Способ электрохимической обработки стальной детали

Изобретение относится к области электрохимической обработки, в частности к упрочнению стальных изделий, и может быть использовано в узлах трения для повышения твердости поверхности деталей. Способ включает воздействие электролита на деталь с использованием электрического тока при температуре 30-40°C, при этом деталь подключают к положительному полюсу источника постоянного тока и используют электролит, приготовленный растворением хлорной кислоты 60-90 г, этанола 540-590 г, бутилгликоля 80-120 г в дистиллированной воде 100-140 г, а обработку детали в электролите осуществляют при напряжении 15-20 В в течение 3-5 минут. Технический результат - снижение времени обработки, шероховатости поверхности и повышение твердости изделия. 7 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к упрочнению стальных изделий, и может быть использовано для работы в узлах трения, для повышения твердости поверхности деталей.

Известен способ (Патент РФ №2561549, опубликован 27.08.2015) для модификации поверхности раствором, содержащим лимонную кислоту с концентрацией в диапазоне от 1,665 г/л до 982 г/л, гидродифторид аммония с концентрацией от 2 г/л до 360 г/л и не более 3,35 г/л сильной кислоты. Обработка заготовки включает воздействие на поверхность водного раствора электролита, регулирование температуры ванны меньше или равной 85°C, подключение заготовки к аноду источника питания постоянного тока в ванну и пропускание через ванну тока менее чем 255000 А/м2. Недостатком этого способа является высокая плотность тока и, соответственно, повышенные требования к электробезопасности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ получения оксидного покрытия на стали (Патент РФ №2449062, опубликован 27.04.2012). Оксидирование производят с использованием переменного ассиметричного тока при соотношении катодной и анодной составляющих тока 2:1, катодной плотности тока 0,83 А/дм2, напряжении 15-20 В и при соотношении в электролите компонентов, г/л: сульфат кобальта 100-150, хлорид кобальта 10-16, сульфат железа 8-10, сульфат никеля 15-20, полимолибдат аммония 35-40, борная кислота 20-30, лимонная кислота 2,5-3. В указанном способе образец для оксидирования из стали Ст3 помещали в электролит, содержащий соли кобальта, молибдена, железа, никеля, лимонную и борную кислоты, подключали его к аноду, а отрицательный потенциал подавали на противоэлектрод из нержавеющей стали. При подключении к источнику тока в катодный полупериод на поверхность стали осаждались ионы металла, входящие в состав соли (в электролите), а в анодный полупериод они окислялись до оксидов.

Недостатком способа-прототипа является длительность обработки (60 мин), необходимость дополнительно применять соли металлов и недостаточная твердость обработанной поверхности.

Задачей изобретения (техническим результатом) является снижение времени обработки, подбор более доступного состава электролита и повышение твердости изделия.

Технический результат в способе электрохимической обработки стальной детали, включающем воздействие электролита на деталь с использованием электрического тока при температуре 30-40°С, достигается тем, что деталь подключают к положительному полюсу источника постоянного тока, при этом используют электролит, приготовленный растворением хлорной кислоты 60-90 г, этанола 540-590 г, бутилгликоля 80-120 г в дистиллированной воде 100-140 г, а обработку детали в электролите осуществляют при напряжении 15-20 В в течение 3-5 минут.

На фиг. 1 изображена схема установки с обрабатываемым образцом, с помощью которой может быть осуществлен предлагаемый способ, где 1 - стальная деталь, подключенная к положительному полюсу источника постоянного тока, 2 - противоэлектрод, во внешнюю цепь 3 входит блок питания и управления, регулирующий плотность тока.

На фиг. 2 показан снимок профиля поверхности детали до обработки.

На фиг. 3 показан снимок профиля поверхности детали после обработки предлагаемым методом.

На фиг. 4 изображена поверхность детали до обработки, на фиг. 5 - после обработки предлагаемым способом. Снимки получены с помощью сканирующего электронного микроскопа.

На фиг. 6 показаны данные твердомера, по сравнению с наиболее используемыми методами обработки металла - механическим и плазменным. Выделен первый микрометр приповерхностного слоя, наиболее подверженный трению и износу. Твердость измерена по Виккерсу.

На фиг. 7 показаны данные рентгеноспектрального анализа. После обработки предлагаемым способом уменьшается присутствие мягкой фазы железа (α-Fe) - феррита и преобладает значение твердой фазы - цементита (ε-Fe3C). Образование цементита достигается вследствие его высокой химической стойкости и стабильности.

Способ электрохимической обработки стальной детали осуществляют следующим образом. Предварительно готовят электролит, растворяя в рассчитанном количестве дистиллированной воды при непрерывном перемешивании 60 г хлорной кислоты, 590 этанола и 100 г бутилгликоля. В приготовленном электролите проводят электрохимическую обработку образца, подключенного к положительному полюсу источника постоянного тока. Электролит нагревают до 30-40°C в процессе обработки. Благодаря входящей в состав хлорной кислоте и агрессивной среде электролита микровыступы и углубления растворяются неравномерно и шероховатость уменьшается. Для повышения вязкости в состав электролита ввели бутилгликоль, в качестве игнибитора травления добавлен этанол. Обработку производят в течение 3-5 минут. В результате твердость повышается до 6 раз, уменьшается шероховатость, а поверхность становится беспорной и приобретает зеркальный блеск.

Пример 1. Приготовили электролит, растворяя в 110 г дистиллированной воды 90 г хлорной кислоты, 540 г этанола и 110 г бутилгликоля. Нагревали электролит до 30°C. В приготовленном электролите проводили электрохимическую обработку образца стали холоднокатаной 2411-ТО-TШ 50Н (класс 1 ГОСТ 10160-75). Первичное содержание углерода в образце не более 2,14%. Содержание легирующих элементов от 2,8 до 3,8% (Si, Al). Обработку производили в течение 3 минут, в результате были удалены заусенцы по краям стальной пластины, твердость повысилась до 4000Н/мм2.

Пример 2. Приготовили электролит, растворяя в 120 г дистиллированной воды 60 г хлорной кислоты, 590 г этанола и 100 г бутилгликоля. Нагревали электролит до 30°C. В приготовленном электролите проводили электрохимическую обработку образца стали холоднокатаной 2411-TO-TШ 50Н (класс 1 ГОСТ 10160-75). Обработку производили в течение 4 минут, частично были удалены заусенцы, шероховатость уменьшилась до Ra=0,75 мкм.

Пример 3. Готовили электролит, растворяя в 130 г дистиллированной воды 78 г хлорной кислоты, 550 г этанола и 80 г бутилгликоля. Нагревали электролит до 40°C. В приготовленном электролите проводили электрохимическую обработку образца стали холоднокатаной 2411-ТО-TШ 5011 (класс 1 ГОСТ 10160-75) при напряжении 15 В и средней плотности тока 20-50 А/дм2 в течение 3 минут. Толщина образца 0,35±0,04 мм. По результатам обработки установлено, что шероховатость поверхности уменьшилась с Ra=1,13 мкм до Ra=0,25 мкм, а твердость приповерхностного слоя в 1 мкм увеличилась с НV=1000 Н/мм2 до HV=6000 Н/мм2. Поверхность приобрела зеркальный блеск.

За границей пределов концентраций компонентов технический результат не достигается ввиду снижения производительности обработки. При повышении плотности тока возможен перегрев электролита.

Как видно из фиг. 1 и 2, профиль поверхности заметно изменился после обработки предлагаемым способом, выровнялись микровыступы и углубления. Шероховатость поверхности (Ra) уменьшилась в 6 раз. Из фиг. 4 и 5 видно, как изменилась поверхность обрабатываемой детали: удалены заусенцы, поверхность не содержит неметаллических включений, она ровная и непористая. По сравнению с прототипом время обработки заметно сокращено, до 3 минут.

Способ электрохимической обработки стальной детали, включающий воздействие электролита на деталь с использованием электрического тока при температуре 30-40°C, отличающийся тем, что деталь подключают к положительному полюсу источника постоянного тока, при этом используют электролит, приготовленный растворением хлорной кислоты 60-90 г, этанола 540-590 г, бутилгликоля 80-120 г в дистиллированной воде 100-140 г, а обработку детали в электролите осуществляют при напряжении 15-20 В в течение 3-5 минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения декоративных покрытий при окраске металлических изделий в различные цвета и создания высокотехнологичных оптоэлектронных устройств с применением элементов, способных отражать или пропускать свет с определенной настраиваемой длиной волны.

Изобретение относится к пассивированию поверхности луженой полосовой стали. Предложен способ получения луженой полосовой стали с пассивированной поверхностью, включающий перемещение полосовой стали через систему электрохимического лужения полосовой стали со скоростью равной по меньшей мере 200 м/мин, в котором после лужения полосовой стали ее поверхность вначале подвергают анодному оксидированию для формирования оксидного слоя, состоящего из оксида четырехвалентного олова (SnO2), а затем на оксидный слой наносят жидкий раствор не содержащего хром агента для последующей обработки.

Изобретение относится к использованию водного раствора для обработки стального листа. Водный раствор, содержащий сульфат-ионы SO4 2+ с концентрацией более или равной 0,01 моль/л, применяют для обработки стального листа, включающего подложку из стали с покрытием, содержащим по меньшей мере цинк и магний, для снижения почернения или потускнения стального листа во время его хранения без применения масляной пленки.

Изобретение относится к области нанесения защитно-декоративных покрытий и может быть использовано для декорирования и защиты от коррозии стальных деталей и изделий, в частности покрытие может быть использовано для декоративной отделки художественных изделий полученных методами ковки, чеканки, литья.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из нержавеющей стали для разделителя топливного элемента. Лист выполнен из стали, содержащей, в мас.% С: 0,03 или меньше, Si: 1,0 или меньше, Mn: 1,0 или меньше, S: 0,01 или меньше, Р: 0,05 или меньше, Al: 0,20 или меньше, N: 0,03 или меньше, Cr: от 20 до 40, по меньшей мере, один из металлов, выбранный из Nb, Ti и Zr, в сумме: 1,0 или меньше, Fe и неизбежные примеси остальное.

Изобретение относится к области получения на стали защитных супергидрофобных покрытий, обладающих водонепроницаемостью и обеспечивающих эффективное снижение скорости коррозионных процессов при эксплуатации стальных конструкций и сооружений в различных эксплуатационных условиях, в том числе в водных коррозионно-активных средах.
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению упрочняющих, твердых, износостойких и защитных покрытий на стальные изделия и может быть использовано для работы в узлах трения, упрочнения поверхностей деталей, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности.
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению износостойких и защитных полимерных композиционных покрытий на стальные изделия и может быть использовано для работы в узлах трения, гальванотехнике, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в судовом машиностроении, конструкциях различного назначения прибрежной морской зоны. .
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к нанесению упрочняющих и защитных покрытий на стальные изделия, и может быть использовано в узлах трения, радиоэлектронной и лакокрасочной промышленности.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитно-декоративных покрытий черного цвета, в частности для декорирования художественных изделий, полученных методом ковки, чеканки, литья и другими методами. Способ электролитического оксидирования стали Ст3кп включает электролитическую обработку в ванне с электролитом, содержащим хлорид натрия в концентрации 250-300 г/л, при этом оксидирование проводят при плотности переменного тока промышленной частоты 1,1-1,4 А/см2 и времени обработки 120-150 секунд. Технический результат: сокращение времени обработки за счет исключения подготовительных и заключительных операций. 1 пр.

Изобретение относится к металлическому листу, содержащему стальную подложку с нанесенным по меньшей мере на одну из ее сторон покрытием, содержащим 0,1-20 мас.% магния, при необходимости 0,1-20 мас.% алюминия, остальное - цинк, возможные, обусловленные процессом примеси и при необходимости один или несколько дополнительных элементов, выбранных из Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr и Bi, при этом массовое содержание каждого дополнительного элемента составляет менее 0,3%. Покрытие также содержит слой на основе гидроксихлорида цинка при массе слоя хлора, составляющей по меньшей мере 1 мг/м2, причем слой не содержит гидроцинкита, смешанных гидроксикарбонатов цинка, алюминия, водорастворимых соединений натрия или калия. Изобретение обеспечивает создание на стальной подложке покрытий, обеспечивающих защиту от потемнения и потускнения, которые остаются эффективными даже при отсутствии временной защитной смазки. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки металлических поверхностей, в том числе декоративной обработки. Способ включает обработку поверхности серебра в водном растворе тиосульфата натрия Na2S2O3×5H2O - 790 г/л при температуре 35±2 °C при использовании импульсных униполярных и биполярных токов прямоугольной формы следующих амплитудно-временных параметров: tимп=0,1-10,0 мс, tотр.имп=0,1-10,0 мс, длительность задержки импульса тока отрицательной полярности tз=0,1-10,0 мс, tпаузы=0,1-10,0 мс, амплитудная плотность тока в импульсе положительной полярности iимп=0-5 А/см2, амплитудная плотность тока в импульсе отрицательной полярности iотр.имп=0-5 А/см2 и продолжительность обработки 0,5-15,0 минут, причем ток является униполярным, когда ioтp.имп=0. Технический результат – формирование устойчивых к внешним воздействиям окружающей среды пассивных декоративных пленок на поверхности сплава серебра 925 пробы. 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимической обработки, в частности к упрочнению стальных изделий, и может быть использовано в узлах трения для повышения твердости поверхности деталей. Способ включает воздействие электролита на деталь с использованием электрического тока при температуре 30-40°C, при этом деталь подключают к положительному полюсу источника постоянного тока и используют электролит, приготовленный растворением хлорной кислоты 60-90 г, этанола 540-590 г, бутилгликоля 80-120 г в дистиллированной воде 100-140 г, а обработку детали в электролите осуществляют при напряжении 15-20 В в течение 3-5 минут. Технический результат - снижение времени обработки, шероховатости поверхности и повышение твердости изделия. 7 ил., 3 пр.

Наверх