2. Электрохимическая обработка металлов
Электрохимическая обработка металлов группа методов, предназначенных для придания обрабатываемой металлической детали определенной формы, заданных размеров или свойств поверхностного слоя. Осуществляется в электролизерах (электролитических ваннах, электрохимических ячейках специальных станков, установок), где обрабатываемая деталь является либо анодом (анодная обработка), либо катодом (катодная обработка), либо тем и другим попеременно. Основной вид катодной электрохимической обработки металлов - гальваностегия.
Гальваническое осаждение является достаточно быстрым и хорошо контролируемым процессом, однако оно может производиться только на проводящие поверхности, которые в процессе выполняют роль одного из электродов. Для нанесения материала на непроводящие поверхности их сначала покрывают тонким слоем металла химическим способом, а затем производят т.н. гальваническое наращивание.
Для получения определенного рисунка, имеющего несвязанные между собой области металлизации, выполняют технологические перемычки, обеспечивающие электрический контакт между данными областями, удаляемые после выполнения процесса гальванического осаждения.
При селективном нанесении покрытий гальваническим способом применяют маски (например, фоторезист). Также маски применяют при гальваническом наращивании рисунка для экономии материала, который будет в последствии удален с областей, не требующих металлизации.
Разновидность электрохимической обработки металлов - электролитный нагрев с целью термической или химико-термической обработки деталей (нагрев с последующей закалкой в электролите, науглероживание, азотирование поверхностного слоя). Этот вид обработки проводится в таком режиме, когда растворение металла крайне мало, а сильный нагрев происходит при прохождении тока через парогазовый приэлектродный слой, который возникает из-за вскипания электролита около электрода при высоких значениях плотности тока и напряжения.
Физический принцип электрохимической обработки основан на высокоскоростном анодном растворении металлов и сплавов под действием тока электролиза высокой плотности в среде проточного электролита на малых межэлектродных зазорах. При этом в соответствии с законом Фарадея, масса удалённого с заготовки материала пропорционально силе тока и времени обработки.
В отечественной практике промышленного применения электрохимической обработки наибольшее распространение получили электролиты, представляющие собой водные растворы нейтральных нетоксичных и пожаробезопасных минеральных солей. С точки зрения обеспечения высокой точности обработки наиболее рациональным выбором являются малоконцентрированные (до 15%) водные растворы кислородосодержащих солей.
Для осуществления процесса электрохимической обработки два металлических электрода (инструмент и заготовку), в пространстве между которыми находится электролит, подключают к противоположным полюсам источника технологического тока. Отрицательный полюс источника, подсоединённый к электроду-инструменту (катоду), сдвигает его потенциал в отрицательную сторону вследствие увеличения концентрации электронов. Положительный полюс отбирает электроны от подключённого к нему электрода-заготовки (анода), что сдвигает его потенциал в положительную сторону. Такое отклонение потенциалов электродов от равновесных значений вызывает протекание электродных процессов: на катоде начинается восстановление катионов, на аноде -- окисление металла.