Электрохимическая обработка производится в электролитических ячейках специальных станков и электролитических ваннах. Деталь, подлежащая обработке, может представлять собой катод, анод или то и другое попеременно.
К катодной обработке относится гальваностегия – нанесение металлических покрытий. Покрываемые изделия погружают в раствор электролита, основным компонентом которого являются растворимые соединения металлов, преимущественно соли. Детали подключают к катоду, на аноде располагают прутки или пластины из металла, которым покрывают заготовки. Под действием постоянного тока, анод постепенно растворяется, поддерживая концентрацию ионов в растворе.
Кроме катодного осаждения металлов в промышленности применяются и анодные методы обработки металлических изделий. Анодные процессы приводят к окислению или растворению поверхностного слоя металла. Среди анодных методов электрохимическое травление, полирование, оксидирование и др.
Электрохимическое обезжиривание может производиться на аноде, на катоде или на катоде с кратковременными переключениями на анод. Очистка поверхности изделий от масел и жиров происходит за счет омыления жиров гидроксильными ионами, а также за счет механического отрыва капелек при выделении свободного водорода. При поляризации обрабатываемых изделий жировые загрязнения легче удаляются с поверхности. При увеличении полярности прочность прилипания масел уменьшается, а смачиваемость поверхности металла водой увеличивается. Механизмы обезжиривания на катоде и аноде в принципе сходны, но анодное обезжиривание протекает медленнее, так как щелочность реакционной среды возле анода ниже, а выделяющийся кислород слабее воздействует на отделение жировых и масляных загрязнений от очищаемой поверхности.
Для очистки поверхности металла от продуктов коррозии или дефектных гальванических покрытий применяется электрохимическое травление в растворах щелочей, кислот, содержащих некоторые добавки под действием переменного или постоянного тока. Этот же метод применяется для химического фрезерования для получения декоративного рисунка или деталей сложной пространственной конфигурации. Локальное анодное растворение металла используется для изготовления печатных плат, перфорирования и т.д. На места, которые не должны растворяться под действием тока наносят специальные защитные покрытия. Одна из областей применения электрохимического травления – развитие поверхности (увеличение удельной площади). Развитие поверхности широко применяется в производстве электролитических конденсаторов. Травление алюминиевой фольги в растворах хлоридов увеличивает удельную поверхность в сотни раз, что позволяет уменьшить размеры конденсаторов без потери удельной емкости. Развитие поверхности применяется для улучшения сцепления эмалевых покрытий, улучшения адгезии металла по керамике и стеклу и др.
Для устранения шероховатости поверхности вплоть до достижения зеркального блеска производится электрохимическое полирование металла. Преимущественное анодное растворение микровыступов происходит следующим образом. На аноде образуется вязкий, относительно толстый слой продуктов реакции. За счет образования этого слоя поверхность выравнивается, но над вершинами микровыступов толщина слоя, а, следовательно, и сопротивление значительно меньше, чем во впадинах. Плотность тока на вершинах микровыступов выше, чем у поверхности дна впадин, следовательно, микровыступы будут растворяться значительно быстрее. При устранении неровностей повышается оптическая гладкость и отражающая способность поверхности. Электролит должен обладать широким диапазоном рабочих температур и плотности тока, и при этом не разрушать поверхность полируемой детали.
Электрохимическое оксидирование поверхности применяется для получения тонких барьерных и толстых пористых оксидных пленок. Барьерные оксидные пленки получают в электролитах, не растворяющих оксиды. Обработка подразделяется на два этапа: гальванический и электростатический. В гальванических условиях напряжение возрастает во времени, толщина оксидного слоя пропорциональна количеству электричества. Когда напряжение достигает заданной величины, обработку переводят в электростатический режим, со снижением тока во времени. При этом повышаются диэлектрические свойства оксидной пленки. Оксидирование с целью получения барьерных пленок применяется при изготовлении электролитических конденсаторов, где оксидные пленки выполняют роль диэлектрического слоя.
Пористые оксидные пленки применяются в качестве декоративно-защитных покрытий. Такие пленки выращивают при постоянном напряжении в электролитах, агрессивных по отношению к оксидам. Пористые пленки имеют двухслойную структуру и состоят из барьерного и пористого слоев.
Оксидирование стали производится погружением в горячие щелочные растворы, под воздействием расплава окислителей или путем термической обработки. Анодное оксидирование алюминия производится в растворах хромовой или серной кислоты, причем существуют технологии окрашивания оксидной пленки. Медные сплавы и медь, обработанные в щелочных растворах покрываются пленкой черной окиси меди, при аналогичной обработке в расплавах окислителей на поверхности металла образуется красная закись меди. Для меди, серебра и латуни для получения черных и цветных покрытий применяется окисление в растворах сульфидов.
