Спосіб електрохімічного полірування міді

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может быть использовано в металлургии, электротехнике, радиоэлектронике и других областях техники. Известен способ [1] полирования меди в электролите на основе ортофосфорной кислоты с добавкой ионов меди и поверхностно активных веществ. В качестве прототипа выбран способ [2] электрохимического полирования меди в 75%-ном растворе ортофосфорной кислоты с добавкой 0,5 - 1 % металлического алюминия при температуре 50-55°С и плотности тока 15-30 А/дм 2. Основные недостатки способа заключаются в том, что необходимо поддерживать достаточно высокую температуру ванны, высокую плотность тока. При этом наблюдается незначительное улучшение поверхности С Ra=0,78 мкм до 0,65 мкм при трехминутной обработке и с 0,6 мкм до 0,53 мкм при пятиминутной обработке. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа электрохимической полировки меди путем выбора . количественного соотношения компонентов полирующего раствора и плотности тока и температуры осуществления способа, чем обеспечивается снижение шероховатости обрабатываемой поверхности и за счет этого увеличивается отражательная способность поверхности обработанного изделия. Кроме того, уменьшение плотности тока и температуры приводит к снижению энергозатрат и улучшению условий труда, например, уменьшению газовыделения на электродах и при испарениях с поверхности ванны. Поставленная задача решается тем, что в способе электрохимического полирования меди, включающем анодную обработку изделий из меди в электролите на основе ортофосфорной кислоты и металлического алюминия, согласно изобретению, обработку ведут в потен циостатическом режиме при напряжении 1,8-2.5 В. плотности тока 1,5-4 А/дм 2, температуре 17-30°С при следующем соотношении компонентов, мас. %; ортофосфорная кислота 70-85 металлический алюминий 0,05-0,2 Электролит готовят путем растворения алюминия в ортофосфорной кислоте, тщательно перемешивают при 18-25°С. Шероховатость поверхности определяли на профилографе марки 283, коэффициент отражения - на спектрофотометре марки СФ 4А с приставкой ПЗО-2. Пример 1. Цилиндр диаметром 150 мм и длиной 400 мм помещали в качестве анода в электрохимическую ванну, в которой в качестве электролита была залита 77% ортофосфорная кислота с добавкой 0,1% алюминия. Температуру в ванне поддерживали 20...21°С, цилиндрический катод был помещен внутрь обрабатываемого цилиндра. Потенциал 1,8 В, анодная плотность тока 1,5 А дм -2. После 90 мин электрохимической полировки (9 циклов по 10 мин с двухминутной паузой) Ra уменьшалась с 0,15 мкм до 0.025 мкм. Пример 2. Медный диск диаметром 180 мкм помещали в электрохимическую ванну, в которой в качестве электролита была залита 85% ортофосфорная кислота с добавкой 0,2% алюминия. В качестве катода использовали медную пластинку. Температуру в ванне поддерживали 29...30° потенциал 2,5 В. анодную плотность тока 4,0 А.дм -2. После 180 мин электрохимической полировки (18 циклов по 10 мин с двухминутной паузой Ra уменьшалось с 2.2 мкм до 0,21 мкм. Пример 3. Медный цилиндр диаметром 150 мм и длиной 400 мм помещали в качестве анода в электрохимическую ванну, в которой в качестве электролита была залита 80% ортофосфорная кислота с добавкой 0,15% алюминия. В качестве катода использовали медную трубку, помещенную внутрь цилиндра. Температуру в ванне поддерживали 24...25°С. Потенциал повышали с 2,1 В до 2.4 В ступенчато, выдерживая при каждом потенциале 2,1 В, 2,2 В, 2.3 В в течение 1 минуты, а при 2,4 В в течение 7 минут. При этом анодная плотность тока не превышала 3,7 А дм -2, в процессе обработки было сделано шесть указанных циклов. В результате этого R a изменилось от 1,06 мкм до 0,15 мкм. Пример 4. Медный цилиндр диаметром 150 мм и длиной 160 мм помещали в качестве анода в электрохимическую ванну, в которой была залита 82% ортофосфорная кислота с добавкой 0,05% алюминия. В качестве катода использовали медную трубу. Температуру в ванне поддерживали 24...25°С. Потенциал повышали с 2,1 В до 2,4 В ступенчато, выдерживая при потенциале 2,1 В. 2,2 В, 2,3 В в течение 1 минуты, а при 2,4 В в течение 7 минут, анодная плотность тока не выше 3,55 А. дм . Число указанных ступенчатых циклов составило 15. В результате этого уменьшилось Ra с 2,1 мкм до 0,24 мкм. Пример 4. Медную тр убу диаметром 150 мм и длиной 400 мм помещали в качестве анода в электрохимическую ванну, в которую была залита 70% ортофосфорная кислота с добавкой 0,1% алюминия. Температур у в ванне поддерживали на уровне 24...25°С. Потенциал 2,3 В, анодная плотность тока 3,8 А. Дм -2. После 180 минут электрохимической полировки (18 циклов по 10 мин с двухминутными паузами) Ra уменьшалось с 2,2 мкм до 0,54 мкм. Пример 6. Медный резонатор длиной 1410 мм, имеющий в сечении форму эллипса с большой полуосью R=800 мм и малой полуосью R=450 мм помещали в качестве анода в электрохимическую ванну, в которую была залита 85% ортофосфорная кислота в количестве 99,90% с добавкой алюминия в количестве 0,10%. Температур у в ванне поддерживали на уровне 17°С, плотность тока не превышала 1,5 А/дм 2. Потенциал увеличивали ступенчато с 1,8 В до 2,2 В. Время выдержки при 1,8 В, 1,9 В, 2,0 В, 2,1 В по 1 минуте и при 2,2 В с выдержкой 7 минут. Таких циклов было проведено шесть. После обработки из резонатора были вырезаны образцы для освидетельствования, при этом коэффициент отражения составил 95%, а шероховатость уменьшилась с Ra=0,20 мкм до Ra=0,042 мкм. Данные проведенных экспериментов по заявляемым решениям представлены в таблице. Сравнительный анализ приведенных в таблице данных говорит об эффективности предлагаемого способа и предпочтительности его использования.