Как полировать алюминий: полезные советы. Секреты мастера: полировка алюминия до зеркального блеска
Полировка алюминия менее трудоёмкий процесс, чем, например, нержавейки, однако это более капризный материал. Проблема заключается в том, что многие металлы можно отполировать до зеркального блеска даже в домашних условиях, важно лишь запастись терпением, абразивными пастами и войлочными кругами. Полировка алюминия по такой технологии непродуктивна – сколько не обрабатывай поверхность, она выглядит так, словно на неё смотрят через полиэтиленовый пакет.
Вызвано это тем, что на поверхности Al под действием кислорода воздуха очень быстро образуется оксидная плёнка. Зеркальное сверкание возникает буквально на несколько минут и исчезает, а металл, даже безупречно гладкий, приобретает матовый оттенок. Настолько же трудно алюминий поддаётся окраске традиционными методами, без использования технологии порошкового распыления с последующей термообработкой.
Чему служит полировка алюминия
Полировка алюминия требуется для придания эстетичного вида декоративным элементам мотоциклов, автомобилей, охотничьей посуды, дизайнерского интерьера помещений, корпусам классической фототехники . Следует признать, что никакими обычными абразивами придать этому металлу зеркальный блеск не удастся. Для достижения нужного эффекта необходима химическая или электрохимическая полировка с последующим анодированием . Выполнить подобные операции можно только в гальваническом цехе , так как требуется большая сила тока и соблюдение температурного режима электролита. Полипропиленовая гальваническая ванна при выполнении таких работ нагревается весьма ощутимо, причем процесс гальванизации нужно постоянно контролировать, иначе на поверхности начнут образовываться окислы. При анодировании Al обретает ровный светло-серый цвет, после чего имеется два способа получения зеркального блеска.
Это не полировка алюминия в смысле придания ему нужных свойств механическим воздействием, здесь результат достигается с помощью бесцветного лака или порошковой покраски. Сверкающее светоотражающее покрытие получается в результате спекания частиц защитного слоя. Определённый интерес представляет также подвид электрохимической полировки алюминия – декоративное травление в фосфорно-хромовом электролите . При этом на металле появляется рисунок в виде изморози, розеток, снежинок. В начале гальванизации напряжение тока составляет 25-30В, затем начинает произвольно повышаться до 40В, что означает окончание процедуры. Для придания особого эффекта «искрения» или «снежка» сырьё перед анодным травлением нагревают по специальной схеме .
Алюминиевые детали можно полировать с использованием различных методик, в частности применяется полировка химическая и электрохимическая. Но для этих видов полировки необходимо специальное оборудование и особые условия. Но можно полировать алюминиевые автомобильные детали и самостоятельно, своими руками, для этого понадобится только специальная паста для полировки алюминия.
Это средство помогает эффективно удалять так называемые дефектные наросты с алюминиевых поверхностей. К плюсам применения полировочных паст относится то, что они менее агрессивны, нежели средства, применяемые для химической или электрохимической полировки алюминия (не содержат аммиак), качественно очищают поверхность от неровностей и царапин, возвращают алюминиевым деталям их изначальный вид и блеск. Также применение полировочных паст обеспечивает образование на алюминии защитного слоя, препятствующего оксидации поверхности достаточно долго.
Применяются пасты для полировки алюминия следующим образом: на обрабатываемую поверхность наносится нужное количество вещества (в зависимости от дефектности), после чего с помощью материи (лучше брать натуральную ткань, хлопчатобумажную или шерстяную) круговыми движениями паста равномерно распространяется по поверхности обрабатываемого участка и так же постепенно растирается. Когда вы увидите, что нужный результат достигнут (исчезли пятна или неровности, царапины), остатки полировальной пасты удаляются мягкой материей, после чего смываются с поверхности. Если после мытья вы увидели, что остались какие-то дефекты, процесс полирования нужно повторить.
Лучшими полировальными пастами считаются пасты производства Германии, например, паста «Aluminium polish», которая выпускается в тубах по 75 мл и в банках весом 750 г. Стоимость тубы этой пасты колеблется от 250 до 330 рублей, банка может стоить от 2080 до 2700 рублей. Эта паста эффективно очищает алюминиевые поверхности, устраняя все загрязнения, в том числе пятна окислов. Она с лёгкостью применяется в домашних условиях. После её применения на алюминии не остаётся царапин.
Ну, и не стоит забывать о старой доброй пасте ГОИ, которая успешно применяется для шлифовки и полирования и алюминиевых изделий в том числе.
Алюминий является довольно мягким металлом. Любое изделие из него со временем теряет свой первоначальный вид, на поверхности появляются потертости, окислы, изделие тускнеет. Если вы хотите придать старой вещи новый вид, то следует отполировать алюминий. Для этого можно использовать один из следующих способов:
- электрополирование;
- химическое полирование;
- декоративное травление.
Способы полировки алюминия: химический метод
Данная технология является экологичной, простой и довольно быстрой. Её можно реализовать, имея кислотоустойчивую сталь, которая ляжет в основу полировальной ванны. Если объемы работ сравнительно небольшие, можно использовать тигли из фарфора. В емкость наливается раствор кислот:
- серная;
- азотная;
- ортофосфорная.
Изделия опускаются в горячий раствор, температура которого должна изменяться в пределах от 90 до 120 °С, конечное значение будет зависеть от сорта алюминия. Подвергать воздействию состава алюминий необходимо в течение 30 секунд или минуты, повторить действие следует около 6 раз. В промежутках детали промываются, при этом их нужно постоянно встряхивать.
Полировка алюминия химическим способом будет более качественной, если использовать вращающийся с некоторой скоростью барабан. После завершения таких манипуляций на поверхности останется пленка контактной меди. Ее следует снять, промыв изделия под проточной водой с низкой температурой. Делать это необходимо в уловителе. На следующем этапе изделия обрабатываются 30-процентной азотной кислотой.
Полировка алюминия может осуществляться с помощью растворов щелочей:
- тринатрийфосфата;
- натриевой селитры;
- каустической соды;
- нитрата натрия.
Их температура должна оказаться выше по сравнению с кислотным методом, предел составляет 120-140 °С. Выдерживать изделия необходимо примерно 5-20 секунд. Когда используется такая методика, потери алюминия будут равны примерно 8 мкм от общей толщины слоя.
Использование электрополировки
Полировка алюминия может осуществляться и другим способом. При этом удается получить сверкающую и гладкую поверхность, а очистка характеризуется высоким качеством. Электролиты для таких работ в большинстве случаев обладают серной и ортофосфорной кислотой, остальные составляющие будут зависеть от материала.
Электролиты позволяют добиться блеска после завершения работ. Для процесса температура должна быть более низкой, чем в вышеописанном случае, температурный предел будет равен от 60 до 90 °С.
Полировку нужно осуществлять в течение 5 минут, тогда как может быть равна 10-50 А/дм². Процесс проведения полировки предполагает применение катодов из свинца, однако существуют и другие сплавы, которые предусматривают использование нержавейки. Полировка требует использования дюралевых подвесок, а также электролитных ванн с полиэтиленовой, свинцовой или обработкой фторопластом. Нужно подготовить щелочные электролиты, они обойдутся дешевле.
На параметры процесса будет влиять состав электролита, температурный предел может изменяться от 40 до 95 °С, что касается выдержки, то она длится от 3 до 6 минут, тогда как плотность тока на аноде составляет предел от 3-20 А/дм². Выбирая катоды, следует предпочесть никелированные.
Особенности декоративного травления
Полировка алюминия может осуществляться декоративным способом. Эта методика выступает в качестве подвида электрополирования. Сплавы алюминия вытравливаются анодами по режиму в фосфорно-хромовом электролите. На поверхности изделий образуется кристаллический рисунок, который имеет вид розеток или изморози. На анодную штангу развешивают все детали, а после можно приступать к обработке. Осуществляться манипуляции должны при напряжении в 25-30 В. К концу напряжение поднимется до 35-40 В, анодная плотность тока будет равна пределу 8-12 А/дм², тогда как температура будет изменяться от 50 до 80 °С.
Примерно через 20 минут проявится рисунок. Если напряжение начнет подниматься произвольно, то можно считать процесс завершённым. После окончания манипуляций изделия промываются, хорошо просушиваются, над ними осуществляется анодное оксидирование. Алюминий после этого окрашивается органической краской.
Зеркальный блеск алюминия можно получить и другим методом анодного травления, которое называется искритом. Для этого изделия перед и после процесса подвергаются термической обработке по специальной схеме. Можно использовать анодное травление «снежок», которое позволяет создать матово-искристую поверхность.
Какой способ лучше использовать в домашних условиях
Паста для полировки является одним из самых часто используемых в домашних условиях средств для полировки алюминия. Это обусловлено тем, что химические составы отличаются ядовитостью, они опасны для здоровья человека. Для полировки можно применить:
- наждачную бумагу;
- жесткие щетки;
- ветошь;
- чистящие средства по типу спирта.
При выборе важно не переборщить с зернистостью, ведь в противном случае придется выводить царапины. Для повышения износоустойчивости и придания блеска лучше использовать лак.
Особенности электрохимической полировки
Электрохимическая полировка алюминия предусматривает осуществление работ методом параллельного химического и электрического воздействий. По технологии такого способа деталь выступает в роли анодного электрода, к ней подсоединяют плюсовой источник подачи тока. Заготовка с подведенным к ней током должна погружаться в резервуар, который наполняется электролитом. В роли второго электрода выступают медные катоды.
Использование полировальной машинки
Машинка для полировки является очень удобным средством для придания алюминию первоначального блеска. Для этого можно использовать на 1000, который смачивается водой. Губкой или тряпкой следует нанести воду на обрабатываемый участок. Далее включается машинка для полировки на 1400 оборотов за минуту. При подобной скорости брызги будут разлетаться на 1 м вокруг.
Поверхность алюминия станет греться, жидкость будет испаряться. Вы должны быть готовы к тому, что круг будет забиваться алюминиевой «кашей». Поэтому каждую минуту машинку следует останавливать, чтобы промыть мокрой губкой под струей воды. Для этого некоторые умельцы используют обычную брызгалку.
«Кашу» следует убирать еще и с детали. Зеркальный блеск получится, если вы дополнительно будете использовать еще и войлок. Этот этап является одним из самых важных. Именно от него будет зависеть 80% конечного результата. Войлок должен выступать на 10 мм за основу, круг следует увлажнить, полив его брызгалкой. Деталь смачивается влажной губкой. Паста для полировки используется грубая, ее нанесение следует осуществлять на деталь, а не на круг.
Заключение
Полировка алюминия своими руками может осуществляться разными средствами, однако одной из самых эффективных является паста. Она не содержит аммиачных добавок и способна аккуратно очистить деталь от шероховатостей и царапин. С помощью данного состава можно добиться первоначального блеска. Защитный слой будет исключать появление окислений в течение долгого периода.
Мастерская ДА предлагает полировку алюминиевых и нержавеющих деталей мотоциклов.
На нашем форуме неоднократно обсуждался вопрос полировки алюминия. Мы также принимали посильное участие в этой дискуссии, давали и получали немало полезных советов и даже регулярно проводили экспериментальные сессии, посвященные полировке той или иной алюминиевой поверхности.
И вот, наконец, пришло время обобщить бесценный опыт, полученный коллективом ДА при совершении возвратно-поступательных, вращательных и иных хитроколебательных движений, производимых в течение длительного времени с неполированными алюминиевыми предметами сложной и не очень формы. Пришло время вести речь о полноценном этапном Технологическом Процессе.
Но не только это важное событие побудило нас заняться графоманскими опытами. Главная причина — Деталь. Да, эта Деталь обладала всеми качествами, необходимыми для публичного показательного сеанса высокоакакдемической Полировки Поверхности Алюминиевой (ПоПА): она была фотогенична и изящна, но при этом качество обработки ее поверхности (приблизительно RZ20) было достойно применения всего спектра навыков, полученных нами в ходе многочисленных и продолжительных тренировочных сессий ПоПА.
Итак, прежде чем детально живописать сам технологический процесс, определимся, какое оборудование и материалы необходимы для его успешного и результативного его завершения (см. фото №1).
1.Полировальная машина угловая (в нашем случае Интерскол УПМ-180Э стоимостью около 2500 RUR);
2. Основа для крепления кругов (Матрикс 125 мм, стоимостью 100 руб., куплена на Ракитовском авторынке, лучше купить сразу несколько, так удобнее, не надо «переклеивать» круги);
3. Абразивные шлифовальные круги (500 – 10 RUR/шт.; 800 – 15 RUR/шт., 1000 – 25 RUR/шт., все на Раките, каждой позиции лучше купить по 5-6 шт.);
4. Полировальный МЯГКИЙ (особенно это важно для криволинейных поверхностей) войлочный круг (от 150 RUR и до 500 RUR/шт., вполне можно заменить самостоятельно вырезанным из мягкого войлока или карпета, к основе «прилипает» надежно, полирует также, как 3М;
5. Полировальные поролоновые круги, мягкий и жесткий (также от 150 RUR/шт., без альтернатив, покупать на Раките);
6. Полироли абразивные (в нашем случае 3М 50174 для «грубой» обработки 3М 09376 для «чистовой», цена высокая, зависит от объема тары);
7. Полироль защитная восковая 3М 09377.
Прежде всего Деталь необходимо закрепить. Способ подойдет любой – от фанерных подпорок и саморезов до тисков и стапелей, но закреплять надо в любом случае. Нагрузки в процессе ПоПА Деталь испытывает нешуточные и все время норовит вылететь в неизвестном направлении. Если же конечная точка траектории полета совпадет с какой-либо нужной частью тела (к примеру со лбом), то ПоПА будет завершена досрочно и безуспешно.
Возможно, некоторые камрады возразят, что Деталь можно вообще не снимать с мотоцикла. Не самое удачное решение. При проведении ПоПА из-под круга разлетается чрезвычайно пачкучая и трудносмываемая субстанция – смесь алюминиевой пыли, воды и полироли. Страшно даже не то, что весь байк после ПоПА будет покрыт равномерным слоем темно-серой грязи, опасность заключается в том, что грязь эта содержит абразив и ее попадание на цепь, подшипники, сальники и проч. крайне нежелательно.
Закрепили. Исходное состояние Детали представлено на фото №2.
Приступаем к шлифовке. Очень удобно использовать наждачный круг диаметра большего, нежели основа (в нашем случае круг 150мм, основа 125 мм). Это позволяет обрабатывать вогнутые поверхности. И еще один нюанс: при шлифовке свободным краем круга важно располагать его так, чтобы этот край «соскальзывал» с поверхности, а не «набегал» на нее. Особенно это актуально для тех мест, где имеются острые, да даже и не очень, углы. Прежде, чем мы постигли эту нехитрую премудрость, порвали немало недешевых кругов.
Шлифовку 500ым кругом проводим без воды, обязательно в респираторе, ибо избыточное количество алюминия, пусть он и «крылатый металл», в организме не полезно. Шлифовка 800ым кругом – по вкусу: можно с водой, можно без. Промежуточный результат представлен на фото.
Далее самое интересное – непосредственно ПоПА. Позволю себе короткое лирическое отступление: это очень, очень, очень грязное дело! Жаль, но у нас не сохранились фотографии спецодежды после вышеозначенной процедуры, да и если бы они были, изображение камрада, 3 часа занимавшегося ПоПА, могли бы шокировать почтенную публику.
Итак, берем полировальный круг 1000, смачиваем его водой; тряпкой или губкой наносим воду на полируемый участок; включаем машинку на 1300-1400 об/мин. Вот она, настоящая ПоПА. Позитив: при такой скорости вращения круга брызги разлетаются не более 1 метра вокруг. Деталь греется, вода высыхает, круг «забивается» алюминиевой «кашей». Примерно каждую минуту необходимо останавливаться, мокрой губкой мыть абразивный круг под струей воды (из обычной брызгалки) и обтирать «кашу» с Детали.
Следующий этап – войлок. По нашим впечатлениям это наиболее важный этап ПоПА, от его результатов на 80% зависит конечный результат. Особенности следующие: войлок обязательно должен выступать за основу на 5-10 мм, круг должен быть влажным (поливаем брызгалкой), поверхность детали смоченной (влажная губка). Полироль используем грубую 3М 50174, наносим на Деталь, а не на круг. Промежуточный результат – на фото.
Поролон. Жесткий круг для грубой полироли 3М 50174, мягкий для «чистовой» 3М 09376. Особенностей никаких, не нужно только включать полировальник быстрее 1500 об./мин. Восковую полироль сподручнее наносить вручную. Все. Конечный результат на следующем фото.
Итак, какие выводы можно сделать на основании полученного опыта? ПоПА – занятие специфическое, на любителя, но для бывалых закаленных мастурбаторов особой сложности не представляет. Финансовые затраты (на расходные материалы ушло чуть больше 2000 RUR) вполне приемлемы и адекватны чувству глубокого удовлетворения, полученному при достижении результата. Да, процесс чрезвычайно трудоёмкий (около 5 трудочасов), но когда нас пугали сложности? СтОит только попробовать – и вы втянетесь! Если же кому-то из камрадов врожденная лень или религиозные соображения не позволят заниматься ПоПА, обращайтесь к нам, мы уже втянулись (см. фото).
Изобретение касается способа химического полирования алюминия обработкой полировальным составом, промывкой и обработкой в азотной кислоте. Образцы предварительно подвергают травлению в 50%-ной серной кислоте, промывают водой, осветляют 30%-ной азотной кислотой и после промывания водой полируют в течение 1 - 2 мин при температуре 80 - 90 o C в растворе следующего состава, мас. %: экстракционная фосфорная кислота 28 - 28,50, ортофосфорная кислота 28,5 - 30,0, азотная кислота 3 - 7, серная кислота 11 - 16 медь (в пересчете на Cu 2+) 0,07 - 0,14, вода - остальное. Медь в состав электролита вводят в виде сульфата или нитрата. После полирования образцы промывают горячей водой и обрабатывают 20 - 30%-ным раствором азотной кислоты для удаления пассивной пленки и следов выделенной металлической меди. В случае необходимости отполированные изделия подвергаются анодированию.
Изобретение касается способа химического полирования алюминия, позволяющее получить высококачественную зеркальную отделку отполированной поверхности и может быть использовано при производстве рефлекторов, деталей для декоративной отделки автомобилей, медицинского оборудования, всевозможных изделий легкой промышленности и т.д. Широко известны способы химического полирования алюминия в полировальных растворах, содержащих фосфорную, азотную, серную или ледяную уксусную кислоты. Отделка алюминия в этих растворах не позволяет получить высококачественную зеркальную отделку алюминия чистоты 99,5% и менее /1/. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ химического полирования в электролите Алунол V , имеющим следующий состав, мас.%: 2 орфтофосфорная кислота (уд.в. 1,7) - 77,5 серная кислота (уд.в. 1,84) - 15,5 азотная кислота (уд.в. 1,52) - 6,0 борная килсота (крист.) - 0,5 медь азотнокислая Cu (NO 3) 2 (крист.) - 0,5 В качестве смачивающего агента в ванну рекомендуется вводить 0,05% карбоксиметилцеллюлозы. Образцы полируют при температуре 100 - 105 o C в течение 1 - 2 мин, а по мере использования электролита в течение 10 - 15 мин с последующей промывкой горячей водой и дальнейшей обработкой в 30 - 40%-ном растворе азотной кислоты для удаления пассивной пленки и мельчайших красноватых выделений металлической меди. В случае необходимости отполированные изделия подвергают анодированию. Однако полирование алюминия чистотой 99,5% и менее не позволяет получить высококачественную зеркальную отделку. Целью изобретения является создание такого способа химического полирования, при котором получаются высокие коэффициенты зеркального и суммарного отражения отполированной поверхности алюминия с чистотой 99,5%. Цель достигнута следующим образом: Образцы предварительно подвергаются травлению в 50%-ной серной кислоте, промывают водой, осветляют в 30%-ной азотной кислоте и после промывания водой полируют в течение 1 - 2 мин при температуре 80 - 90 o C в электролите следующего состава, мас.%: Экстракционная ортофосфорная кислота - 28 - 28,5 Ортофосфорная кислота - 28,5 - 30
Азотная кислота - 3 - 7
Серная кислота - 11 - 16
Медь (в пересчете на Cu 2+) - 0,07 - 0,14
Вода - Остальное
Медь в состав электролита вводят в виде сульфата или нитрата. После полирования образцы промывают горячей водой и обрабатывают 20 - 30%-ным раствором азотной кислоты для удаления пассивной пленки и следов выделившейся металлической меди. В случае необходимости отполированные изделия подвергаются анодированию. Пример 1. Образцы алюминия чистотой 99,5% подвергали травлению в 50%-ной серной кислоте, промывали водой, затем осветляли в 30%-ной азотной кислоте и после промывки водой полировали в электролите следующего состава, мас.%:
Экстракционная фосфорная кислота - 28
Ортофосфорная кислота - 28
Серная кислота - 11
Азотная кислота - 3
Медь (Cu 2+) - 0,07
Вода - Остальное
при температуре 80 o C в течение 1 минуты. После полирования образцы промывали горячей водой и обрабатывали 20 - 30%-ным раствором азотной кислоты. Коэффициент зеркального отражения отполированной поверхности 69. Коэффициент суммарного отражения - 96. Пример 2. Образцы алюминия чистоты 99,5% предварительно подвергали травлению в 50%-ной серной кислоте. Затем после промывания водой, осветляли в 30%-ной азотной кислоте и после дальнейшей промывки водой полировали в электролите следующего состава, мас.%:
Экстракционная кислота - 28,5
Ортофосфорная фосфорная кислота - 30
Серная кислота - 16
Азотная кислота - 7
Медь (Cu 2+) - 0,14
Вода - Остальное
в течение 2 мин при температуре 90 o C с последующей промывкой горячей водой и обработкой в 20 - 30%-ным растворе азотной кислоты. Коэффициент зеркального отражения - 66. Коэффициент суммарного отражения - 92. Пример 3. Образцы алюминия чистоты 99,5% после предварительного травления в 50%-ной серной кислоте промывали водой, осветляли в 30%-ном растворе серной кислоты и дальнейшей промывки водой полировали в ванне следующего состава, мас.%:
Экстракционная фосфорная кислота - 28,25
Ортофосфорная кислота - 29,25
Серная кислота - 13,5
Азотная кислота - 5
Медь (Cu 2+) - 0,105
Вода - Остальное
в течение 1,5 мин при температуре 85 o C с последующей промывкой горячей водой и обработкой 20 - 30%-ным раствором азотной кислоты. Коэффициент зеркального отражения обработанной поверхности - 68. Коэффициент суммарного отражения - 91. Пример 4 (по прототипу). Образцы алюминия чистоты 99,5% полировали в ванне следующего состава, мас.%:
Ортофосфорная кислота (уд.в. 1,7) - 77,5
Серная кислота (уд.в. 1,84) - 15,5
Азотная кислота (уд.в. 1,52) - 6,0
Борная кислота (крист.) - 0,5
Медь азотнокислая (крист.) - 0,5
при температуре 105 o C в течение 1,5 мин с дальнейшей промывкой в горячей воде и обработкой в 38%-ном растворе азотной кислоты для удаления пассивной пленки и мельчайших красноватых выделений металлической меди. Коэффициент зеркального отражения отполированной поверхности - 59,8. Коэффициент суммарного отражения - 81,1. Из примеров вытекает, что способ химического полирования алюминия по изобретению по сравнению со способом по прототипу имеет значительные преимущества: увеличение коэффициентов зеркального и суммарного отражения отполированной поверхности алюминия с чистотой 99,5%. Литература
1. В. Тегарт Электролитическое и химическое полирование металлов М.: Иностранная литература, 1957, с. 150-152. 2. Л.В. Щиголев Электролитическое и химическое полирование металлов. М.: Академия наук СССР, 1959, с. 95-97.
Формула изобретения
Способ химического полирования алюминия, включающий обработку полировальным раствором, содержащим фосфорную, серную и азотную кислоты и медь (II), дальнейшую промывку горячей водой и обработку в азотной кислоте, отличающийся тем, что перед полированием поверхность предварительно травят в 50%-ном растворе серной кислоты, промывают водой, осветляют в 30%-ном растворе азотной кислоты и промывают, причем полировальный раствор имеет следующий состав, мас. Экстракционная фосфорная кислота 28 28,5
Ортофосфорная кислота 28,5 30,0
Серная кислота 11 16
Азотная кислота 3 7
Медь (в пересчете на Cu 2 +) 0,07 0,14
Вода Остальноед
