Электрохимическое травление

Электрохимическое травление осуществляется различными способами: включением изделий в электрическую цепь в качестве анодов или катодов, периодическим изменением направления постоянного тока, при использовании переменного тока наложением переменного тока на постоянный, обработкой изделий по биполярной схеме. По биполярной схеме ток подводится не к изделиям, а к вспомогательным электродам. Эта схема особенно применима для проволоки тонкого сечения, которая без прохождения тока вообще не растворяется или растворяется с большим трудом (вольфрам, молибден и др.).

В зависимости от обрабатываемого материала электрохимическое травление осуществляется в растворах кислот или щелочей, а также в растворах их солей.

При анодном травлении нет нужды прибегать к концентрированным растворам кислот. Их концентрация должна быть такой, чтобы предупредить анодную пассивацию металла. Например, при анодном растворении железа при gотенциале, превышающем 2 В вместо ионизации железа с образованием, его двухвалентных ионов, на анодной поверхности образуются окиси и гидроокиси в результате разряда гидроксильных ионов.

Преимуществом анодного растворения металла (при предупреждении его пассивации) является исключение возможности наводороживания, которое наблюдается при химическом травлении и до некоторой степени при катодном травлении. Недостатком этого метода является трудность регулирования процесса и подводка контактов к обрабатываемым изделиям: контакты, спустя некоторое время, либо растворяются, либо пассивируются в результате образования трудно растворимых соединений, что сопровождается сильным разогревом.

Катодная поляризация железа оказывает такое же влияние, как присадки, вводимые при химическом травлении железа. Практическое применение, особенно в США, получили разбавленные растворы кислот. Выделяющийся на изделиях водород восстанавливает высшие окислы железа до низших, которые легче растворяются. При определенных условиях на катодных участках, свободных от окислов, могут разряжаться ионы некоторых металлов.

Выделяющийся на изделиях водород разрыхляет и отрывает окалину тем интенсивнее, чем больше катодная плотность тока и энергичнее выделение водорода. Однако часть выделяющегося водорода внедряется в обрабатываемые изделия, сообщая им хрупкость. Некоторые примеси, содержащиеся в электролите (мышьяк, сурьма, фосфор, сера), способствуют проникновению водорода в железо, другие примеси (свинец, олово) препятствуют этому.

Рядом исследований было установлено, что при химическом травлении в железо включается больше водорода (по отношению к общему количеству), чем при электролитическом — катодном (примерно в 5 раз).

Имеется, однако, один метод катодного травления, при котором полностью исключается наводороживание изделия. Сущность этого метода заключается в следующем. Электролитом служат серная, соляная или смесь этих кислот. Аноды применяются нерастворимые из кремнистого чугуна. На анодные штанги, помимо нерастворимых анодов, дополнительно подвешивают полоски из олова или свинца с таким расчетом, чтобы суммарная их поверхность составляла 2—3% от поверхности чугунных анодов. Основным процессом, протекающим на изделиях после включения тока, является разряд ионов водорода, который восстанавливает высшие окислы железа до низших, легко растворимых в кислоте. К этому времени за счет анодного растворения в электролите появляются ионы свинца или олова (в зависимости от рода дополнительных анодов), которые разряжаются на участках, освобожденных от окислов. Так как перенапряжение водорода на свинце и олове достаточно высокое, то дальнейшее выделение водорода происходит на других окисленных участках и ток перераспределяется до полного освобождения поверхности изделий от окислов. К концу процесса изделия, освобожденные от окислов, имеют на поверхности тонкую свинцовую или оловянную пленку. Эти пленки легко удаляются в щелочном растворе на аноде. Если речь идет о листовом материале, предназначенном к штамповке, то свинец играет роль смазки и его не следует удалять. Оловянная пленка полезна в случае нанесения на изделия гальванических покрытий.