Способ обработки отливок из сплавов на основе золота
Владельцы патента RU 2284381:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" (RU)
Изобретение относится к области электрохимических методов обработки поверхностей, а именно: к способам электрохимического полирования сложнопрофильных поверхностей отливок из сплавов на основе золота. Способ включает подготовительную механическую обработку поверхности ручным инструментом, предварительное полирование поверхности электрохимическим способом 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 1,5-3; амплитудная плотность тока 5-10 А/дм2, клеймение и заключительное полирование поверхности в электролите того же состава при следующих параметрах импульсов технологического тока: длительность (2-3)·10-3 с; скважность 1,25-1,5; амплитудная плотность тока 3-5 А/дм2, при этом в результате механической обработки ручным инструментом среднюю микрошероховатость поверхности формируют на уровне Rz=(2,0-1,6)·10-6 м, предварительное полирование поверхности осуществляют до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=(0,4-0,2)·10-6 м, заключительное полирование поверхности осуществляют до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=(0,05-0,02)·10-6 м. Техническая задача изобретения - повышение качества финишной обработки поверхности отливок из сплавов на основе золота.
Изобретение относится к области электрохимических методов обработки поверхностей, а именно к способам электрохимического полирования сложнопрофильных поверхностей отливок из сплавов на основе золота.
Известен способ обработки отливок из сплавов на основе золота [Новиков В.П. Почти все о ювелирных изделиях. - Континент, Санкт-Петербург, 1995.- 360 с.; Бреполь Э. Теория и практика ювелирного дела. - Соло, Санкт-Петербург, 2000. - 528 с.], при котором отливки обрабатывают ручным механическим инструментом (надфили, боры и т.д.), затем подвергают предварительному полированию на шлифовально-полировальном станке с использованием свободного абразива, клеймению и заключительному полированию на шлифовально-полировальном станке с использованием более мелкого свободного абразива.
Указанный способ имеет ряд существенных недостатков, а именно:
- большой объем ручного труда;
- сложность обработки сложнопрофилированных поверхностей и труднодоступных мест;
- большие отходы драгоценного металла, формируемые в виде, дорогостоящем для их регенерации.
Известен способ обработки отливок из сплавов на основе золота [Толстихин Ю. Обзор финишных машин ротационно-дискового принципа основных европейских производителей // Ювелирное обозрение, июнь 2003, с.24-28], при котором отливки подвергают шлифованию (предварительному полированию) на ротационно-дисковых машинах с использованием связанного абразива в течение нескольких часов последовательно в нескольких абразивах, клеймению и заключительному полированию (глянцеванию) на ротационно-дисковых машинах в течение несколько десятков минут с использованием более мелкого абразива.
Указанный способ также имеет ряд недостатков, а именно:
- невозможность обработки сложнопрофилированных поверхностей и труднодоступных мест с высоким качеством, что требует операции ручного дополирования;
- невозможность обработки легкодеформируемых заготовок;
- большие отходы драгоценного металла, формируемые в виде, дорогостоящем для их регенерации.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ электрохимического глянцевания поверхности золота и его сплавов [Галанин С.И. Способ импульсного электрохимического глянцевания золота и его сплавов: Патент РФ на изобретение №2184801 от 10.07.2002 г.], включающий анодную обработку в электролите, содержащем тиокарбамид и концентрированную серную кислоту, при температуре электролита 18-22°С, отличающийся тем, что анодную обработку проводят в течение 5-20 с импульсным униполярным током прямоугольной формы при длительности импульса (0,5-2)·10-3 с, скважности 1,25-5, амплитудной плотности тока 5-10 А/дм2 в электролите состава: тиокарбамид 90 г/л, кислота серная концентрированная 70 г/л (прототип).
Указанный способ обладает тем недостатком, что не регламентирует уменьшение высоты микронеровностей полируемой поверхности, то есть ее микрошероховатости, в течение обработки. Это приводит к снижению качества обработанной поверхности, так как значительное электрохимическое растворение металла, необходимое для значительного уменьшения первоначальной микрошероховатости с целью получения полированной поверхности, приводит к межкристаллитному растравливанию и снижению отражательной способности.
Техническая задача изобретения - повышение качества финишной обработки поверхности отливок из сплавов на основе золота.
Поставленная техническая задача достигается тем, что при контролируемой микрошероховатости поверхности отливок осуществляют последовательно подготовительную механическую обработку поверхности ручным инструментом, предварительное полирование поверхности электрохимическим способом 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 1,5-3; амплитудная плотность тока 5-10 А/дм2, клеймение и заключительное полирование поверхности в электролите того же состава при следующих параметрах импульсов технологического тока: длительность (2-3)·10-3 с; скважность 1,25-1,5; амплитудная плотность тока 3-5 А/дм2, при условии, что в результате механической обработки ручным инструментом средняя микрошероховатость поверхности формируется на уровне Rz=(2,0-1,6)·10-6 м, предварительное полирование поверхности осуществляется до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=(0,4-0,2)·10-6 м, заключительное полирование поверхности осуществляется до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=(0,05-0,02)·10-6 м.
Суть способа можно пояснить следующим образом. Наилучшее качество полированной поверхности обеспечивается при условии, когда количество металла, электрохимически удаляемого с полируемой поверхности, не превышает определенную величину. Для обеспечения необходимой микрошероховатости поверхности с нее необходимо удалить определенное количество металла, причем, чем больше исходная микрошероховатость, тем больше металла надо удалять, что неизбежно увеличивает количество электричества и времени, которое надо затратить на этот процесс. Особенности процесса анодного растворения в условиях полирования таковы, что его увеличение по времени приводит к увеличению скорости растворения металла по границам зерен и появлению специфических «борозд» на поверхности, ухудшающих внешний вид поверхности. Поэтому для обеспечения высокого качества результирующей поверхности необходимо регламентировать как исходную, так и промежуточную микрошероховатость.
ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ИСПОЛНЕНИЯ
1. Операция - обработка поверхности отливок из сплавов на основе золота при контролируемой микрошероховатости. В результате подготовительной механической обработки ручным инструментом сформирована исходная микрошероховатость поверхности Rz=2,0·10-6 м.
Предварительное полирование поверхности электрохимическим способом в электролите состава: тиокарбамид 90 г/л, кислота серная концентрированная 70 г/л осуществлялось при следующих параметрах импульсов тока: длительность 2·10-3 с; скважность 1,5; амплитудная плотность тока 10 А/дм2, сформировало микрошероховатость поверхности на уровне Rz=0,2·10-6 м.
Заключительное полирование поверхности осуществлялось в электролите того же состава при следующих параметрах импульсов тока: длительность 3·10-3 с; скважность 1,25; амплитудная плотность тока 3 А/дм2 до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=0,02·10-6 м.
2. Операция - обработка поверхности отливок из сплавов на основе золота при контролируемой микрошероховатости. Исходная микрошероховатость поверхности Rz=1,6·10-6 м.
Предварительное полирование поверхности в электролите того же состава осуществлялось при следующих параметрах импульсов тока: длительность 0,5·10-3 с; скважность 3; амплитудная плотность тока 5 А/дм2, сформировало микрошероховатость поверхности на уровне Rz=0,4·10-6 м.
Заключительное полирование поверхности осуществлялось в электролите того же состава при следующих параметрах импульсов тока: длительность 3·10-3 с; скважность 1,5; амплитудная плотность тока 5 А/дм2 до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=0,05·10-6 м.
3. Операция - обработка поверхности отливок из сплавов на основе золота при контролируемой микрошероховатости. Исходная микрошероховатость поверхности Rz=3,2·10-6 м (прототип).
Предварительное полирование поверхности в электролите того же состава осуществлялось при следующих параметрах импульсов тока: длительность 1,0·10-3 с; скважность 2; амплитудная плотность тока 10 А/дм2 и позволило уменьшить микрошероховатость поверхности до Rz=0,8·10-6 м.
Заключительное полирование поверхности в электролите того же состава при следующих параметрах импульсов тока: длительность 3·10-3 с; скважность 1,5; амплитудная плотность тока 5 А/дм2 уменьшило микрошероховатости поверхности до Rz=0,25·10-6 м. Значительная микрошероховатость связана с появлением межкристаллитного растравливания при неизбежном увеличении продолжительности заключительного полирования. Такая поверхность не подлежит дальнейшей электрохимической обработке. Требуется механическое перешлифование и дальнейшее полирование.
Способ обработки отливок из сплавов на основе золота при контролируемой микрошероховатости поверхности, включающий последовательную подготовительную механическую обработку поверхности ручным инструментом, предварительное полирование поверхности электрохимическим способом 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 1,5-3; амплитудная плотность тока 5-10 А/дм2, клеймение и заключительное полирование поверхности в электролите того же состава при следующих параметрах импульсов технологического тока: длительность (2-3)·10-3 с; скважность 1,25-1,5; амплитудная плотность тока 3-5 А/дм2, отличающийся тем, что в результате механической обработки ручным инструментом среднюю микрошероховатость поверхности формируют на уровне Rz=(2,0-1,6)·10-6 м, предварительное полирование поверхности осуществляют до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=(0,4-0,2)·10-6 м, заключительное полирование поверхности осуществляют до формирования средней микрошероховатости поверхности на уровне Rz=(0,05-0,02)·10-6 м.
