Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия

А. М. Гайдукова, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: gaydukovaam@yandex.ru
Д. Ю. Назарова, студент магистратуры
Т. В. Конькова, профессор, докт. техн. наук
А. Д. Стоянова, доцент, канд. техн. наук

Сплавы на основе алюминия находят применение в самых разнообразных отраслях: строительстве, авиа- и кораблестроении, автомобильной промышленности, мебельной промышленности, нефтегазовой отрасли, энергетике, топливной индустрии. Одним из перспективных способов обработки деталей из алюминиевых сплавов является электрохимическое полирование, придающее поверхности эстетичный внешний вид путем достижения высоких значений отражающей способности и низких значений шероховатости. Малая себестоимость, высокая произ водительность, отсутствие загрязнения поверхности полировальными пастами — важные преимущества электро химического полирования сплавов алюминия перед их механическим полированием. Однако его недостатком является невозможность обработки изделий, состоящих из разных металлов и сплавов, т. е. отсутствие универсального электролита. Проведены исследования процесса электрохимического полирования сплавов алюминия из электролита, содержащего этиловый спирт и хлорную кислоту. Изучено влияние объемного соотношения компонентов электролита на качество полученных поверхностей алюминиевых сплавов АД1, АД31, АМг6 и Д16. Исследовано влияние температуры и продолжительности процесса, а также подаваемого на ячейку напряжения на шероховатость и отражательную способность поверхности исследуемых сплавов. Установлено, что наиболее блестящая поверхность с минимальным значением параметра шероховатости получена при обработке в электролите с объемным соотношением компонентов HClO₄:C₂H₅OH = 1:4 при температуре 10 ^oC. Выполнен анализ профилограмм обработанных поверхностей исследуемых сплавов. Установлено, что электрохимическое полирование не позволяет сглаживать макродефекты поверхности. В то же время полирование дает возможность получать более однородную структуру поверхности, что отмечено на полученных микрофотографиях.

1. Hou Y., Li R., Liang J. Simultaneous electropolishing and electrodeposition of aluminum in ionic liquid under ambient conditions // Applied Surface Science. 2018. Vol. 434. P. 918–921. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.11.034
2. Han W., Fang F. Fundamental aspects and recent developments in electropolishing // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2019. Vol. 139. P. 1–23. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2019.01.001
3. Bekmurzayeva A., Duncanson W. J., Azevedo H. S., Kanayeva D. Surface modification of stainless steel for biomedical applications: Revisiting a century-old material // Materials Science and Engineering: C. 2018. Vol. 93. P. 1073–1089. DOI: 10.1016/j.msec.2018.08.049
4. Wang Y., Wei X., Li Z., Sun X. et al. Experimental investigation on the effects of different electrolytic polishing solutions on nitinol cardiovascular stents // Journal of Materials Engineering and Performance. 2021. Vol. 30. P. 4318–4327. DOI: 10.1007/s11665-021-05736-x
5. Seon E., Jang S., Raj M. R., Tak Y., Lee G. Ultrahigh energy density and long-life cyclic stability of surface-treated aluminumion supercapacitors // Applied Materials & Interfaces. 2022. Vol. 14. P. 45059–45072. DOI: 10.1021/acsami.2c15701
6. Li Y., Song M., Zhu P., Lin Y.-R. et al. Flash electropolishing of BCC Fe and Fe-based alloys // Journal of Nuclear Materials. 2023. Vol. 586. P. 1–11. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2023.154672
7. Horváth B., Schäublin R., Dai Y. Flash electropolishing of TEM lamellas of irradiated tungsten // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 2019. Vol. 449. P. 29–34. DOI: 10.1016/j.nimb.2019.04.047
8. Aebersold J. F., Stadelmann P. A., Matlosz M. A rotating disk electropolishing technique for TEM sample preparation // Ultramicroscopy. 1996. Vol. 62. P. 157–169. DOI: 10.1016/0304-3991(95)00144-1
9. Mingear J., Zhang B., Hartl D., Elwany A. Effect of process parameters and electropolishing on the surface roughness of interior channels in additively manufactured nickel-titanium shape memory alloy actuators // Additive Manufacturing. 2019. Vol. 27. P. 565–575. DOI: 10.1016/j.addma.2019.03.027
10. Zaki S., Zhang N., Gilchrist M. D. Electropolishing and shaping of micro-scale metallic features // Micromachines. 2022. Vol. 13. P. 1–35. DOI: 10.3390/mi13030468
11. Asgari V., Noormohammadi M., Ramazani A., Kashi M. A. A new approach to electropolishing of pure Ti foil in acidic solution at room temperature for the formation of ordered and long TiO₂ nanotube arrays // Corrosion Science. 2018. Vol. 136. P. 38–46. DOI: 10.1016/j.corsci.2018.02.040
12. Hopkins P. D., Farrer R. A. A green method to produce nanoporous aluminum oxide templates and the direct application in the synthesis of nanowires // Applied Materials Today. 2023. Vol. 32. 101768. DOI: 10.1016/j.apmt.2023.101768
13. Nakajima D., Kikuchi T., Natsui S., Suzuki R. O. Mirror-finished superhydrophobic aluminum surfaces modified by anodic alumina nanofibers and self-assembled monolayers // Applied Surface Science. 2018. Vol. 440. P. 506–513. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.01.182
14. Yuan Y., Zhang D., Zhang P., Zhang F. et al. Voltage dependen ce of nanopattern morphology in electropolished aluminum: А theoretical study // Journal of the Electrochemical Society. 2022. Vol. 169, No. 6. 063509. DOI: 10.1149/1945-7111/ac7670
15. Yuan Y., Zhang D., Zhang G., Zhang P. et al. Voltage dependence of nanopattern morphology and size in electropolished monocrystalline aluminum: Аn experimental study // Journal of The Electrochemical Society. 2022. Vol. 169, No. 5. 053512. DOI: 10.1149/1945-7111/ac71d7
16. Yuan Y., Zhang D., Zhang F., Yang C., Gan Y. Crystallographic orientation dependence of nanopattern morphology and size in electropolished polycrystalline and monocrystalline aluminum: Аn EBSD and SEM study // Journal of the Electrochemical Society. 2020. Vol. 167, No. 11. 113505. DOI: 10.1149/1945-7111/aba6c7
17. Konovalov V. V., Zangari G., Metzger R. M. Highly ordered nanotopographies on electropolished aluminum single crystals // Chemistry of Materials. 1999. Vol. 11, Iss. 8. P. 1949–1951.
18. Yuzhakov V. V., Takhistov P. V., Miller A. E., Chang H. Pattern selection during electropolishing due to double-layer effects // Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 1999. Vol. 9, Iss. 1. P . 62–77. DOI: 10.1063/1.166380
19. Yi R., Ji J., Zhan Z., Deng H. Mechanism study of electropolishing from the perspective of etching isotropy // Journal of Materials Processing Technology. 2022. Vol. 305. 117599. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2022.117599
20. Landolt D. Fundamental Aspects of Electropolishing // Electrochimica Acta. 1987. Vol. 32, Iss. 1. P. 1–11. DOI: 10.1016/0013-4686(87)87001-9
21. Wang F., Zhang X., Deng H. A comprehensive study on electrochemical polishing of tungsten // Applied Surface Science. 2019. Vol. 475. P. 587–597. DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.01.020
22. Metz F. I. Electropolishing of metals. — Ames : Iowa State University, 1960. — 175 p.
23. Zhang L., Zhong B. Electropolishing behavior of 8xxx Al alloy in perchloric acid and ethanol solution // Journal of Physics: Conference Series. 2023. Vol. 2529. 012021. DOI: 10.1088/1742-6596/2529/1/012021
24. Ricker R. E., Miller A. E., Yue D.-F., Banerjee G., Bandyopadhyay S. Nanofabrication of a quantum dot array: atomic force microscopy of electropolished aluminum // Journal of Electronic Materials. 1996. Vol. 25. P. 1585–1592. DOI: 10.1007/BF02655580
25. Yi R., Zhang Y., Zhang X., Fang F., Deng H. A generic approach of polishing metals via isotropic electrochemical etching // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2020. Vol. 150. 103517. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2020.103517
26. Lausmaa J., Kasemo B., Mattsson H., Odelius H. Multitechnique surface characterization of oxide films on electropolished and anodically oxidized titanium // Applied Surface Science. 1990. Vol. 45. P. 189–200. DOI: 10.1016/0169-4332(90)90002-h
27. Zhou X., Thompson G. E., Habazaki H., Shimizu K. et al. Copper enrichment in Al – Cu alloys due to electropolishing and anodic oxidation // Thin Solid Films. 1997. Vol. 293, Iss. 1-2. P. 327–332. DOI: 10.1016/S0040-6090(96)09117-1
28. Мовсисян Б. В., Багдасарян А. С. Влияние параметров электролиза в кислотной среде на процесс электро химического полирования алюминия // Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. № 5-1(73). С. 175–182.
29. Пат. 2750390 РФ. Применение H₂SO₄ в качестве электролита в процессах сглаживания и полирования металлов путем переноса ионов с помощью свободных твердых тел / Сарсанедас М. П. ; заявл. 21.01.2019 ; опубл. 28.06.2021, Бюл. № 19.

30. Тилеуберди Т., Цзи С., Пань М., Люй А. и др. Получение наноструктурных пористых материалов электрохимическим анодированием алюминия // Вестник Томского государственного университета. 2020. № 20. С. 30–37. DOI: 10.17223/24135542/20/3
31. Луц А. Р., Закамов Д. В. Подготовка и микроскопический анализ образцов алюминиевых сплавов с дисперсным упрочнением карбидом титана // Современные материалы, техника и технологии. 2020. Т. 32, № 5. С. 62–66. DOI: 10.47581/2020/30.10.2020/SMTT/32.5.010
32. Лелетич В. С., Ведерникова И. И. Химическое и электро-химическое полирование // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В. Г. Шухова, Белгород, 01–20 мая 2019 г. 2019. С. 1483–1487.
33. ГОСТ 4784–2019. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. — Введ. 01.09.2019.
34. ГОСТ 9.305–84. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий. — Введ. 01.01.1986.
35. ГОСТ 4328–77. Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия. — Введ. 01.07.1978.
36. ГОСТ 11125–84. Кислота азотная особой чистоты. Технические условия. — Введ. 01.01.1986.
37. ГОСТ 5962–2013. Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия. — Введ. 01.07.2014.