Способ удаления графитовой оправки с изделий из тугоплавких металлов, получаемых из расплава солей Российский патент 2025 года по МПК C23F17/00 C25C1/06 B22D29/00 C23C4/06 

Изобретение относится к электрохимической технологии получения изделий, преимущественно из тугоплавких металлов из расплавов солей, и может быть использовано для удаления графитовой оправки (подложки), используемой в этой технологии в качестве катода.

Для получения изделий сложной формы из расплавов солей широко используется способ высокотемпературной гальванопластики, согласно которому металл осаждают на графитовую оправку (подложку), используя ее в качестве катода [McKechnie T., Shchetkovskiy A. High temperature combustion chambers produced by electroforming //4th Space. Propuls. Conf., Cologne, Germany. - 2014. - Т. 1].

Из уровня техники известен электрохимический способ осаждения рения из расплава, над которым поддерживают инертную атмосферу (очищенный аргон или гелий), анодом служит графитовая корзина (тигель), в которую насыпают порошок металлического рения. Процесс ведут при температуре 700-900°С, катодной плотности тока 0,02-0,1 а/см² (предпочтительно 0,05 а/см²), при этом в качестве катода используют графитовую оправку, которую после осаждения рения удаляют механическим способом [SU 281993, опубл. 14.09.1970 г.].

Данным способом получают беспористые, плотные осадки рения, толщиной более 0,5 мм и трубки из рения с внутренним диаметром 3-6 мм с толщиной стенок 0,2-0,5 мм, микротвердостью 290-320 кг/мм². Однако механическое удаление использованной графитовой оправки может приводить к появлению дефектов на поверхности полученного металлического изделия, локально изменяя ее шероховатость и пр. Наличие царапин на внутренней поверхности полученных изделий снижает их качество, ведет к усложнению последующего процесса механической обработки и появлению дополнительных операций по выравниванию шероховатости изделия, полученного электрохимическим способом. Кроме того, механическое удаление оправки может привести к повреждениям, которые особенно трудно проконтролировать в изделиях малого диаметра (капиллярах, соплах Лаваля, трубках), но которые могут привести к снижению качества и долговечности изделий.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении качества поверхностей изделий, получаемых электрохимическим способом с использованием графитовой оправки в качестве катода, особенно для изделий переменного сечения с местными сужениями.

Для этого предложен способ отделения графитовой оправки от металлических изделий, получаемых из расплава солей, включающий механическое удаление использованной графитовой оправки. Новый способ отличается тем, что вначале графит оправки удаляют механически до оставшегося слоя толщиной не более 5 мм, изделие с оставшимся слоем графита помещают в водный раствор, содержащий от 50 до 90 мас. % серной кислоты, к оставшемуся слою графита подводят молибденовый стержень и пропускают постоянный электрический ток 1-5 A через цепь, в которой изделие служит анодом, а молибденовый стержень - катодом, электролиз ведут при температуре 25°С до полного удаления графита.

Во время электролиза раствора H₂SO₄-H₂O на аноде происходит выделение кислорода, при этом создаются условия, при которых оставшийся на оправке слой графита разрушается и в виде «хлопьев» уносится из зоны реакции потоком анодного газа. Процесс ведут до полного удаления графита. Комбинированное использование механического и электрохимического методов разрушения графитовой оправки позволяет предотвратить механические повреждения и этим повысить качество поверхностей изделий, получаемых электрохимическим способом с использованием графитовой оправки в качестве катода.

Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в предотвращении повреждений поверхности изделий, получаемых электрохимическим способом с использованием графитовой оправки в качестве катода.

Предложенный способ иллюстрируется примерами.

Пример 1

Для удаления графитовой оправки, использованной при получении иридиевых изделий из расплава солей CsCl-KCl-NaCl-IrCl₃, механически (сверлением) удаляют графит до достижения его оставшегося слоя толщиной 3 мм. Оставшийся слой графита удаляют электрохимически в водном растворе, содержащем 50 мас. % серной кислоты. Электролиз ведут при пропускании тока 1 А и температуре 25°С через цепь, в которой анодом служит изделие, а катодом - молибденовый стержень, до полного удаления графита с поверхности изделия, которая после комбинированной обработки не имеет микроповреждений, характерных для механического удаления графита.

Пример 2

Для удаления графитовой оправки, использованной при получении рениевых изделий из расплава солей CsCl-KCl-NaCl-ReCl₄, механически (сверлением и точением) удаляют графит до достижения его оставшегося слоя толщиной 5 мм. Оставшийся слой графита удаляют электрохимически в водном растворе, содержащем 90 мас. % серной кислоты. Электролиз ведут при пропускании тока 1 А и температуре 25°С через цепь, в которой анодом служит изделие, а катодом - молибденовый стержень, до полного удаления графита с поверхности изделия, которая после комбинированной обработки не имеет микроповреждений, характерных для механического удаления графита.

Пример 3

Для удаления графитовой оправки, использованной при получении молибденовых изделий из расплава солей NaCl-KCl-MoCl₃, механически (сверлением) удаляют графит до достижения его оставшегося слоя толщиной 4 мм. Оставшийся слой графита удаляют электрохимически в водном растворе, содержащем 90мас. % серной кислоты. Электролиз ведут при пропускании тока 5 А и температуре 25°С через цепь, в которой анодом служит изделие, а катодом- молибденовый стержень, до полного удаления графита с поверхности изделия, которая после комбинированной обработки не имеет микроповреждений, характерных для механического удаления графита.

Пример 4

Для удаления графитовой оправки, использованной при получении молибденовых изделий из расплава солей NaCl-KCl-MoCl₃, механически (сверлением) удаляют графит до достижения его оставшегося слоя толщиной 5 мм. Оставшийся слой графита удаляют электрохимически в водном растворе, содержащем 50 мас. % серной кислоты. Электролиз ведут при пропускании тока 5 А и температуре 25°С до полного удаления графита через цепь, в которой анодом служит изделие, а катодом - молибденовый стержень, до полного удаления графита с поверхности изделия, которая после комбинированной обработки не имеет микроповреждений, характерных для механического удаления графита.

Пример 5

Для удаления графитовой оправки, использованной при получении молибденовых изделий из расплава солей NaCl-KCl-MoCl₃, механически (сверлением) удаляют графит до достижения его оставшегося слоя толщиной 3 мм. Оставшийся слой графита удаляют электрохимически в водном растворе, содержащем 70 мас. % серной кислоты. Электролиз ведут при пропускании тока 3 А и температуре 25°С через цепь, в которой анодом служит изделие, а катодом - молибденовый стержень, до полного удаления графита с поверхности изделия, которая после комбинированной обработки не имеет микроповреждений, характерных для механического удаления графита.

Таким образом, комбинированное использование механического и электрохимического методов разрушения графитовой оправки позволяет предотвратить микроповреждения, характерные для механического удаления графита и этим повысить качество поверхностей изделий, получаемых электрохимическим способом с использованием графитовой оправки в качестве катода.

Изобретение относится к электрохимической технологии. Способ удаления графитовой оправки с металлических изделий, получаемых из расплава солей, включает механическое удаление использованной графитовой оправки и последующее удаление оправки электролизом. Механически графитовую оправку удаляют с изделия до оставшегося слоя толщиной не более 5 мм. Затем изделие с оставшимся слоем графита помещают в водный раствор, содержащий от 50 до 90 мас.% серной кислоты, к оставшемуся слою графита подводят молибденовый стержень и пропускают постоянный электрический ток 1-5 A через цепь, в которой изделие служит анодом, а молибденовый стержень – катодом, электролиз ведут при температуре 25°С до полного удаления графита. Комбинированное использование механического и электрохимического методов разрушения графитовой оправки позволяет предотвратить микроповреждения, характерные для механического удаления графита. Обеспечивается повышение качества поверхности изделия, получаемого электрохимическим способом с использованием графитовой оправки в качестве катода. 5 пр.

Способ удаления графитовой оправки с металлических изделий, получаемых из расплава солей, включающий механическое удаление использованной графитовой оправки, отличающийся тем, что вначале графит оправки удаляют механически до оставшегося слоя толщиной не более 5 мм, изделие с оставшимся слоем графита помещают в водный раствор, содержащий от 50 до 90 мас.% серной кислоты, к оставшемуся слою графита подводят молибденовый стержень и пропускают постоянный электрический ток 1-5 A через цепь, в которой изделие служит анодом, а молибденовый стержень – катодом, электролиз ведут при температуре 25°С до полного удаления графита.