СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА ИМПУЛЬСНЫМ БИПОЛЯРНЫМ ТОКОМ Российский патент 2006 года по МПК C25F3/16 

Изобретение относится к области электрохимических методов финишной обработки поверхностей, а именно к способам электрохимического полирования сложнопрофильных поверхностей.

Известен способ электрохимического полирования золота и его сплавов при использовании постоянного тока плотностью 3-5 А/дм² в электролите следующего состава: тиокарбамид 80-90 г/л, кислота серная (20-40) г/л при температуре электролита 18-25°С, при продолжительности обработки 3-5 мин [Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование. - Л.: Машиностроение, 1987. с.125-126].

Недостатками известного способа являются:

- большая продолжительность обработки;

- невозможность получения глянцевой обработанной поверхности.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ импульсного электрохимического глянцевания золота и его сплавов импульсным униполярным током прямоугольной формы в течение 5-20 с в электролите состава: тиокарбамид 90 г/л, кислота серная концентрированная 70 г/л при следующих параметрах импульсов технологического тока: длительность (0,5-2)·10^-3 с; скважность 1,25-5; амплитудная плотность тока 5-10 А/дм² при температуре электролита 18-22°С [Галанин С.И. Способ импульсного электрохимического глянцевания золота и его сплавов. RU №2184801, 10.07.2002. Бюл. №19] - (ПРОТОТИП).

Указанный способ имеет существенные недостатки в том, что, во-первых, не позволяет производить полирование поверхности ювелирных сплавов на основе золота с достаточной стабильностью воспроизведения результатов; во-вторых, требует относительно больших затрат электрической энергии на проведение процесса.

Техническая задача изобретения - снижение затрат электрической энергии на процесс полирования поверхности сплавов на основе золота.

Поставленная техническая задача достигается тем, что электрохимическое полирование производят в электролите, содержащем тиокарбамид и серную кислоту при температуре 18-25°С в течение 20-60 с импульсным биполярным током прямоугольной формы при длительности анодного импульса (0,2-3,0)·10^-3 с, длительности паузы между анодным и катодным импульсом (0,5-3,0)·10^-3 с, длительности катодного импульса (0,2-3,0)·10^-3 с, длительности паузы между катодным и анодным импульсом (0,5-3,0)·10^-3 с, амплитудной плотности анодного тока 1-5 А/см², амплитудной плотности катодного тока 0,5-5 А/см².

Суть способа можно пояснить следующим образом. Наилучшее качество обработанной поверхности обеспечивается при условии электрохимической обработки в области, где скорость образования анодной пассивирующей пленки и скорость анодного электрохимического растворения соизмеримы по величине и достаточно высоки. Поддержание анодной поверхности в этой области возможно только при использовании импульсов тока определенных амплитудно-временных параметров. Большая концентрация тиокарбамида, являющегося комплексообразователем для ионов золота, позволяет формировать прианодный вязкий слой, экранирующий микровпадины на анодной поверхности. Это дает возможность осуществлять преимущественное растворение микровыступов, приводящее к сглаживанию высоты микронеровностей поверхности и повышению ее отражательной способности. Использование биполярных импульсов тока определенных амплитудно-временных параметров позволяет оптимизировать соотношение скоростей процессов на поверхности анода и поддерживать их в определенных соотношениях. Все это в совокупности обеспечивает высокую скорость сглаживания высоты микронеровностей полируемой поверхности за достаточно непродолжительное время при невысоких затратах электричества.

ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

1. Операция - электрохимическое полирование поверхности сплава на основе золота ЗлСрМ 585-80. Электролит - водный раствор тиокарбамида 90 г/л, кислота серная концентрированная 70 г/л. Температура раствора 18°С. Продолжительность обработки 20 с при следующих параметрах импульсов: длительности анодного импульса 1·10^-3 с, длительности паузы между анодным и катодным импульсом 1,4·10^-3 с, длительности катодного импульса 0,2·10^-3 с, длительности паузы между катодным и анодным импульсом 1,4·10^-3 с, амплитудной плотности анодного тока 2 А/см², амплитудной плотности катодного тока 1 А/см.

В результате обработки показатели микрошероховатости поверхности изменились с R_Z=0,15·10^-3 м до R_Z=0,02·10^-3 м. Отражательная способность поверхности изменилась от 100 до 160% (по сравнению с исходной поверхностью). При этом количество электричества, пошедшего на процесс, по сравнению с прототипом, уменьшилось в 3,3 раза.

2. Операция - электрохимическое полирование поверхности сплава на основе золота ЗлСрНЦМ 585-80-8,2-2,5. Электролит - водный раствор тиокарбамида 90 г/л, кислота серная концентрированная 70 г/л. Температура раствора 25°С. Продолжительность обработки 60 с при следующих параметрах импульсов: длительности анодного импульса 0,2·10^-3 с, длительности паузы между анодным и катодным импульсом 1·10^-3 с, длительности катодного импульса 0,2·10^-3 с, длительности паузы между катодным и анодным импульсом 1·10^-3 с, амплитудной плотности анодного тока 2,5 А/см, амплитудной плотности катодного тока 1 А/см.

В результате обработки показатели микрошероховатости поверхности изменились с R_Z=0,30·10^-3 м до R_Z=0,03·10^-3 м. Отражательная способность поверхности изменилась от 100 до 145% (по сравнению с исходной поверхностью). При этом количество электричества, пошедшего на процесс, по сравнению с прототипом, уменьшилось в 2 раза.

Изобретение относится к области электрохимических методов финишной обработки поверхностей, а именно к способам электрохимического полирования сложнопрофильных поверхностей. Способ включает электрохимическое полирование в электролите, содержащем тиокарбамид и серную кислоту, при температуре 18-25°С в течение 20-60 с импульсным биполярным током прямоугольной формы при длительности анодного импульса (0,2-3,0)·10^-3 с, длительности паузы между анодным и катодным импульсом (0,5-3,0)·10^-3 с, длительности катодного импульса (0,2-3,0)·10^-3 с, длительности паузы между катодным и анодным импульсом (0,5-3,0)·10^-3 с, амплитудной плотности анодного тока 1-5 А/см², амплитудной плотности катодного тока 0,5-5 А/см². Технический результат: снижение затрат электрической энергии на процесс полирования поверхности сплавов на основе золота.

Способ электрохимического полирования поверхности сплавов на основе золота, включающий анодную обработку в электролите, содержащем тиокарбамид и серную кислоту, при температуре электролита 18-25°С, отличающийся тем, что анодную обработку проводят в течение 20-60 с импульсным биполярным током прямоугольной формы при длительности анодного импульса (0,2÷3,0)·10^-3 с, длительности паузы между анодным и катодным импульсом (0,5÷3,0)·10^-3 с, длительности катодного импульса (0,2÷3,0)·10^-3 с, длительности паузы между катодным и анодным импульсом (0,5÷3,0)·10^-3 с, амплитудной плотности анодного тока 1-5 А/см², амплитудной плотности катодного тока 0,5-5 А/см².