Раствор для электрохимическогополирования алюминийсодержащихматериалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР КОМУ СВ ТВЛЬСМЮ

Сеюз Севетскнк

Сеццалнстмческик

Республик а 7194 (61) Дополнительное к-авт. саид.-ву (22) Заявлено 040179 (21) 2741452/22-02 с присоединением заявки 14о— (23)ПриоритетОпубликовано 300381 Бюллетень Ив 12 (51)М. Кл.3

С 25 F 3/20

Госуаврстеенный комптет

СССР по яелам взобретений н открытий (Щ УД)(621. 357. 8 (088.8) Дата опубликования описания 300 381 (72) Авторы изобретения

A.М.Кузей, A.Ä.Òèùåíêî и И.П.Прокопов

Физико-технический институт АН Белорусской ССР (71) Заявитель.(54) РАСТВОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОРО ПОЛИРОВАНИЯ

АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к электрохимической обработке металлоз, в частности к полированию композиционного материала, представляющего собой алюминиевую основу (AO), армированную волокнами двуокиси кремния (81Оз). с объемным содержанием волокон 50-20%.

Композиционный материал A -Sio

2 представляет собой макроскопическую гетерогенную систему, в которой имеются макроскопические участки поверхности SiO и алюминия, резко отличающиеся друг, от друга по свойствам.

В процессе электрохимического полирования происходит. полирование участков алюминия и участков (волокон)

81О.

Известен раствор для электрохимического полирования алюминийсодержащих материалов, например сплава алюминия с 5% кремния, содержащий фтор-ионы (плавиковая кислота) и глицерин. Сплав алюминия с кремнием представляет собой твердый раствор кремния в алюминии, свойства которого на всех участках поверхности одинаковы. Композиционный материал

At-Si04 не сплав, а более сложная система, отличающаяся по сплаву и строению (1) .

Однако известный раствор не позволяет полировать композиционный материал, так как использование только ионов фтора приводит к неравномерному полированию поверхности композиционного материала в связи с тем, что образуются труднорастворимые фториды, разрушающие вязкую пленку на поверхности композиционного материала, приводящие к травлению поверхности. Кроме того, некоторые участки поверхности основы быстро покры15 ваются слоем труднорастворимого фторида (AtF>) и скорость их растворения резко падает, в то время как соседние участки еще не покрыты слоем фторидов (из-за диффузионных

20 процессов, проходящих в горячем электролите) и скорость их растворения велика, это приводит к появлению рельефа на поверхности основы и резко увеличивает шероховатость.

25 После того как вся поверхность основы покрывается нерастворимым слоем фторидов, скорость ее растворения (травления) резко падает, в это же время волокна полируются с прежней ско30 ростью, это ведет к резкому увели817104

Пример

35

32 чению шероховатости поверхности композиционного материала Ag-SiO>.

Наиболее близким к предлагаемому по составу компонентов является изве тный раствор для электрохими ческого полирования алюминий содержащих материалов (чистого алюминия) содержащий серную и ортофосфорную кислоты, хромовый ангидрид и воду(1).

Недостаток известного раствора— неравномерное полирование повеРхности композиционного материала. В данном растворе полируется только алюминиевая основа, волокна двуокиси кремния не полируется, это приводит к тому, что концы волокон выступают над поверхностью композиционного материала, что ухудшает класс чистоты поверхности .материала.

Цель изобретения — повышение класса чистоты поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что раствор дополнительно содержит фторид и бифторид аммония при следующем соотношении компонентов, вес. Ъ:

Серная кислота 45-40

Ортофосфорная кислота 35-30

Хромовый ангидрид 4-6

Фторид аммония 4-б

Бифторид аммония,2-3

Вода Остальное

Процесс полирования рекомендуют проводить прн 45-70ОС, анодной плотности тока 4-8 А/дм в течение 0,52 мин.

При электрохимическом полировании композиционного материала поверхность алюминиевой основы под действием электрического тока покрывается анодной окисной пленкой, которая растворяется в растворе в процессе полирования. На поверхности основы композиционного материала образуется вязкая пленка продуктов взаимодействия раствора с окисной пленкой, обладающая повышенным сопротивлением с раствором.

У микровыступбв пленка тоньше чем в микровпадинах, поэтому сопротивление пленки у микровыступов меньше, таким образом плотность тока на микровыступах больше, чем на микСостав раствора, вес. В, режим и результаты обработки

Серная кислота

Ортофосфорная кислота

Хромовый ангидрид

Фторид аммония

Бифторид аммония

45 ровпадинах. В связи с этим поверхность микровыступов пассивируется сильнее, чем остальная поверхность алюминиевой основы. Благодаря тому, что у микровыступов процессы диффузии свежего раствора протекают значительно интенсивнее, чем в микровпадинах, происходит преимущественное растворение микровыстуиов и их сглаживание. Введение в состав Раствора фтористых солей аммония способствует растворению волокон двуокиси кремния. На поверхности волокон образуется пленка продуктов взаимодействия двуокиси кремния с образующейся в растворе плавиковой кислотой. Плавиковая кислота образуется в результате реакции ййн, к+Ч S04 1Hf +(.%%) ВО@, а также при растворении бифторида аммония в воде при приготовлении раствора. В местах микровыступов пленка тоньше, чем в микровпадинах, поэтому к ним облегчен достун свежих порций раствора. В связи с этим миквыступы на волокнах двуокиси кремния растворяются быстрее, чем остальная поверхность волокон. йоэерхность волокон сглаживается; З)веденные в состав раствора ионы аьеюния способствуют образованию растворимых фтористых солей алюминия, например (НН, )з(АВРб)

B интервалах концентрации

NH+F«Нà — 2-3% и МН4F 4-6% происходит.одновременное с одинаковой скоростью растворение. волокон двуокиси кремния и алюминиевой основы композиционного материала. Ври содержании в растворе менее 2% NH F ° HF u

NH F менее 4% происходит замедление скорости растворекия волокон по сравнению со скоростью растворения алюминиевой основы, т.е. волокоиа начинают выступать над поверхностью металлической основы. При содержании

NH

В таблице приведены состав и физико-химические параметры предлагаемого раствора.

Продолжение таблиц

31 7104

Пример

1 (Состав раствора, вес.%, режим и результаты обработки

1 2 3

Вода

Температура, С

Плотность тока, А/дм

12

65

65

1,5

Продолжительность, мин

2,5

Шероховатость,мкм . до полирования

1,3

1,2

После полирования

Класс чистоты

0,60

0,50

О, 30. до полирования после полирования

Формула изобретения

Составитель Э.Вобок

Редактор A.Мотыль Техред.М.Каштура Корр ектор Л.Иван

° е

Заказ 1248/35 Тираж 704 . Подписное

ВИИИНИ Государственного коеввтета СССР по делам изобретений к открытий

113035,Москва,Ж-35,Раущская наб.,д.4/5 евое евер

Филиал ППП Натент,г.ужгород, ул.Нроектная, .4

Таким образом, предлагаемыйраствор позволяет осуществить качественную полировку композиционного матери ла М-В10 .

Кроме то1.о, нспоЛьзование элек-. трохимического полирования вместо применяемого ранее механического полирования позволяет сократить продолжительность процесса на 20% (продолжительность механического полирования 1,8 мин) .

Раствор для электрохимического Е полирования алюминнйсодержащих материалов, преимущественно композиционного материала на основе алюмиии», армированного волокнами двуокиси кремния, содержащий серную и орто! ф: сфор кую кислоты, хромовый ангидрид н воду, отличающийся тем, что, с целью новииения класса чистоты поверхности, он до олиитеаьно содержит Фторид и бифторид авею ния прк следующем соотношении комцоиеито», «ес. зс

Серная кислота 45-40

Ортофосфорная кислота 35-30

Хромовый ангидрид 4-6

Фтора амаония 4-6

ВиФторид а@ионин . 2-3

Вода Осталь юе

Источники инФормацни, принятые во внимание при экспертизе

1. Фадотьев Я.П., С.Я.Грилихес

Электрохимическое травление, полкро- . ванав и окаидзровацие металлов.М.-Л., Каагив, 1957, с. 104-105.