ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обрабатываемость алюминиевых сплавов из "Размерная электрохимическая обработка деталей машин" Алюминий относится к числу наиболее электроотрицательных металлов. Его нормальный равновесный потенциал соответствует электродной реакции А1 = Al + Зе = —1,663 В [172]. Несмотря на это, алюминий имеет достаточно высокую коррозионную стойкость в большинстве нейтральных и слабокислых водных сред, а также в атмосфере вследствие большой склонности к Пассивированию. По устойчивости пассивного состояния в аэрированных растворах алюминий может быть поставлен на второе место после титана. [c.55] Защитные окисные пленки на алюминии имеют амфотерный характер и могут растворяться в сильных неокисляющих кислотах и особенно легко в щелочах. Стационарный электродный потенциал алюминия также имеет наиболее положительные значения при нейтральной или слабокислой реакции в водных растворах. Так, в 0,1Н растворах хлорида, сульфата и нитрата при pH соответственно 3,9 6,0 3,9 [36] значения стационарного потенциала алюминия составляют —0,43 В — 0,20 В —0,29 В. Хорошая растворимость окислов алюминия в щелочах обусловливает химическое активирование металла в растворах с pH 7 при уменьшении его потенциала до нормального равновесного потенциала для алюминия. Механическое удаление пленки также способствует резкому уменьшению стационарного потенциала. [c.55] Кинетика анодных процессов на алюминии существенно зависит от анионного состава электролита и его концентрации. На анодных поляризационных кривых, полученных для алюминия в разбавленных кислородсодержащих электролитах, можно выделить область активного растворения, пассивную область и область перепассивации. Величина пассивной области определяется природой как анионов в растворе, так и наличием на поверхности металла ранее образованной окисной пленки. Например, в 0,5Н )астворе сульфата пассивная область простирается до 3,7 В [36]. 1ри достаточно большом смещении потенциала в положительную I область на окисной пленке происходит выделение кислорода бОН - 30 + ЗНзО + 6е . Другой возможной анодной реакцией при этом является переход катионов алюминия в раствор. [c.56] По способности активировать алюминий анионы могут быть расположены в ряд СГ, Вг, 1 , СЮ4, МОз [45]. Способность к анодному активированию алюминия у анионов Р , 504, КО , ОН весьма мала. Активирующее действие хлоридов связано с разрушением ими окисной пассивирующей пленки за счет адсорбции хлор-иона пленкой и вытеснения из нее кислорода или адсорбции на открытых участках поверхности металла, препятствующей образованию окислов [36], при достижении определенного потенциала. Адсорбированный хлор может образовывать с алюминием хемосорбционные соединения (типа А1С1з). Продукты гидролиза хемосорбционного соединения в свою очередь способствуют депассивации металла. Скорость разрушения окисной пленки возрастает при уменьшении радиуса анионов (иода, брома и хлора) и возрастании пептизирующей способности в отношении к А1(0Н)з [177]. [c.56] Характер растворения поверхности алюминиевого электрода зависит от факторов, способствующих разрушению окисной пленки, в частности от концентрации галоидов и величины анодной плотности тока, с возрастанием которых увеличивается площадь анодных участков, на которых протекает процесс, и местное растворение стремится перерасти в общее. [c.56] Перешедшие в жидкую фазу катионы АГ быстро окисляются до АГ , причем механизм окисления может быть различным. [c.57] Средняя валентность растворяющегося алюминия, определяемая удельным весом катионов АГ, зависит от анионного состава электролита и минимальна в растворах кислородсодержащих солей (NaNOg, K IO3) и в хлоридно-нитратном электролите при относительном содержании хлорида 20—30%. [c.57] Это явление можно объяснить сравнительно малым влиянием изменения pH в объеме раствора на активность анодно-растворяющегося алюминия при достаточно высоких плотностях тока. [c.57] Состав и структура алюминиевых сплавов существенно влияют на их обрабатываемость. Сплавы, состоящие из структурных фаз с сильно отличающейся активностью (соответственно скоростью растворения), после ЭХО имеют менее качественную поверхность. Содержащиеся в сплаве легирующие компоненты (в виде интерметаллических соединений) не оказывают влияния на шероховатость поверхности и ее микросвойства в зоне обработки, но по ее границам могут вызывать растравливание, питтинги, межкристаллит-ную и внутрикристаллитную коррозию. Это объясняется тем, что при интенсивном растворении металла в зоне обработки разность потенциалов основного компонента сплава и включения оказывает малое влияние на кинетику процесса, так как растворение определяется в основном диффузией в прианодном слое. Вне зоны обработки основной металл в отличие от интерметаллидов покрыт окисной пленкой, что создает благоприятные условия для растворения и растравливания необрабатываемых поверхностей, покрытых слоем электролита. [c.58] Шероховатость поверхности после ЭХО зависит от термической обработки сплава, а также от технологии литья, уменьшаясь вследствие увеличения химической однородности сплава и увеличиваясь в результате выпадения компонентов из твердого раствора. Например, ЭХО термически обработанных деталей с последующим резким охлаждением снижает шероховатость поверхности алюминиевого сплава [61]. [c.58] Производительность ЭХО во многом зависит от электрохимической активности легирующих компонентов сплава например, большая концентрация меди в алюминиевом сплаве снижает скорость его растворения. Влияние на скорость обработки алюминия и его сплавов оказывает природа анионов рабочего электролита [28, 45]. Наибольшая скорость растворения отмечена в растворах галогенидов (СГ, В г , Г), несколько меньше скорость растворения в хлоратном, перхлоратном и особенно нитратном электролитах. В растворах, содержащих анионы 504 , РО4, СОз , N02, 0Н , анодного активирования и растворения алюминия и сплава АМгб не обнаружено. [c.58] При ЭХО алюминиевого сплава в нитратном электролите pH раствора увеличивается, причем рост pH до 10,5—10,8 происходит весьма быстро. Подкисление интенсифицирует растворение алюминиевого сплава, а сильное подщелачивание (pH = 13,1ч--ь13,2) вызывает пассивирование анода и прекращение растворения. [c.59] Наблюдаемые при ЭХО алюминиевых сплавов значения выхода по току, превышающие 100%, объясняются частичным переходом в раствор Ale валентностью ниже обычной (+3) [178] или механическим уносом частиц металла из-за неравномерного растворения границ и тела зерен [207]. Более высокий выход потоку (до 162%) отмечен в растворах кислородсодержащих солей [45], что вызвано, по-видимому, уменьшенным значением средней валентности переходящего в такие растворы алюминия (по сравнению с растворами галогенидов). [c.59] В ряде случаев ЭХО алюминиевых сплавов АК4, АЛ5 и АК6 отмечено образование на обрабатываемой поверхности пассивирующей пленки различного состава, цвета и толщины [61 ]. Это свойственно процессу при низких плотностях тока (/ 8 А/см ), увеличенных межэлектродных зазорах и недостаточно высоких скоростях электролита. [c.59] Для достижения наибольшей производительности ЭХО сплавов АМгб и Д20-1, лучшего качества обработанной поверхности как по шероховатости, достигающей Ra= 0,080- 0,32 мкм, так и по отсутствию макродефектов целесообразно вести обработку обоих сплавов в подогретом, достаточно концентрированном (более 15%) нитратном электролите при повышенных плотностях тока со скоростью не менее 30 м/с (рис. 22). Изменение pH в исследованном диапазоне практически не влияло на обрабатываемость сплавов (рис. 23). [c.59] При ЭХО сплава Д20-1 указанный режим обеспечивает производительность от 3,8 до 4,0 мм/мин и шероховатость обработанной поверхности Ra = 0,lб- -0,63 мкм. [c.61] Вернуться к основной статье