Способ анодирования циркония
1. СПОСОБ АНОДИРОВАНИЯ ЦИРКОНИЯ , включающий обработку в кислом электролите с добавками фтористоводородной кислоты или ее солей, отличающийся тем,-что, с целью увеличения срока службы электролита,.анодирование проводят с использованием катодов из ниобия, на которых предварительно формируют анодную барьерную пленку при напряжении 60-100 В. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что процесс анодирования циркония прерывают через каждые 24-36 ч, ниобиевые катоды выниg мают из раствора, промывают в воде, (Л повторно формируют на шх анодную барьерную пленку, в воде и затем используют при анодировании циркония.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (l 9) (I I > (5 )4 C 25 D 1 26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
А»3»
- Н АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3644820/22-02 (22) 09.08.83 (46) 07.08.85. Бюл. Ф 29 (72) Э.П.Харченко и Е.А.шендерович (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 621.357.8(088.8) (56) Киселев И.П., Богоявленский А.Ф.
Толстослойное анодное окисление циркония по данным метода меченых атомов. — Реферат докладов 2-й Межвузовской конференции."Анодное окисление металлов". Казань. КАИ, 1968, с. 259-261. . Справочник по электрохимии. Под . ред. А.М.Сухотина. Л.: Химия, 1981, с. 320-321. (54) (57) 1. СПОСОБ АНОДИРОВАНИЯ ЦИРКОНИЯ, включающий обработку в кислом электролите с добавками фтористоводородной кислоты или ее солей, отличающийся тем,.что, с целью увеличения срока службы электролита,,анодирование проводят с использованием катодов из ниобия, на которых предварительно формируют анодную барьерную пленку при напряжении 60-100 В.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс анодирования циркония прерывают через каждые 24-36 ч, ниобиевые катоды вынимают из раствора, промывают в воде, повторно формируют на,них анодную
1 барьерную пленку, прог ывают в воде и затем используют при анодировании циркония.
3 11715
Изобретение относится к электрохимическому окислению вентильных металлов, в частности циркония, и может быть использовано для формирования толстых анодных окислов на 5 цирконии.
Цель изобретения — уве -:ичение срока службы электролита.
Увеличение срока службы электролита достигается за счет проведения 10 анодирования с использованием ниобиевых катодов с предварительно формированной анодной барьерной пленкой.
Пример. Для анодирования
35 циркония применяют ванну объемом
100 л с общей площадью загрузки
0,25 м, Отношение анодной поверхности к катодной составляет 1:4.
Предварительное оксидирование ниобиевых катодов с целью формирования на них барьерных пленок производят в
;специальной ванне такого же объема.
Ванну заполняют 0,05Х-ным раствором сернокислого натрия. Ниобиевые като- 5 ды в этой ванне выполняют функции анодов. Формовку анодной пленки проводят постоянным током при напряжении 80 В и температуре 20 С в тео чение 15 мин. В этих условиях на нио-Зо бии происходит образование барьерного о слоя толщиной 1700 А. Оксидированный ниобий вынимают из раствора, промывают в воде и устанавливают в ванну для анодирования циркония. В ванну 35 завешивают детали из циркония, которые в процессе анодирования циркония служат анодами. Между электродами прикладывают постоянное напряжение
120 В и в течение 60 мин пропускают электрический ток. Процесс анодирования циркония ведут при 20 С. В с
> таких условиях за указанное время на цирконии формируют слой пористого анодного. оксида толщиной 40 мкм.
Анодированные детали из циркония вынимают из ванны и в нее завешивают новые детали из циркония и т.д.
Через 30 ч эксплуатации ванны для анодирования циркония процесс аноди- 50 рования прерывают, вынимают их ванны катоды из ниобия и на их место устанавливают новые катоды из ниобия, на которых предварительно формируют слой барьерного оксида. Через сле- 55 дующие 30 ч вновь прерывают процесс анодирования, заменяют катоды и т.д.
В указанном электролите для анодиро71 2 вания циркония при 20 С скорость кор розни оксидированного ниобия
10 г/м2 ° ч, .поэтому за год эксплуатации раствора объемом в 100 л в него переходит 0,5 г ниобия, т.е. количество, которое совершенно не влияет на процесс анодирования циркония, Для реализации предлагаемого способа не обязательно после каждых
30 ч анодирования заменять отработанные катоды из ниобия на новые.
Вместо этого можно отработанные катоды промыть в воде, повторно установить в ванну для оксидирования ниобия и провести восстановление барьерного оксида на ниобии по той же методике, по которой производят первоначальное формирование барьерного оксида на ниобии.
Описанный в примере режим анодирования циркония не единственный для реализации предлагаемого способа. Качественное анодирование циркония может производиться в диапазоне, температур электролита 15-40 С при изменении концентрации гидрофторида аммония в пределах 1-2 г/л, в диапазоне напряжений, приложенных меж,ду катодом и анодом, 60-120 В. При этом можно варьировать вреМя анодирования циркония и толщину анодной пленки на нем.
В табл. 1 приведены примеры использования различных режимов анодирования.
Первоначальное формирование барьерного оксида на ниобии и его восстановление на отработанных катодах можно производить в диапазоне напряжения 60-100 В при 15-30 С в течео ние 50-60 мин в растворе, неагрессивном к ниобию и его оксиду, например в растворах серной, щавелевой или ортофосфорной кислот, а также в растворах иэ калиевых, натриевых и аммониевых солей при их концентрациях 0,05-3%. При этом происходит изменение толщины барьерного оксида, а следовательно, и времени, в течение которого можно производить процесс анодирования циркония без камены катодов.
В табл. 2 приведены примеры практической реализации растворов и режимов оксидирования ниобия.
1171571
Таблица 1
Температура раствора, С
Толщина анодного оксида на цирконии, мкм
Клеммовое напВремя анодиряжение, В рования, ) мин
120
120
50
80
72
120
80
50
180
100
50
14
20 50
Время одного цикла эксплуатации катодов из ниобия в табл. 2 соответствует концентрации гидрофторида аммония 2 г/л в растворе для толстослойного анодирования циркония и 5 составляет 24-36 ч (в зависимости
t от выбранного электролита, температуры, клеммового напряжения и времени оксидирования). Основным фактором, определяющим время одного цикла >0 эксплуатации катодов, служит клеммовое напряжение. Оксидирование ниобия нецелесообразно проводить вне указанных в табл. 2 диапазона формирующих напряжений и времени формовки.
Оксидирование ниобия более 60 мин нецелесообразно, так как после
60 мин дальнейшее пропускание тока через электролит практически не изменяет коррозионно-химических свойств барьерной пленки на этом металле.
При оксидировании менее 5 мин толщина пленок недостаточна, из-за чего пленка не обладает необходимой коррозионной стойкостью. Оксидиро- 25
Состав электролита, г/л
Щавелевая Гидрофторид кислота аммония вание ниобия при формирующих напряжениях выше 100 В начинает приводить к электрическим пробоям и, следовательно, к ухудшению свойств пленки, а формирующие напряжения ниже 60 В приводят к образованию о пленки толщиной менее 1200 А, из-за чего происходит резкое снижение срока службы барьерной пленки на ниобии в в растворе для анодирования циркония
Предлагаемый способ обеспечивает качественное анодирование циркония и длительную эксплуатацию раствора при любых площадях покрываемых деталей и любых размерах ванн.
Исключение свинца из процесса анодирования циркония существенно улучшает санитарно-гигиенические условия эксплуатации раствора для анодирования, поскольку последний не загрязнен соединениями свинца.
Не будут также загрязнены соединениями свинца и сточные воды при периодической смене рабочих растворов.
1171571
Т а блица 2
Серная кислота
24
30
80
100
1,5
80
Аммоний сернокислый
0,05
80
15.
80
То же
80
Натрий фосфорнокислый трехзамещенный
80
0 5
80
0,5
То же
45
0,5
Фосфорная кислота
20 1410
60 60
100 5
0,05
2.0 2430
15 1590
1,5
80 30
0 5
Калий шавелевокислый
20 1550
20 1710
80 15
80 60
То же
Составитель Ю.Поздеева .
Редактор С.Саенко Техред Л.Мартяшова Корректор А.Обручар
Заказ 4825/30 Тираж 637 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4, 0,05 л 0,05 (0 05
20 1350
20 1720
20 2360
30 1640
20 1690
20 1620
20 1740
20 1590
20 1720
20 1870
