ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2002 года по МПК B23H3/08 C25F3/04 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, для электрохимической размерной обработки (ЭХРО) титана и сплавов на его основе с крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой.

Известен электролит для размерной электрохимической обработки титана и сплавов на его основе [А. с. СССР 390902, МКИ В 23 Н 3/08 (В 23 P 1/16), 1971], он содержит компоненты в следующих количествах, мас.%:
Хлористый натрий - 10
Азотнокислый натрий - 10
Йодистый калий - 2,5-5,0
Йодистый натрий - 3,0-7,0
Вода - Остальное
Недостатком электролита является то, что он не обеспечивает высокой производительности процесса. Кроме того, из-за высокого содержания хлористого натрия происходит наводораживание поверхностного слоя, что снижает прочностные характеристики титана и сплавов на его основе. В состав электролита вводят соли йодоводородной кислоты, дорогие и легкоразлагающиеся на свету, что затрудняет работу с ними.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому электролиту является электролит для ЭХРО титана и сплавов на его основе [А. с. СССР 916213, МКИ В 23 Н 3/08, 1982] при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хлористый натрий - 5,0-6,0
Азотнокислый натрий - 4,0-5,0
Бромистый калий - 1,5-2,0
Щавелевая кислота - 1,5-2,0
Вода - Остальное
За счет введения щавелевой кислоты в электролит указанного состава достигается снижение водородного показателя рН до 4-5 единиц, что позволяет поддерживать обрабатываемую поверхность в активном состоянии без образования пассивной пленки на протяжении всего цикла обработки.

Обработка проводится при напряжениях рабочего тока 14-15 В и шероховатость полученной поверхности относится к шестому классу.

Однако применение данного электролита не обеспечивает необходимого качества поверхности в процессе ЭХРО, кроме того, применение щавелевой кислоты приводит к закислению электролита и наводораживанию поверхности деталей.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности, точности процесса ЭХРО, улучшение качества обрабатываемой поверхности титана и сплавов на его основе за счет введения добавки моющего средства "Грин Юниклин 1223-01" (ТУ 2383-006-12696633-99).

Решение поставленной задачи достигается тем, что в электролит на основе водного раствора нитрата натрия, хлористого натрия и бромистого водорода дополнительно введена добавка моющего средства "Грин Юниклин 1223-01" при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Азотнокислый натрий - 15
Хлористый натрий - 2,5-3,0
Бромистый калий - 1,0-2,0
Моющее средство
"Грин Юниклин 1223-01" - 0,1-0,5
Вода - Остальное
Моющее средство "Грин Юниклин 1223" является поверхностно-активным веществом (ПАВ) класса амфотерных сурфактантов, имеющее рН 9,5, 100% растворимо в воде, биологически 100% разлагается (отчет 'WATER-BASED WASHER: CASE STUDY CONVERSIONS' Prepared for: US/Environmental Protection Agency and Santa Barbara Countuy Air Pollution District Prepared by: Michael Morris Wolf, Institute for Research and Technical Assistance's Popllution Prevention Center, December 11, 1998).

Для проверки эффективности предлагаемого электролита были проведены экспериментальные исследования по ЭХРО технически чистого титана ВТ1-0 с крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой при различных концентрациях компонентов в электролите.

Режим обработки: плотность импульсного тока - 30-35 А/см²; величина межэлектродного зазора - 0,1-0,15 мм; напряжение - 12 В; температура электролита - 20-25^oС; давление электролита - 1-4 кг/см².

Пример 1. Готовят электролит следующим образом: растворяют в 790 мл дистиллированной воды 100 г азотнокислого натрия, 100 г хлористого натрия, 10 г бромистого калия, очень хорошо перемешивается при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из технически чистого титана ВТ1-0 диаметром 6 мм при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема технически чистого титана ВТ1-0 с крупнозернистой составляла 0,51 мм/мин, а для ультрамелкозернистой структуры 0,43 мм/мин. После обработки была получена поверхность с R_a=1,39 мкм для крупнозернистой структуры и R_a=1,41 мкм для ультрамелкозернистой структуры.

Пример 2. Готовят электролит, растворяя в 790 мл дистиллированной воды 150 г азотнокислого натрия, 50 г хлористого натрия, 10 г бромистого калия при постоянном перемешивании при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из технически чистого титана ВТ1-0 диаметром 6 мм при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема технически чистого титана ВТ1-0 с крупнозернистой составляла 0,635 мм/мин, а для ультрамелкозернистой структуры 0,615 мм/мин. После обработки была получена поверхность с R_a=0,79 мкм для крупнозернистой структуры и R_a=0,81 мкм для ультрамелкозернистой структуры.

Пример 3. Готовят электролит, растворяя в 810 мл дистиллированной воды 150 г азотнокислого натрия, 30 г хлористого натрия, 10 г бромистого калия при постоянном перемешивании при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из технически чистого титана ВТ1-0 диаметром 6 мм при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема технически чистого титана ВТ1-0 с крупнозернистой составляла 0,516 мм/мин, а для ультрамелкозернистой структуры 0,475 мм/мин. После обработки была получена поверхность с R_a=0,25 мкм для крупнозернистой структуры и R_a=0,32 мкм для ультрамелкозернистой структуры.

Пример 4. Готовят электролит, растворяя и 809 мл дистиллированной воды 150 г азотнокислого натрия, 30 г хлористого натрия, 10 г бромистого калия, 1 г моющего средства "Грин Юниклин 1223-01" при постоянном перемешивании при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из технически чистого титана ВТ1-0 диаметром 6 мм при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема технически чистого титана ВТ1-0 с крупнозернистой составляла 0,623 мм/мин, а для ультрамелкозернистой структуры 0,573 мм/мин. После обработки была получена поверхность с R_a=0,22 мкм для крупнозернистой структуры и R_a=0,29 мкм для ультрамелкозернистой структуры (см. таблицу).

Анализ полученных результатов позволил установить, что производительность обработки при использовании электролита предлагаемого состава значительно превышает значения, полученные при ЭХРО на электролите-прототипе. Поверхность образцов, обрабатываемых в электролите предлагаемого состава, намного лучше, чем в электролите-прототипе. Шероховатость поверхности в предлагаемом электролите лучше, чем в электролите-аналоге [А.с. СССР 916213, МКИ В 23 Н 3/08, 1982], и относится к девятому классу.

Благодаря тому что в качестве основы электролита берут азотнокислый натрий и уменьшают количество хлористого натрия и бромистого калия до минимума, уменьшается наводораживаемость обрабатываемой поверхности и улучшается качество поверхности, а с введением в электролит моющего средства "Грин Юниклин 1223-01" достигается увеличение скорости съема технически чистого титана ВТ1-0 с крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой.

Таким образом, уменьшение в составе электролита количества хлористого натрия и бромистого калия до минимума и введение в электролит добавки моющего средства "Грин Юниклин 1223-01" приводит к повышению производительности процесса ЭХРО и качества обрабатываемой поверхности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, для электрохимической размерной обработки титана и сплавов на его основе с крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой. Технический результат: повышение производительности, точности процесса ЭХРО, улучшение качества обрабатываемой поверхности титана и сплавов на его основе с крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой. Электролит содержит, мас. %: азотнокислый натрий 15, хлористый натрий 2,5-3,0, бромистый калий 1,0-2,0, моющее средство "Грин Юниклин 1223-01" 0,1-0,5, вода остальное. 1 табл.

Электролит для электрохимической размерной обработки титана и сплавов на его основе с крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой, содержащий азотнокислый натрий, хлористый натрий, бромистый калий и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит моющее средство "Грин Юниклин 1223-01" при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Азотнокислый натрий - 15
Хлористый натрий - 2,5-3,0
Бромистый калий - 1,0-2,0
Моющее средство "Грин Юниклин 1223-01" - 0,1-0,5
Вода - Остальное