вязкого слоя в зависимости от параметра
шероховатости поверхности. Такую возможность дает
совместное введение в раствор для сглаживания
водорастворимого полимера (ВРП) и ПАВ. Присутствие ВРП,
в частности полиакриламида (ПАА), существенно
увеличивает вязкость раствора, что ощутимо сказывается
на его сглаживающей способности (рис. 17).
Снижение вязкости ПАА в кислотном растворе в ра-
5отс [18] объясняется тем, что хотя в кислой среде ами-
аы подвергаются диссоциации, но из-за малой степени
шссоциации и благодаря тепловому движению
макромолекулы сворачиваются в клубок. Наблюдаемый на
■)пс. 17 максимум кривой представляет собой типичную
аномалию вязкости растворов полимеров и объясняется
пруктурообразованием [18].
Оптимальное сглаживание поверхности стали зависит
рт концентрации ПАА в растворе (табл. 34.
). Зависимость сглаживающей способности раствора
ПАА в растворе-основе
Концентрация
ПЛА, г/л
1,5
10
20
70
80
90
Ra, мкм
до
полирования
0,48
0,78
9,42
0,80
0,62
0,52
после
полирования
0,36
0,45
0,25
0,39
0,22
0.10...0.15
от концентрации
Относительное
сглаживание, %
25
32
40,5
45
60
81
ПАА в кислых средах в отличие от водных суспензий
обладает слабыми поверхностно-активными свойствами
(рис. 18) и плохо растворим. Это объясняется тем, что
;сли в водных растворах амидиая группа —CONH2 ча-
зтпчпо гидролизуется с образованием катионной группы
rCONll2+H2O^CONH+3+OH-, TO B кислой среде тем
Золее можно предполагать образование группы
-CONH3+,
43

Рис. 17. Зависимость относительно!
вязкости растворов от концентрации
ПАВ при t = 70°C:
1 — водный раствор ПАА; 2 —
водный раствор ПАА и ОП-10 (в со
отношении по массе 10:1); 3 — рас
твор для ХП с ПАА; 4 — раство]
для химического полирования i
ПАА и ОП-10 — (в соотиошенш
по массе 10:1)
Потенциал нулевого заряд;
железа в кислых средах паха
дится в пределах от —0,'
до —0,37 В (НВЭ), а потенци
ал коррозии стали 12Х18НКГ
и СтЗ в растворах для хнми
ческого сглаживания изменяет
ся соответственно от 0 м
0,028 В и от 0,07 В до —0,0!
(НВЭ). Таким образом, по
верхпость стали в исследуемых растворах песет положи
тельный заряд. Поэтому можно предположить палнчм
сил электростатического отталкивания между молекула,
ми полиакриламида и поверхностью стали.
Косвенно это подтверждается слабым ингибирующш
эффектом полиакриламида. Скорость саморастворепн;
стали в растворе-основе с введением 2 г/л ПАА умепь
шается с 11 до 8 мг/(см2-мин). В то же время выравпи
вающая способность раствора зависит не от его вязка
сти во всем объеме, а от вязкости прнэлектродного слоя
Для выравнивания поверхности необходимо обеспечит
адсорбцию ВРП па поверхности обрабатываемого метал
ла. Этого удалось достич
п-
во
60
W
20
0
-
г
2 J
/о/.
i
&
hO SQ C)r//r
G-103 ,Дж/мг
65
55
Ь5
35
75
frwi^ ^
~° -P >.
2
~
\
V
I I I I
введением в раствор, кроМ
ВРП, ПАВ определенно!
класса.
При ЭХП широко приме
пяют различные ПАВ. И
положительное влияние н
процесс объясняют по-раэ
0,5
Z 3 ¥С,г/л ХП
Рис. 18. Влияние добав^
ОП-10 (1) и ПАА (2) на повер
ностное натяжение растворов д.|
а

ному, но всегда связывают с выделением на поверхности
стали кислорода. Так, влияние катиопоактивных веществ
(сульфоуреида, сульфопоната, ингибитора И-1-В и др.)
некоторые исследователи объясняют их адсорбцией
благодаря наличию на поверхности стали ряда промежуточ-
tux частиц окисления гпдроксила (ОН", М0'2, 0~2,
_ и др.). Другая группа исследователей объясняет
тияпие ПАВ па ЭХП подавлением реакции выделения
нслорода вследствие уменьшения краевого угла смачи-
пшя и уменьшения критического размера пузырь-
л [2].
Применение ПАВ, используемых при ЭХП в раство-
)ах для химического сглаживания, неэффективно. Веро-
иио, это связано с тем, что ЭХП происходит в области
нпепциалов, значительно отрицательнее потенциала
вычленил кислорода. В данном случае при подборе ПАВ
!уж1ю исходить из значения заряда самой поверхности
металла. В связи с этим следует ожидать адсорбцию
ппюноактивных или молекулярных веществ, молекулы
соторых представляют собой диполи.
Наибольшее относительное сглаживание наблюдает-
:я при введении оксиэтилированных фенолов (ОП-7,
ЗП-10, лесополь ДС-РАС) и оксиэтилированных спиртов
неополов, синтанолов) при их содержании в растворе
№—80 г/л, что соответствует максимуму вязкости этих
)астворов. В то же время исследования показали
см. рис. 18), что минимальное поверхностное натяже-
ine о на границе раствор — коррозионно-стойкая сталь
Юстигается уже при концентрации ПАВ, равной
'не. 1 П. Относительное
глаживание поверхно-
ти (1), изменение ско-
toi.тп потери массы (2,
") и потенциала (3, 3')
процессе обработки в
астворе для химическо-
о полирования. Кривые
', 2', 3' — для растворов
добавками
О 2,4 4,8 7,2 9,6т-100,с
45

1 —1,6 г/л, что соответствует критической копцептраци!
мицеллообразовапия (ККМ).
В связи с этим хороший эффект сглаживания при кон]
центрации ОП-10, равной 80 г/л, можно объяснить повь|
шепнем общей вязкости раствора.
Совместное введение в раствор ПАА (1,5 г/л) и ПА1
в концентрации, равной критической концентрации мм
целлообразовапия ККМ (1,5...2 г/л), дает значительны]
сглаживающий эффект и оказывает существенное влн^
мис на другие параметры процесса (рис. 19).
Наблюдаемый эффект можно, вероятно, объяснит
образованием «мостика» из молекул ОП-10 между щ
верхностью стали и молекулами ПАА. Такое совместно
действие ПАА и ОП-10 приводит к созданию диффузиоь
ного вязкого слоя, обеспечивающего высокое сглаживг
иие поверхности.
Взаимодействие молекул ОП-10 с поверхностью ста
ли осуществляется благодаря лиофилыюй части молек)
лы. Гидрофобная часть молекулы ОП-10 взаимодейств)
ет с аналогичной частью молекулы ПАА и этим обесш
чивает его адсорбцию (рис. 20). Адсорбированный мопс
г-70г,кг/»: -и г
16
12 2
8 -
* -
п\ i I
120 2Ь0 J 60 480 600 г, с 0,1 0,2 0,3 Ofitgc
о) 5)
Рис. 20. Адсорбция ПАА на поверхности стали 12Х18Н10Т из pf
створа для ХП:
а — изменение во времени без ОП-10 (1) и с 3 г/л ОП-10 (1
при 70°С; б — изотерма
молекулярный слой молекул ПАВ, кроме того, взанм<
действует с растворителем — водой. Взаимодейств!
с водой осуществляется благодаря образованию Н-свя:
кислорода гликолевых групп с молекулами воды.
Результаты электрохимических исследований ко
вен но подтверждают адсорбцию ПАА при его совместно
введении с ОП-10 в раствор химического сглаживаии
1,90
1,85
1,80
7j7S
0
^S
l l l I
4C

Из рис. 21 видно, что с увеличением концентрации ПАЛ
стационарный потенциал сдвигается в отрицательную
сторону, максимальный его сдвиг наблюдается при
концентрации, соответствующей максимальной вязкости
раствора (см. рис. 17), равной 90 г/л. Примерно такой же
сдвиг потенциала достигается и при концентрации ПАА,
значительно меньшей (3 и Юг/л), но в присутствии
ОП-10 (соответственно 2 и 3 г/л).
При большом увеличении микроскопа на поверхности
стали, обработанной в растворах дл.я химического
сглаживания с добавкой ВРП и ПАВ, можно наблюдать
скопление глобулярных образований в микротрещинах
поверхности вокруг неметаллических включений и других
дефектов. Диаметр глобул составляет 1—7,4 мкм.
Исследования с помощью электронного микроскопа
подтверждают последовательное сглаживание микро-
Рис 21. Изменение потенциала стали
12XI8H10T в растворе для химического
полирования:
1 — без добавок; 2 — с 90 г/л ПАА;
3 — с 50 г/л ПАА; 4 — с 10 г/л ПАА
и 3 г/л ОП-10; 5 — с 70 г/л ПАА и
10 г/л ОП-10; 6 — с 3 г/л ПАА и
2 г/л ОП-10
-0,7-0,6-0,5-0,^-0,3 р,Н
Рис. 22. Зависимость
скорости растворения стали
12Х18Н10Т (1, 2) при
постоянном потенциале
ср= —215 мВ и СтЗ
(3, 4) при постоянном
потенциале ф= — 260 мВ
от рН при сглаживании
(1, 3) и глянцевании
(2, 4)
рельефа в процессе химического сглаживания и
субмикрорельефа в процесс^ последующего глянцевания.
Область сглаживания на тройных диаграммах в
присутствии добавок ПАА (2 г/л) и ОП-10 (2 г/л) показана
ii;i рис. 10. Области сглаживания и глянцевания па всех
47

рассмотренных диаграммах как для
коррозионно-стойкой, так и для углеродистой сталей, описываются в
координатах ф — lgDa параллельными прямыми с углом
наклона 40 мВ (см. рис. 13) и порядком реакции по
нонам водорода пн+=1 (рис. 22). Исключение
составляет прямая, описывающая область глянцевания
коррозионно-стойкой стали, что связано, вероятно, с хемосорб-
цией на ее поверхности молекул блескообразователя}
Угол наклона в этом случае составляет 60 мВ (см. pnej
13, кривая 2) и пн"'" = 3 (рис. 22, кривая 2).
Определенную информацию о механизмах действие
добавок можно получить путем вычисления эффективно^
удельной энергии активации (Е).
Рассчитанные по температурно-кинетическим кривым
эмпирические энергии активации (табл. 4) показали, чте
ПАВ в зависимости от природы по-разному влияют т
энергию активации растворения стали 12Х18Н10Т.
Анионоактивные и неионогенные ПАВ понижак>1
энергию активации выхода из решетки (примерно на
20%), катионоактивные ПАВ повышают ее (примерно н|
50%).
Результаты расчетов эмпирических энергий актива!
ции свидетельствуют о том, что только в присутствии
ПАА и ПАВ контроль процесса является диффузионные
или смешанным.
По методу Бокса — Уилсона процесс описываете^
следующим выражением:
у=572+278хз+87,5х!Х4—85,3x1X5+94x2X3+
+146х2х4—119х2х4— 1 24х4Хб,
где хь х2, х3, х4, Х5 — массовая концентрация соответст^
венно H2S04, HN03, HC1, ВРП, ПАВ.
При анализе полученной математической модел
установлено преобладающее влияние на скорость ра<
творения стали соляной кислоты (коэффициент 278 пр
х3), а также совместного присутствия соляной и азотпо
кислот (значимый коэффициент 94 при х2х3).
Введение ОП замедляет растворение (слагаемые фой
мулы с х5 имеют знак «—»), а ПАА оказывает сложна
влияние (слагаемые с xix4 и х2х4 имеют знак «+»,
с х4Х5 — знак «—»).
Математическое описание процесса согласуете!
с данными электрохимических и коррозионных исследи
ваний.
48

1. Эмпирические энергии активации растворения стали 12Х18НЮТ
i матрице с различными добавками
Добавки
Без добавок
Сульфопонат
кко
ОП-10
Вторичный алкисульфат-J-
+ ПАА
Вторичный алкисульфат
Неоцпд
Трпметилбензиламмоний
хлорид
КЭ-01-10
Me гплеиснлоксановая
жидкость А-154
frlAA+ОП

Концентрация
добавок, г/л
—
2
10
2
2+1,5
2
2
2
2
2
10+3
ПАВ
—
Анионное
—
Неионогенное
_
Анионное
Неионогенное
Катионное
•»
it
—
Е.
кДж/моль
96,4
71,2
75,5
63,0
54,5
46,1
46,1
130,0
130,0
125,7
33,5
В целом механизм химического сглаживания сталей
ложно представить следующим образом. На поверхности
:талсй в растворах H2SO4+HNO3+HCI в соотношениях,
опекающих из тройных диаграмм, происходят две со-
1ряжеппые реакции, вызывающие протекание коррози-
энпого процесса:
анодная Ме-^Ме~>~2+2е;
катодная: Ш-з+ге+ЗН4—-HN02+H20.
Поддержание концентраций H2S04, HN03, HCl и
Н20 в пределах соответствующих областей диаграмм
(глянцевания или сглаживания), а также определенная
температура раствора обеспечивают ряд условий для
протекания коррозионного процесса. ХП поверхности
может осуществляться только при наличии
соответствующих добавок и соблюдении следующих условий:
потенциал, устанавливающийся на поверхности из
стали, должен отвечать активному растворению и в
случае глянцевания должен лежать в пределах,
соответствующих колебаниям катодного тока;
кинетические параметры анодной реакции должны
быть следующими: скорость коррозии0,1...4 мг/(см2,мин),
угол наклона тафелевской прямой Ь = 40мВ (а в случае
4—152
49

глянцевания — 60 мВ), порядок реакции Пн+=1,
в случае глянцевания пн+=3. Для этого концентрат
ОН- в растворе (внутри областей полирования и гля:
цевания) должна меняться в очень узких пределах: fljj
стали 12Х18Н10Т рН раствора от —0,20 до —0,35; дл
СтЗ рН раствора от —0,33 до —0,65.
Необходимость определенного соотношения конце]
граций апиоп — вода отмечалась и при изучении 3XL
Назначение компонентов раствора следующее.
Серная кислота обеспечивает длительную работосп]
собпость раствора. Это связано со стехиометрией като]
ной реакции: на 1 моль NO~3 расходуется 3 моля н
образующихся при диссоциации серной кислоты.
Азотная кислота — основной катодный деполяриз
тор (наряду с ионами водорода, восстановление которь
вносит незначительный вклад в суммарную катодну
реакцию). Кроме того, наличие азотной кислоты обе
печнвает периоидческое образование и растворение х
латных пленок на поверхности.
Соляная кислота необходима для предотвращена
пассивации поверхности и поддержания ее потенциал
в области колебания катодного тока.
Блескообразователь приводит к образованию я
поверхности сталей тонких пленок хелатных соединена
и появлению блеска.
ПАВ и ВРП образуют вязкий диффузионный слй|
наличие которого позволяет осуществить полирование
химический ремонт поверхности.
Неионогенные ПАВ играют двойную роль в меха
i-шзме сглаживания поверхности. Они гидрофобизирук!
поверхность стали и тем самым удерживают молекул
ПАА в приэлектродном слое, благодаря чему создает!
вязкий диффузионный слой. Такой слой скапливает!
в микровпадинах поверхности, в связи с чем раствор
ние стали на этих участках протекает с диффузионнь!
контролем и характеризуется низкими скоростями. С ди
гой стороны, эти ПАВ снижают энергетический бары
выхода ионов металла из решетки, тем самым увелич]
вая скорость растворения стали. Этот эффект, однак
наблюдается только на микровыступах (микровпадин
экранированы вязким диффузионным слоем), где пр
исходит активное растворение согласно электрохимия
ской кинетике. Таким образом, совместная добавка Ш
и ВРП является эффективным регулятором скорое
50

расТЁорёнйя поверхности на мйкровыступах и
микровпадинах и обеспечивает высокую степень сглаживания.
Замедление диффузии, вызванное присутствием в
растворе ВРП, сказывается в основном на катодной
реакции, что приводит к быстрому установлению равновесия,
постоянный потенциал фКОр устанавливается через 10 с
при низкой скорости анодного процесса.
Уменьшение скорости растворения стали приводит
к уменьшению потерь металла и увеличению
работоспособности раствора.
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО РЕМОНТА
Химический ремонт, как правило, представляет собой
удаление значительного по глубине (50—100 мкм) слоя
металла. Эта глубина равна глубине дефекта или
больше ее. Однако проводить его нужно так, чтобы при
длительной, необходимой для удаления такого слоя
обработке, не произошел растрав поверхности по дефектам,
вокруг неметаллических включений, включений
выделившейся фазы твердого раствора и т. д.
Исходя из предложенного механизма химического
сглаживания (см. гл. 2), процесс ремонта целесообразно
проводить в растворе-основе с добавками ВРП и ПАВ.
Образующийся в этом случае вязкий слой является
достаточно надежной защитой поверхности в процессе
удаления отдельных грубых дефектов и съема металла
на большую глубину. В то же время наличие этих
добавок позволяет осуществить не только ремонт
поверхности, по одновременно и ее сглаживание до получения
Ка = 0,25...0,63мкм.
В процессе химического ремонта осуществляется
не только удаление глубоких (60 мкм) микротрещин, но
и сглаживание остального микрорельефа. Происходит
также облагораживание поверхностного слоя благодаря
не только улучшению его микрорельефа, но и
одновременному удалению некондиционного (по другим
требованиям) слоя металла, например со следами
механического шлифования, обезуглероженного слоя и т. д.
Обезуглероживание металла происходит, как
правило, при термической обработке и горячей прокатке, т. е.
при температурах, нормализующих структуру.
Отожженная структура плохо поддается ХП (как и
ЭХП), она склонна к образованию глубоких локальных
4*
51

дефектов поверхности вследствие неупорядоченного
избирательного растворения металла (растрава). В таких
случаях необходимо изменить раствор-основу:
исключить из него соляную кислоту (для нелегированных
сталей) или заменить соляную кислоту плавиковой.
Последняя, как известно, повышает скорость растворения, что
целесообразно при химическом ремонте, и не дает
местных дефектов поверхности.
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
СТАЛЕЙ РАЗНЫХ КЛАССОВ
Из практики ЭХП известно, что химический состав и
микроструктура сталей имеют существенное, иногда
решающее значение для качества обработки. Наиболее
высокое качество достигается при ЭХП и ХП сталей
аустенитного класса. Технология ХП сталей других
классов до последнего времени практически неизвестна.
Наличие никеля в сталях играет особую роль в
эффективности обработки с целью глянцевания. Это
связано с его комплексообразующими и аустенитообразующи-
ми свойствами никеля. Никель в большей степени
склонен к комплексообразованию, чем железо или хром.
В процессе активного растворения хромоиикелевых
сталей на поверхности идет накопление никеля, и это
обеспечивает глянцевание этих сталей. Чем выше
содержание никеля в стали, тем эффективнее глянцевание.
Чистый никель глянцуется в растворах для
хромоиикелевых сталей до зеркального блеска. Однако
практически оптимальный состав имеет сталь 12Х18Н10Т, так
как более высоко легированные никелем стали, как
правило, содержат дополнительный набор легирующих
элементов (Мо, Си, V), мешающих проведению процесса, и
часто в состоянии поставки имеют не аустенитную,
а мартенситную структуру.
Возрастание дефицита никеля вызывает
необходимость замены аустеиитных сталей хромистыми и
экономию сталей, легированных никелем, особенно при
производстве товаров народного потребления.
Авторами были разработаны технологии ХП сталей
ферритного, мартенситпого и аустенитно-ферритного
классов.
52

Химическое сглаживание углеродистых сталей (фер-
рнтных нелегированных типа СтЗ) было описано в
разделе «Механизм химического полирования стали».
Остановимся более подробно на сталях, легированных одним
хромом, а также с небольшими добавками никеля. Для
низкоуглеродистых сталей и сталей с высоким
содержанием углерода (40X13) раствор-основа имеет состав,
г/л: H2S04 — 265, HN03 — 75, HC1 — 35, остальное —
пода.
Введение кислот такой концентрации позволяет
без наложения внешнего тока попасть в
зафиксированную на поляризационных кривых (рис. 23, 24,
кривые 1, 4) область колебаний.
С целью получения раствора сглаживания в основу
введена комбинированная добавка состава, г/л:
ВРП—ПАА — 2, ПАВ — ОП-Ю — 2. Эффект
сглаживания микрорельефа характерен для всех
рассматриваемых сталей (табл. 5) независимо от содержания
углерода и никеля, а также состояния твердого раствора.
Режим обработки: t=60°C, т=5...6 мин.
5. Параметры поверхности хромистых сталей разной микроструктуры
после ХП
Сталь
■ШХ13
40X13
40X13
0X13
0Х22Н5Т
Микр оструктур а
Феррит
Перлит+карбиды
Мартенсит
Феррит
Аустенитно-фер-
рнтная
Ra, мм
до
обработки
1.1
0.63
0.55
1.6
1.2
после
обработки
0.57
0.20
0,20
0,93
0,57
Степень блеска, %
до

работки
6
5
6
4
5
после

обработки
7
7
6
28
42
Для получения раствора глянцевания в основу был
добавлен блескообразователь ККО (Юг/л). Режим
обработки: t=70...8Q°C, т=2 мин. Эффект глянцевания
63

1рП,А/мг
Рис. 23. Поляризационные кривые коррозионно-стойких сталей в
растворах для химического полирования при 70°С:
1 — 12Х18Н10Т; 2 — 0X13; 3 — 0Х22Н5Т; 4 — Х17Т
60 120 WO MQ J00 J50 t,c
Рис. 24. Изменения силы тока в процессе растворения стали 0X13
(t=70°C) при потенциалах:
ф, равная 200 мВ (1); —50 мВ (2); —400 мВ (3); —150 мВ
(4); — 600 мВ (5)
54

был достигнут только для аустенитно-ферритной и фер-
ритной малоуглеродистой сталей (табл. 5), при этом
глянец имеет более матовый, чем на аустенитной стали,
оттенок. Для высокоуглеродистой стали 40X13 был
достигнут только эффект осветления, независимо от
микроструктуры.
Ряд других факторов указывает на то, что хемосорб-
\[\\я блескообразователя характерна только для
низкоуглеродистых ферритных сталей и замедляется по мере
увеличения содержания углерода. Так, тафелевский
наклон для стали 0X13 изменяется с введением в раствор-
основу ККО с 40 до 60 мВ, как и для аустенитной
(12Х18Н10Т) стали. Для стали 40X13 коэффициент b с
введением блескообразователя не изменяется.
Поляризационные анодные кривые стали, снятые
в растворе-основе, имеют ярко выраженную катодную
петлю (рис. 25), связанную, по-видимому, со вторичным
осаждением хрома из раствора. В присутствии добавки
ВРП с ПАВ этот эффект выражен слабее, а в
присутствии блескообразователя он не проявляется вследствие
осаждения хелатных пленок на активных центрах
поверхности.
Таким образом, можно сделать вывод, что эффект
сглаживания поверхности во всех случаях связан с
образованием вязкого слоя.
Глянцевание, связанное с хемосорбцией
блескообразователя на поверхности металла, более чувствительно
к химическому составу сплава и состоянию зерен.
По-видимому, блескообразователь взаимодействует с
твердыми растворами замещения, причем растворы
замещения никелем с гранецентрированной решеткой с точки
зрения адсорбции блескообразователя предпочтительнее
растворов замещения хромом с объемоцентрированной
решеткой. Возможно, это связано с комплексообразую-
щей активностью никеля и межатомными расстояниями
никеля в кристаллической решетке твердого раствора и
в молекуле блескообразователя.
Твердые растворы внедрения с хромом не
взаимодействуют с блескообразователем независимо от
микроструктуры. Вероятно, это происходит благодаря
высокому химическому сродству углерода и металла. Атомы
углерода, находясь в растворах внедрения, снижают
активность атомов металла и препятствуют образованию
хемосорбционных слое»,
55

lgP,A/fi2
Рис. 25. Поляризационные кривые стали 0X13 в растворе для X
без добавок (1); с ВРП и ПАВ (2), с ККО (3), t=70°C
Равновесное состояние кристаллической решетки, ей
ответствующее минимуму ее свободной энергии, такя|
отрицательно сказывается на способности к глянцев^
нию. Все дефекты поверхности (вакансии, выходы дид
локаций и т. д.), изменяющие ее энергию поверхности
делающие последнюю химически более активной, оказь
вают положительное влияние на этот процесс. Оптимал)
ным является металл, прошедший холодную или теплу
прокатку (при температуре более низкой, чем темпера
тура рекристаллизации). Такой металл, помимо высока
поверхностной активности, обладает еще одним важны
для химического глянцевания качеством: соосностью з(
рен с одинаковой ориентацией кристаллов отиосительщ
рентгенографических плоскостей, что обеспечивает pa»
номерное покрытие поверхности хелатными пленкам?
в процессе глянцевания и меньшее диффузное
рассеивание отраженного светового потока. Поверхностная
активность зависит также и от величины зерна (степеНР
дисперсности поверхности).
56

В то же время металл с малой плотностью, например
литой, не всегда может быть обработан химическим
способом полирования.
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКОГО
ПОЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Изложенные представления о механизме процесса
позволили по-новому подойти к химическому
полированию цветных металлов. Из анализа известных
эмпирических растворов для ХП металлов и сплавов следует,
что в каждом из них при рабочей температуре
электродные потенциалы находятся в области активного
растворения (рис. 26—28). В связи с этим рецептуры растворов
для каждого металла и сплава мало различаются по
составу кислот, но различаются по их соотношениям.
Приближенно можно считать, что активность растворов
для каждого металла соответствует его месту в ряду
напряжений.
Стоящие первыми в ряду напряжений щелочные
металлы Li, Na, К не могут быть обработаны для
полирования ни в растворах кислот, ни в растворах щелочей.
Стандартные электродные потенциалы фо* реакций:
Ll+-j-e-^Li; фо= —3,045 В;
К++е^К; Фо= -2,925 В;
Na++e-^Na; Фо= —2,714 В.
Необходимая для полирования скорость растворения
-•тих металлов достигается в спиртах.
Щелочно-земельные металлы барий и кальций
расположены в ряду напряжений между калием и натрием.
Они также чрезвычайно энергично взаимодействуют
с растворами кислот, но не так энергично со спиртами,
K;ik щелочные металлы. Растворы для их полирования
|11'И-чвестны. Еще один щелочно-земельпый элемент вто-
Здесь стандартные электродные потенциалы приведены отно
1тельно нормального водородного электрода.
57

(р,мв
80
90
v>
-x
f
700*-jy-
11 o\
I
с^Г*^"*'
• l i
-X-
-X-XxX-X
~~*JYJ
i i
0 120 240 360 480
I-103,A a)
v,c
40 60 720 160 200 a.Mff
5)
Рис. 26. Изменение потенциала во
времени (а) и поляризационные
кривые (б) меди в растворе для
химического полирования без
добавок (1) и с добавками, кг/м1
ВРП-2 и ПАВ-2 (2) (t = 25°C)
<р,мВ
-уии
-800
-700
-
~~ 1
1
Г
V2
V 1
1-Ю3, А
60
180
а)
J О О г, с
1000 800 600</>,мВ
0)
Рис. 27. Изменение потенциала во времени (а) электродов:
1 — цинкового; 2 — стального с цинковым покрытием и
поляризационные кривые (б) в растворе для ХП; 3 — без добавок;
4 — с добавками (t = 25°C)
рой группы магний (Mg+2-f-2e->Mg, ф0= —2,363 В)
может быть обработан в растворе азотной кислоты без
подогрева, что используется для его полирования.
Процесс длится всего 3 с.
Еще более электроположительный металл алюминий
58

Рис. 28. Поляризационная кривая алю- 1дЦ,А/мг
миния в растворе для химического поли- ^
рования (t=75°C)
(А1+»+е-*А1, ф0=—1,66 В)
в силу амфотерных свойств
может растворяться с требуемой
скоростью в растворах либо
кислот, либо щелочей. 7-p/-ff,j -0,1 у,В
Для химического полирования '
алюминия разработано
большое число методов и рецептур, причем
используются как щелочные, так и кислые растворы. Щелочные
растворы, например «Алюполь», состоят из смеси
жидких щелочных солей с незначительным содержанием
воды. Их рабочие температуры более 100°С.
Все кислые растворы для полирования алюминия
имеют в основе фосфорную кислоту с добавлением азотной
кислоты или ее солей.
Вследствие высокой стоимости фосфорной кислоты ее
частично заменяют серной.
Кислые растворы обеспечивают ХП без подогрева или
при температуре 40—50°С.
Химическое полирование цинка (Zn+2+2e->-Zn,
Фо= —0,76 В) осуществляют в водном растворе,
содержащем, лак правило, небольшое количество серной и
азотной кислот.
Растворы для химического полирования железа и
углеродистых сталей (Fe+2+2e-»-Fe, ф0= —0,44 В)
характеризуются более высоким содержанием кислот
(серном, соляной или плавиковой) и наличием в
большинстве случаев в качестве окислителя азотной кислоты, а в
некоторых случаях — перекиси водорода.
Титан в разбавленных кислотах растворяется
труднее железа. В растворах азотной кислоты он
пассивируется. Наиболее активным растворителем титана
является смесь плавиковой и азотной кислот. Такие смеси
обычно применяют при ХП титана и его сплавов.
Титан — амфотерный металл со слабо выраженными
кислотными свойствами. Поэтому его можно полировать
также в расплавах едкого калия.
Никель, хотя и относится к подгруппе железа, имеет
|фо значительно положительнее последнего и
растворяется в разбавленных кислотах медленнее железа
59

(Ni+2-f2e—^Ni; <p0= —0,25 В), но зато он активнее рас
творяется в азотной кислоте. В рецептурах для никел!
не встречаются перекись водорода и другие окислители
Медь стоит в ряду напряжений правее водород(
(Cu+2+2e-^-Cu, ф0= +0,337 В) и в растворах соляно]
и серной кислот в отсутствие окислителей не растворяет
ся. В кислотах, являющихся окислителями (HN03 пр
20°С, H2SO4 при повышенной температуре), медь раствс
ряется легко. Ее полируют в растворах серной и азотпо
кислот при температуре 20°С или слегка подогрева?
На кислотостойкие металлы (тантал и ниобий
не действуют ни азотная, ни разбавленные соляная
серная кислоты.
Оба эти металла медленно растворяются в плавика
вой кислоте и быстро — лишь в смеси плавиковой и азо|
ной. Безводную смесь плавиковой и азотной кислот с да
бавлением молочной кислоты применяют для ХП эти
металлов.
Из анализа приведенных рецептур следует, что выбс!
окисляющей системы в каждом случае диктуется не тол
ко местом металла в ряду напряжений, но и рядом др;
гих факторов: способностью к пассивации, влиянием те1
пературы на скорость растворения, растворимостью о
разующихся продуктов, совокупностью всех химическв
и электрохимических свойств металла.
На основании анализа известных растворов для pai
ных металлов и проведенных авторами исследована
можно сформулировать общие закономерности химич|
ского полирования.
Состав раствора — окисляющей системы — не
температура должны быть выбраны так, чтобы достиг
лась определенная достаточно высокая скорость раств
рения поверхности, а ее электродный потенциал в в]
бранной системе чтобы соответствовал активному ра
творению. Состав этой системы определяется природ<
металла — его стандартным электродным потенциал*
и химическими свойствами.
При глянцевании область электродных потенциала
имеет более жесткие ограничения — это область колеб]
ний катодного тока, связанного с переходом (7). Доба!
ки состава основы следует выбирать в зависимости Q
обработки (глянцевание, сглаживание, химический pfc
монт).
При сглаживании и ремонте следует добавлять с<Э'
60

став, г/л: ВРП — 2—10 и неионогенное ПАВ — 2. При
глянцевании следует добавлять блескообразующую
добавку — органическое вещество, образующее с
атомами обрабатываемого металла хелатный комплекс на его
поверхности.
Вводимые добавки должны приводить к некоторому
уменьшению силы анодного тока благодаря сдвигу
электродного потенциала в отрицательную область,
регулируемому скоростью катодной реакции (но не должны
привести поверхность к пассивному состоянию). Режим
обработки при переходе от химического ремонта к
сглаживанию и глянцеванию целесообразно изменять путем
повышения температуры и уменьшения
продолжительности времени экспозиции.
Микроструктура металлов и напряженность зерен
оказывают незначительное влияние на сглаживание и
химический ремонт.
Глянцевание протекает только на металлах с
неравновесной микроструктурой, с преимущественной
ориентацией рентгенографических плоскостей.
Глава 3. ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО
ПОЛИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ
Химическое полирование металлов осуществляют
в три этапа:
I — очистка поверхности, включающая удаление
окислов, обезжиривание и соответствующие промывки;
II — собственно ХП за одну или несколько
операций;
III — заключительный, включающий промывание,
окончательную операцию химической обработки или
подготовку к последующей обработке.
Удаление окислов. Стальные поверхности,
подвергшиеся газовой коррозии в процессе нагрева (горячее
деформирование, термическая обработка), покрыты
окалиной. Углеродистые и низколегированные стали после
атмосферной коррозии при хранении могут быть
покрыты ржавчиной. Продукты коррозии (окалина и
ржавчина) в большинстве случаев должны быть удалены перед
61

ХП, так как вследствие их неравномерного
распределения па поверхности при кислотной коррозии при ХП
возникают макро- и микрогальваническне пары и участкц
металлической поверхности растворяются с разной ckoi
ростыо. Возникают локальные перетравы поверхности
язвы и пятна.
Лишь в некоторых случаях (равномерная неразру^
шейная топкая окалина или налет ржавчины) возмож]
по и целесообразно одновременное ХП и удаление прея
дуктов коррозии. При этом следует учитывать снижени
работоспособности растворов ХП вследствие дополни
тельного расхода кислот на взаимодействие с окислам!
Очистка поверхности от окалины и ржавчины выпо;
пяется механическими или химическими методами. Эт,
методы достаточно подробно освещены в литератуд
[И, 13, 14].
Механические методы основаны па удалении слег
металла одновременно с окислами (резание, шлифов*
пие, полирование, иглофрезеровапие, галтовка, дефо!
мировапие шариками и роликами) или на разрушена
оксидов при механическом воздействии струи воды ид
частиц абразива и инструмента (водяной струей; дроб(
струйная; пескоструйная; дробеметная обработка; Щ
деформации проката — окалиполоманием, крацеван:
ем). При механической обработке производится одн
временно очистка от заусенцев, грата сварных шво
паст, твердых частиц.
При сухой и вибрационной галтовке стали можно v ■
мепнть параметр Ra с 10...40 до 1 ...2,5 мкм; при гидра •
лической галтовке (шлифовании) — от 1...20 , >
0,4...0,8 мкм. При последующей гидравлической галто ■
ке (полировании) с применением фарфорового боя moj ■
по снизить Ra до 0,1...32 мкм, а при магпптпо-гидроабр. ■
зивной обработке — до 0,05...0,08 мкм.
При очистке и обработке металлическими щетка\ <
в зависимости от исходного материала, размера и дй '
метра проволоки, давления, продолжительности обрабо '
ки и состава смазочно-охлаждающей жидкости можф
уменьшить Ra до 0,063...0,16 мкм.
Дробеструйная или пескоструйная обработка в
зависимости от размеров частиц (1,0—2,5 мм) обеспечивав'1'
iRz = 20...100 мкм, иглофрезеровапие — Rz = 20...16O мк|
При химических методах очистки сталей от окали
ны — кислотном или щелочно-кислотном травлении *'
62

разрушается или частично растворяется окалина и
полностью растворяется ржавчина. В процессе кислотного
травления разрушенная окалина отделяется от
поверхности и происходит растворение слоя металла. Для
кислотного травления углеродистых и низколегированных
сталей чаще всего используют растворы серной или
соляной кислот с добавками ингибиторов (замедлителей)
коррозии и солей. При очистке от окалины коррозионно*
стойких сталей применяют травление в растворах
азотной кислоты без добавок или с добавкой фторидов (или
плавиковой кислоты), а также травление в течение
нескольких стадий: сначала в растворах серной кислоты
для частичного разрушения окалины, а затем в
растворах азотной кислоты или селитры для осветления
поверхности. Для разрушения труднорастворимой окалины
применяют обработку сначала в щелочных расплавах,
затем в кислотных растворах (щелочно-кислотное
травление). Реже (из экономических соображений)
используют ортофосфорную кислоту.
Если на поверхности металла, кроме окалины,
находятся другие, в том числе жировые загрязнения,
необходимо их удалить (обезжиривание), иначе поверхность
не полностью смачивается водными травильными
растворами и травление проходит неравномерно.
При производстве стального проката чаще всего
травление проводят непосредственно после термической
обработки, при которой загрязнения жирового или
другого происхождения сгорают или разлагаются. В этом
случае перед травлением обезжиривать металл не нужно.
В машиностроении детали после термической
обработки проходят различные операции, связанные с
применением СОЖ и смазочных материалов. Поэтому перед
травлением детали приходится обезжиривать.
В машиностроении применяют одновременное
травление и обезжиривание в растворах ингибированных
кислот с добавками ПАВ или органических растворителей,
превращающих эти растворы в эмульсии и технические
моющие средства. Рекомендуется много составов [4, 11].
Такие составы приведены также в ГОСТ 9.305—84.
В процессе кислотного травления на поверхности
сталей образуется травильный шлам [13], в состав
которого входят оксиды, карбиды, углерод, никель, а иногда —
медь. В связи с тем что наличие шлама мешает
проведению ряда операций нанесения гальванических или
63

неметаллических покрытий, применяют бесшламное
травление [4, 13] или удаляют образующийся шлам
электрохимическим, химическим, термическим либо
механическим способом [13].
При подготовке поверхности сталей к ХП травильный
шлам не мешает обработке и нет необходимости в
специальном бесшламовом травлении. После кислотного
травления обычно промывают поверхность для удаления
продуктов взаимодействия кислотных растворов с
металлом — в основном солей железа. Их количество на 1 м2
площади может достигать 3,2 г и более. Наличие солей
железа при снижении кислотности в процессе промывки
приводит к осаждению на поверхности стали гидратов
окиси железа. Растворимость Fe(OH)2 и Fe(OH)3 очень
мала. При рН=2...3 образуются осадки, которые по
мере высыхания поверхности и взаимодействия с
кислородом и углекислым газом воздуха образуют ржавчину.
В зависимости от температуры промывной воды и
скорости высыхания ржавчина может появляться уже
через 50 с. Промывание можно интенсифицировать путем
обеспечения циркуляции и струйной подачи воды или
водовоздушной смеси.
При промывании крупногабаритных изделий и
проката количество уносимой поверхностью воды
составляет 0,06—0,18 л на 1 м2, для мелких изделий — еще
больше. Основная часть воды (раствора) после
извлечения металла из ванны стекает за 5—6 с, а затем в
течение 12—15 с—лишь по каплям.
Для снижения расхода воды на промывание и
улучшения качества применяют каскадно-противоточные
способы [13, 14]. При промывании обычно используют
холодную воду, если последующие операции
осуществляются сразу. Если необходим перерыв, поверхность
пассивируют или промывают дополнительно горячей водой
для подсушивания. Для ХП стальных поверхностей
не требуется особо тщательного промывания после
травления. Однако от качества лромываипя зависит внесение
в растворы ХП солей железа и, как следствие, —
работоспособность растворов для ХП.
Обезжиривание. На обезжиривание поступают
изделия после механической обработки без оксидов или
с оксидами. В последнем случае изделия после
обезжиривания должны подвергаться кислотному травлению
для удаления оксидов.
64

На поверхности стали могут быть два вида
загрязнений: жиры и другие органические соединения и
твердые частицы, образующиеся в результате
производственной обработки.
Жиры по своей химической природе делят на омы-
ляемые и неомыляемые. К омыляемым относятся все
животные и растительные жиры, разлагающиеся под
действием щелочи на мыла и глицерин, к неомыляемым —
минеральные масла, которые не подвергаются
химическому разложению щелочью.
Жировые вещества практически не растворимы в
воде и удаляются путем химической или
электрохимической обработки в растворе щелочей, ПАВ или в
органических растворителях.
Как правило, скорость и качество обезжиривания
возрастают при циркуляции растворов, струйной
обработке и других воздействиях: ультразвуковым полем,
микровзрывами, кавитационным ударом и с помощью
щеток.
О степени очистки стальной поверхности при
обезжиривании судят по смачиванию поверхности водой, в том
числе с красящими веществами, по равномерности
покрытия медью и по количеству остаточных загрязнений
[4, 13, 14]. Эффективен метод окрашивания жировых
пятен. Для этого применяют смесь фуксина (2 г),
фенола (Юг), глицерина (126 г/л) и дистиллированной воды
(200 г), которую оставляют на поверхности в течение
5 мин и затем смывают. Следы загрязнений
обнаруживают по бледно-красному цвету. Степень очистки
определяют по отношению площади очищенной поверхности
к общей площади образца.
Применяют также приборные методы контроля
степеней очистки поверхностей, основанные на физических
явлениях. На основании литературных данных [11] и
ГОСТ 9.305—84 в зависимости от конкретных условий
выбирают составы щелочных растворов, технических
моющих средств, органических растворителей или
используют методы комбинированной очистки.
Почти все эффективные методы обезжиривания
основаны на применении ПАВ. Это связано с проблемой
очистки отработанных растворов и промывных вод.
Перспективно обезжиривание в хлорорганических и фтор-
хлорорганических растворителях [11, 28], так как при
5-152 65

этом решаются вопросы регенерации моющей среды и
не требуется промывки.
.■Промывание после обезжиривания осуществляют
такими же способами, как и после травления.
После обезжиривания в щелочных растворах
рекомендуют проводить промывку за две стадии: 1) сначала
в нагретой почти до кипения, смягченной и очищенной
проточной воде для удаления оставшихся на
поверхности изделий мыл и пленок эмульсий иеомыляемых
жиров; 2) затем в холодной воде.
Необходимо иметь в виду, что растворы, содержащие
мыла, отмываются труднее, чем обезжиривающие
растворы, содержащие ПАВ.
Хотя незначительные или локальные остатки
жировых загрязнений на поверхности, поступающей для ХП,
не оказывают влияния на качество ХП (из-за высоких
эмульгирующих свойств растворов ХП в связи с
наличием ПАВ в их составе), они снижают работоспособность
растворов ХП.
Для приготовления обезжиривающих (и травильных)
растворов, а также для промывания можно использовать
воду, соответствующую требованиям ГОСТ 2874—82.
Допускается также снижение качества воды.
Этап собственно ХП может осуществляться за одну
или несколько операций. При нескольких операциях
можно за счет различия составов растворов разделить их
назначение — для сглаживания и для глянцевания. Это
может упростить составы и повысить их
работоспособность.
Промывание стальных поверхностей после ХП
должно быть интенсивным: циркуляционным, струйным, во-
довоздушным либо путем покачивания изделий.
Промывание, как и в других случаях, должно быть каскадно-
противоточным не только для обеспечения высокого
качества промывания, но и для снижения расхода
промывной воды.
Требования к качеству промывания зависят от
характера последующих операций (нанесение гальванических
покрытий, окончательная механическая обработка,
межоперационная защита, консервация и т. д.).
Растворы для химического полирования сталей.
Составы растворов и режимы обработки приведены
в табл. 6.
При приготовлении растворов имеет значение поря-
К6

6. Составы и режимы химического полирования сталей
Стали
Аустенит-
ного класса
Ферритного
класса:

углеродистые
хромистые

низкоуглеродистые
хромистые

высокоуглеродистые
Обработка
Глянцевание
Сглаживание
Химический
ремонт
Глянцевание
Сглаживание
Химический
ремонт
Сглаживание
Состав компонентов.
НзРО, | H,SO« | HNO,
—
—
—
—
—
—
—
220—230
—
220—230
100—110
100—110
100—110
100—110
100—110
100—110
260—270
—
260—270
60—65
60—65
60—65
130—140
130—140
130—140
70—80
70—80
70—80
70—80
HCI
40—50
40—50
40—50
50—6S
50—60
50—60
30—40
30—40
30—40
30—40
г/л
ВРП
—
2—3
2—10
—
2
2—10
2-3
2—3
2—3
2—3
ПАВ
2—3
2—3
2—3
2
2
2—3
2—3
2—3
2—3
2—3
БО
5—10
—
—
5—10
—
—
5—10
5—10
—
—
• Режим обработки
и °с
70—85
65—75
50—60
70—75
60—70
40—60
55—65
55—65
55—65
55—65
7, инн
2—5
5—10
15—30
2—5
5—10
15—30
5—6
5—6
5—6
5—6

док смешивания кислот. Кислоты следует добавлять
к воде в последовательности: Н2504(НзР04), HN03,
НО. В полученный раствор кислот вносят
соответствующие добавки. Водорастворимый полимер необходимо
предварительно растворить в воде. Растворение
производят в горячей воде, по возможности при постоянном
нагревании (t = 50...60°C) и периодическом
перемешивании. Удобно готовить водный раствор водорастворимого
полимера концентрацией 100 г/л и вносить в ванну
соответствующий объем этого раствора, учитывая
количество воды, вносимое с полимером.
В качестве водорастворимого полимера наряду с ПАА
может быть применена карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).
Блескообразователь можно непосредственно вносить
в приготовленную ванну для глянцевания либо
добавлять в виде водного раствора.
Учитывая низкую растворимоеib азскрасителей в
кислых средах, полезно наряду с блескообразователем
вносить ПАВ. Неионогепные ПАВ солюбилизируют
красители и этим повышают их работоспособность (рис. 29).
•1с,,Ф
Т-Ю"4'
в 12 J6 С2)г/л
Рис. 29. Зависимость количества раст- Рис. 30. Зависимость времс-
воренного красителя С| (1) и работе- ни растворения ПАА
способности Р раствора (2) от кон- (100 г/л) от концентрации
центрации С2 ОП-10 в растворе для ОП-10
химического глянцевания при
концентрации ККО 10 г/л
Для удовлетворения экологическим требованиям
следует применять «биологически мягкие» ПАВ. К числу
таких неионогенных ПАВ относятся неонол 2В1317-12.
синтанол ДТ-7 и др. Они могут быть применены при
химическом полировании взамен ОП-7 и ОП-10. Перечень
материалов, применяемых при химическом полировании
68

сталей, а также их ориентировочные нормы расхода
приведены в приложении 1.
Введение ПАВ в водный раствор ПАА ускоряет его
растворение (рис. 30).
Корректировка растворов химического сглаживания
сталей позволяет увеличить их работоспособность
в 1,5—2 раза.
Корректировку проводят по результатам химического
анализа. Одновременное присутствие в растворе трех
кислот не прзволяет определить обычными объемными
методами содержание каждой кислоты (можно
определить только количество анионов).
В ходе ХП расходуются нитрат- и хлорид-ионы.
Недостающее количество азотной и соляной кислот
рассчитывают по изменению содержания этих анионов. В
реакциях, происходящих при ХП, участвуют ионы водорода
серной кислоты (анион не участвует). Поэтому
необходимое для корректировки количество серной кислоты
рассчитывают приближенно по разности между общей
кислотностью и определенными содержаниями азотной и
соляной кислот.
Целесообразно проводить две корректировки,
накапливая ионы железа, пока их концентрация не достигнет
концентрации 80—90 г/л. При обработке сталей в
растворах для ХП с более высоким содержанием
суммарного железа на поверхности может появиться точечная
коррозия. В качестве примера ниже приведены
результаты химического анализа свежего и отработанного
растворов для ХП:
Свежий Отработанный
раствор раствор
Общая кислотность, моль/л 5,6 2,6
Сульфаты, г/л 100 90
Хлориды, г/л 54 42
Нитраты, г/л 56 27
Железо, г/л — 60
По мере работы в растворе в первую очередь
понижается концентрация азотной кислоты и частично
соляной,
Не прибегая к химическому анализу, можно
приближенно откорректировать отработанный раствор
следующим образом: добавить исходное количество азотной
69

кислоты, половину исходного количества соляной и
половину исходного количества всех добавок. В ванну
следует периодически доливать воду до начального уровня,
так как вода в процессе работы испаряется.
Методики химического анализа компонентов
растворов для ХП приведены в прил. 2.
Параметры ХП. Изменяя режим обработки, можно
создавать условия, более благоприятные для достижения
необходимых параметров шероховатости при
сглаживании или максимального блеска при глянцевании.
Блескообразование (см. гл. 2) является следствием
хемосорбции органического блескообразователя на
поверхности металла и поэтому подчиняется законам
химической кинетики. Следовательно, блескообразование
существенно зависит от температуры, и его
интенсивность увеличивается с ее ростом. Опытным путем
установлено, что ниже 70°С блескообразование не
происходит. Оптимальная для этого процесса температура
75—85°С. Оптимальное время обработки 2—5 мин.
Задачей химического сглаживания и химического
ремонта является удаление определенного слоя металла.
При этом чем выше исходный параметр шероховатости,
тем больший слой металла должен быть удален. (В то
время как при глянцевании удаляемый слой составляет
десятые доли микрона.) Удаление значительного слоя
металла требует более длительного, чем при
глянцевании, времени обработки. Высокая температура в
сочетании с длительным временем обработки может привести
к растраву поверхности и даже выпадению отдельных
более устойчивых фаз, например карбидов.
В то же время формирование вязкого слоя связано
с физической адсорбцией, интенсивность которой с
ростом температуры, так же как и вязкость, уменьшается.
Поэтому при проведении химического сглаживания, и
особенно химического ремонта, температуру
целесообразно снизить, а время обработки увеличить
соответственно с исходным параметром шероховатости
поверхности. Так, при сглаживании температура может быть
60—70вС, время 5—7 мин, а при ремонте —
соответственно 50—60°С и 5—20 мин. Дальнейшее снижение
температуры приводит к недопустимому снижению
скорости растворения коррозионно-стойких сталей.
В некоторых случаях форма обрабатываемого
изделия, например труб с малым диаметром внутреннего
7<\

канала, требует циркуляции или принудительного (под
давлением или вакуумом) прокачивания раствора.
Опыты показали, что необходимая для химического
сглаживания скорость растворения стали достигается при
скорости циркуляции 0,1—0,8 м/с (рис. 31) или
избыточном давлении —0,1...+0,1 МПа (рис. 32).
К,мг/(смгм1///)
з
2
Рис. 31. Зависимость скорости 1
растворения стали 12Х18Н10Т!
от скорости движения раство-!
pa P 0,2 О,1* 0,6 v,m;
К-103,кг/(мг-с)
0,8
Рис. 32. Зависимость скоро- Oft
сти растворения от
давления 0,1 0 0,1 0,2 0,3 р,МПа
При химическом полировании, как и при других
процессах химической обработки, необходимо выдерживать
определенные соотношения объема раствора V в ванне
и общей площади S поверхности обрабатываемого
металла [4].
Установлено критическое соотношение V/S = 0,17 см
(рис. 33), ниже которого химическое полирование i;c
наблюдается, а скорость растворения резко падает и
становится меньше [3,5—29 г/(м2-ч)], чем необходимо для
этого процесса. Это связано с недостаточной
поверхностной концентрацией как восстановителя (NO~3), так и
анионов или молекул, участвующих в процессе анодной
реакции.
Рассчитать критическое соотношение V/S весьма
сложно. Поэтому для каждого конкретного металла
максимально допустимое число одновременно загружаемых
в ванну изделий должно быть установлено опытным
путем.'
Применение ХП. Химическое полирование успешно
71

Рис. 33. Зависимость
скорости растворения стали
12Х18Н10Т (1) и степени
блеска (2) от соотношения
объема раствора и площади
обрабатываемой
поверхности
о г г v/sfcM
применяют в ряде областей машиностроения, в том
числе в приборо- и радиостроении, а также при
производстве товаров народного потребления.
В отраслях, где изготовляется большое количество
мелких деталей, ХП весьма целесообразно
использовать вместо электрохимического или
абразивного полирования, требующего использования ручного
труда. Так, на одном из предприятий при полировании
пружин из коррозионно-стойких сталей ранее
применялось ЭХП. И для обработки внутренней поверхности
витка требовалось затрачивать больше времени по
сравнению с рекомендуемым, что нередко приводило к
растраву наружной поверхности пружин и тем снижало их
эксплуатационные качества и срок службы. Внедрение
ХП обеспечило одинаковое время обработки как
внутренней, так и наружной поверхности пружин.
ЭХП было заменено ХП на некоторых предприятиях
Ленинграда нри производстве товаров народного
потребления. Листовой прокат, поступающий на эти
предприятия, имел низкое качество поверхности. Толщина
слоя металла, снимаемого при ЭХП, не позволила
получить достаточно низкий параметр шероховатости и
сгладить заусенцы, образующиеся при штамповке, которые
в процессе последней отделочной операции —
подводного полирования — приводили к глубоким царапинам на
поверхности готовых изделий. Внедрение ХП позволило
устранить этот вид брака.
Таким образом, замена электрохимического полиро-
72
б,шк К*г/(мг-ч)
W
10
о _
1800
600

вания химическим позволяет не только снизить
трудозатраты, энергозатраты, расходы на материалы,
высвободить электрооборудование, но и в ряде случаев,
благодаря специфическим возможностям процесса —
улучшить качество полируемой поверхности.
В экологическом отношении ХП предпочтительнее
в тех случаях, когда при ЭХП применяется хромовый
ангидрид. Применение хромового ангидрида усложняет
технологию вследствие необходимости проведения
дополнительных мероприятий по технике безопасности
(усиленной вентиляции и газоочистки), а также по
обезвреживанию отработанных электролитов и промывной воды.
Производство изделий электронной техники связано
с креплением очень мелких деталей на токоподводы, что
требует больших затрат труда и осложняет
автоматизацию обработки. Замена электрохимического
полирования химическим на ряде таких предприятий позволила
решить проблему создания закрытых
автоматизированных агрегатов с помощью простых конструкторских
решений.
В производстве товаров народного потребления, в
частности столовых приборов и металлической посуды из
коррозионно-стойкой стали, шлифование и полирование
на большинстве предприятий осуществляются вручную.
Ручное абразивное шлифование и полирование — низко-
производительные операции, связанные с опасностью
возникновения профзаболеваний (виброболезнь и
силикозы). К недостаткам ручной обработки следует
отнести и нестабильность качества продукции, зависящей
в большой степени от квалификации персонала.
На некоторых заводах страны для механизации
окончательного шлифования и полирования используется
линия производства фирмы «Зипман» (ФРГ)
производительностью до 3 млн. изделий в 1 год. Обработка
производится в кассетах ензалевыми и хлопчатобумажными
кругами с полировальной пастой. Это оборудование
является дорогостоящим, сложным в обслуживании и
ремонте. Однако применяемые при обработке изделий си-
залевые и хлопчатобумажные круги отечественной
промышленностью пока не выпускаются.
Окончательное полирование столовых приборов
электрохимическим методом выполняют на линиях «Ротор-
финиш» (Англия). ЭХП столовых приборов
обеспечивает высокую степень блеска, но имеет ряд недостатков
та

высокий расход электроэнергии, значительный брак
вследствие пригаров в местах контакта изделий с
анодом, использование ручного труда для поштучного
набора изделий в кассеты.
Опыт работы авторов со столовыми приборами на
нескольких заводах показал, что наиболее оптимальным
является их ХП (взамен ручного) перед окончательным
гидрополированием. В этом случае получено высокое
качество поверхности (Ra=l,7MKM). Трудоемкость всего
технологического процесса производства столовых
приборов снижается примерно на 20%, улучшаются условия
труда.
ХИМИЧЕСКИЙ РЕМОНТ СТАЛЬНЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Многие производства включают механический ремонт
поверхности в процессе передела, который обычно
осуществляют в виде механических операций растачивания,
обтачивания, шлифования или полирования. Эти
операции являются весьма трудоемкими, требуют наличия
определенного станочного парка, значительных
площадей, вредны для здоровья обслуживающего персонала.
Химический ремонт позволяет удалить слой металла
с дефектами глубиной до 80—100 мкм п может заменить
механическое шлифование.
Замена механического ремонта химическим
позволяет резко повысить его производительность, высвободить
станки и производственные площади.
При этом химическое полирование превращается из
этделочной операции в промежуточную, по может
служить и для исправления брака готовой продукции.
Авторами была разработана технология химического
ремонта применительно к производству стальных
бесшовных труб [11] [А. с. 643220 (СССР)].
При обычном способе производства холоднодефор-
мированных труб в качестве заготовки используют
горячекатаные трубы, поверхность которых, как правило,
имеет дефекты, присущие способу горячей прокатки
(раковины, плены, сетки разгара и др.), а при применении
горячего редуцирования — складки па внутренней
поверхности. В связи с этим используют горячекатаную
заготовку с наружным диаметром не менее 83 мм,
которую подвергают механическому ремонту — расточке,
что влечет большие потери металла (снимается слой
74

толщиной 1—2 мм) и требует больших затрат труда и
специального оборудования.
В процессе дальнейшей многопроходной прокатки и
волочения на трубах вновь возникают дефекты,
присущие холодной деформации, которые остаются па
готовых трубах.
В последнее время для термообработки труб введены
печи с защитной атмосферой. Такие печи способствуют
облагораживанию поверхности металла, но не
превращают дефектный слой в окалину. Таким образом, при
каждом разовом деформировании дефекты
накапливаются и развиваются. Использование химического
полирования позволяет осуществлять ремонт поверхности
труб любых размеров вплоть до готового.
Рекомендуемая технология предусматривает ремонт
труб перед последним деформированием с
использованием оправок. При этом удаляются дефекты, присущие
всем предыдущим переделам, как горячим, так и
холодным, и отпадает необходимость в механическом ремонте
(расточке), в связи с чем в качестве исходной заготовки
можно использовать трубы меньшего диаметра,
например 57 мм. Кроме того, отпадает необходимость в ряде
операций (термообработке, осветлении и др.).
Оставшийся согласно маршруту изготовления труб
один переход с использованием оправок позволяет
обеспечить требуемую точность геометрических размеров
готовых труб. Хотя во время этого перехода и могут
возникнуть отдельные мельчайшие дефекты, они не
успевают развиться и остаются на готовых трубах в
допустимых пределах.
Серьезной проблемой при производстве
толстостенных топливопроводных труб диаметром 7 мм,
изготовляемых из стали 20А, является образование в процессе
редуцирования гофров и складок внутренней
поверхности. Эти складки в процессе многопроходного волочения
превращаются в глубокие микротрещины, достигающие
глубины 80—100 мкм, что ведет к выпуску бракованной
продукции, не подлежащей возврату.
Химический ремонт при производстве указанных
труб был применен в двух вариантах: па промежуточном
и готовом размерах. На трубных заводах было
выпущено несколько опытных партий труб с применением
химического ремонта на промежуточном размере. Трубы
изготовляли из горячекатаной заготовки без механической
7Ь

расточкн диаметром 57 мм. После холодной прокатки
и волочения до получения диаметра 15 мм проводили
химический ремонт поверхности труб. Затем диаметр
трубы методом холодного волочения доводили до 7 мм (один
переход с использованием короткой оправки и при
переходе без оправки). Из сравнения этого метода с.
технологией, не предусматривающей химический ремонт, при
которой холодную прокатку труб проводят нз
механически расточенной заготовки диаметром 83 мм, следует,
что применение химического ремонта позволило
исключить один переход и использовать заготовку без
растачивания ее отверстия.
Для защиты обработанных труб от коррозии
применяли ингибированпую промывку раствором состава, %:
NaN02 — 20, ПАА — 1, сульфопонат — 0,2, вода —
остальное. Режим обработки: температура 75—80°С,
время 5 мин.
От каждой пятой трубы опытной партии отбирали
образцы на микроисследования. Результаты измерений
дефектов внутренней поверхности труб показали
100%-ную годность труб, подвергнутых химическому
ремонту.
На трубах, прокатанных нз расточенной заготовки,
глубина дефектов достигала 0,033 мм. Они полностью
устранялись при химическом ремонте. Средние
изменения толщин стенки (разностей) до ремонта составляли
0,113 мм, после ремонта — 0,098 мм.
На трубах из горячекатаной заготовки без
механической расточки глубина дефектов достигала 0,07 мм,
после химического ремонта этих труб глубина дефектов
составляла не более 0,024 мм. Средние изменения толщины
стенки до ремонта составляли 0,107 мм, после
ремонта — 0,055 мм.
Как показали металлографические исследования, во
время последнего перехода (волочения или прокатки)
с использованием оправки дефекты и неровности
раскатываются, а отдельные оставшиеся дефекты не успевают
развиться и остаются в допустимых пределах.
Преимущества изготовления труб с использованием
промежуточного химического ремонта следующие:
повышается производительность труда за счет,
исключения трудоемкой операции — механической расточки
исходной заготовки — и связанных с нею операциями
7fi

термической обработки и осветления; сокращения числа
циклов переходов;
экономится металл благодаря использованию
горячекатаной заготовки минимального диаметра;
повышается качество готовых труб вследствие того,
что ремонт осуществляется на одной из поздних стадий
передела.
На одном из трубных заводов били выпущены
опытные партии топливопроводных труб с использованием
химического ремонта после всех переходов. Микроиссле-
дование внутренней поверхности труб показало, что
глубина дефектов готовых труб без химического ремонта
достигала 0,089 мм, после химического ремонта —
0,020 мм. Средние изменения толщины стенки труб до
ремонта — 0,086 мм, после ремонта — 0,045 мм.
Проведенные опытно-промышленные испытания
показали целесообразность применения технологии
химического ремонта готовых труб на Синарском трубном
заводе.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИРОВАНИЯ СТАЛИ
В АКТИВНОЙ ОБЛАСТИ С НАЛОЖЕНИЕМ ТОКА
Поскольку ЭХП стали 12Х18Н10Т осуществляется
в области потенциалов перепассивации и выделения
кислорода, большая часть тока (судя по парциальным
кривым — около 2/3) расходуется на выделение кислорода,
а оставшаяся часть — на процесс растворения металла.
ЭХП происходит при высокой плотности анодного тока,
что требует больших энергозатрат, применения
концентрированных электролитов, в том числе дорогостоящей
фосфорной кислоты, с различными добавками (сульфо-
vneim, сульфопонат, хромовый ангидрид и др.).
ХП, как было показано, осуществляется под
действием сильных окислителей при определенном соотношении
кислот и специальных органических добавок в области
активного растворения [21].
По сравнению с электрохимическим химическое
полирование имеет недостатки: более высокую
агрессивность растворов, низкую работоспособность
(^40—60 дм~]). возможность наводорожмвания
изделий. Для исключения указанных недостатков обоих
способов полирования исследовали, можно ли в растворе
более простого состава и при низких плотностях тока
добиться эффекта полирования под действием внешней
поляризации в области активного растворения металлов.
77

Учитывая наложение внешнего тока, определили,
возможны ли сглаживание и глянцевание в
безокислительной среде. Согласно гл. 2 сглаживание и
глянцевание стали 12Х18Н10Т происходит в области
потенциалов ф= —0,2... —0,275 В. Образцы обрабатывали в этой
области потенциалов в серно-кнслотном растворе
с рН = 0,1...0,2, соответствующем рН растворов для
химического полирования этой стали с добавками ПАВ,
ВРП и б-лескообразователя — ККО. И в этом случае
указанная область потенциалов соответствует
активному растворению стали (рис. 34). Наблюдалось
сглаживание микрорельефа поверхности от Ra = 0,63...0,5 мкм
до Ra = 0,32...0,22 мкм и отсутствие блеска. Образцы
были покрыты черным шламом, удаляемым в этом же
растворе в области потенциалов полной пассивации стали.
Поверхность стали при этом получалась гладкой,
светлой, матовой.
Рис. 34. Поляризационная
кривая стали 12Х18Н10Т
в растворе состава, кг/м3:
H2S04 — 300, ПАА — 2,
ОП-10 — 2, ККО — 10
(t = 70°C)
Таким образом, в растворе H2S04 с добавками ПАВ
и ВРП можно достичь эффекта сглаживания без
получения блеска путем электрохимической обработки в
активной области поляризации.
В гл. 2 уже отмечалась необходимость присутствия
HN03 в растворах глянцевания как генератора
необходимых для этого процесса периодических явлений.
При электрохимическом глянцевании в активной
области в растворе двух кислот (H2S04-r-HN03) с блеско-
образователем ККО при соответствующих потенциалах
и рН раствора был достигнут эффект глянцевания, а при
78
lgS.A/м2
4
12
\°
[~г
1 {\-2
-о,д-ом
1 °
/ 2
-^-
- 1 1 1 1
0 0,4 0,8 /,2 (р,В
-

Наличии еще и добавки ВРИ и ПАВ — одновременною
сглаживания и глянцевания.
Общая технологическая схема и сопутствующие
операции остаются те же, что и при обычном ХП.
При ЭХП стали 12Х18Н10Т в активной области
анодной поляризации сост©яние поверхности не уступает
состоянию поверхностей, полученных традиционными
способами ХП и ЭХП. Параметр шероховатости
поверхности снижается с Ra = 0,63...0,5 мкм до Ra = 0,32...0,12 мкм,
относительное сглаживание составляет 61%, степень
блеска поверхности увеличивается с 6 до 40%-
ЭХП стали в активной области анодной поляризации
по сравнению с обычным ЭХП, позволяет удешевить
обработку стали за счет снижения энергозатрат, повышения
выхода по току и упрощения состава раствора. В
отличие от ХП при таком способе ЭХП нет опасности наво-
дороживания изделий, увеличивается
работоспособность раствора, исключается агрессивная соляная
кислота.
Предложенный способ ЭХП при определенной
доработке, вероятно, может быть использован и для других
металлов и сплавов.
ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
В настоящее время в литературе описано большое
количество рецептур для ХП цветных металлов. Однако
широкое применение этот процесс нашел для алюминия,
меди и медных сплавов. При массовом производстве ХП
этих металлов в значительной степени вытеснило ЭХП.
ХП алюминия подробно освещено в литературе.
Отражено влияние ряда факторов на качество полирования
(примесей и компонентов алюминиевых сплавов, степени
деформирования поверхности, составов растворов), а
также и регенерации. Учитывая обширный материал по
ХП алюминия, а также небольшой объем настоящей
книги, авторы сочли нужным дать в настоящем разделе
лишь краткую, касающуюся основных моментов
технологии информацию, а также некоторые оригинальные
результаты, полученные с использованием современных
методов и подтверждающие продуктивность
рассмотренного в гл. 2 общего подхода к разработке
технологии ХП.
Особенности подготовки поверхности. Подготовка
79

поверхности цветных металлов под ХП имеет свою
специфику. Она связана, во-первых, с выбором
обезжиривающего состава, а во-вторых, — с качеством
поверхности и состоянием микроструктуры.
При выборе технологии обезжиривания необходимо
учитывать химические свойства конкретного металла:
амфотерность, специфическую способность
взаимодействовать с тем или иным органическим растворителем
и т. д.
Все описанные в литературе растворы для
химического полирования цветных металлов, как правило,
обеспечивают лишь эффект глянцевания. При этом ХП
выявляет дефекты поверхности, которые должны быть
предварительно удалены местной механической зачисткой.
Большое значение имеет состояние микроструктуры.
Отожженные заготовки из меди и ее сплавов плохо
поддаются полированию, так же как и отливки из
бронзы и нейзильбера. Наиболее благоприятным является
прокат.
Было установлено, что глубокая вытяжка
способствует высококачественному полированию алюминия.
Сплавы цветных металлов (латуни, бронзы) иногда
целесообразно предварительно выдерживать в
специальных составах для предотвращения селективного
растворения одной из фаз при ХП.
В табл. 7 приведены составы щелочных
обезжиривающих растворов для различных металлов. Почти во всех
растворах для обезжиривания в качестве эмульгатора
рекомендуется использовать силикаты щелочных
металлов, которые препятствуют разъеданию в щелочах
алюминия, цинка, меди, а также потускнению и коррозии
этих металлов в межоперационный период.
В последнее время для обезжиривания металлов
нашли применение хлорорганические растворители.
Наряду с хорошими очищающими свойствами (их
растворяющая способность в 40 раз выше, чем у бензина) они
имеют и другие преимущества: не воспламеняются и не
обладают коррозионной активностью к большинству
металлов, легко регенерируются. В них можно
обезжиривать сталь, медь, никель, сплавы этих металлов.
Исключение составляют алюминий и магний. При
взаимодействии трнхлорэтилеиа с этими металлами происходят
реакции с выделением большего количества теплоты, что
приводит к разложению реактива с образованием ядови-
80

7. Составы растворов для химического обезжиривания цветных металлов и их сплавов
Материал
Медь и ее сплавы
Алюминии и
его сплавы
Цинк и его
сплавы
Магний и его
сплавы
Ковар, инвар
Титан и его
сплавы
Сода

цинированная
10—20
20—30
—
10—20
—
—
—
—
50
50—60
50—60
20—30
Тринат-
рийфос-
фат
5—10
30—50
50—60
5—10
40—50
15—20
30—50
30—40
50—60
50
40—50
50—60
30—50
Состав раствора, г/л
Триполифос-
фат натрия
3—5
—
5—10
3—5
—
25—30
—
—
—
—
—
—
Стекло
натриевое
жидкое
—
3—5
10—12
3—5
—
25—30
30—50
25—30
30
20—30
3—5
3—5
Другие компоненты
Синтанол ДС-10—5— 10;
сульфанол НП-3—1—2
Синтанол
ДС-10—8—10
Синтанол
ДС-10—5—10;
сульфанол
НП-3—1—2
NAOH (КОН) — 5—8
Синтанол
ДС-10—3—4
NaOH (КОН) — 10—12
ОП-7 или
ОП-10—2—5
ОП-7—2—3,
керосин — 30—40
Жидкое мыло — 2—3
—
—
NaOH —10—20
NaOH — 10—20;
препарат
ОС-20—0,5—1,0
t. °с
65—70
80—90
63-70
66—70
80—90
65—70
65—70
80—90
80-90
80-90
80—90
70—90

8. Составы растворов и режимы химического травления различных цветных металлов и сплавов
Материал
Состав раствора, г/л
№SO,
HNO3
| Н3Р04 | СгОз |
NaOH
Другие
компоненты
Режим
t, °С
Т,с
Медь и ее
сплавы
Алюминий и его
сплавы
Цинк и его
сплавы
Магний и его
сплавы
Титан и его
сплавы
150—250
—
800
—
—
—
—
10
—
100—110
660—680
—
—
—
—
10
18
620—830
1600—
1700
—
—
80—100
—
—
—
1330
—
—
—
—
—
225—300
280
180
400—600
50—150
—
125—150
60
—
—
NaNO, или
NH4N03 600—800
НС1 — 2—5
NaN04 или
NH4N03 100—200
Плавиковая кислота —
120—140
—
K2SiF6 — 4—6
NaCl — 25—35
Агар-агар—10
Na2SO4-10H2O — 15—30
Плавиковая кислота — 5
NaN03 — 30
Плавиковая кислота —
160—170
50—60
15—30
15—30
15—30
135—145
15—30
45—80
15—30
50—60
60—70
20
20
21—32
21—26
21—32
18—22
До
удаления окислов
10—30
10—30
5—10
1200—2400
До 180
До 90
До 600
30—60
До 120
60
60
30—120
30—60
180
IS0—600

тых соединений. При быстром разложении трнхлорэти-
лен взрывоопасен.
Тетрахлорэтилен менее агрессивен по отношению
к цветным металлам, более устойчив к воздействию
влаги, повышенной температуре. Может быть применен для
обезжиривания алюминия и магния.
В качестве заменителей органических растворителей
все чаще применяют моющие препараты, содержащие
большое количество поверхностно-активных веществ
МЛ-51, МЛ-52, МС-5, МС-6, МС-8, лабомид-101,
лабомид-203, а также ТМС-31, ТМС-70, верто-
лин при t = 60...80°C и Т=5...20 мин. Эти моющие
препараты дороги, дефицитны, сложны для утилизации или
регенерации после обработки. Поэтому их
целесообразно применять только при большой загрязненности
поверхности.
При имеющейся на поверхности плотной или
неравномерной окалине целесообразно ее предварительно
удалить во избежание образования язв при полировании.
В табл. 8 приведены составы основных растворов для
травления цветных металлов и сплавов.
Растворы и режимы ХП. Алюминий вследствие его
амфотерности полируют как в щелочных, так и в кислых
ваннах.
Основными компонентами щелочных ванн являются
каустическая сода и нитрат натрия, в небольшом
количестве в них вводят добавки нитрита натрия и фосфата
натрия. Серьезным недостатком щелочных ванн является
то, что в них необходимо поддерживать температуру
выше 100°С, вследствие чего они применяются редко.
Наиболее применимы кислые растворы, которые
можно подразделить на три типа: 1) растворы,
содержащие серную, фосфорную и азотную кислоты; 2) азотная
кислота — фтористое соединение; 3) фосфорная
кислота — перекись водорода. Наибольшее применение
нашли растворы первого типа.
Для ХП алюминия и его сплавов можно использовать
кислые растворы из смесей кислот следующих составов:
Н3РО<
у = 1,17 г/см3
700
800
900
H2S04
у= 1,84 г/см3
250
100
50
HN03
Y= 1,5 г/см3
30—80
30—80
30—80
Рабочая температура 85—110°С.
6*
83

В эти растворы можно добавлять соли таких
металлов, как медь, кобальт, свинец, никель и, что редко
практикуется, — цинк или хром. Роль добавок1 ионов
металлов состоит в ускорении восстановления азотной
кислоты, что интенсифицирует обработку, снижает
рабочую температуру раствора и улучшает качество
поверхности. Кроме того, ионы тяжелых металлов
осаждаются на алюминии в виде «покровных слоев»,
играющих роль катодов.
Наиболее типичный состав раствора: Н3Р04,
7=1,71 г/см3 — 70 об.%; H2S04, y= 1,81 г/см3 —
25 об.%; HN03, Y= 1,50 г/см3 — 5 об. %; NiS04 — 2 г/л.
Температура 95—115°С, время обработки 6 мин.
Растворы, содержащие H3P04> H2S04 и HN03,
применимы для обработки технически чистого алюминия, а
также для сплавов алюминий — магний — цпмк,
алюминий — медь — магний. Растворы не пригодны для
глянцевания сплавов, содержащих более 1% кремния.
Наряду с солями тяжелых металлов в раствор
вводят уксусную кислоту, например известен состав,
работающий при температуре 90—95°С, об.%: Н3РО4 — 50;
HN03 — 6,5; CH3COOH — 6,0; H2S04 — 6,5; H20 —
12,5; Cu(N03)2 — 3 г/л.
В последнее время нашли применение растворы,
содержащие только фосфорную кислоту и нитраты с
добавками солей меди или свинца (без серной кислоты).
Например, состав раствора: до 90% Н3Р04, 91 г/л
NaN03, 9 г/л Cu(N03)2. Температура раствора 90°С.
Хотя растворы первого типа содержат высокую
концентрацию азотной кислоты или нитратов, судя по
электрохимическим измерениям, в них идет активное
растворение поверхности (см. рис. 28). Стационарный
потенциал алюминия в указанном составе без добавок
составляет —840 мВ и соответствует активному участку
анодной кривой (см. рис. 28). Введение Cu(N03)2 смещает
стационарный потенциал до —400 мВ, потенциодинамп-
ческая поляризационная кривая характеризуется
катодными петлями, что свидетельствует о катодном
восстановлении меди. В результате восстановления тяжелого
металла из его соли возникают местные зоны с
окисленной поверхностью и процесс управляется «частичной
пассивацией», что обеспечивает глянцевание.
В этом растворе получали блестящую поверхность
с налетом коричневого легко смываемого слоя меди.
84

Вязкость растворов достигается высоким содержанием
Н3РО4 в безводных растворах кислот или при малом
содержании воды, как в растворе состава, об.%: НчРСЬ
(85%-ная) — 73; HN03 (54%-ная) — 4; СН3СООН
(99%-ная) — 10; Cu(N03)2 — 0,1; Н?0 — 12,9.
Растворы на основе концентрированной Н3РО4
дорогие и используются при высокой температуре
(100— 140°С).
Введение в раствор для ХП алюминия вязких
добавок карбоксиметилцеллюлозы и ОП-10 при концентоа-
ции 2 г/л позволяет добиться эффекта сглаживания.
Поверхность получается блестящей без каких-либо налетов
и тогда, когда в растворе нет добавок нитрата меди.
Растворы второго типа отличаются высокой
скоростью растворения металла (25—50 мкм/мин) и
применяются только для полирования алюминия высокой
степени чистоты и некоторых его сплавов с магнием.
Типичный состав ^той гпуппы ряствооов
следующий, %: HN0.3 — 13; NH„FHF — 16; Pb(N03)2 — 0,02;
HjO — остальное.
Температура 55—75°С, время обработки 15—20 с.
Растворы третьего типа, в которых в качестве
окислителя используется перекись водооола, могут быть
использованы при температуре 20°С. В этих растворах
поддаются обработке не только чистый алюминий и его
сплавы с магнием, но и сплавы, содержащие кремний.
Состав раствора, см3: НзР04(л»:=1,7 г/см3) — 100;
Н2Оо (30%-ная) — 50; время обработки 15 мин.
Недостаток растворов этой группы — быстрый
расход перекиси водорода.
Состояние исходной структуры алюминиевой
поверхности так же влияет на глянцевание, как и состояние
стальной поверхности, и оптимальным является мелкое
наклепанное ориентированное зерно.
Большинство известных растворов для ЭХП и ХП
меди и медных сплаиов (табл. 9) содержат хромовый
ангидрид либо дорогостоящие вредные в эксплуатации
органические кислоты в больших концентрациях. Это
вызывает необходимость создания специальных
участков для обезвреживания отработанных электролитов и
промывных вод, в связи с чем резко удорожается
производство изделий с полированной поверхностью.
Необходимая вязкость растворов достигается чаще всего за счет
высокого содержания фосфорной кислоты.
8.5

9. Химическое полирование меди и ее сплавов
H2SO«
—
10
50
4,8
100
—
882
5—300
НзРО,
—
—
—
0,02—10
74
0,01 — 15
Состав раствора.
HN03
670
—
—
—.
—
СНзСООН
—
60
—
—
—
г/л
н2о2
—
70
240
68
150
3,4—510
1,8
3,4—400
ПАВ
—
—
0,3
1
—
0,01—2
Другие компоненты
(NH4)2S20B-
100 г/л
Метанол — 20 г/л;
полиоксиэтилиро-
ванный лаурило-
вый спирт —
1 г/л
Яблочная
кислота — 30 г/л
Метанол — 50 г/л
Триазол — 0,1 г/л;
тетразол — 0,1 г/л;
этиленгликоль —
20 мл/л
—
Пропиленгли-
коль— 100 мл/л,
этилгексила-
мин — 100 мл/л
Спирты 1—300 г/л
Режим
t. "С
20
25
—
45
—
40
30—50
Т, с
60
30
—
10
—
60
—
Страна
Япония
—

12
—
—
50
5-60
10
35
300—500
45
0.05
—
50—100
7
—
—
200—300
~
—
—
20—60
42
—
100
50—350
70
175
—
—
1
Алки-
феноль-
ное
1
Н-пропанол — 1
40 мл/л;
мочевина —
2 мл/л
H3As04 —
180—280 г/л
Ацетат
аммония — 3 г/л;
дицнандиамид —
2 г/л
Гексафторкремне-
вая соль —
2 г/л; тетраде-
цил — 1 г/ л;
(2-аминоэтил) —
2 г/л; имидазо-
лин — 1 г/л
—
С3Н5(ОН)зНли
С2Н5ОН —
10 г/л
С2Н5ОН —
30 г/л
NAC1 —
160—170 г/л;
крахмал —
67—75 г/л,
полевой шпат —
105—115 г/л
30-35
60—80
50
30
—
20
40
—
90
180
2
60
—
180
—
ФРГ
Англия
Япония
Ас. 842111
(СССР)
Япония
1»
США

Кроме указанных недостатков, известные растворы,
не содержащие соединений хрома, не обеспечивают
пассивацию меди и медных сплавов, и полученная
блестящая поверхность быстро темнеет на воздухе.
Медь легко образует комплексы с органическими
соединениями. Как показали эксперименты,
наилучшими блескообразователями оказались: метиловый
голубой, нитхромазо, 8-орто-оксихинолин, метол,
серосодержащее соединение — медная соль метионина.
Их добавки оказывают на медь и латунь в процессе
ХП такое же действие, как и на стали; придают их
поверхности блеск и создают защитную пленку.
Судя по электрохимическим данным (см. рис. 26)
область стационарного потенциала меди в растворе
химического полирования так же, как и в других
рассмотренных случаях, соответствует активному nacTRopc-птпо.
Применение добавки ВРП и ПАВ, ОП-10 либо КМЦ
концентрацией 2 г/л позволило получить Т?а = 0,08мкм
после обработки в растворе состава, % • H-SO, — 62;
HN03 — 7; НС1 — 0.5; ВРП (КМЦ) — 0,15; ПАВ (суль-
фопонат) — 0,2; Н20 — остальное.
Обработка поверхности меди и ее сплавов в
растворе аналогичного кислотного состава, но с добавлением
указанных блескообразователей, например метола,
обеспечивает ее глянцевание и повышает коррозионную
стойкость в атмосферных условиях. Растворы работают
при температуре 20°С, время обработки 0,5—2 мин.
Цинк достаточно электроотрицательный металл, и,
как отмечалось ранее, нужная скорость растворения
цинка достигается в водном растворе серной кислоты
с небольшим количеством азотной.
Проводили электрохимические исследования
цинкового электрода, а также стального с цинковым
покрытием (см. рис. 27);
Фет электролитического цинка до появления на по-
нерхности участков оголенной стали близок к qvT
цинкового электрода.
Сопоставление ф, т с анодными кривыми показало, что
растворение цинка (как в чистом растворе указанных
кислот, так и в растворе с добавками) происходит в
активной области анодной потенциостатической кривой.
Для химического полирования цинка рекомендуется
следующий состав, % по массе: H2SO^ — 2—3, HNO;. —
3,5—4,5. В качестве сглаживающей добавки рекоменду-
S8

\Ьт ПАА4-ОП-10 взамен известных растворов,
содержащих хромовый ангидрид (т.абл. 10).
■\ Известно, что на поверхности цинка хемосорбируют-
ся некоторые органические соединения, и при этом
атмосферная коррозия цинка замедляется. Нами было
установлено, что химическое глянцевание цинка с
применением органических блескообразователей оказывает
пассивирующее действие на цинковые
электролитические покрытия.
Наилучший эффект пассивирования обеспечивают
некоторые кислотные азокрасители (оранжевый, черный
для алюминия, хромовый ярко-красный, протравной
чисто-желтый и др.), а также азотсодержащие соединения
(тиурам Д, тиурам Е, дипроксид, альтакс, изопропилк-
сантогенат и др.).
Обработка цинковых покрытии в разработанных для
химического полирования и глянцевания растворах
позволила в некоторых случаях исключить пассивацию в
хроматных растворах.
Вследствие высокой способности к пассивации титан
при температуре 20°С не растворяется в азотной и
фосфорной кислотах любых концентраций и в разбавленных
серной и соляной кислотах. Азотная кислота
пассивирует титан и в смесях кислот: серной и азотной, соляной и
азотной. Титан растворяется лишь при нарушении
защитной пассивной пленки. При температуре 20°С
пленку разрушает плавиковая кислота любых концентраций.
Быстро растворяется титан также в любых кислотах,
к которым добавлены фториды. Способность
плавиковой кислоты разрушать защитную пленку объясняется
образованием устойчивых комплексных ионов типа
[TiFel3- и fTiFe]2-.
Как правило, растворы для ХП титана содержат
сильные окислители в сочетании с плавиковой кислотой
или ее солями: 1) раствор состава: H20 — 200 мл. HNCb
(у= 1,4) — 500 мл, MH4F-HF — 100 г. H?SiFP — 200 мл.
температура 20—25°С, время* пбработки 30 с: 2) раствор
состава, '%: H2S04 — 18—25. Н3РО„ — 35—50, NH.F —
2,5—5, вода — остальное, температура 40—60°С;
полируемые детали соединяют с двумя пластинами из
металла платиновой группы. Это уменьшает наводороживание
и улучшает качество полирования; 3) раствоп состава,
мл: 48%-ная HF — 8—10, 30%-ная Н202 — 60, вода —
30 мл, время обработки 30—60 с.
89

10. Химическое полирование цинка и его сплавов
Состав раствора, г/л
HjSO.
4—7
СН3СООН
26—42
HN03
15—22
5—15
2—11
Другие компоненты
СгОз — 30—60; бифторид
аммония — 4—10; соляная
кислота — 8—15 мл/л; до-
децилкарбоксиметилен три-
фенилфосфоний хлорид —
0,1—0,15
Соляная кислота — 2—10;
плавиковая кислота —
20—100; ПАВ анионного
типа — 1—5; ПАВ катион-
ного типа — 1—5
Плавиковая кислота —
0,5—2; Na4P203 — 0,3—1;
сульфонамид — 0,1—0,5
Режим
t°C
25—40
Т, с
30—180
20—40
Страна
А. с. 1607085 (СССР)
Япония

Известны способы полирования титана в пнрофос-
форной кислоте при температуре 270±10°С с последую-
щим погружением в холодную ортофосфорную кислоту
и холодную воду, а также в расплаве едкого кали при
температуре 430±20°С в течение 10—20 мин с
последующей промывкой в воде и удалением пленки титаиата
калия в 15—20%-ном растворе серной кислоты при
температуре 85±15°С в течение 20—30 с.
Для удаления поверхностных дефектов а-сплавов
титана рекомендуют раствор состава, %: HF — 2—2,5+
+HN03 — 8—10. Оптимальное соотношение плавиковой
и азотной кислот зависит от состава сплава. Для
а+р-сплава рекомендуют следующий состав, % по
массе: HN03 — 20, HF — 0,5 и меньше; HN03 — 30, HF —
3 и меньше; HN03 — 40, HF — 5 и меньше; HN03 — 50,
HF — 8 и меньше.
При Использований состава для «-сплава
наблюдается потемнение поверхности образцов, причем (З-фаэа
имеет более темную поверхность.
В растворе с 5% HF и 40% HN03 удается получить
не только сглаженную, но и блестящую поверхность
со слегка выявленной структурой.
Сглаженную и осветленную поверхность на сплаве
a-f p можно получить и в растворе, содержащем 2%
HF+8% HNO3, но при условии предварительной
проработки этого раствора коррозионно-стойкой сталью
(Юг/л) или железом (7,8 г/л).
При*ХП кадмия, как и цинка, обычно одновременно
происходит пассивация. Поэтому все растворы содержат
сильный окислитель: хромовый ангидрид с серной
кислотой, перекись водорода, дымящуюся азотную кислоту.
Чистый никель полируется легко. Ниже приведены
рецептуры из различных источников. Хорошее качество
полирования никеля обеспечивает состав, рекомендуемый
в данной работе (см« гл. 3) для стали 12Х18Н10Т.
Никель полируют в растворах с массовой концентрацией
компонентов, г/л: 1) азотная кислота — 112—210,
серная кислота — 246—460, фосфорная кислота —
765—1020, вода —80—150; температура 60—ПОТ, время
обработки 20—180 с; 2) азотная кислота — 420, серная
кислота — 184, уксусная кислота — 530; температура
80—95°С, время обработки 30—120 с; 3) азотная
кислота — 426—500, уксусная кислота (ледяная) — 600—700,
соляная кислота — 58,5; температура 70—80°С, время об-
91

работки 30—60 с; 4) азотная кислота — 210, фосфорная
кислота — 1445; температура 100°С, время обработки
120—180 с.
Кадмий полируют в растворах с массовой
концентрацией компонентов, г/л: 1) азотная кислота — 1050,
вола — 250, температура 20°С, время обработки 5—Юс;
2) серная кислота — 7,7, вода — 995,8, температура
20°С, время обработки 5—10 с; 3) азотная кислота — 21,
алюминий азотно-кислый — 5, натрий уксусно-кислый —
30, серная кислота — 27, хромовый ангидрид — 60,
вода — 857, температура 18—20°С, время обработки
до 60 с.
Тантал и его сплавы полируют в растворах с
массовой концентрацией компонентов, г/л: 1)* серная
кислота — 920, азотная кислота — 28, плавиковая кислота —
228, температура 20°С, время обработки 5—10 с; 2)
уксусная кислота — 265, серная кислота — 1150.
плавиковая кислота — 142,5; 3) молочная кислота — 620,
азотная кислота — 662, плавиковая кислота — 27.
Магний и его сплавы полируют в растворах с
массовой концентоаиией компонентов, г/л: 1) азотная
кислота — 19—50, нитрат натрия — 42,5—85 с добавкой
гликолевой кислоты, температура — 20°С, время
обработки — 12—60 с; 2)** плавиковая кислота — 80.
хромовый ангидрид — 10, серная кислота — 3—10. Часть
компонентов можно вводить в виде щелочных или ше-
лоччо-земельных металлов, но рН должен быть 1,5—2.
Свиней полируют в растворе состава, мл: 30%-ная
Н?Оо — 20, ледяная уксусная кислота — 80,
температура 20°С; производят периодическое окунание на 5—Юс.
Литий, натрий и калий полируют в спиртах в течение
нескольких секунд: литий — в метаноле, этаноле (в
течение 30 с), калий — в а-пропане, натрий — в нониловом
спирте.
Молибден полируют в растворе азотной и фосфорной
кислот в объемном соотношении 1:1 при массовой
концентрации соли молибдена 150—220 г/л, температура
60—70°С. время обработки 300—600 с.
Кремний полируют в растворе с массовой
концентрацией компонентов, г/л: азотная кислота —270, плавико-
* Раствор пригоден для подготовки поверхности под
-анодирование.
** Для магниевых сплавов, содержащих до 15% А1.
92

вая кислота — 72,5, температура 85—95°С, время
обработки 5—10 с.
Железо-кобальт-пикелевые сплавы полируют в
растворах, содержащих серную, азотную и соляную кислоты
с различными добавками, с массовой концентрацией
компонентов, г/л: 1) серная кислота — 82, азотная
кислота — 81, ПАВ — 0,01—0,03, температура 70'С, время
обработки — 5—7 мин; 2) винная кислота — 70—130,
соляная кислота — 94—140, азотная кислота — 40—94,
[k-ионогенное ПАВ — 0,5—2, температура 20—70°С,
время обработки 2—20 мин.
ОБОРУДОВАНИЕ
При подготовке поверхности, ХП и последующих
отделочных операциях используются методы механической
сгбработки и гальванического производства, достаточно
широко и подробно описанные в литературе. Поэтому
мы касались лишь вопросов, непосредственно связанных
со спецификой химической подготовки поверхности и
полирования, на которые хотели обратить внимание
читателей.
Подготовку поверхности химическими способами и
ХП осуществляют на специализированных линиях или
в специально оборудованных помещениях — отделениях
для химической обработки. Оборудование и
металлоконструкции выполняют из кислотостойких материалов
или они имеют надежную защиту от коррозии.
Металлические части цеховых сооружений, внешние поверхности
металлических конструкций, бетонные стены, потолки,
вентиляцибЧпше воздуховоды обычно окрашивают
химически стойкими лакокрасочными материалами. На
металл обычно наносят покрытие в несколько слоев общей
толщиной 150—200 мкм. Применяют эпоксидные
шпатлевки и перхлорвиниловые эмали с эпоксидной смолой.
Бетон защищают перхлорвиниловыми лаками и их
смесями с хлорвиниловым!! эмалями. Полы выкладывают
кислотоупорными кирпичами, керамическими плитками
или покрывают толстым слоем кислотоупорного
цемента. Швы промазывают замазкой арзампт.
Прогрессивным является изготовление ванн, полов и конструкций из
полимербетонов [8].
Оборудование участков, линий и агрегатов для
химической обработки можно разделить на основное и ,вспо-
93

могательное. К основному оборудованию относятся:
ванны с крышками и вентиляционными каналами для
растворов (электролитов);
баки с нагревателями, насосы и трубопроводы с
запорной арматурой и измерительной аппаратурой;
средства перемещения изделий в процессе обработки:
роликовые конвейеры, грузоподъемные устройства,
корзины, барабаны и т. д.;
сушила;
контрольно-измерительные приборы и средства
автоматического регулирования.
К вспомогательному оборудованию относятся:
стеллажи (столы) для механизированной загрузки и
выгрузки оборудования;
вентиляционные системы с вентиляторами и
группами газоочистки вентилируемого воздуха;
мерники, баки, насосы и трубопроводы для
приготовления растворов;
системы для регенерации и обезвреживания
отработанных растворов и промывных вод;
системы аварийных сливов.
В зависимости от производительности и выбранных
конструкторских схем основное и вспомогательное
оборудование может размещаться раздельно или вместе,
с локальными системами газоочистки, обезвреживания
и регенерации.
Применение локальных систем очистки —
прогрессивное направление. В отличие от общих блоков
очистных сооружений, где производится обезвреживание
ряда смешанных сбросов, в локальных системах стоки
обрабатываются ближе к основному оборудованию и
раздельно: кислые, щелочные, органические растворители.
Ванны, баки, трубы могут выполняться из различных
материалов: полимерных (пластмасс, полимербетонов);
стальных с защитой из полимерных покрытий или
футерованных, или со стеклоэмалевым коррозионно-стойким
покрытием [8, 30]; коррозионно-стойких металлов и
сплавов; температуростойкого стекла, фарфора.
При использовании растворов, содержащих
фтористоводородную кислоту (фториды), нельзя применять стек-
лоэмали и ограничивается ассортимент материалов
возможных футеровок, металлов и сплавов. Для растворов,
содержащих фториды и азотную кислоту, применяют
кислотостойкие стали 0Х23Н28МЗДЗТ, 06ХН28МДТ и
94

сплав ХН60В или углеродистые стали с многослойной
футеровкой из полиизобутилена с графитными блоками
на замазке арзамит-4 [14]. Экономически
целесообразнее изготовлять металлические ванны, так как ремонт
футеровок весьма дорог и нет эффективных средств
контроля за коррозией металла с футеровкой. При
ремонтах приходится заменять практически всю
футеровку.
Перспективно применение металлических ванн из
пассивирующихся сплавов, когда благодаря среде
(рабочего раствора) происходит самопассивация сплава. Для
химического полирования сталей в растворах H2S04 —
HN03 — HCl (NaCl) целесообразно использовать
титановые сплавы. Для таких растворов можно применять
также конструкции из температуростойкого стекла и
традиционные конструкции с футеровкой, в которых
выполняют гуммирование с последующей укладкой
кислотоупорного кирпича.
В особо агрессивных условиях (соляная кислота,
кислоты при температуре 75—90°С, смеси HF—HN03 и др.)
перспективно применение анодной защиты ванн,
изготовленных без футеровки из пассивирующихся сплавов
[12, 14, 30].
Применение пластмасс и резины лимитируется их
температуростойкостью. При температуре ниже 40—60°С
используют винипласт и полиэтилен (для бортовых
отсосов и вентиляционных каналов). Для более высоких
температур — полипропилен. Хорошей устойчивостью
к высоким температурам обладают фторопласты, но их
применение ограничивается трудностями обработки для
изготовления деталей и конструкций. Накоплен
длительный опыт эксплуатации фторопластовых сильфопов
в насосах для перекачки подогретых растворов
HF—HNO3 при ХП (глубоком травлении) труб из
титановых сплавов.
В растворах для ХП без фторидов при рабочих
температурах достаточной коррозионной стойкостью
обладают: стекло, * фарфор, титан ВТ1-0, сталь
0Х23Н28МЗДЗТ и фторопласт.
Для перекачки и циркуляции агрессивных сред
сточки зрения коррозионной защиты целесообразно
использовать пневматические или эрлифтные способы.
Выбор способов нагрева растворов зависит от
коррозионной агрессивности среды. Для слабоагрессивных
растворов целесообразно использовать паровые или во-
95

Дяные змеевики. «Острый» пар лучше применять лишь
в ваннах для промывания горячей водой и при
приготовлении растворов. Для агрессивных сред
предпочтительнее нагрев циркулирующих растворов в выносных
теплообменниках (графитовых, фторопластовых,
полипропиленовых).
Для сокращения энергозатрат целесообразнее
нагрев растворов электрическим током или продуктами
горения топлива [14, 15J.
При ХП возможно применение агрегатов
периодического действия; непрерывных линий; комбинированных
устройств.
При агрегатной обработке металл загружают в
пустую ванну, закрывают ее крышкой и обрабатывают
металл последовательно всеми растворами и промывными
подами без перемещения его из ванны в ванну. В ванне
также проводят продувку или сушку [14]. В ванне при
этом выполняется четыре — шесть операций. Можно
применять герметичные ванны (автоклавный способ).
Агрегаты рассчитывают на гарантированное время
обработки по заданной программе в соответствии с
заранее отработанными режимами технологии данного
сортамента изделий. Принцип гарантированного времени
обработки лежит в основе всех автоматизированных и
роботизированных устройств.
Широко применяются специализированные
автоматические линии для ХП и ЭХП (нанесения
гальванических покрытий) с «жестким» единичным циклом и с
автооператорами.
Перспективны комбинированные линии с
автооператорами, в которых наряду с обработкой в ваннах
используется обработка в специальных агрегатах.
Например, в одной из ванн линии осуществляется две-три
операции со сменой растворов. В этом случае агрегаты
целесообразны для осуществления быстрых операций
(промывания, ХП, пассивации), когда несколько этих
операций проводится за один такт выдачи линией бработап-
пых изделий. Такие комбинированные решения
пригодны для создания гибких производственных систем (ГПС),
позволяют проводить обработку по разным
программам.
Отделение ХП металлических изделий должно
включать (рис. 35) ряд участков:
96

/
I U
I I*
I U
I \s
10 \ \ 11
Рис. 35. Схема отделения для ХП металлических изделий:
1 — участок для приготовления рабочих растворов; 2 — склад
для изделий; 3 — участок для контроля качества поверхности;
4 — ванны для обезвреживания; 5 — ванны для промывки
после обезжиривания; 6 — ванна для травления; 7 — ванны для
промывки после травления; 8— ванны для ХП; 9 — ванны для
промывки после ХП; 10 — участок локальной регенерации и
обезвреживания растворов и вентилируемого воздуха; 11 —
участок химического анализа
приготовления рабочих растворов с
емкостями-смесителями и дозаторами сыпучих материалов;
склад исходных и обработанных изделий;
ванны для химической обработки и промывки
изделий с соответствующими системами циркуляции
растворов и трубопроводами для заполнения и слива
растворов;
контроля качества поверхности с оборудованием для
визуального осмотра, определения параметров
шероховатости и микротвердости;
химического анализа растворов и промывных вод;
локальной регенерации и обезвреживания растворов
и вентилируемого воздуха с вентиляторами и системой
очистки воздуха.
В зависимости от производительности, сортамента
обрабатываемых изделий и объема заказов выбираются
грузопотоки (с поперечным или продольным
перемещением изделий, со специализацией групп ванн по
постоянным массовым заказам и т. д.) и обеспечивается
механизация (поточные линии с автооператорами или
конвейерами, перемещающие корзины с изделиями по
задаваемой регулируемой программе, или
специализированные линии с поштучным перемещением изделий).
2
1 1*
1 \Б
1 \7
1 17
1 W
1 1 J
\я
\я
\9
U
\9
7—152
97

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ
Все вредные выбросы производств должны быть
обезврежены настолько, чтобы их содержание было ниже
предельно допустимых концентраций (ПДК) в
окружающей среде (воздухе рабочей зоны, атмосферном
воздухе или воде водоемов).
При химической обработке неизбежны вредные
выбросы двух типов: в воздушную среду и в
промышленные стоки.
Выбросы в воздушную среду связаны с
газовыделениями, испарениями рабочих растворов и уносом капель
раствора, выделяемыми с испаряющимися газами.
Например, при кислотном травлении и ХП унос зависит от
интенсивности выделения водорода (при травлении
в кислотах без сильных окислителей) или окислов азота
(при травлении или ХП в растворах, содержащих
азотную кислоту), а также от температуры.
В промышленные стоки попадают отработанные
растворы для травления, ХП, обезжиривания и
промывные воды, а также случайные сбросы — аварийные,
вследствие проливов или переливов. Экономический анализ на
ряде заводов Урала, проведенный Уральским научно-
исследовательским институтом трубной промышленности,
показал, что при химической обработке основные
затраты (70—85% приведенных затрат) приходятся на
обезвреживание вредных сбросов и только 15—30% — на
непосредственно технологический процесс (включая
амортизацию оборудования, текущие затраты и
заработную плату). Таким образом, от затрат на
обезвреживание зависит экономичность химической обработки
в целом и в зависимости от них выбирают способ
очистки (химический или механический). Распределение
затрат (%), связанных с мероприятиями по охране
окружающей среды, следующее: на защиту воздушного
бассейна — 40—50 и на защиту водного бассейна — 60—50.
Наибольшая экономия достигается в результате
применения технологий, связанных с малыми количествами
вредных сбросов. Необходимы мероприятия для их
уменьшения, создания безотходных и малоотходных
технологий.
Для уменьшения сбросов и создания малоотходных
98

Или безотходных технологий по воде необходимы
комплексные технологические и конструкторские решения:
закрывание ванн крышками (козырьками), создание
эффективной вентиляции с минимальным количеством
вентилируемого воздуха;
осуществление каскадно-противоточного
промывания для уменьшения количества промывной воды
[4, 13, 14];
применение войлочных иглопробивных,
многослойных перфорированных пластмассовых или иных
фильтров вентилируемого воздуха с улавливанием и
возвратом в ванны раствора, а также ротоклонов для
уменьшения расхода воды при газоочистке;
применение нагрева с одновременным упариванием
рабочих растворов или специального упаривания
избытка промывных вод;
использование приемов снижения расхода Qx
реагентов на химические реакции путем выбора оптимальных
растворов с ингибиторами, предварительной обработки
(например, механического или термомеханического
разрушения окалины), разделения операций и т. д.
Эти решения уже реализуются при кислотном
травлении, ХП и обезжиривании. При регенерации
отработанных травильных растворов кислоты возвращаются
после кристаллизации и отделения солей, являющихся
вторичными сырьевыми ресурсами (серно-кислотное
травление), и других способов утилизации.
Отработанные растворы ХП наряду со свободными
кислотами и солями содержат ПАВ и ВРП, что
затрудняет их регенерацию. Обезвреживание возможно тремя
способами:
1) разбавлением промышленными сточными водами
[25] до концентраций ниже ПДК- У ПАА ПДК=2,2 мг/л
для питьевой воды. У ОП-10 ПДК= 1,5 мг/л, у ОП-7
ПДК=0,4мг/л [6];
2) нейтрализацией гашеной известью до рН=7,5...8
с последующим отделением осадка. Такой способ
возможен, если концентрация ПАА и ОП-10 (ОП-7) в ней'
трализоданных водах будет меньше ПДК;
3) смешиванием с отработанными СОЖ, которые
есть практически на всех заводах и также подлежат
обезвреживанию. Этот способ утилизации основан на
высокой коагулирующей способности сульфата
трехвалентного железа (входящего в состав раствора для ХП) по
7*
99

отношению к маслоэмульсионным стокам. Наличие ВРП,
ПАВ и красителей резко увеличивает эту способность.
При смешивании происходит совместная коагуляция
СОЖ и растворов для ХП, в результате чего образуется
относительно компактная твердая фаза, которая
отстаивается в течение 30—60 с и может быть сожжена или
выведена «в отвал». Известно, что СОЖ разлагается
в кислых средах, а гидраты окиси железа выпадают при
более высоких рН. Для утилизации одновременно
отработанных растворов для ХП и СОЖ оптимально
рН=5...6 при смешении этих растворов в соотношении
1:10—1:15. Полученная водная фаза (табл. 11) может
быть использована для повторного приготовления
раствора для ХП либо направлена на нейтрализацию.
11. Результаты химического анализа отработанного раствора для ХП
до и после утилизации путем смешения е СОЖ, содержащей
2 г/л нефтепродуктов
Показатель
РН
Обшая кислотность, моль/л
Состав, г/л:
сульфаты
Х'ЮрИДЫ
нитраты
железо
ОП-1
нефтепродукты

Отработанный раствор
для ХП
1
2,6
90
42
27
60
1,2
—
Водная фаза после
отделения твердой
фазы
5
0,02
8,2
5,3
Не обнаружены
0,6
Менее 0,05
0,1
Крупные участки для ХП должны быть снабжены
полным комплексом оборудования для обезвреживания
всех сбросов.
Организация участков для ХП возможна также без
больших капитальных затрат на обезвреживание и
в условиях предприятий, не имеющих очистных соору-
100

жений и средств нейтрализации стоков, следующими
способами:
подготовкой поверхности механическим путем или
с применением малоотходной (по воде) технологии
кислотного травления с последующим обезжириванием и
каскадно-противоточным промыванием;
каскадно-противоточным промыванием после ХП
в трех или четырех водах;
смешиванием в одной емкости всех отработанных
растворов (после травления, ХП и обезжиривания)
с последующей вывозкой смеси (после обезвреживания
или без обезвреживания) автотранспортом на участок
для нейтрализации стоков ближайшего предприятия или
утилизации с помощью СОЖ по описанной выше схеме
и вывозкой твердой фазы (не превышающей 10—15%
массы раствора для ХП) на специально отведенные
участки (отвалы).
Следует отметить, что обезвреживание даже части
отработанных СОЖ на большинстве предприятий
может вызвать особый интерес.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
При подготовке поверхности и ХП необходимо
руководствоваться основными правилами безопасности труда
в технологии нанесения гальванических покрытий [25] и
системой стандартов безопасности труда (ССБТ).
Наиболее важны следующие стандарты: ГОСТ 12.1.003—74,
ГОСТ 12.1.004—85, ГОСТ 12.1.005—76, ГОСТ
12.1.007—76.
Оборудование снабжается местной и общей
вентиляцией с учетом ПДК в воздухе рабочей зоны (табл. 12)
в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.008—75.
Скорость (м/с) движения воздуха в рабочих проемах
местных отсосов для химического полирования: в
азотной кислоте 0,7—1,0; в соляной кислоте 0,5—0,7; для
обезжиривания хлорированными углеводородами — 0,7.
Применение местной вытяжной вентиляции
необходимо и в том случае, когда в ваннах осуществляется
химическое обезжиривание с применением щелочи и хлорор-
^нических растворителей, травление черных и цветных
металлов и сплавов, промывание в горячей воде.
Использование присадок и ингибиторов позволяет
иногда вдвое уменьшить объем воздуха, удаляемого бор-
101

12. ПДК в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005—76) вредных
веществ, выделяемых в виде паров (п) и аэрозолей (а) при химической
подготовке и химическом полировании металлов
Вещество
Оксиды азота (в пересчете
на N02)
Серная кислота
Соляная кислота
Фториды (в пересчете на HF)
Хлористый водород
Щелочи едкие (растворы в
пересчете на NaOH)
Тетрахлорэтилен
Трихлорэтилен
пдк.
мг/м3
5
1
5
1
5
0,5
10
10
Класс

опасности
2
2
2
2
2
2
3
3

Агрегатное
состояние
П
а
П
а
п
а
п
п
товыми отсосами, так как поверхность раствора
покрывается слоем пены, препятствующей уносу и испарению
раствора. Рекомендуется местная вытяжная вентиляция,
а также использование плавающего слоя пластмассовых
шариков, позволяющего уменьшить объем
вентилируемого воздуха на 25%.
Как видно из табл. 12, опасность применения при
обезжиривании хлорорганических растворителей
(3-й класс опасности) ниже, чем опасность применения
кислот и щелочей (2-й класс опасности).
Воздух, подаваемый приточной вентиляцией в
холодный и переходный период года, должен подогреваться.
В теплый период года допускается естественный приток
воздуха через открывающиеся фрамуги окон. Опасно
выделение в воздушную среду путем уноса пузырьками
водорода солей цинка, меди, кадмия, имеющих низкие
пдк.
Химические вещества при любом пути поступления
в организм человека могут вызвать острые или
хронические отравления, профессиональные заболевания,
временную потерю трудоспособности.
Особенно опасны ожоги при попадании растворов
кислот, щелочей и их солей на кожу.
102

Потенциальная опасность воздействия химических
веществ на работающих значительно уменьшается при
комплексной механизации и автоматизации процессов.
Необходимо исключить контакт работающих с
химическими веществами и составами. В случае такого
контакта применяют индивидуальные средства защиты
(ГОСТ 12.4.001—80, ГОСТ 12.4.004—74, ГОСТ
12.4.010—75).
Необходимо очищать ванны механизированными
способами без непосредственных контактов человека с
растворами и шламами. Также без непосредственного
контакта производятся приготовление, корректировка и
смена рабочих растворов, а также отбор проб для
химического анализа.
Работники отделений для химической обработки
должны владеть техникой оказания первой помощи при
отравлениях.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПЕРЕЧЕНЬ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ
ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ПОЛИРОВАНИИ СТАЛИ,
ИХ ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ НОРМЫ РАСХОДА
Материал
Кислота серная
Кислота серная
техническая
Кислота соляная
Кислота соляная
техническая
Кислота азотная
Кислота азотная
концентрированная
Вещества
вспомогательные,
поверхностно-активные
ОП-7, ОП-10
Синтанол ДС-3
Синтанол ДС-10
Синтанол ДТ-7
Неонол 2В1317—12
Полиакрилаыид
Карбоксиметилцел-
люлоза
Краситель
кислотный оранжевый
ГОСТ или ТУ
ГОСТ 4204—77
ГОСТ 2184—77
ГОСТ 3118—77
ГОСТ 857—78
ГОСТ 4461—77
ГОСТ 701—78
ГОСТ 8433—81
ТУ 6-14-326—77
ТУ 6-14-577—70
ТУ 6-14-1037—79
ТУ 38-107108—77
ТУ 95-182—73
ТУ 6-15-1077—77
ТУ 6-14-913—78Е
Расход, кг, иа 1 м*
поверхности
при
сглаживании
0,25—0,35
0,113—0,138
0,15-0,175
0,15—0,175
0,005—0,015
0,005—0,05
—
при глянце»
ваннн
0,16—0,224
0,072—0,088
0,096—0,112
0,096—0,112
0,005—0,0075
^""
—
Примечание. Расход раствора на 1 мг поверхности: 2,5 —
при сглаживании, 1,6 — при глянцевании.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
МЕТОДИКИ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
КОМПОНЕНТОВ РАСТВОРОВ
ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
Определение общей кислотности
Реактивы: 1) едкий натр C(NaOH)=0,2 моль/л;
2) тропеолин 00, 1%-ный водный раствор.
104

Проведение анализа
1 мл анализируемого раствора помещают в
коническую колбу вместимостью 250 мл, доливают 29—25 мл
воды, несколько капель тропеолина 00 и титруют
раствором едкого натра до перехода красной окраски
в желтую.
Общую кислотность Собщ (моль/л) рассчитывают по
формуле
п C(NaOH)VNa он
^общ— Лт »
V пр
где C(NaOH) — эквивалентная молярная концентрация
едкого натра, моль/л; Умаон — объем едкого натра,
пошедшего на титрование, л; Vnp — объем пробы
исследуемого раствора, л.
Ошибка титрования с тропеолином 00 (рНпер—
= 1,4...3,2) при конечном объеме 50 мл равна 0,25 мл.
Определение содержания нитрат-ионов
(азотной кислоты)
Реактивы: 1) сульфат железа (II), С(1/2
H2SO4)=0,l моль/л; приготовление: 27,8 г FeS04-7H20
помещают в мерную колбу вместимостью 500 мл,
наливают 5 мл H2SO4 (y=1,84 г/см3) и доливают водой
до метки;
2) серная кислота, С (1/2 H2S04)=0,1 моль/л;
3) азотная кислота, C(HN03) =0,1 моль/л.
Проведение анализа
3 мл анализируемого раствора помещают в
коническую колбу вместимостью 250 мл, прибавляют 50 мл
H2SO4 при постоянном охлаждении и титруют
раствором сульфата железа (II) до появления розово-красной
окраскихТитрование производится при непрерывном
перемешивании. Массовую концентрацию (г/см3)
рассчитывают по формуле
VFeSOjtFeSCu/HNOolOO
HN03= Чг^ .
Vnp
Здесь VFeso4 — объем FeS04, пошедший на
титрование, л; t Feso«/HNo, — титр FeS04 по HN03, г/см3;
tFeso4/HN03 устанавливают титрованием 10 мл.
раствора НЫОз (С (HN03) =0,1 моль/л) раствором FeS04;
105

^ 63 C(HN03)K VlIN03
tr-eS04/lIN03= 1000 ' ГДе К" V^T;
4
Vnp — объем анализируемого раствора.
Определение су льфат- и оно в
Реактивы: 1) нитрат свинца, CPb(NO3)2=0,02 моль/л;
2) бромфеноловый синий, 1%-ный раствор;
3) дитизон; приготовление: 0,05 г кристаллического
дитизона растворяют в 100 мл ацетона, готовят
непосредственно перед определением;
4) сульфат натрия, С (Na02S04) =0,02 моль/л;
приготовление: растворяют 1,4204 г безводного сульфата
натрия в 1 см3 дистиллированной воды;
5) уксусная кислота; приготовление: к 80 мл воды
добавляют 20 мл концентрированной уксусной кислоты.
Проведение анализа
К 5 мл разбавленного в 10 раз анализируемого
раствора добавляют одну каплю бромфенолового синего и
нейтрализуют аммиаком до получения бледно-зеленой
окраски (рН«4). Затем прибавляют 1 мл разбавленной
уксусной кислоты, 50 мл ацетона, 1 мл дитизона и
титруют нитратом свинца до появления пурпурной
окраски;
[S02-4]==V'pbN03),N(PbNo3)2-48 10>
Vnp
%
При анализе сульфат-ионов в отработанных
растворах, где содержатся ионы Сг (III) и Ni (II), мешающие
определению, необходимо предварительное отделение
мешающих ионов от анализируемого раствора на катио-
ните. Для этого к 25 мл разбавленного в 10 раз
анализируемого раствора добавляют 25 мл воды и пропускают
через колонку с катионитом К.У-2 в Н+-форме (высота
колонки 300 м, диаметр 10 мм). Раствор из колонки
собирают в колбу вместимостью 100 мл. Колонку
промывают дистиллированной водой. Скорость промывания
1/12 мл/с.
Далее ведут определение описанным выше методом,
взяв аликвоту 10 мл. В отработанном растворе f=4Q,
106

Определение хлорид-ионов
(соляной кислоты)
Реактивы: 1) нитрат ртути С ( ^— HgNCbh моль/л;
приготовление: 8,5 г нитрата ртути помещают в мерную
колбу вместимостью 1 л, наливают 2 мл азотной
кислоты (y=1,4 г/см3), 50 — 100мл воды. После растворения
доводят объем до метки;
2) азотная кислота C(HNO3)=0,2 моль/л;
3) дифенилкарбазон, 0,5%-ный спиртовой раствор.
Проведение анализа
К 5 мл разбавленного в 10 раз анализируемого
раствора прибавляют 4 мл 0,2 моль/л раствора азотной
кислоты, несколько капель дифенилкарбазона и титруют
раствором нитрата ртути до появления фиолетовой
окраски. Концентрацию, г/л, азотной кислоты
рассчитывают по формуле
HN03= Уне(М°зЬ nhs(no,)3 36,5 f>
Vnp
где f= 10.
Определению содержания хлорид-ионов мешают
ионы Ni (II) и Сг (III), образующие комплексы с дифе-
нилкарбазоном. Поэтому их предварительно отделяют
на катионите КУ-2 так же, как и при определении
сульфат-ионов.
Далее анализ ведут, взяв аликвоту 10 мл.
Концентрацию, г/л, соляной кислоты рассчитывают по формуле
Ufl NHg(N03).,VHg(N03)., 36,5 ,
где f=40.
Определение содержания ОП-10
Реактивы: 1) фосфорная кислота, разбавленная
водой (1:1);
2) едкий натр, 20%-ный раствор; 3) роданокобальтат
аммония (РКА); приготовление: растворяют 15 г
нитрата кобальта и 100 г роданида аммония в воде и
разбавляют водой до 500 мл; 4) хлороформ; 5) стандартный
раствор в воде ОП-10, г/л; приготовление: 2 г ОП-10
помещают в колбу вместимостью 200 мл, разбавляют
дистиллированной водой до метки.
107

Проведение анализа
5 мл анализируемого раствора помещают в
делительную воронку вместимостью 50—100 мл. Наливают 2,5 мл
фосфорной кислоты (в отработанный раствор — 3,5 мл),
добавляют раствор едкого натра до получения
рН»2...3. Затем наливают 20 мл раствора РКА,
перемешивают и выдерживают в течение 3—4 мин. Добавляют
5 мл хлороформа и встряхивают в течение 60 с, дают
отстояться. Экстракт сливают в колбу вместимостью
25 мл через воронку с ватой, смоченной хлороформом.
Экстракцию повторяют 3 раза, взяв по 3—4 мл
хлороформа.
Экстракт в колбе доливают до метки хлороформом,
отстаивают в течение 600—900 с и фотометрируют на
фотокалориметре ФЭК-56М со светофильтром № 8,
длина кюветы 30 мм, раствор сравнения — хлороформ.
Построение калибровочного графика: в мерную
колбу вместимостью 100 мл вносят стандартный раствор
ОП-10: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 34, 40 мл. Доливают до метки
свежеприготовленным раствором для химического
полирования, перемешивают. Определяют содержание ОП-10
по выше приведенной методике, строят калибровочный
график — зависимость оптической плотности от
концентрации ОП-10.
Определение содержания
полиакриламида %(П А А)
Реактивы: 1) едкий натр 40%-ный раствор; 2) серная
кислота С (1/2 H2SO4)=0,l моль/л; 3) смешанный
индикатор; приготовление: 0,2%-ный спиртовой раствор
метилового красного смешивают с равным объемом
0,1%-ного спиртового раствора метилового синего,
хранят в темной склянке.
Проведение анализа
В перегонную колбу вместимостью 500 мл отбирают
аликвоту исследуемого раствора: 30 мл при
концентрации ПАА 5 г/л, 15 мл при 10 г/л, 5 мл при 30 г/л, 3 мл
при 50 г/л.
К пробе добавляют 40%-ный раствор едкого натра до
получения рН>10. Объем раствор» в перегонной колбе
доводят до 100 мл водой, закрывают пробкой с капле-
уловителем и подсоединяют к холодильнику. В
щелочной среде ПАА разлагается с выделением аммиака. В,
108

Приемную колбу вместимостью 250 мл наливают 25 мл
раствора серной кислоты С(1/2 H2SO4)=0,l моль/л,
добавляют 2—3 капли смешанного индикатора. Раствор
в перегонной колбе кипятят до тех пор, пока в колбе
не останется около 20 мл жидкости. Кончик аллонжа
должен быть погружен в жидкость во избежание потерь
аммиака. Перегонка длится около 1 ч.
По окончании перегонки титруют избыток кислоты
в приемной колбе раствором едкого натра C(NaOH) =
= 0,1 моль/л. Делают холостой опыт: 25 мл раствора
серной кислоты С (1/3 H2S04) = 1 моль/л титруют
раствором едкого натра C(NaOH)=Q,l моль/л в
присутствии смешанного индикатора;
т-гдд УходV(NaOH) 19,03
Vnp
где 19,03 — коэффициент пересчета с аммиака на поли-
акриламид.
Определение содержания
железа общего
Реактивы: 1) соляная кислота, разбавленная водой
(1:1); 2) аммиак, 25%-ный раствор; 3) трилон Б;
4) азотная кислота (у= 1,4 г/л): сульфосалициловая
кислота или сульфосалицилат натрия.
Проведение анализа
5 мл раствора отбирают в коническую колбу
вместимостью 250 мл, добавляют 50 мл дистиллированной воды
и 2—3 мл азотной кислоты для окисления железа до
трехвалентного состояния. Полученный раствор
нейтрализуют аммиаком до начала выпадения осадка
гидроокисей. Появившийся осадок растворяют несколькими
каплями соляной кислоты (до рН=1...2). Раствор
нагревают до температуры 50—60°С, прибавляют 2—3
капли сульфосалициловой кислоты и титруют раствором
трилона Б С (1/2 ТрБ)=0,1 моль/л до перехода окраски
раствора от красно-фиолетового до лимонно-желтого
цвета.
Р УтрБ^ТрБ/FelOO
Vnp
где tipB/Fe— титр трилона Б по железу находят
титрованием раствора железоаммонийных квасцов известной
концентрации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Басин В. Е. Адгезионная прочность. М.: Химия, 1981. 208 с.
2. Влияние добавок ПАВ на процесс анодного растворения же-
лезоникелевых сплавов в области потенциалов выделения
кислорода / С. В. Гаврилов, С. Н. Сироткин, Н. В. Хухарева и др.
//Журнал прикладной химии. 1983. № 2. С. 401—403.
3. Влияние соотношения объема раствора и площади
обрабатываемого металла на процессы химической обработки стали
12Х18Н10Т / Г. М. Бершадская, Н. Т. Бакина, Я. Н. Липкин и др.
// Защита металлов. 1у87. № 2. Т. XXIII. С. 293—295.
4. Гальванические покрытия в машиностроении / В. И.
Игнатьев, Н. С. Ионычева, А. В. Мареичев и др. / Справочник под ред.
М. А. Шлугера. Т. 1. М.: Машиностроение, 1У85. 240 с.
5. Глубинное шлифование деталей из труднообрабатываемых
материалов / С. С. Силин, В. А. Хрульков, А. В. Лобанов и др. М.:
Машиностроение, 1984. 64 с.
6. Грушко Я. М. Вредные органические соединения в
промышленных сточных водах: Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.:
Химия, 1982. 216 с.
7. Зуев В. Н., Юркевич Ю/ Н. Химическое полирование
молибдена. // В кн.: Научные труды Всесоюзного
научно-исследовательского и проектного института тугоплавких металлов и твердых
сплавов, 1981. № 23. С. 52—54.
8. Защита от коррозии конструкций и оборудования
металлургических цехов / В. П. Фишман, И. А. Фрисман, В. А. Сержантов
и др. Киев: Техшка, 1983. 216 с.
9. Звонцов И. Ф., («ристунов Б. А. Электрохимическое хонин-
гование конических ступенчатых отверстий. Л.: ЛДНТП, 1982.24 с.
10. Использование процессов химического ремонта при
производстве стальных топливопроводных труб / Т. М. Бершадская, Л. Д. Ро-
нис, Я, Н. Липкин и др. // В кн.: Новые технологии в производстве
стальных труб. М.: Металлургия, 1983. С. 48—50.
11. Козлов Ю. С, Кузнецов О. К.. Тельной А. Ф. Очистка
изделий в машиностроении. М.: Машиностроение, 1982. 262 с.
12. Кузуб В. С. Анодная защита металлов от коррозии. М.:
Химия, 1983. 184 с.
13. Липкин Я. Н., Девяткина Т. С, Гольдштейн Я- И.
Химическая обработка стального проката. Киев: Техшка, 1980. 136 с.
J 4. Липкин Я. Н., Штанько В. М. Химическая и
электрохимическая обработка стальных труб. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.:
Металлургия, 1982. 256 с.
15. Масловский В. В. Справочник по доводочным работам.
Харьков: Прапор, 1985. 121 с.
16. Микрогеометрия и эксплуатационные свойства машин. Под
ред. Я. А. Рудзита. Рига, Рижский политехнический ин-т. 1983. 104 с.
17. Муцянко В. И., Братчиков А. Я. Технология бесцентрового
шлифования. Л.Машиностроение, 1986. 92 с.
18. Николаев А. Ф., Охрименко Т. И. Водорастворимые
полимеры. Л.: Химия, 1979. 144 с.
19. Обработка металлопокрытий выглаживанием / Л. А. Хворо-
стухин, В. Н. Машков, В. А. Торпачев и др. М.: Машиностроение,
1980. 63 с.
20. Орлов П. Н., Сагателян Г. Р. Доводка
труднообрабатываемо

пых материалов свободный абразивом с наложением
ультразвуковых колебаний. М.: Машиностроение, 1983. 84 с.
21. Особенности химического полирования сталей / Я. Н. Лиикин,
Т. М. Бершадская, В. М. Альбрут и др. // Защита металлов. 1984.
№ 6. С. 908—913.
22. Островский В. И. Теоретические основы процесса
шлифования. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1981. 142 с.
23. Пахалин Ю. А. Алмазное контактно-эрозионное
шлифование. Л.: Машиностроение, 1985. 178 с.
24. Рыжов Э. В. Технологические методы повышения
износостойкости деталей машин. Киев: Наукова думка, 1984. 272 с.
25. Серебряный Л. А. Безопасность труда при нанесении
гальванических покрытий. М.: Машиностроение, 1980. 70 с.
26. Сироткин С. Н., Воронина Т. А., Багаев В. Н. Методы
выравнивания плотности тока по длине обрабатываемых изделий в
ванне электрохимической обработки // Электронная обработка
материалов, 1981. № 3. С. 87—90.
27. Сироткин С. Н., Воронина Т. А., Помосов А. В. О
некоторых конструктивных особенностях ванны электрохимической
обработки ленты // Журнал прикладной химии, 1984. LVII. № 2.
С. 289—293.
28. Трегер Ю. А., Карташов Л. М., Кришталь Н. Ф. Основные
хлорорганические растворители. М.: Химия, 1984. 224 с.
29. Усова В. В., Плотникова Т. П., Кушакевич С. А. Травление
титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1984. 128 с.
30. Фишман В. П., Фрисман И. А., Сержантов В. А.
Противокоррозионная защита травильных комплексов. М.: Металлургия, 1987.
144 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
Глава /.Области использования и перспективы применения
химического полирования металлов 4
Качество обработанной поверхности металла. Связь
качества поверхности со способами обработки ... 4
Области использования электрохимического и
химического полирования металлов и сплавов .... 14
Перспективы применения химического полирования
металлов 16
Глава 2. Теоретические основы химического полирования
металлов 25
Краткие сведения об электрохимической коррозии
металлов 25
Механизм химического полирования .... 33
Механизм химического глянцевания . . 34
Механизм химического сглаживания . . 42
Особенности химического ремонта 51
Особенности химического полирования сталей разных
классов 52
Основные закономерности химического полирования
металлов и сплавов . . . . . .57
111

Глава 3. Технология химического полирования металлов . 61
Технология химического полирования сталей . .61
Химический ремонт стальных поверхностей .... 74
Технология полирования стали в активной области с
наложением тока 77
Технология химического полирования цветных металлов
и сплавов 79
Оборудование 93
Обезвреживание вредных выбросов ц 98
Техника безопасности 101
Приложение 1. Перечень материалов, применяемых при
химическом полировании стали, их ориентировочные
нормы расхода 104
Приложение 2. Методики химического анализа компонентов
растворов для химического полирования . . 104
Список литературы 110
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
ЛИПКИН Ян Натанович
БЕРШАДСКАЯ Татьяна Михайловна
ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ
Редактор И. С. Форстен
Художественный редактор А. С. Вершинкин
Технический редактор О. В. Куперман
Корректор Л. А. Ягупьева
ИВ № 5116
Сдано в набор 26.02.88 Подписано в печать 14.06.88 Т-11234
Формат 84Х108г/зг Бумага типографская № 2.
Гарнитура литературная. Печать высокая.
Усл. печ. л. 6 88. Усл. кр.-отт. 6,20. Уч.-изд. л. 6,95.
Тираж 130 00' 9кэ. Заказ 152. Цена 30 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение»,
107076, Москва, СтромынскиА пер., 4
Типография журнала «Пограничник»

«новости
ИЕхнолотииИ „
ЯН. Липкин
Т М. Бершадская
Химическое
полирование
металлов

'МАШИНОСТРОЕНИЕ-
I