Химическая полировка металла до зеркального блеска

Обновлено: 05.10.2024

Электрохимическая полировка – процедура обработки поверхности заготовки при помощи ее погружения в раствор кислоты под действием электрического тока. Она сглаживает поверхность детали и позволяет производить полирование металлов без использования лакокрасочных покрытий. В результате взаимодействия химических компонентов и электрических зарядов запускаются реакции, придающие изделию зеркальный блеск.

Описание метода

В основе процедуры электрохимического полирования лежит анодное растворение поверхности обрабатываемой заготовки. Во время этого процесса происходит быстрое растворение выступов на поверхности с шероховатым рельефом. Во впадинах детали происходит растворение в замедленном режиме. Шероховатая сторона становится гладкой из-за несбалансированной скорости растворения, что приводит к появлению дополнительного блеска.

Процесс электрохимической полировки детали происходит в несколько этапов:

Изготовление электролитических ванн, предназначенных для полирования поверхности изделия. В их состав входят универсальные электролиты: ортофосфорная кислота, серная кислота, хромовый ангидрид и вода. При полировке изделий, произведенных из нержавеющей стали, дополнительно используется глицерин. Создание ванн происходит при температуре до 90° C, анодной плотности тока до 80 а/дм 2 и напряжении до 8 В. Электролитические ванны, нагретые до высоких температур, представляют опасность для здоровья человека. При попадании растворов на кожные покровы высок риск образования химических ожогов.
Подготовка заготовки к обработке. Изделия не должны иметь на своей поверхности глубокие рисунки и крупные царапины, не подлежащие электрохимической полировке. Важно, чтобы деталь была произведена из мягких металлов. Данный параметр оказывает влияние на степень эффективно полирования. Чем тверже металл, тем труднее достичь однородной поверхности при сглаживании шероховатых сторон заготовки.
Взаимодействие детали с растворами электролитов. В этом случае металлическая заготовка выступает в качестве анода – электрода с положительным зарядом, а электролитическая ванна – в роли катода. Время выдержки изделия в растворе зависит от типа материала. Заготовки из алюминия выдерживаются в течение 2 – 3 мин, литые детали из нержавеющей стали – до 30 мин. В результате реакции осуществляется постепенное сглаживание шероховатостей из-за появления гидроксидной или оксидной пленки. Полирование происходит за счет обмена частиц между анодом и электролитом. После завершения электрохимической полировки поверхность заготовки становится однородной и приобретает зеркальный блеск.

Теоретически механизм электрохимической полировки объясняется гипотезой вязкой пленки. В соответствии с гипотезой, полирование детали осуществляется после образования поверхности анода в результате растворения частиц вязкой пленки, в состав которой входят продукты анодного растворения. Пленочная поверхность обладает высокими показателями сопротивления, толщина которой различается на впадинах и выступах заготовки. Из-за разницы величины сопротивления вязкой пленки и способности тока собираться на остриях, на разных участках изделия изменяется скорость растворения шероховатостей. В результате шероховатая сторона полностью сглаживается и приобретает однородную поверхность.

Электрохимическую полировку деталей возможно проводить в домашних условиях. Для этого необходимо приобрести оборудование с валом электромотора и кругами для шлифования или создать электролитическую ванну и изготовить химический раствор из соответствующих веществ.

Если деталь имеет множество больших дефектов, то перед началом электрохимической полировки она подвергается механической обработке при помощи шлифовальной машины с вращающимися кругами.

После завершения этого процесса заготовка помещается в щелочной раствор и подсоединяется к заряженному электроду. Процедура электрохимической полировки включает в себя макрополирование: растворение выступающих вершин большого размера, и микрополирование: сглаживание маленьких поверхностей изделия.

Процесс полировки может быть ускорен при следующих условиях:

толщина обрабатываемой пленки одинакова на всей поверхности детали;
перемешивание и повышение температуры электролитов;
наличие комплексных солей или солей слабодиссоциирующих кислот в составе электролитов;
увеличение значений напряжения и силы тока.

Эти факторы уменьшают величину поверхностного слоя заготовки, что позволяет производить процедуру полировки за меньший промежуток времени.

Оборудование и материалы

Для электрополировки металла необходимы источники постоянного тока с низкими показателями напряжения и инструменты, для настройки электрического режима. Электролитические ванны должны быть оборудованы нагревателями, поддерживающими температуру химического раствора. Они помещаются в прочную оболочку, располагающуюся на внутренней поверхности ванны, облицованной химическими и теплостойкими материалами.

Для соблюдения техники безопасности в лабораториях для облицовки внутренних конструкций электролитической ванны применяют стеклянные, фарфоровые и керамические материалы. В лабораторных условиях источником тока являются выпрямители, изготовленные из селена или германия. В зависимости от требуемого напряжения возможна установка нескольких выпрямителей.

Для полирования стальных заготовок требуется регулировочное оборудование. Для настройки величины тока в промышленных условиях применяют первичную обмотку трансформатора, соединенного с выпрямителями. С его помощью осуществляется бесступенчатое регулирование тока посредством изменения значений напряжения.

Электрохимическая полировка металлов проводится с применением электролитов, составленных на основе серной, фосфорной и хромовой кислот. Дополнительно добавляется глицерин, увеличивающий суммарную вязкость раствора. Смешивать все электролиты необходимо в правильной пропорции. В следующей таблице представлены соотношения кислот для полирования деталей, изготовленных из разных типов металлов:

Большинство металлов полируется в фосфорносернохромовом электролите, удовлетворяющем следующим условиям:

высокие показатели растворимости, что способствует лучшему сглаживанию поверхности полируемой детали;
длительный срок эксплуатации раствора;
универсальность электролита;
безопасен для жизни и здоровья человека.

Важным показателем электролита является его температура. Чем выше этот показатель, тем интенсивнее происходит процесс полирования. Для всех электролитов предусмотрены пределы температур. Если резко понизить данный параметр во время проведения электрохимической полировки, то вязкая пленка уплотнится, что приведет замедлению растворения анодов. В результате полируемая поверхность изделия становится матовой и не приобретает зеркальный блеск.

На равномерность электрохимической полировки оказывает влияние дистанция между электродами в электролите. Оптимальное растворение происходит при расстоянии до 40 мм. При дальнейшем увеличении данного показателя удаляемый слой становится неравномерным. В итоге поверхность детали покрывается темным налетом и становится более хрупкой.

После завершения процесса электрохимической полировки требуются приспособления для очистки электролитической ванны и остального полировочного оборудования. Для этого используются растворители и щелочные средства. В их состав входят активные действующими веществами, очищающими поверхность инструментов полировки от различных видов грязи.

Область применения

Технологию электрохимического полирования активно применяют в промышленности: для обработки деталей арматуры, элементов карбюратора (клапанов для подачи топлива, выполненных из нержавейки), тонких лент, проволок и трубных механизмов. В результате полирования поверхность этих деталей приобретает устойчивость к коррозии и становится более гладкой.

Электрохимическое полирование алюминия и нержавеющей стали применяется в отраслях по производству строительных приспособлений, сверл и крепежных механизмов.

В нынешнее время эта технология активно используется для снятия дефектного слоя с режущих инструментов, использующихся для проделывания отверстий. Электрохимическое полирование вольфрама стало активно внедряться в производстве электронных ламп и электровакуумной техники.

Использование технологии электрохимической полировки практикуется при металлографических исследованиях для диагностики сталей. При помощи этой технологии выявляются трещины, флокены и иные несоответствия в структуре металлов. При обнаружении нарушений производится полировка, удаляющая самые тонкие деформации.

Преимущества и недостатки

Электрохимическая полировка обладает следующими достоинствами:

Она увеличивает прочность стали и препятствует появлению ржавчине на поверхности металла. Этот вид полировки облегчает процедуру вытяжки и штамповки.
Она способна смягчать поверхность сложных и утонченных деталей, имеющих дополнительные отверстия или полости с комплексных рисунком.
Электрохимическая полировка позволяет снизить время полирования поверхности заготовки.
Благодаря высокой производительности данного вида полирования, во время обработки металла не нарушаются основные конструкции изделия.
Ускоряет процедуру производства шлифов.

Несмотря на большое количество преимуществ, электрохимическая полировка обладает несколькими недостатками:

Сложность полирования, обусловленная необходимостью приготовления индивидуального раствора для обработки деталей из разных сталей и регулирования величины подаваемого тока.
В ней применяются элементы электрополирования, что приводит к повышенному расходу электроэнергии.
Электрохимическая полировка не способна выровнять поверхность заготовки с большими трещинами или впадинами.
Как при химполировке, человеку необходимо производить работу с ядовитыми веществами, наносящими вред организму.
Электрохимическая полировка не требует больших финансовых трат, в отличие от механического полирования, что обусловлено покупкой множества химических растворов и перманентной подачей электричества. Электролит обладает низким сроком эксплуатации, поэтому его необходимо периодически обновлять, что приводит к дополнительных денежным расходам.

Чтобы эффективно использовать технологию электрохимической полировки, нужно соблюдать технику безопасности: работать в спецодежде, правильно настраивать техническое оборудование и осуществлять полировку только с исправными приборами.

Как и чем полировать нержавейку

Способы и средства для полировки нержавеющего покрытия

Гладкая поверхность металла получает повреждения при неосторожном обращении, из-за целенаправленных действий человека. Не каждый след может удалить полироль для нержавеющей стали и мягкая ветошь. В домашней мастерской (гараже) доступны многие способы обработки объемных, плоских, изогнутых поверхностей изделий из легированных сплавов. Необходимо наличие соответствующего оборудования и реактивов.

Шлифовка с механическим полированием

После повреждающей обработки металла (резки, сварки, сверления, чистки жесткими роторными щетками, ударов), образуются дефекты различной величины:

царапины, вмятины;
швы, наплывы, раковины;
сколы;
трещины;
заусенцы.

Эти разрушения поверхности снижают стойкость к износу, отражающую способность, противодействие сложным нагрузкам. Для устранения шероховатостей, придания блеска такому твердому материалу, каким является нержавейка, придется выполнить 4 – 5 операций. С помощью электрической шлифмашины и сменных абразивных кругов проводится шлифование. Войлочным/фетровым кругом, после грубой чистки, начинают полировать изделие. Удобство обработки сложных деталей из нержавеющей стали дает бесконечная лента.

При грубом шлифовании нержавеющей стали зернистость абразива 30-40, чистовая обработка 16 – 25, полирование микропорошками с зернистостью М7 – М14, доведение до состояния зеркала – промышленные готовые составы (полироли).

Механическое воздействие мягкого круга с нанесенной пастой снимает очень незначительное количество металла. Глянцевое выравнивание происходит за счет перераспределения структуры верхнего слоя нержавейки, а не срезания его. Под воздействием воздуха, активных компонентов пасты, нагрева от трения разрушаются старые окисные пленки и, тут же, при остывании, создаются новые.

После механического полирования не создается идеальной гладкости и, соответственно, блеска в неудобных для доступа местах. В таком случае заканчивают полировать вручную. Наведение на нержавеющей стали зеркального глянца руками – операция трудоемкая, долговременная, но выполнимая. Начинают создание зеркала шлифовкой пастами, заканчивают жидкими полиролями.

Механический способ полировки нержавейки

Подвергать процессу необходимо всю видимую плоскость – частичная местная обработка будет заметна. Устранить видимые различия применением полироля не получиться.

Химический способ

Небольшие детали из нержавейки обрабатывают методом, который не требует большого приложения физических усилий и нескольких часов работы. Использовать круги может быть просто неудобно. Погрузить очищенную заготовку в ванну со строго дозированными реагентами, разведенными до нужной концентрации дистиллированной водой. За достаточный интервал времени, под воздействием едких реактивов, все контактирующие с жидкой активной средой шероховатости стали устраняются. Глубокие царапины, следы сварки предварительно сначала выравнивают наждачными кругами, после заглаживают мягкими кругами с пастой нужной зернистости (ГОИ). Иначе все крупные изъяны тоже отполируются с сохранением формы.

Для правильного выбора компонентов, их концентрации в водной массе, желательно знать марку нержавейки :

Марку Х18Н9Т погружают в следующий состав: кислоты: 230 мл серной, 40 мл азотной, 70 мл соляной. На 1 л раствора добавляют краситель кислотный черный — 6 г, столярный клей — 10 г, хлористый натрий — 6 г. Выдерживается температура жидкости 65-70 °С, время 5÷30 мин.

Кислоты в соотношении к полному объему: азотная 4÷5%, ортофосфорная 20÷30%, соляная 3÷4%, метилоранж — 1÷1.5%, в водном растворе с температурой 18÷25 °С, Ориентировочное время выдержки 5÷ 10 мин.
На литр состава количество кислот: серная 230 г, соляная 660 г, кислотного красителя оранжевого– 25 г. Выдержать температуру 70÷75 °С, время 2÷3 мин.

Для полноты реакции во всех точках и удаления образующихся продуктов, жидкость в емкости непрерывно перемешивают. Можно шевелить стальную деталь.

Компоненты агрессивны. Обеспечить защиту кожных покровов рук, лица, глаз, органов дыхания.

Химическое выравнивание линии внешней границы нержавейки (полировка) происходит потому, что интенсивнее реакция идет на выступах профиля. Для предотвращения скопления продуктов взаимодействия во впадинах, углублениях, углах, принудительно создают движение жидкости. После смывания химических реактивов натирают салфеткой с небольшим количеством состава — полироля.

Анодный способ

Электрохимическая обработка снижает затрачиваемое время по отношению к механической процедуре в 4-5 раз, повышая класс чистоты зеркала на 1 или 2 позиции. Чтобы отполировать этим способом, становится не важными сложность сопряжений, кривизна плоскостей. Раствор при подключении электричества становится активным электролитом, взаимодействуя интенсивнее. Обрабатываемый образец должен быть подключен к аноду установки. Для каждого химического состава нержавеющего стали выбирают реагенты и параметры режима.

Способ требует свежеприготовленного электролита, расхода электроэнергии, применения работником средств защиты. Предварительная подготовка наружного слоя (особенно после сварки) обязательна. Зато отражающая способность нержавеющей стали после всех операций такая же, как только что отполированного серебра или никеля.

Способ изготовления элемента из нержавейки влияет на время нахождения в ванне:

штамповка 4÷6 мин;
сварка, термообработка 10÷12 мин;
литье после пескоструйки до получаса.

Полируем плазмой

Технология отличается от электрохимической процедуры такими параметрами:

раствор не агрессивен, утилизация не требует специальной очистки;
напряжение выше (220 В);
температура порядка 100 °C.

Применяемый реактив – соль аммония с концентрацией в растворе 3,1 ÷ 6,0 %.устанавливается плотность электрического тока величиной 0,35 ± 0,15 А/см² в зоне контакта электролита с нержавейкой интенсивно образуются газовые пузырьки. В парах внутри кипящего слоя проходят разряды, ионизирующие среду. Возникают плазменные язычки, которые целенаправленно воздействуют на сталь, полируя ее. Времени для одного погружения затрачивается в пределах 6 мин., из расчета потребляемой мощности 5 ВтЧ/см².

Для устойчивого процесса полирования электроплазменным методом поверхности определенной площади, необходима соответствующая мощность установки. Нельзя снижать ее величину, надеясь увеличить продолжительность обработки в ванне. Условия возникновения плазменно-ионизированного слоя не будут соблюдены.

Недобросовестная механическая подготовка проявится наглядно. Остаточные следы сварочных швов, царапин, вмятин не спрятать при помощи полироля.

Периодичность ухода за внешним видом

Кроме периодического полирования конструктивных лицевых элементов до кондиции блестящего зеркала рачительный хозяин ухаживает за ними постоянно. Восстановление состояния покрытия деталей автомобиля в сервисе проводят раза 2 в год. Чтобы защитить наведенный глянец используют полироли. Выпуск продукции ведется в виде жидких эмульсий и более густых составов, концентратов. Фасовка полиролей для нержавеющей стали самая разная – от туб (75 мл), флаконов, банок до бочек (20-100 л). Это повседневная защита от абразивных воздействий пыли-грязи, корродирующего действия природных факторов. Техника простая: мягкая салфетка, круговые движения, отсутствие пропусков. Наносят полироль равномерно, удаляют излишки. По желанию можно пользоваться электроинструментом с частой вращения до 1500 об/мин. Вращение параллельно обрабатываемой плоскости, чтобы не повредить торцом круга.

Изделие будет блестеть как новое, даже если его восстанавливали сваркой по кусочкам.

Средства и способы полировки нержавейки до блеска

Все о полировке нержавейки до зеркального блеска — от современной электролитно-плазменной технологии до обработки нержавеющей стали кухонной утварью. Описание химического, электрохимического и ручных способов.

Полировка изделий из нержавейки делает их абсолютно гладкими и придает зеркальный блеск. Этот вид обработки металлов относится к финишным операциям и выполняется только после устранения всех мелких царапин, вмятин и других видимых дефектов. В процессе полирования с поверхности нержавеющей стали срезаются мельчайшие неровности, оставшиеся после предшествующего ей шлифования. При этом геометрические размеры детали практически не изменяются, т. к. удаляемый слой металла имеет толщину менее микрона.

Нержавеющая сталь — один из самых распространенных конструкционных материалов. При этом ее, как правило, используют без антикоррозионных или декоративных покрытий — просто шлифуют или полируют. Зеркальные панели кабин лифтов, блестящие конструкции ограждений лестниц, каркасы стеклянных витражей, металлические детали эскалаторов, сверкающее медицинское оборудование, кухонная посуда и корпуса бытовой техники — все это отполированная «до зеркала» нержавейка.

Способы полировки нержавеющей стали

Существует несколько технологий полирования нержавейки, среди которых самые распространенные — это механическая, химическая и их разновидности.

Механическая используется при восстановлении зеркальности нержавеющей стали непосредственно на местах, а также при цеховом ремонте и обработке небольших партий изделий. При поточной обработке деталей из нержавейки на промышленных предприятиях, как правило, применяется метод электрополирования в химических растворах.

Довести до блеска нержавейку можно и в домашних условиях доступными каждому способами и средствами.

При небольших повреждениях или окислении поверхность изделия из нержавеющей стали легко доводится до блеска с помощью полировальной пасты или реагентов для химической полировки. Если же царапины и выбоины на нержавейке имеют значительный размер, то вначале необходимо выполнить механическую шлифовку.

Механическая полировка

При механической полировке нержавеющей стали производится срезание микровыступов металла с помощью абразивных зерен. В качестве инструмента в этом случае выступают круги, диски, валики и ленты, а в роли абразивных материалов выступают полировочные пасты и суспензии. В состав некоторых из них добавляют химические компоненты, которые вместе с абразивом воздействуют на микронеровности. Такой вид обработки называется химико-механической полировкой нержавеющей стали.

После механообработки или прокатки на поверхности изделий из нержавеющей стали остаются продольные полосы и канавки. Эти неровности в самом лучшем случае имеют 6–7 класс шероховатости, поэтому шлифовка нержавейки до 8–10 класса является обязательным условием подготовки к операции полирования, т. к. этому виду обработки соответствуют 11–14 классы.

Механическая полировка нержавейки может выполняться вручную, без применения приводного инструмента и специальных приспособлений. Такая обработка наиболее распространена в быту и при небольших объемах ремонтно-восстановительных работ. На производственных предприятиях для полирования нержавеющей стали используют следующие виды производственного оборудования:

ручной электро- и пневмоинструмент;
полировальные станки;
барабанные и вибрационные аппараты;
магнитно-абразивные установки.

Самые распространенные абразивные материалы для полировки нержавеющей стали — это различные жидкие полироли, суспензии и пасты, которые позволяют добиться наилучших результатов по шероховатости. У большинства из них основой являются технические масла, жиры и вещества типа парафина и стеарина, которые приходится удалять с поверхности нержавейки с помощью органических растворителей.

Электрохимический способ

В основе технологии электрохимической полировки (ЭХП) нержавеющей стали лежит процесс движения ионов металла от анода к катоду. В общем виде такая установка состоит из металлической ванны с электролитом, подключенной к отрицательному полюсу источника постоянного тока (катоду).

В нее погружается изделие из нержавеющей стали, на которое подается положительный потенциал, т. е. оно является анодом. При пропускании через электролит постоянного тока с поверхности нержавейки начинается отрыв положительных ионов металла.

В большей степени это происходит с вершин микровыступов, которые таким образом сглаживаются (см. рис. ниже). Глубина удаления металла при такой химической полировке нержавеющей стали в электролите регулируется величиной тока и продолжительностью процесса.

ЭХП позволяет обрабатывать любые труднодоступные полости и сложные фигурные элементы со снятием одинакового слоя металла по всей поверхности изделия. Установки, на которых выполняется химическая электрополировка нержавейки, работают при температуре электролита 70÷90 °C и плотности токов от 0.3 до 0.5 А/см².

В качестве электролитов в них используют растворы на основе смеси неорганических кислот. По этой причине ЭХП иногда путают с химическим травлением металлов и даже упоминают в статьях о них азотную кислоту, хотя основные компоненты электролита для нержавеющей стали — это ортофосфорная и серная кислоты.

Электролитно-плазменное полирование

Электролитно-плазменное полирование (ЭПП) нержавеющей стали также основано на процессе перемещения положительных ионов металла от анода к катоду.

Но в этом случае используется другое физическое явление — образование вокруг анода (изделия из нержавеющей стали) парогазовой плазменной рубашки, в которой и происходит процесс выравнивания микровыступов на ее поверхности.

Электролитно-плазменные установки функционируют на постоянном токе напряжением до 400 В и с температурой электролита от 60 до 90 °C. Несмотря на высокое напряжение они работают на тех же плотностях токов, что и при электрохимическом полировании.

При этом обработку деталей из нержавейки они выполняют в несколько раз быстрее: на промышленной установке удаление слоя нержавеющей стали происходит со скоростью 3 мкм/мин.

Еще одним достоинством этой технологии является дешевизна и экологическая безопасность химических веществ, применяемых для приготовления электролитов. В частности, при электролитно-плазменном полировании изделий из нержавейки используются безопасные растворы солей аммония с концентрацией 3÷6%.

Средства для полировки

Большинство работ по полированию штучных изделий и металлоконструкций из нержавеющей стали выполняются либо вручную, либо с применением разнообразного электроинструмента. При этом применяется большое количество полировальных приспособлений, среди которых самые распространенные — это:

салфетки, диски и круги из нетканого полотна, войлока и фетра;
валики и пакеты дисков;
веерные круги;
полировальные абразивные листы и диски на бумажной и полимерной основе;
нетканые материалы с абразивом;
полировальные ленты.

Ручной электроинструмент для полировки нержавейки, кроме обычных полировочных насадок, оснащается приспособлениями для обработки труднодоступных мест и криволинейных поверхностей. Основные виды инструмента с электрическим приводом, применяемого при обработке нержавеющей стали:

орбитальные шлифовальные машинки;
болгарки с различными насадками и приспособлениями;
ленточные шлифмашинки;
прямошлифовальный электроинструмент;
переносные ленточно-шлифовальные станки;
ленточные напильники с поворотными насадками.

В качестве полирующего материала для нержавейки чаще всего используют различные виды паст, которые в общем случае делятся на материалы для черновой и финишной полировки. По составу своей основы они делятся на водные и жировые. Последние лучше удерживают абразивный материал, но их сложнее удалять с нержавеющей стали.

К вспомогательным материалам относятся микрофибровые салфетки, которые применяют для очистки поверхности нержавейки после полировки.

Простой способ полировки нержавейки в домашних условиях

Отполировать нержавейку в домашних условиях несложно. Все зависит от того, насколько поврежден и окислен полируемый предмет, а также от наличия у него труднодоступных мест.

В случае, если поверхность нержавейки просто потеряла блеск от окисления, можно использовать химическое полирование уксусом, оливковым маслом или специальными фирменными средствами. Для этого нужно просто нанести одно из этих веществ на салфетку из микрофибры, после чего плавными круговыми движениями обработать ее со всех сторон.

Таким образом можно восстановить блеск кухонного оборудования, посуды, а также нержавеющих труб в ванной комнате.

Для полировки изделий из нержавейки до зеркального блеска в домашних условиях обычно используют пасту ГОИ. Полирование выполняется с помощью войлока или фетра. После его окончания все поверхности необходимо очистить с помощью салфетки из микрофибры, смоченной небольшим количеством растворителя.

Оба эти метода пригодны в тех случаях, когда нержавеющая сталь не имеет значительных повреждений. При наличии царапин, выбоин и большого количества налета перед полированием придется произвести механическую шлифовку нержавейки (вручную или с использованием электроинструмента).

Периодичность и способы ухода за нержавеющей сталью

Для того чтобы поверхность изделий из нержавеющей стали как можно дольше оставалась ровной и глянцевой, при ее очистке необходимо избегать использования абразивных паст, металлических мочалок, жестких губок и щеток, а также хлорсодержащих веществ.

При отсутствии значительных повреждений на поверхности нержавейки образуется ровная матовая пленка из оксида хрома, которая защищает основной металл от коррозии и не дает налипать на него накипи.

Потребность в периодической полировке возникает по мере износа и появления наружных повреждений на нержавейке, а ее необходимость определяется методом визуального осмотра.

В Интернете встречаются статьи о чистке изделий из нержавейки (в частности термосов, посуды и пр.) с помощью кока-колы. Известно, что в состав этого напитка входит ортофосфорная кислота. Но ее в кока-коле настолько мизерное количество, что сама возможность такой обработки нержавеющей стали вызывает закономерные сомнения.

А что вы думаете по этому поводу? Приходилось ли вам чистить изделия из нержавейки кока-колой или чем-либо подобным? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением и опытом в комментариях к этой статье.

Технологии и средства для полировки металла до блеска

Полировка металла: особенности подготовительного и основного процессов. Классы полировки металла по ГОСТ. Различные способы, средства и станки для полировки и шлифовки металла до зеркального блеска.

Полировка металла – это финишный этап изготовления изделий из металла и сплавов, который заключается в снятии максимально тонкого слоя материала с поверхности детали. Существует большое количество способов, с помощью которых можно отполировать до блеска изделие как дома, так и в условиях промышленного производства.
О них подробно рассказывается в данной статье.

Описание и свойства процесса полировки

ГОСТ 9.301-86 регламентирует требования к качеству обработки изделий из металла в результате полировочных работ. Нет особых указаний в отношении блеска поверхностей после шлифовки, однако после полировки должны исключаться различные дефекты, борозды, царапины, заусеницы, коррозии и прочее.

Одним словом, мероприятия по полировке призваны придать изделию привлекательный внешний вид и потребительские качества.

На производстве существует такое понятие, как «класс полировки». Происходит определение уровня шероховатости поверхности той или иной детали посредством специального оборудования (микроскопы и профилографы) вплоть до 1 микрометра (мкм, 1 мм = 1000 мкм). Если шлифовка металла осуществляется в домашних условиях, то глубина неровностей определяется на глаз.

Существуют 14 классов шероховатости, которые указываются в специальных чертежах в соответствии с ГОСТ 2789-59.

Классы полировки и требования к ним представлены в таблице ниже.

Описание поверхности	Размер шероховатости (до мкм)	Класс полировки	Механический способ обработки
Следы обработки очень заметны	320	1	Строгание, заточка и фрезеровка
	160	2
	80	3
Следы обработки видны очень слабо	40	4	Обработка мягким абразивом, получистовая обработка
	20	5
	10	6
Следы обработки не видны вообще	6,3	7	Тонкое течение, шлифовка
	3,2	8
	1,3	9
Поверхность металлического изделия идеально гладкая и имеет характерный зеркальный блеск	0,8	10	Финишная полировка, мягкое полирование
	0,4	11
	0,2	12
	0,1	13
	0,05	14

Подготовительные этапы

Промышленные предприятия, которые занимаются различными видами обработки металла, осуществляют проверку состояния поверхностей до начала шлифовки. До применения различных химических реагентов и полировальных станков деталь необходимо подготовить к дальнейшим этапам полировки, для этого воздействуют на изделие одним из механических способов:

обработка детали сжатым воздухом совместно со специальными крупноабразивными элементами, которые удаляют с поверхности крупные наросты коррозии и ржавчины;
зачистка поверхности изделия щетками с жесткой щетиной для удаления признаков окисления и шлама (пыль, образованная в результате чистки грубым абразивом);
обезжиривание поверхностей от следов предыдущих средств полировки посредством обработки теплыми органическими растворителями;
применение щелочных растворов для удаления остатков минеральных веществ с содержанием масла;
электрохимическое обезжиривание (погружение изделия из металла в электролит).

Все эти способы чаще всего применяются в условиях промышленного производства. Дома для подготовки изделия из металла к полировке достаточно обработать поверхность наждачной бумагой различной жесткости.

Способы полировки металла

Для полировки металла до зеркального блеска в домашних условиях чаще всего применяют специальную пасту, например ГОИ или алмазную, популярную среди домашних мастеров, а также полировальный станок с абразивным кругом.

На предприятиях по обработке металла используются следующие виды полировки:

механическая;
химическая;
электрохимическая;
при помощи плазмы;
лазерная;
ультразвуковая.

Механический способ

Одним из самых эффективных способов самостоятельной полировки металла является обработка поверхности изделия полировочной машинкой.

Шлифовальный станок — незаменимый инструмент для качественной полировки металла до появления первоначального сияния. У машинки для полирования имеется так называемый абразивный круг, покрытие которого будет зависеть от характера работ и материала.

Сам процесс обработки металла с помощью шлифовальной машинки будет происходить следующим образом:

Круги для полировки и участок металла, который необходимо обработать, смачиваются водой. Для обработки металла диск должен вращаться на скорости 1400 оборотов в минуту. Необходимо предусмотреть, что при такой скорости вращения брызги будут разлетаться на 1–1,5 метра, поэтому необходимо позаботиться о соответствующей защите лица и одежды.
Обрабатываемая плоскость начнет нагреваться в результате трения, а вода будет испаряться. В результате такого взаимодействия будут удаляться неровности и шероховатости, образуя на основании абразивного круга засоры из металлических частиц и воды. Каждые несколько минут необходимо выключать станок и промывать диск под струей воды. Частички металла следует убирать не только с инструмента, но и с поверхности изделия.
Для достижения зеркального блеска рекомендуется использовать войлочный материал. Такая насадка надевается на шлифовальный диск так, чтобы края выступали за границу круга на 1–1,5 см. Войлок и поверхность металлической детали необходимо смочить водой, после чего происходит финишная полировка металла.

Если в наличии нет специального станка, можно использовать такое средство для полировки, как наждачная бумага. Сперва необходимо обработать поверхность наждачкой крупного абразива, а затем более мягкого. После перехода с одной зернистости на другую можно приступать к финишному этапу обработки.

На завершающем этапе используют полироль. Для металлических изделий, как и для каменных поверхностей, отлично подходит алмазная паста, которая может вернуть поверхностям идеальную гладкость и зеркальный блеск. Тканью, на которую наносится полировочная паста, тщательно обрабатывается поверхность металлического изделия.

Химическое полирование металла

Химическое полирование является наиболее эффективным решением в отношении изделий из металла и сплавов, имеющих декоративную функцию.

Суть химического способа чистки металла заключается в том, что всю работу по восстановлению поверхности изделия выполняют специальные растворы из химических реагентов и кислот.

Раствор необходимо нагреть до определенной температуры, которая зависит от составляющих металлического сплава, после чего изделие из металла погружается в раствор на несколько минут. Между металлом и химическим раствором происходит реакция, в результате которой разрушается дефектный слой изделия.

Для того чтобы погрузить деталь в раствор, используются специальные держатели. Нет необходимости применять ручной труд, а обработка металла происходит равномерно по всей поверхности.

Однако у данного способа есть недостаток: после процедуры поверхность изделия скорее матовая, нежели блестящая. Кроме того, данный метод требует соблюдения ряда правил безопасности.

Электрохимическая полировка металла

Электрохимическая полировка металла на первый взгляд проходит так же, как и химическая. Деталь нужно опустить на дно резервуара с раствором, но при этом необходимо обеспечить прохождение электрического тока через изделие.

Ток ускоряет процесс разрушения оксидного слоя даже в еле заметных углублениях на поверхности металла.

В результате изделие приобретает идеальную гладкость. Данный способ отлично подойдет тем, кто ищет ответ на вопрос, как отполировать металл до зеркального блеска.

Недостатком данного метода являются большие затраты электроэнергии и необходимость регулярной замены химического раствора.

Полировка при помощи плазмы

Полировка металла при помощи плазмы схожа с электрохимическим способом чистки: изделие также погружается в химический раствор с последующим проведением через него электрического разряда.

Однако электролитно-плазменный способ подразумевает использование не смеси химических реагентов и кислот, а безвредного раствора, получаемого из солей аммония.

Результатом электроплазменной полировки будут не только зеркальный блеск и идеальная гладкость, но и дополнительная защита от образования коррозии.

Лазерная полировка металла

Процесс полировки металла посредством лазерной установки исключает необходимость применения различных полиролей, растворителей и абразивных частиц.

Лазерное устройство воздействует на поверхность металлических изделий путем подачи импульсов света. Энергия, соприкасаясь с металлом, преобразуется в плазму, ее частицы распадаются, что приводит к появлению ударной волны.

Импульс света не имеет достаточной длины, чтобы повредить изделие, однако расщепляет поврежденные частицы металла.

Ввиду этой особенности лазерного луча, если изделие требует глубокой чистки, на один и тот же участок поверхности металла придется воздействовать несколько раз.

Лазерная установка, выполненная из стали, имеет такую особенность, как самоограничение. Устройство само снижает интенсивность воздействия и мощность луча, как только лазер доберется до слоя металла который не нуждается в полировке.

Ультразвуковая полировка металла

Полировка металла ультразвуком является одним из видов обработки различных поверхностей путем дробления, то есть разрушение дефектного слоя поверхности осуществляется после оказания нагрузки на материал.

Колебания ультразвуковой волны образуют сколы и трещины, в результате чего верхний слой металла отходит сам собой, как яичная скорлупа.

Данный способ выручает в том случае, если материал не является проводником электрического тока и не может выступить в качестве анода при электрохимической чистке. Он также отлично подходит для шлифовки тонких и хрупких изделий, включая драгоценные камни и металлы.

Технология ультразвуковой обработки металла выглядит следующим образом:

В специальный рабочий сектор устройства помещается состав из абразивных элементов.
Аппарат располагается в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности.
Вибрирующее устройство заставляет абразивные элементы колебаться, затрагивая при этом верхний слой изделия.
Дефектный слой под воздействием колебаний трескается и разрушается.

В качестве абразивных элементов могут выступать кремниевые или боровые частицы на карбидной основе, а вибрирующим фактором – подача пресной воды.

Если у вас есть опыт полировки металла с помощью промышленных и подручных способов, поделитесь им в комментариях.

Технология электрохимической полировки металла

Электрохимическая полировка изделий. Технологический процесс электроплазменной, электролитической и химобработки металл для придания блеска изделию.

Электрохимическая полировка – это процесс обработки поверхности детали путем погружения ее в кислотный раствор. Металлическое изделие подключается к положительно заряженному аноду, и через электролит пропускается ток с напряжением 10–20 В. В результате металл покрывается оксидной или гидроксидной пленкой, под которой происходит полировка путем сглаживания выступающих микронеровностей. Примерно такой же эффект дает химполировка, но здесь заготовки не подвергаются влиянию электрического тока.

Качество работы зависит от однородности материала. Полирование чистых металлов приводит к получению гладкого блестящего изделия. Полировка сложных сплавов не дает такого результата. По окончании работы обработанная поверхность повышает свою чистоту шероховатости на 2 класса.

Полирование деталей ведется только после их визуального осмотра. Не допускается наличие на них глубоких царапин или раковин, поскольку такие дефекты не устраняются в процессе полировки. Оптимальным вариантом является работа с цилиндрическими деталями. Плоские заготовки хуже поддаются полировке.

По окончании процедуры изделия приобретают ряд положительных качеств: у них увеличивается коррозионная стойкость, повышается прочность поверхностного слоя и понижается коэффициент трения.

Технология электрохимического полирования металла

При электрополировке металла его поверхность становится блестящей. Технологический процесс состоит из ряда операций:

Предварительно заготовка подвергается механической обработке с целью доведения шероховатости поверхности до 6–7 класса.
Промывка для удаления грязи.
Обезжиривание.
Подсоединение к положительно заряженному электроду.
Электрохимическое полирование.
Промывка в щелочной среде с целью устранения кислотных остатков.
Сушка. Для этого используется горячий воздух или опилки.
Выдержка деталей в горячем масле, подогретом до температуры 120 °C.

При полировке происходит устранение неровностей с поверхности детали. Поэтому любой процесс сопровождается:

Макрополированием. При этом идет растворение крупных выступающих вершин.
Микрополированием. Сглаживаются мелкие неровности.

Погружаемое в электролит изделие покрывается оксидной пленкой, которая является защитной средой между металлом и электролитом. В продолжение всего процесса она постоянно растворяется и образуется вновь. Правильность технологического процесса заключается в том, чтобы ее толщина оставалась стабильной.

Непосредственно под пленкой происходит полировка металла. Осуществляется она за счет обмена электронами и ионами между анодом и электролитом. Толщина формируемой пленки всегда меньше на выступающих частях вершин неровностей. Именно здесь и происходит усиленное растворение металла. В углублениях слой пленки толще, и здесь обмен заряженных частиц уменьшенный.

Существуют другие факторы, влияющие на скорость полирования поверхности:

перемешивание электролита;
повышение его температуры;
увеличение силы тока и напряжения.

Все эти факторы уменьшают поверхностный слой, что ускоряет полировку.

Для каждого изделия существует свой временной режим. В зависимости от продолжительности процедуры пропорционально увеличивается снимаемый слой металла. Этого не следует допускать, потому что шероховатость поверхности, выйдя на свой уровень, остается неизменной. Происходит ненужное растворение слоя изделия, что не оказывает влияния на качество поверхности.

Во время электролитно-плазменного полирования наблюдаются схожие процессы. Однако тут в качестве среды используются растворы солей аммония. Под воздействием высокого напряжения 200–350 В на поверхности детали, которая является анодом, образуется парогазовая оболочка. Формируется она за счет вскипания электролита. Через нее постоянно протекает электрический ток, вызывая появление плазменных разрядов, которые оказывают влияние на сглаживание поверхности. В результате время полировки составляет до 5 мин., а устранение небольших заусенцев – несколько секунд.

Важным условием является поддержание высокой температуры химической среды. Она необходима для создания условий пленочного кипения. Однако и превышать верхний предел нельзя. Например, для низкоуглеродистой стали интервал температур составляет 70–90 °C. За пределами этого интервала снижается качество полировки.

Отличия электрополирования от химического

Электрополирование, как и электроплазменная обработка, отличается от химического процесса тем, что через электролит подается электрический ток.

При химическом полировании изделие опускается в емкость с химическим раствором кислоты или щелочи. Здесь происходит растворение поверхностного слоя. Это сопровождается бурным кипением содержимого сосуда. Деталь приобретает нужную шероховатость за несколько секунд. В отличие от электрополирования такой метод менее затратный. Здесь не требуется сложного оборудования. Но присутствуют и недостатки:

Сложность контроля над протеканием процесса.
Без применения электрического тока качество получаемого изделия ниже. У него отсутствует блеск. Поэтому такому способу обработки больше подвергаются изделия из цветного металла, имеющие сложную конфигурацию, которым не предъявляется высоких требований.

Применяемое оборудование и материалы

В качестве оборудования для электрополировки применяются ванны. Технология схожа с хромированием деталей.

Наружный корпус.
Внутренний корпус.
Внутренняя часть ванны облицовывается термостойким материалом, способным противостоять химической среде. Применяется эмаль марки ЛК-1, фарфор, жаростойкое стекло, керамика.
Электронагреватели.
Между корпусами располагается водяная рубашка. Она необходима для регулировки температуры. На первой стадии подготовки электролита он нагревается до 120 °C. Рабочая же температура составляет 70–80 °C.
Подключаются трансформаторы с выпрямителями. С их помощью идет регулирование подачи электрического тока.

Ведется подбор электролита, который должен отвечать следующим характеристикам:

безопасностью в процессе применения;
хорошей способностью для качественного сглаживания поверхности металла;
длительностью работы;
возможностью полировки разных металлов.

Исследования показали, что оптимальным составом является смесь фосфорной кислоты, серной и хромового ангидрида. Использование такого электролита позволяет вести полировку сталей как инструментальных, так и легированных. Обработке поддаются медь, алюминий, а также нержавейка.

Присутствие кислот позволяет вести контроль над плотностью электрического тока. Фосфорное соединение его понижает, а серная кислота повышает. За счет правильного формирования концентрации смеси можно оптимально наладить проведение процесса полирования.

Читайте также: