Главная →  →

Электрохимическая обработка металлов — Физический принцип

Физический принцип электрохимической обработки (ЭХО) 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 ЭХО 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, среди которых наибольшее распространение получил 8% водный раствор NaNO3. На его примере и будем рассматривать суть метода ЭХО.

Для осуществления процесса ЭХО 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.

При ЭХО стальных деталей в водном растворе кислородосодержащей нейтральной соли NaNO3, молекулы которой диссоциированы на нитрат-ионы NO3- и ионы натрия Na+, процесс растворения материала заготовки (анода) протекает в следующей последовательности. На аноде происходит процесс ионизации металлов Me={Fe,Cr,Ni,...}, который в упрощённом виде выглядит так:

Me → Mez+ + z · e-.

Ионы металла Меz+ взаимодействуют с ионами OH с образованием гидроксидов типа Me(OH)n, которые осаждаются в виде шлама. Он выносится из межэлектродного промежутка потоком электролита и удаляется при помощи фильтров или сепараторов.

Также на аноде протекает реакция выделения кислорода, в результате которой прианодный слой электролита подкисляется.

На катоде протекают реакции разложения молекул воды с образованием газообразного водорода.

Ионы натрия Na+ из-за очень низких электроотрицательных значений их равновесных потенциалов не восстанавливаются и формально не принимают участие в процессе.

Теоретически, при ЭХО, кроме электроэнергии расходуется только вода.