close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8425

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8425
(13) C1
(19)
(46) 2006.08.30
(12)
7
(51) C 25F 3/18, 3/24
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ФИНИШНОЙ ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТНОЙ
ПОЛИРОВКИ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО
ИЗ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ ЦИНКА
BY 8425 C1 2006.08.30
(21) Номер заявки: a 20040170
(22) 2004.03.04
(43) 2005.09.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Объединенный
институт энергетических и ядерных
исследований - Сосны" Национальной академии наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Куликов Иван Семенович;
Каменев Анатолий Яковлевич; Ермаков Владимир Леонидович; Климова Людмила Александровна;
Ильянкова Тамара Ивановна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт энергетических и ядерных
исследований - Сосны" Национальной
академии наук Беларуси (BY)
(56) US 5028304, 1991.
US 3304246, 1967.
SU 1775508 A1, 1992.
US 5000828, 1991.
RU 2094546 C1, 1997.
SU 1700110 A1, 1991.
SU 1767048 A1, 1992.
DE 4023466 C1, 1991.
JP 55115997, 1980.
(57)
Способ финишной плазменно-электролитной полировки изделий, преимущественно
из высокоуглеродистых сталей и сплавов цинка, включающий обработку изделий при
анодном электрогидродинамическом режиме в водном растворе, содержащем сульфат
аммония, при напряжении 240-320 В и температуре 65-80 °C, отличающийся тем, что используют раствор, дополнительно содержащий фтористый аммоний и щавелевую кислоту
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
сульфат аммония
1-3
фтористый аммоний
1-3
щавелевая кислота
0,5-2,0
вода
остальное.
Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки
материалов, в частности к электрополировке и глянцеванию поверхности металлов под
гальванические, вакуумные и плазменные покрытия.
Высокоуглеродистые инструментальные стали типа У7-У12 довольно широко применяют в машиностроении. Так, сталь У8 применяют для матриц, пуансонов, ножей, ножниц, столярного инструмента, а сталь У12 - для резцов напильников, зубил, ножовок,
мерительного инструмента.
Цинковые сплавы применяют в автомобилестроении для литья под давлением деталей
средней прочности: корпусов карбюраторов, насосов, рам спидометров, решеток радиато-
BY 8425 C1 2006.08.30
ров, декоративных деталей, а также деталей стиральных машин и пылесосов, корпусов
электрических и дисков времени механических часов, мебельной фурнитуры и оборудования для кухни, деталей запорных замков, сверлильных и токарных станков. Причем на
большую половину изделий из цинковых сплавов после литья наносят защитные или декоративные покрытия. Необходимо отметить, что технология их нанесения включает ряд
необходимых предварительных операций: обезжиривание, декапирование покрываемой
поверхности, полировка, предварительная защита и выглаживание поверхности нанесением промежуточного слоя (одного или нескольких) другого металла (например, меди, никеля и других).
Для электрополировки стали, содержащей углерод в пределах 0,1-1,2 %, а также другие легирующие элементы, предложены растворы электролитов, состоящие из большого
количества серной, фосфорной, хлорной, уксусной кислот и хромового ангидрида.
Для электрополировки цинка также приводятся различные составы электролитов, например: ортофосфорная кислота 60 %, хромовый ангидрид 10 % и вода 30 % или ортофосфорная кислота 66-76 %, диметилового эфира ортофталевой кислоты 1,6-3,8 %,
полиэтиленоксида 1,4-2,5 %, вода - остальное.
Однако практическое применение описанных способов связано с использованием экологически небезопасных и коррозионно-активных сред.
Известен способ анодного полирования цинка [1], состав раствора которого состоит из
этиленгликолевого электролита, содержащего один моль хлорида цинка, при этом напряжение было 30 В, длительность процесса 30 минут, съем металла достигал 50 мкм. Но
ввиду высокой химической активности цинка сразу после обработки в указанном растворе
его поверхность покрывается слоем окислов низшей валентности в виде достаточно прочных окисных пленок различного цвета, которые препятствуют сцеплению наносимых покрытий с поверхностью металла.
Известен раствор для полирования металлических поверхностей [2], содержащий хлористый аммоний 2-4 % и хлористый натрий 2-3 %, вода - остальное. Однако предложенный раствор не позволяет достичь высокого качества полировки даже низкоуглеродистых
сталей, на высокоуглеродистых сталях вызывает ржавые пятна, а для полировки цинка
непригоден вообще.
Наиболее близким по технической сущности и экологической безопасности является
способ электрохимической полировки изделий из токопроводящих материалов [3], включающий обработку в электрогидродинамическом режиме в водном 2-12 мас %. растворе
сульфата аммония при напряжении 200-400 В и при температуре 40-95 °С (прототип). Однако указанный способ пригоден преимущественно для нержавеющих сталей типа
12Х18Н9Т и 08Х18Н10Т и неприменим для черных высокоуглеродистых сталей и сплавов
цинка, так как при такой обработке их поверхность интенсивно окисляется, приобретая
вид грубой серой или черной поверхности, не отражающей свет.
Задачей настоящего изобретения является создание способа финишной плазменноэлектролитной полировки изделий из высокоуглеродистых сталей и цинковых сплавов
(как деформируемых, так и литейных), обеспечивающего высокое качество полирования,
стабильность работы установки и пригодность для обработки больших партий изделий
сложной формы.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в
обезжиривании поверхности изделий, сглаживании шероховатости и острых кромок, снятии заусенцев и наилучшей полировке.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе финишной плазменно-электролитной полировки изделий, преимущественно из высокоуглеродистых сталей и
сплавов цинка, включающем обработку изделий при анодном электрогидродинамическом
режиме в водном растворе, содержащем сульфат аммония, при напряжении 240-320 В и
2
BY 8425 C1 2006.08.30
температуре 65-80 °С, используют раствор, дополнительно содержащий фтористый аммоний и щавелевую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:
сульфат аммония
1-3
фтористый аммоний
1-3
щавелевая кислота
0,5-2,0
Вода
остальное.
Введение дополнительных компонентов позволяет хорошо обезжиривать поверхность,
снимать заусенцы, снизить исходную шероховатость поверхности с Raисх. = 0,73-0,63 мкм
до Ra = 0,12-0,09 мкм и получить блестящую полированную поверхность на черных высокоуглеродистых сталях и цинковых сплавах.
Постоянный ток в используемом диапазоне напряжений получают с помощью источника тока с повышенной внутренней стабильностью. Для обработки изделий простой
формы может быть использовано пониженное напряжение (от 240 В), а для деталей сложной формы или массовой обработки партии мелких изделий - повышенное напряжение
(вплоть до 320 В).
Новый состав электролита устойчив при хранении, долговечен в использовании, однако в процессе обработки изделий нуждается в корректировке путем добавления щавелевой
кислоты, которая постепенно разлагается на воду и углекислый газ, причем, чем ниже
температура обработки, тем меньше разложение щавелевой кислоты. Кроме того, именно
при пониженной температуре электролита (65 °С) получается более качественная обработка цинковых сплавов. По этой причине температура электролита должна поддерживаться в регламентируемом диапазоне за счет циркуляции и принудительного
охлаждения.
В качестве первого примера конкретного осуществления предлагаемого способа проводилась полировка лезвий ножей из углеродистой стали У8 при напряжении 300 В, температуре 75 °С и составе раствора 2 % сульфата аммония, 2 % фтористого аммония, 1 %
щавелевой кислоты, остальное - вода. Исходная шероховатость составляла Raисх. = 0,73 мкм,
а после полировки шероховатость поверхности составила Ra = 0,12 мкм.
Вторым примером конкретного осуществления предлагаемого способа является полировка дисков времени механических часов и деталей мебельной фурнитуры из цинкового
сплава ЦАМ-4-1 при напряжении 270 В, температуре 65 °С и составе раствора 1 % сульфата аммония, 1 % фтористого аммония, 0,5 % щавелевой кислоты, остальное - вода. Исходная шероховатость поверхности составляла Raиcx. = 0,63 мкм. После обработки
получили блестящую бездефектную поверхность с равномерной шероховатостью
Ra = 0,09 мкм.
Третьим примером конкретного осуществления способа является полировка ножовок
и челноков из высокоуглеродистой стали У12 при напряжении 320 В, температуре 80 °С и
составе раствора 3 % сульфата аммония, 3 % фтористого аммония, 2 % щавелевой кислоты, остальное - вода. Исходная шероховатость поверхности составляла Raисх. = 0,68 мкм.
После полировки получили блестящую поверхность с шероховатостью поверхности
Ra = 0,12 мкм.
Отметим, что для получения лучших результатов суммарная доля дополнительных
компонентов не должна превышать 5 % в водном растворе.
Выход количества каждого из компонентов раствора за вышеуказанные пределы существенно ухудшает обработку и не позволяет получить качественный результат.
Корректировка электролита по содержанию щавелевой кислоты потребуется только
через сто часов работы установки, при этом необходимо будет сделать соответствующую
добавку щавелевой кислоты. Корректировка содержания остальных компонентов (сульфата аммония и фтористого аммония) потребуется через месяц односменной работы установки.
3
BY 8425 C1 2006.08.30
Компоненты раствора не являются ни дефицитными, ни дорогостоящими, и поэтому
по цене предлагаемый состав очень выгодно отличается от дорогих и токсичных кислотных растворов.
Предлагаемый способ финишной плазменно-электролитной полировки изделий, преимущественно из высокоуглеродистых сталей и сплавов цинка, обеспечивает сглаживание
шероховатостей поверхности и острых кромок, высокое качество полирования и стабильность токового режима.
Источники информации:
1. Турашев А.М. Губсков В.П. Исследование анодного полирования цинка в этиленгликолевом растворе его хлорида // Защита металлов. - 1979. - Т. 15, вып. 6. - С. 724-726.
2. Патент РБ № 1132 С1, МПК С 25F 3/00. - Опубл. 1996.
3. Патент США № 5028304, МПК В 23Н 3/08, С 25F 3/16. - Опубл. 1991 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
81 Кб
Теги
by8425, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа