Способ электрохимического матирования нержавеющих сталей

 

Использование: приборостроение, машиностроение . Сущность изобретения: матирование ведут на аноде в течение 5 - 60 мин, при температуре 20 - 56°С, плотности тока 0,5 - 30 А/дм . Электролит содержит, г/л: серную кислоту 50 - 200, кремнефтористоводородную кислоту 10 - 350, фторид аммония или фтористоводородную кислоту 5 - 30, хромин или хромоксан 0,01 - 0,05.1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s С 25 F 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4786501/26 (22) 25.01.90 (46) 15.10.92. Бюл. ¹ 38 (71) Московский вечерний металлургический институт (72) В.И.Игнатьев, M.À,Øëóãåð, В.А.Ошноков, А.А,Сидоров и П.Л.Горкавенко (56) Авторское свидетельство СССР № 101903, кл. С 25 F 3/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1627598, кл. С 25 F 3/06, 1988, Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности к электрохимическому матированию нержавеющих сталей аустенитного класса, и может найти применение в приборостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известен способ электрохимического матирования нержавеющих сталей в электролите, содержащем ортофосфорную, соляную кислоты, спирт, уротропин. Матирование осуществляют при анодной плотности тока р 1 — 5 р М2 в течение 1 — 5 мин, Однако процесс матирования по указанному способу характеризуется низкой эффективностью, сопровождается шламообразованием и интенсивным выделением кислорода, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ матирования сталей аустенитного класса, включающий . электрохимическую анодную обработку в электролите на основе ортофосфорной кислоты и серной кислот с добавкой органических соединений., Ы, 1768673 А1 (54) СПОСОБ ЭЛ Е КТРОХИМИЧ ЕСКОГО МАТИРОВАНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ (57) Использование: приборостроение, машиностроение. Сущность изобретения; матирование ведут на аноде в течение 5- 60 мин, при температуре 20 — 56 С, плотности тока

0,5 — 30 А/дм, Электролит содержит, г/л; серную кислоту 50 — 200, кремнефтористоводородную кислоту 10 — 350, фторид аммония или фтористоводородную кислоту 5—

30, хромин или хромоксан 0,01 — 0,05. 1 табл.

Недостаток известного способа — узкий диапазон плотностей тока, низкая скорость травления и низкий выход по току металла, а также наличие шлама на обрабатываемой поверхности, что требует применения дополнительных мероприятий по его удалению и осветлению поверхности.

Цель изобретения — интенсификация матирования и уменьшение шламообразования.

Способ включает анодную обработку, осуществляемую в течение 5 — 60 мин при температуре 20 — 50 С и анодной плотности тока 0,5 — 30 А/дм в электролите, содержа2 щем, r/ë: серная кислота 50 — 200, кремнефтористоводородная кислота 10 — 350, фторид аммония или фтористоводородная кислота 5-30 (в пересчете на фторид-ион), хромин или хромоксан — 0,01 — 0,05.

Электролит готовят обычным смешением компонентов путем последовательного добавления при непрерывном перемешивании в ванну, примерно наполовину заполненную водой, расчетного количества серной кислоты, кремнефтористоводород1768673 ной кислоты, фтористоводородной кислоты или фторида аммония, а также хромина или хромоксана.

Выбранные значения концентрации инградиентов электролита и параметры электролиза являются оптимальными и позволяют получать ровную, мелкозернистую матовую поверхность с шероховатостью изменяющейся в широких пределах от

0,2 до 2,5 мкм.

Снижение температуры и-уменьшение времени электролиза оказывается нецелесообразным вследствие черезмерно низкой скорости растравливания металла, что сопровождается уменьшением интенсивности процесса матирования, которую оценивали по величине анодного выхода по току. Увеличение указанных параметров выше их максимальных значений приводит к появлению разнотональности обрабатываемой поверхности по высоте образца и образованию отдельных глубоких язвин, искажающих структуру поверхности. Осуществление процесса при плотностях тока, меньших 0,5 А/дм также нецелесообразно, поскольку скорость растворения металла при этом незначительна и для получения поверхности с заданной шероховатостью требуется существенное увеличение времени электролиза, что однако приводит к ее растравливанию.

Увеличение плотности тока выше 30 А/дм сопровождается обильным выделением кислорода, что приводит к резкому снижению скорости растворения металла и вызывает падение выхода по току, Чрезвычайно велика роль присутствующих в электролите фторидионов и кремнефтористоводородной кислоты. Как показали результаты исследования, только при наличии в электролите упомянутых веществ представляется возможным вести бесшламное травление стали и расширить диапазон плотностей тока, в пределах значений которых растворение металла протекает с высокой интенсивностью и большим выходом по току, обеспечивая при этом получение мелкозернистой, ровной поверхности с шероховатостью, значение которой, в зависимости от используемых режимов электролиза может изменяться в весьма широких и редел ах.

Использование электролита с концент.рацией добавки фторида меньше чем 5 г/л приводит к появлению шлама на поверхности матируемой стали, При концентрации в электролите фторида превышающей значение 30 г/л добавка начинает действовать как выравнивающий агент, что приводит к

55 сглаживанию неровностей и снижению коэффициента белизны поверхности.

Необходимость присутствия в электролите кремнефтористоводородной кислоты, и в частности нижнее ее значение, обусловлено тем верхним значением плотности тока, начиная с которого наблюдается резкое снижение выхода металла по току, связанное с ускорением параллельно протекающей реакции разряда кислорода.

Дальнейший рост концентрации кремнефтористоводородной кислоты в электролите не оказывает влияние на предельную плотность тока и не сопряжен с увеличением скорости растворения и выхода по току металла, однако, в связи с постепенным и непрерывным расходованием кислоты в ходе протекания анодной реакции, с целью повышения срока эксплуатации электролита, ее содержание в растворе целесообразно довести до 350 г/л, Конкретные примеры, иллюстрирующие использование изобретения представлены в таблице.

Вводимые в состав электролита органические вещества — хромин и хромоксан относятся к классу перфорорганических соединений и выполняют функцию поверхностно-активных добавок, способствуя более равномерному травлению стали на всей поверхности.

Структурные формулы хромина и хромоксана могут быть представлены в следующем виде:

CF2

С 2 Г-Сг S02K

CF .-СГ Сг

CF2

CF> CF2-0-CF2-CF-p-CF Sp g з

CF да И=К, М.,ЯЙч хромин хромоксан

В качестве образцов для испытания использовали пластины из стали 12Х18Н9Т, размером 100х100х5 мм с исходной шероховатостью 0,1 мм. Шероховатость образцов определялась на профилометре модели 296, отражательную способность на блескомере

ФБ-2, коэффициент белизны на Лейкометре

327382 фирмы Карл Цейс Иена.

Как видно из представленных данных, способ отличается высокой эффективностью и позволяет вести бесшламное травление нержавеющей стали в широком диапазоне плотностей тока, Формула изобретения

Способ электрохимического матирования нержавеющих сталей, включающий анодную обработку в электролите. содержа1768673 щем серную кислоту, отличающийся тем, что, с целью интенсификации матирования и уменьшения шламообразования анодную обработку ведут в течение

5 — 60 мин при 20 — 50 С и плотности тока

0,5 — 30 А/дм в электролите, дополнительг но содержащем кремнефтористоводородную кислоту, фторид аммония или фтористоводородную кислоту, хромин или

Состав электролита, г/л режимы электролиза, свойства поверхности

Примеры

1 (2

4 (5 ) 6

Серная кислота

200

100

50

Кремнефтористоводородная кислота

350

200

10

Фторид аммония

Фтористоводородная к-та

Хромин

Хромоксан

Ортофосфорная кислота

Серная кислота

Моноэтаноламин

Уротропин

20

0,04

0,05

0,01

0,01

50

10

0,4

0,3

0,6

0,3

0,5

0,4

Сульфосалициловая к-та

Температура, С

50

20

0,5

0,54

0,45

0,2

57

1,05

67

0,2

61

Скорость растворения, мкм/час

615

11,2 610

310

Стабильность электролита, А-ч/л

87

180

150

75

Шламообразование нет нет нет нет нет нет

Составитель В, Игнатьев

Техред М.Моргентал Корректор С. Патрушева

Редактор

Заказ 3624 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Плотность тока, А/дмг

Время электролиза, мин шероховатость, мкм

Коэффициент белизны, 3

Выход по току, 4 хромоксан, при следующем соотношении компонентов, г/л: серная кислота 50-200; кремнефтористоводородная кислота 10 †3; фторид аммония или фтористо водо родная кислота 5 — 30; хромин или хромоксан 0,01 — 0,05, 15

0,35