Электролит для размерной электрохимической обработки циркония и его сплавов
Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрохимической обработке металлов. Цель изобретения - улучшение качества обработанной поверхности и снижение коррозионной активности электролита. Электролит предназначен для электрохимической размерной обработки циркония и сплавов на его основе и представляет собой водно-органический раствор неорганических солей, мас.%: хлорид щелочного металла 5-8 нитрит щелочного металла 0,5-1,0 изомер пропилового спирта 20-30, приготавливаемый путем растворения компонентов в воде. Процесс ЭХО ведут при 15-25°С и плотности тока 20-50 А/см 2. В качестве изомера пропилового спирта применяется изопровиловый спирт. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕаЪБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ПВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4484629/31-08 (22) 08.07.88 (46) 23.09.90. Бюл. 11 . 35 (71) Институт химии неводных растворов
АН СССР, Ивановский химико-технологический институт и Институт физической химии AH СССР (72) С.А. Лилин, А.В. Балмасов, Е.М. Румянцев, В.Н. Алексеев и Д.А. Байталов . (53) 621.9,047(088.8) (56) Атанасянц А.Г. Электрохимическое изготовление деталей машин атомных реакторов. - М.: Энергоатэмиздат, 1987, с. 177. (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЦИРКОНИЯ И ЕГО
СПЛАВОВ
Ъ (57) Изобретение относится к машиноИзобретение относится к электрохимическим и электрофизическим методам обработки металлов и сплавов, в частности, к электрохимической размерной обработке (ЭХО) циркония и его сплавов.
Целью изобретения является улучшение качества обработки поверхности при сохранении высокой производительности и уменьшении коррозионной активйости электролита по отношению к станку и оснастке для ЭХО.
Поставленная цель достигается тем, что в известный электролит, содержащий хпорид щелочного металла и воду, дополнительно вводят один из изомеров
„;SU 1593805 А 1 (g1) g В 23 " 3 08 строению, в частности к электрохимической обработке металлов. Цель изобретения - улучшение качества обработанной поверхности и снижение коррозионной активности электролита. Электролит предназначен для электрохимической размерной обработки циркония и сплавов на его основе и представляет собой водно-органический раствор неорганических солей, мас.4: хлорид щелочного металла 5-8; нитрит щелочного металла 0,5-1,0; изомер пропилового спирта 20-30, приготавливаемый путем растворения компонентов в воде.
Процесс ЭХО ведут при 15-250С и плотности тока 20-50 А/см2. В качестве изомера пропилового спирта применяется изопропиловый спирт. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. пропилового спирта и нитрит щелочного
- металла при следующем соотношении компонентов, мас.3:
Хлорид щелочного металла 5-8
Нитрит щелочного металла 0,5-1,0
Изомер пропилового спирта 20-30
Вода Остальное
Азотистокислый натрий или калий вводится для улучшения качества обра" ботанной поверхности и снижения коррозионной активности раствора электролита, при этом одновременно с нитритом вводится пропиловый спирт. Совместное
2,5-" А
0,2 мм
Из.приведенных в табл. 1 данных следует, что использование электролита в соотношекиях компонентов, указанных в Формуле изобретения (примеры 2-8) позволяет, улучшить качество обработан3 15938 присутствие нитрит-анионов и молекул пропилового спирта при оптимальном их соотношении способствует образованию достаточно хорошо растворимых по- 5 верхкостных комплексов, которые обуславливают полирующий эффект при применении предлагаемого электролита.
Раздельное присутствие нитрита щелочного, металла и спирта (н.- или изопропи 0 лового) не приводит к желаемым результатам.
Электролит готовят следующим образом.
Необходимые количества хлорида и 15 нитрита щелочкого металла последовательно растворяют в расчетном количестве воды. После этого добавляют требуемое количество пропилового спирта. 20
П. р и м е р. Для приготовления
1 кг раствора 2 65 r хлорида натрия и 7,5 г нитрита натрия растворяют в
678 мл воды. В полученный раствор при перемешивании добавляют 318 мл 25 изопропилового спирта (плотность
0,785 г/смз}
Примеры приготовления растворов электролитов с предлагаемыми концентрациями компонентов, а также с концентрациями, выходящими за граничные интервалы, аналогичны приведенному выше.
Испытания электролита проводят на электродах, изготовленных из циркония 35 на установке с протоком электролита.
Условия проведения испытаний:; сила тока в начале обработки межэлектродный 40 зазор напряжение на электродах 15-35 В площадь исследуемых электродов . 0 126 см 45 входное давление электролита 0,1 мПа.
Результаты исследования влияния состава электролита на производительность и качество поверхности и на коррозиокную активность электролитов представлены в табл. 1 и 2 соответственно.
05 ной поверхности при сохранении высокой производительности (скорости съема металла) процесса и снизить коррозионную активность электролита (табл. 2).
Уменьшение или увеличение концентрации нитрита натрия или калия (примеры 9 и 1.0) и хлорида натрия или калия (примеры 13 и 1ч) приводит к yxy,",шению качества обработанной поверхности, а увеличение или уменьшение концентрации пропилового или изопропилового спирта, кроме того, приводит к нежелательным изменениям физико-химических свойств раствора электролита (примеры 11 и 12).
Существенным для достижения поставленной цели является режим процесса анодной обработки - температура раствора электролита и величина плотности анодного тока. Чем выше температура электролита, тем выше плотность тока, необходимая для достижения поставленной цели (примеры 2, 15-17). Поэтому процесс анодной обработки рекомендуется проводить ври возможно кизкой температуре электролита. Проведение процесса ЭХО в электролитах, имеющих температуру выше 25 С, нецелесообразно из-за необходимости применения плотностей анодного тока выше 50 А/см, что влечет за собой резкое увеличение мощности применяемого источника питания.
Электролит дешев, нетоксичен, прост по приготовлению и стабилен в работе.
Работоспособность, электролита сохра" няется при пропускании через него до 28 А-ч/л количества электричества. Применение предлагаемого электролита позволяет повысить качество обработанной поверхности и увеличить срок службы станка и оборудования для
ЭХО при условии высокой производительности процесса обработки. к формула изобретения
1. Электролит для размерной электрохимической обработки циркония и его сплавов на основе водного раствора хлорида щелочного металла, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества обработанной поверхности при высокой производительности процесса и уменьшения коррозионной активности электролита, он дополнительно содержит нитрит щелочного металла и изомер пропилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас.4:
1593805
Хлорид щелочного металла
Нитрит щелочного металла
Иэомер пропилового спирта
0,S-1,О
2В-30
Таблица" г
Температура электролитаа, OÑ
Плотность тока, А/сиз
Производительность
Внешний вид обработанной поверхности
Пример
Вели чина выхода по току Ф г/Кл х г/смзс х I0 х10з
Ъ I
Серая. ровная с отдельными питтингаии
Блестящая ровная
2,3 5,70 97,3
5,66 101,6
6,53
20
0,753
252
Остальное
6,5В 15
О,Я
254
Остальное
6,5Ф
25
1,03
253
Остальное
6,5Ф
0,752
202
Остальное
20
6,5Ф
35
О, 753
303
Остальное
5,03
0,75
253
Остальное
8,0ь
25
0.75е
251
Остальное
2,4 4,68 97,8
Мелкие питтинги на блестящей поверхности
Серая ровная
6,5Ф
0,352
25»
Остальное
2,2 11, 10 93,3
25
5,03
I . I 54
2ß
Остальное
8,0а
О, 753
323
Остальное
8,02
О 7Я
1Ь
Остальное
4,03
1,ОФ
252
Остальное
9,0е
° r
; Раствор злектро1 лита расслаива, ется на водную и спиртовую фазы
Нера вномерная блестящая с серыми пятнами
2,4 5>63 102,0
20
25
Состав растворов здектролитов
Хлорид натрия I Н 20 вода Ао 1 л (прототип) 2 Хлорид натрия
Нитрит натрия
Изопропиловый спирт
Вода
3 Хлорид калия
Нитрит натрия
Пропиловый спирт
Вода
4 Хлорид натрия
Нитрит калия
Изооропиловый спир
Вода
5 Хлорид калия
Нитрщт натрия .
Пропиловый спирт
Вода
6 Хлорид натрия
Нитрит калия
Изопропиловый спирт
Вода
7 Хлорид калия
Нитрит калия
Пропиловый спирт
Вода
8 Хлорид натрия
Иитрит калия
Пропиловый спирт
Вода
9 Хлорид натрий
Нитрит натрия
Изопропиловый спирт
Вода
10 Хлорид калия
Иитрит натрия
Пропиловый спирт . Вода
11 Хлорид калия
Нитрит натрия
Пропнловый спирт . Вода
12 Хлорид натрия
Нитрит калия
Изопрощиловый спирт
Вода
13 Хлорид натрия
Нитрит натрия
Изопрооиловый спирт
Вода
14 Хлорид калия
Вода - Остальное
2. Электролит по и.. 1, о т л и -: ч а ю шийся тем, что в качестве иэомера пропилового спирта испольэуют иэопропиловый спирт.
2>4 4.36 98,5 Блестящая ровная
2>3 5 67. 97 1 Блестящая ровная
11 08 101,7 Блестящая ровная
2,4 5,79 100,3 Блестящая ровная
2,3 10,83 97,4 Блестящая ровная
2,4 5,72 99,6 Блестящая ровная
2,2 10,91 93,3 Серая РовнаЯ
2,4 4,58 99,1 Неравномерная 593805 Продолжение табл, Внешний вид рбработанной поверхности
Темпера óð8 электролитат С
Плотность така, А/смэ
Производительность
Величина выхода по току 3
Пример г/Кп х гlсм2с х10 х1Ф
0,75Ф
253
Остальное
6,5е 12
0,753
253
Остальное
6,5Ж. 28
0,7Я
253
Остальное
6,5ь 22
0.75ь
25/
Остальное блестящая с темными пятнами
Блестящая ровная
2," 5,67 100,0 Серая неровная
2,4 4,30 100,6 Серая неровная (Таблица 2
Величи Скорость на вы- коррозии хода К, !ОЙ по то- мм/год ку, Ф
Внешний вид обработанной поверхности
Производительность
Плотность тока, А/сме
Температура электролита
OC г/Кл и г/смас х х 10 1х 10а
35 2,3
Фь
35 2,3
3 Хлорид натрия
Китрит калия
Вода
4 Хлорид натрия
Нитрит.калия
Вода
6,06 99,6
3,98
35 2,4
6153 20
0.753
Остальное
8,0Ф 20
1,03
Остальное
98,7
1,92
5,61
35 2,4
35 2,3
35 2,4
Состав растворов электропитов
Нитрит калия
Пропиловый спирт
В.ода . 15 Хлорид натрия
Нитрит. натрия.
Изапропиловый спирт . Вода
1 6 Хлорид натрия
Нитрит калия
Пропиловый спирт
Вода 17 Хлорид калия
Нитрит натрия
Изопроаиловый спирт
Вода
Состав растворов электролитов
1, Хпорид натрия. 1 Н
Вода до t л -(прототип}
2 Хлорид калия 5Ф 20
Интриг натрия 0,5а
Вода Остальное
5 Хпорид калия . 5,0Ф 20
Изопропиловый спирт 20т, Вода Ост аль ное
6 Хлорид натрия 8,0ь 20
Пропиловый спирт 303
Вода Остальное
7 Хлорид натрия 6,5Ж . 20
Изопропиловый спирт 25Ж
Вода Остальное
2;3 4,21 98,1
5,70 97,3 8,4
5,74 99,1 4,27
35 2,4 5,88 100, 1 4,54
5,72. 99,3 2,05
5,73 98,2 1.74
Серая ровная с отдельными
flHTTHHI BHII
Серая неровная,по краю блестящее кольцо
1/4 часть блестящая, - остальная матовая ровнан
Серая,ровная,по краю блестящее кольцо
Блестящая ровная, отдельные дефекты (питтин- ги, неровности) .Блестящая ровная, отдельные дефекты (питтинги, неровности)
Блестящая ровная, отдельные
1593805
Продолжение табл. 2
Внешний вид обработанной поверхности
Производительность
Состав растворов электролитов
Пример
Скорость коррозии
К, 103 мм/год
Температура электpollHта
Плотность тока, Д/си 2
Величи на выхода по то" ку, 3! г/Кл х г/смэ с х х 10 х 1Оз дефекты (питтинги, неровности)
Бле:тящая ровная
2,3 5,63 98,4 2,0
2,4 5,81
99 ° 7
3,75 Блестящая ровная
2,4 5,66 101,6
1,83 Блестящая ровная
Составитель 8. Корниенко
Техред Л.Оли 1иык
Корректор Л. Пилипенко
Редактор А. Иандор
Заказ 21911 Тираж 561 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01
8 Хлорид натрия
Нитрит калия
Пропиловый спирт
Вода
9 Хлорид калия
Нитрит натрия
Пропиловый спирт
Вода
10 Хлорид натрия
Нитрит натрия
Иэопропиловый спирт
Вода
5е03 20 35
0,5ь
20а
Остальное
8 ОФ 20 35
1,0е
303
Остальное
0,53 20 35
0,75Ъ
252
Остальное
