Способ контроля процесса активации поверхности электрода при электрохимической обработке и устройство для его осуществления

 

Использование: исследование электрохимических процессов, изучение процессов гальваностегии и электрохимической обработки металлов. Цель изобретения - повышение достоверности контроля . Для этого активирующий инструмент 2 выполнен с возможностью радиального перемещения относительно поверхности электрода 1, а капилляр 8 выполнен в виде зонда, установленного внутри электрода 1 и снабженного платиновым элементом 9, второй конец которого связан с регистрирующей аппаратурой . Потенциал измеряют в бегущей точке поверхности электрода в течение оборота при контакте с инструментом 2 и при отведенном от поверхности электрода инструменте и по разности потенциалов до и после отвода инструмента судят о вкладе механического активирования в изменение поляризации . 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 27/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4905188/25 (22) 25.01.91 (46) 30.11.92. Бюл. N. 44 (71) Кишиневский сельскохозяйственный институт им. М.В. Фрунзе (72) B.M. Шайдулин, А.M. Шайдулин и А.С, Григорьев (56) Томашев Н.Д. и др. Кинетика некоторых электродных процессов на постоянно зачищаемых поверхностях твердых металлов.—

Электрохимия, Лондон, т. 15, N. 4, 1970, Авторское свидетельство СССР

М 1260821, кл. G 01 N 27/41, 1982.

Филипенко А.Н. и др. Устройство для исследования процесса электрополирования тел вращения. — Электронная обработка материалов, 1979, М 6. с. 74 — 76. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА АКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДА ПРИ

ЯЛ 1778662 А1

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: исследование электро- химических процессов, изучение процессов гальваностегии и электрохимической обработки металлов. Цель изобретения — новышение достоверности контроля, Для этого активирующий инструмент 2 выполнен с возможностью радиального перемещения относительно поверхности электрода 1, а капилляр 8 выполнен в виде зонда, установленного внутри электрода 1 и снабженногоплатиновым элементом 9, второй конец которого связан с регистрирующей аппаратурой. Потенциал измеряют в бегущей точке поверхности электрода в течение оборота при контакте с инструментом 2 и при отведенном от поверхности электрода инструменте и по разности потенциалов до и после отвода инструмента судят о вкладе механического активирования в изменение поляри зации. 2 с.п. ф-лы, 3 ил, 1778662

Изобретение относится к области исследования электрохимических процессов и может быть использовано при изучении процессов гальваностегии и электрохимической обработки металлов.

Известны способы исследования электрохимических процессов с одновременной зачисткой рабочей поверхности электрода, которые применяются для исследования явлений пассивности металлов, методом. снятия поляризационных кривых с использованием общепринятых в поляризационных исследованиях форм образцов (дисковый вращающийся электрод, электроды со сферическими либо цилиндрическими поверхностями с изолированными торцами).

Недостатком известных способов является невозможность их использования для исследования явлений, происходящих при электроосаждении и электрохимической обработке металлов с одновременным механическим активированием.

Наиболее близким по технической сущности является способ контроля качества электрохимической обработки поверхности электрода. заключающийся в активации поверхности вращающегося электрода инструментом, находящимся в контакте с поверхностью электрода в электролите и измерении потенциала участка активированной поверхности вне зоны контакта инструмента с электродом, при этом для повышения достоверности контроля инструмент перемещают поступательно относительно электрода в процессе активации и дополнительно измеряют потенциал поверхности электрода в зоне его контакта с инструментом и потенциал поверхности электрода в неактивируемой зоне, и по полученным величинам определяют качество обработки.

Основным недостатком известного способа является то, что невозможно судить о потенциале бегущей точки поверхности электрода в любой момент времени обработки. Известный способ позволяет регистрировать только разницу потенциалов в разных зонах призлектродного пространства, которая существенно зависит от ширины инструмента, места сверления под капилляр в инструменте, мест расположения остальных капилляров по окружности образца, времени релаксации поверхности и др. Данный способ не дает возможности судить о вкладе в поляризацию экранирующего действия инструмента активатора.

Кроме этого, вспомогательный электрод создает очень неравномерное распределение силовых линий на лицевой и тыльной части

50 В предлагаемом способе более точно определен вклад в изменение потенциала поверхности как экранирующего, так и активирующего действия инструмента. Кроме этого, измерение потенциала в бегущей точке за счет использования капилляра, подведенного к исследуемой поверхности изнутри вращающегося образца, в течение всего периода оборота даст более полную картину происходящих на поверхности электрода явлений. Уменьшаются ошибки, 5

45 образца и поэтому достоверность контроля не высока.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для изучения механизма электрохимического полирования, которое позволяет исследовать качество полируемой поверхности в зависимости от электрохимических параметров и параметров механического воздействия. Исследование механизма электрополирования производится на цилиндрическом вращающемся образце, погруженном в электролит, к рабочей поверхности которого подводится капилляр для измерения потенциала и активирующий инструмент с регулируемым усилием прижатия.

Недостатком известного устройства является то, что в сопряжении "образец - активирующий инструмент" скорость их относительного перемещения при выполнении экспериментов имеет одну составляющую (окружная скорость вращения образца). Это приводит к неодинаковой степени активирования поверхности образца по длине контакта с инструментом, так как линейная скорость по радиусу различна.

При этом исходная шероховатость образца увеличивается. а рабочая поверхность инструмента изнашивается неравномерно, вследствие чего изменяются фактические значения площадей контакта и рабочей поверхности электрода, что также приводит к недостоверности результатов.

Постоянное расположение капилляров позволяет измерить потенциал поверхности образца только в момент прохождения определенной точки около кончика капилляра или в данной точке около электродного пространства, а не потенциал движущейся точки образца

Разница в расстояниях между капиллярами и образцами во время одного опыта и во время двух последующих опытов для одного и того же капилляра, а также экранирования поверхности образца капиллярами снижают достоверность в измерении потенциалов.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля.

1778662

10

20

40

55 связанные с разницей расстояния между капилляром и исследуемой поверхностью в двух последующих опытах, с экранированием поверхности электрода телом капилляра, а кольцевой вспомогательный электрод создает равномерное распределение силовых линий, Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа. На фиг. 2, 3 показаны изменения потенциала за период обращения электрода по прототипу и настоящему способу, при контакте инструмента с электродом и без него.

Устройство состоит из исследуемого электрода 1, рабочая поверхность которого выполнена в форме цилиндра, активирующего инструмента 2, изготовленного в виде бруска, закрепленного в держателе 3, выполненного с воэможностью осевого и радиального перемещения относительно электрода. Электрод 1 и инструмент 2 во время эксперимента погружены в электролит, находящийся в резервуаре 4. В резервуаре 4 размещен коаксиально к исследуемому электроду 1 вспомогательный цилиндрический электрод 5. Нерабочие поверхности электрода 1 и шпинделя б изолированы химстойкими экранами 7. Капилляр 8 одним своим концом подведен к исследуемой поверхности с инертным в исследуемой среде элементом 9, например платиновой проволокой, второй конец которого связан электрически с регистрирующей аппаратурой, Питание к электроду подается через щеточный токосьемник 10.

Внизу на держателе 3 закреплен выдвигающийся фиксатор 11. К торцу инструмента

2 приклеена инертная к исследуемой среде проволока 12, соединенная через батарею 13 и лампочку 14 со шпинделем б, дающая воэможность определить наличие или отсутствие контакта инструмента с электродом, Способ осуществляется следующи м образом.

Подготовленный для исследований электрод 1 с вмонтированным капилляром

8 крепят в шпинделе 6. Инструмент 2 подводят с необходимой нагрузкой к рабочей поверхности электрода 1. Затем резервуар

4 поднимают до тех пор, пока электрод 1 не погрузится в электролит. После сообщения электроду 1 необходимой скорости вращения на электроды 1 и 5 подают поляризующее напряжение от источника питания и производят измерение потенциала исследуемой поверхности, используя известные схемы. При этом на приборе выписывается кривая (фиг. 3) изменения потенциала за весь период обращения электрола 1 с ярко выраженным экстремумом в момент прохождения кончика зонда 8 в зоне контакта электрода 1 с инструментом 2.

Затем инструмент 2 при помощи фиксатора 11 отводят от исследуемой поверхности, проверяя при помощи лампочки 14 отсутствие контакта и проводят повторные измерения потенциалов с учетом только экранирования инструментом обрабатываемой поверхности без механического воздействия.

Пример. Использовался универсальный (стандартный) электролит хромирования. Образцы — втулки из стали 45 высотой

20 мм с чистотой поверхности Rz = 1,25. В качестве активирующего инструмента использовали абразивные бруски на керамической связке Р03Т063С СМЙКБ9 (ГОСТ

4736 — 64). Питание осуществляли от потенциостата П вЂ” 5848 и источника стабилизированного тока S — 5 — 46. 3 начение . потенциалов регистрировали самописцами и осциллографами, На фиг. 3 кривая I — изменение потенциала во времени в течение всего оборота при активировании, кривая II — то же без активирования, которые выписываются на регистрирующем приборе постоянно в динамике при замере потенциала бегущей точки (кончика зонда) по окружности на поверхности цилиндрического образца. По данным кривым можно определить характер изменения потенциала во времени, вклад активации в

его изменение (Лf), время релаксации поверхности (г2), время экранирующего действия инструмента (тз), общее (fa-f1) и за счет экранизации (тз-f>) изменение потенциала, время от начала до конца (г ) возмущающего действия активатора и многие другие факторы, величина которых меняется с изменением плотности тока, давления и ширины бруска, скорости вращения образца и частоты осцилляции инструмента. Так при плотности тока 500 А/дм, температуре электролита 50 С, давлении инструмента 25 кПа, его ширине 8 мм общее изменение потенциала составило 265 мВ, а перепад потенциалов (вклад активирования) 230 мВ.

Данное изобретение позволяет определить долю вклада активации в изменение потенциала, получить информацию о характере изменения потенциала во времени и вклада экранирующего действия активирующего инструмента.

Формула изобретения

1, Способ контроля процесса активации поверхности электрода при электрохимиче1778662

/ep) pS /О Ф Риг.2

Составитель И. Рогаль

Техред М.Моргентал Корректор H. Тупица

Редактор

Заказ 4189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ской обработке, заключающийся в механическом воздействии на вращающийся электрод инструментом, находящимся в контакте с поверхностью электрода в электролите, измерении в процессе контакта потенциала акти- 5 вируемой поверхности и определении по разности потенциалов до и после контакта вклада механического активирования в изменение поляризации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достовер- -10 ности контроля, измеряют потенциал в бегущей точке поверхности вращающегося электрода в течение оборота при контакте с инструментом и после него. .

2. Устройство для контроля процесса ак- 15 тивации поверхности электрода при электрохимической обработке, включающее вращающийся исследуемый и неподвижный вспомогательный электроды, активирующий инструмент, капилляр для измерения поверхности электрода, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, инструмент установлен с воэможностью радиального перемещения и фиксации относительно поверхностей исследуемого и вспомогательного электродов, размещенных коаксиально, причем последний выполнен кольцевым, а капилляр установлен внутри исследуемого электрода и снабжен проволочным зондом, выполнен-ным из инертного к исследуемой среде металла и размещенным внутри капилляра, причем один конец капилляра выведен на исследуемую поверхность, а другой электрически связан. с регистрирующей аппаратурой.