Элетролит для электрохимической размерной обработки сплавов вольфрама с медью Советский патент 1979 года по МПК B23P1/16 

Изобретение относится к области электрохимической обработки изделий, в частности к размерной электрохимической обработке изделий, изготовленных из сплава вольфрам-медь с высоким содержанием вольфрама. Известно, что в нейтральных и кислых средах вольфрам при анодной п ляризации находится в пассивном состоянии из-за наличия на поверхности прочной окисной пленки, т.е. практически не растворяется 1. Вольфрамово-медные сплавы с высоким содержанием вольфрагла { 70%) растворяются в водных растворах солей и кислот с большими скоростями, чем чистый вольфрам, но все же со скоростями, неприемлемыми для проведения электрохимической размерной об работки. .Известен электролит, основой которого является щелочная группа металлов, а в качестве комплексообразующей и выравнивающей добавок - взя ты тиомочевина и трилон В. Однако попытка применить для элек рохимической обработки сплава вольфрам-медь раствор чистой 5%-ной щелочи показала, что при плотности анодного тока в 10 А/см из-зй выделившейся контактно на поверхности образца- меди начиналось выделение газообразного кислорода, так что практически весь ток шел на этот процесс. По этой же причине не удается проводить электрохимическую обработку этого сплава в простых смесях щелочи и соли, например в растворе из 5%ной гидроокиси натрия и 5%-ного нитрата натрия. Получаемая при этом поверхность весьма неровная и покрыта черным налетом продуктов растворения сплава. Таким образом, в электролитах, подвергавшихся проверке, не удалось получить высокую скорость анодного растворения сплава вольфрам-медь с удовлетворительным качеством поверхности. Целью данного изобретения является создание такого состава электролита, который обеспечивал бы высокопроизводительный процесс электрохимической размерной обработки сплавов вольфрам-мель с высоким содержанием вольфрама при хорошем (6-7-й классы) качестве поверхности. Главным отличительным признаком данного предложения является то, что в качестве основы взят водный раствор гидроокиси натрия или гидроокиси ка лия достаточно высокой концентрации (до 10%), причем компоненты взяты в следующем соотношении (вес.%): гидр окись натрия или калия 3-10, тиомочевина 3-10, трилон В 3-8. Данный отличительный признак поз воляет повысить производительность процесса обработки и качество обрабатываемой поверхности. В предлагаемом электролите компл сообразователь - тиомочевина обусловливает высокую скорость одновременного анодного растворения меди и вольфрама, а выравниватель - трилон В обеспечивает высокое качество поверхностИ| выглаживает ее. Концентрации всех компонентов электролита выбраны, исходя из соображений обеспечения достаточной электропроводности раствора и соответственно низких энергозатрат при длительном его использовании с получением поверхности сплава хорошего качества. Для обеспечения возможности электрохимической обработки сплавов вольфрам-медь с широким соотношением компонентов в сплаве берется достаточно высокая концентрация щелочи, так как обнаружено, что чем больше содержание вольфрама в сплаве, тем большую концентрацию следует применять для успешного вед ния электрохимического процесса. Содержание комплексообразователя тиомочевины-выбрано в пределах, при которых достигается оптимальная ско рость обработки сплавов с любым соотношением в сплаве компонентов меди и вольфрама. Уменьшение содержания в электролите тиомочевины ниже 3% приводит к нестабильности процесса - при высоких плотностях тока наблюдаются его колебания. Содержание выравнивающей добавки - трилона В-выбрано в пределах, при которых обеспечивается хорошее качество поверхности в широкой обла ти плотностей тока. При введении в электролит из смеси щелочи и тиомочевины добавки трилона В концентрацией менее 3% качество поверхности не изменяется по сравнению с электрохимической обработкой в отсутстви этой добавки. Увеличение содержания трилона В свыше 8% не улучшает качества поверхности, но при этом изб ток добавки трилона В выпадает в осадок. Таким образом, сущность предлага мого изобретения состоит в сочетании в электролите трех составных частей: основы, щелочного раствора достаточной концентрации, комплексообразователя, обеспечивающего высокую скорость анодного растворения сплава вольфрам-медь, и выравниват ля, обусловливающего получение высокого качества поверхности. Пример 1. Производилось электрохимическое травление анода, выполненного в виде вращающегося диска из сплава вольфрам-медь с содержанием вольфрама 70%. Диаметр дискового анода 5 мм. Состав электролита: 5% гидроокиси калия, 5% тиомочевины, 5% трилона В, остальное вода. Перемешивание электролита осуществлялось вращением электрода со скоростью от 250 до 5000 об/мин. Температура электролита 20-40°С. Толщина стравленного слоя зависела от плотности тока и времени поляризации и колебалась в пределах от 50 до 300 мкм.Растворение проходило стабильно, без пассивации или возникновения пульсаций. Выделение меди не имело места. Поверхность электрода после обработки была ровной и блестящей. Чистота поверхности после обработки Дб, д7 при исходной Д4, д5. Если из электролита исключалась тиомочевина, то заметно снижалась производительность процесса, хотя выделения меди на поверхности электрода визуально не наблюдалось.При исключении из состава электролита трилона В качество поверхности ухудшалось - она становилась темной и более шероховатой. Пример 2. Проводилось электрохимическое травление цилиндрического образца длиной 40 мм диаметром 8 мм из сплава 70% вольфрама и 30% меди. Электролит: 5% гидроокиси натрия, 3% тиомочевины, 3% трилона В., остальное - вода. Перемешивание электролита осуществлялось вращением цилиндра со скоростью 800 об/мин. . Плотность тока поляризации 5 А/см . Длительность обработки 3 мин. Температура электролита 25-28°С. Толщина стравленного слоя металла 130 мкм. Исходная чистота поверхности Д5, обработанной - д7. Пример 3. Производилось электрохимическое травление пластинки размером 20x5x3 мм, изготовленной из сплава вольфрам 85%, медь - 15%. Электролит: 10% гидроокиси натрия, 5% тиомочевины, 5% трилона В. Температура электролита 25-35°С. Скорость протока электролита 1 м/с. Плотность тока обработки 15-18 А/см . Время обработки 5 мин. Толщина стравленного слоя сплава 0,78 мм. Исходная чистота поверхности д5, чистота обработанной поверхности д7. Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения может быть определена в сравнении с другими методами обработки сплава вольфраммедь. Резание или другие механические методы (фрезерование, шлифование, сверление и др.) весьма затруднены

из-за большого механического сопротивления воздействию резца или абразива основы сплава - вольфрама и окисной пленки на вольфраме. Большой расход инструмента и рабочего времени на его подготовку сужает область применения механической обработки изделий из этих сплавов.

Как правило, механическими способами обрабатываются единичные изделия или мелкие серии. Электрохимическая размерная обработка имеет большие преимущества при производстве крупных серий однотипных изделий, несмотря на необходимость больших единовременных затрат на приобретение или изготовление станков, прецизионное изготовление и корректирование катодов-инструментов и обучение рабочего персонала.

Предлагаемый электролит, хотя и требует усиления мер по технике безопасности из-за достаточно высокой щелочности, позволит рещить проблему электрохимической обработки сплавов вольфрам-медь, обладающих высокой жаропрочностью и большой вязкостью, на типовых станках для электрохимической размерной обработки изделий из других материалов с высокой скоростью и хорошим качеством поверхности.

Формула изобретения

Электролит для электрохимической размерной обработки сплавов вольфрама с медью на основе водного раствора щелочи и комплексообразователя - тиомочевины с трилоном В, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и повышения качества обрабатываемой поверхности, в качестве основы взят водный раствор гидроокиси натрия или гидроокиси калия, а компоненты взяты в следующем соотношении, вес.%:

Гидроокись натрия или калия3-10

Тиомочевина3-10

Трилон В3-8

ВодаОстальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 420702, кл. С 25 F 3/02, 1972.