Электролит для электрохимической размерной обработки

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, для электрохимической размерной обработки (ЭХРО) железокобальтникелевых сплавов. Электролит содержит, мас.%: азотнокислый натрий - 8; 8-оксихинолин - 0,005; катионный жир - 0,05; вода - остальное. Технический результат - повышение производительности процесса и качества поверхности. 2 табл.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, для электрохимической размерной обработай (ЭХРО) железокобальтникелевых сплавов.

Известен электролит для размерной электрохимической обработки металлов, преимущественно жаростойких сплавов на никелевой основе, на основе водного раствора натрия азотнокислого и триэтаноламина [A.c. SU СССР N 1329927 A1, МКИ⁴ B 23 H 3/08, 19871, он содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%: Азотнокислый натрий - 3,5-6,5 Триэтаноламин - 50-60 Вода - Остальное Недостатком электролита является то, что нитрат натрия и триэтаноламин, способствуют образованию пассивной пленки обрабатываемой поверхности, что приводит к значительному снижению производительности обработки и качеству поверхности. Кроме того, высокое содержание триэтаноламина делает данный электролит токсичным и усложняет утилизацию данного раствора.

Известен электролит для электрохимической размерной обработки металлов, преимущественно сталей и сплавов с повышенным содержанием легирующих элементов типа хрома, никеля, вольфрама, кобальта на основе водного раствора смеси солей хлористого и азотнокислого натрия [А.с. SU СССР N 1212719 A, МКИ⁴ B 23 H 3/08, 1986], в его состав дополнительно введен диметилформамид при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хлористый натрий - 15-20 Азотнокислый натрий - 5-10 Диметилформамид (ДМФА) - 2-3 Вода - Остальное Повышение производительности процесса обработки достигается за счет снижения шламосодержания электролита, обусловленного введением в его состав диметилформамида (ДМФА). Однако использование данного электролита не позволяет достичь максимальной производительности, точности обработки вследствие недостаточно полного протекания реакции по превращению продукта анодного растворения в комплексные водорастворимые соединения.

Известен электролит для размерной электрохимической обработки металлов [А. с. SU СССР N 1206027 A, МКИ⁴ B 23 H 3/08, 1986], преимущественно конструкционных сталей и сплавов на основе водного раствора соли щелочного металла, он дополнительно содержит мицелообразующие ПАВ. Данный электролит имеет следующий состав, мас.%:
Хлористый натрий - 10-20
Диталан и метаупол - 0,08-0,25
Вода - Остальное
Недостатком данного электролита является низкая стойкость ПАВ к анодному окислению при высоких плотностях тока, реализованных при ЭХРО. Введение в электролит добавок диталана и метаупола приводит к значительному снижению производительности и точности процесса ЭХРО.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому электролиту является электролит для ЭХРО металлов, преимущественно легированных инструментальных сталей на основе водного раствора смеси солей азотнокислого и хлористого натрия в присутствии органической добавки дегидрат динатриевой соли 2-(2',2'-динитрофенилазо)-1-амино-8-оксинафталин-3,6-дисульфокислоты (ДДС ДФАОС) [А.с. SU СССР N 1815038 A1, МКИ⁵ B 23 H 3/08, 1993] при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Азотнокислый натрий - 15-18
Хлористый натрий - 2-5
ДДС ДФАОС - 2,5-6,0
Вода - Остальное
За счет введения органической добавки в электролит указанного состава улучшаются физико-химические параметры электролита, ввиду того, что ДДС ДФАОС образует растворимые металлокомплексы, также данная добавка улучшает смачиваемость обрабатываемой поверхности.

Однако применение данного электролита не обеспечивает нужного качества поверхности, кроме того, добавка ДДС ДФАОС снижает производительность процесса ЭХРО.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности, точности процесса ЭХРО, улучшение качества обрабатываемой поверхности железокобальтникелевых сплавов и снижение шламосодержания электролита, за счет введения органической добавки 8-оксихинолина-орто и поверхностно-активного вещества - катионного жира.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в электролит на основе водного раствора нитрата натрия дополнительно введены органическая добавка 8-оксихинолин и поверхностно-активное вещество - катионный жир при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Азотнокислый натрий - 8
8-Оксихинолин-орто (8-оксихинолин) - 0,005
Катионный жир - 0,05
Вода - Остальное
Для проверки эффективности предлагаемого электролита были проведены экспериментальные исследования по ЭХРО железокобальтникелевых сплавов 36 КНМ при различных концентрациях компонентов в электролите.

Режим обработки: плотность тока - 18-20 А/см²; величина межэлектродного зазора - 0,1-0,15 мм; напряжение - 10 В; температура электролита - 20-25^oC; скорость протока электролита - 20 м/сек.

Пример 1. Готовят электролит следующим образом: растворяют в 920 мл дистиллированной воды 80 г азотнокислого натрия, 0,05 г 8-оксихинолина-орто очень хорошо перемешивается при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из сплава 36 КНМ диаметром 6 мм, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема металла составляла 0,449 мм/мин, что в 2,7 раза больше, чем скорость съема аналога. После обработки была получена светло-серая поверхность R_a = 0,11 мкм, что в 30 раз лучше аналога [А.с. SU СССР N 1815038 A1, МКИ⁵ B 23 H 3/08, 1993].

Пример 2. Готовят электролит, растворяя в 919,8 мл воды 80 г азотнокислого натрия и 0,2 г катионного жира при постоянном перемешивании при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из сплава 36 КНМ диаметром 6 мм, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема составила 0,335 мм/мин, что в 2 раза превышает скорость съема в электролите-прототипе. В результате обработки была получена ровная серая поверхность R_a = 0,12 мкм.

Пример 3. Готовят электролит, растворяя в 919,75 мл дистиллированной воды 80 г азотнокислого натрия, 0,05 г 8-оксихинолина и 0,2 катионного жира при постоянном перемешивании при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из сплава 36 КНМ диаметром 6 мм, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема составила 0,447 мм/мин, что в 2,7 раза больше скорости съема в электролите-прототипе. Поверхность после обработки блестящая R_a = 0,10 мкм, что в 35 раз лучше аналога. За счет введения в электролит ПАВа небольшое количество шлама всплывает наверх, что позволяет легко его убрать.

Пример 4. Готовят электролит, растворяя в 919,48 мл дистиллированной воды 80 г азотнокислого натрия, 0,05 г 8-оксихинолина и 0,5 г катионного жира при постоянном перемешивании при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из сплава 36 КНМ диаметром 6 мм, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема составила 0,496 мм/мин, что в 3 раза больше скорости съема в электролите-прототипе. В результате обработки была получена блестящая, почти зеркальная поверхность R_a = 0,09 мкм, что в 38 раз лучше аналога.

Пример 5. Готовят электролит, растворяя в 918,95 мл дистиллированной воды 80 г азотнокислого натрия, 0,05 г 8-оксихинолина и 1 г катионного жира при постоянном перемешивании при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают цилиндрические образцы из сплава 36 КНМ диаметром 6 мм, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки скорость съема составила 0,44 мм/мин, что в 2,7 раза больше скорости съема в электролите-прототипе. В результате обработки была получена блестящая поверхность R_a = 0,11 мкм, что в 30 раз лучше аналога.

Результаты исследований сплава 36 КНМ представлены в табл. 1, данные по прототипу в табл. 2.

Анализ полученных результатов позволил установить, что производительность обработки при использовании электролита предлагаемого состава значительно превышает значения, полученные при ЭХРО на электролите-прототипе. Поверхность образцов, обрабатываемых в электролите предлагаемого состава намного лучше, чем в электролите-прототипе. Шероховатость поверхности в предлагаемом электролите в 30 раз лучше аналога [А.с. SU СССР N 1815038 A1, МКИ⁵ B 23 H 3/08, 1993]. Благодаря введению в электролит ПАВ катионного жира, незначительное количество шлама, который образуется в ходе ЭХРО, поднимается с пеной наверх, что позволяет легко удалять шлам.

Таким образом, введение в электролит органической добавки 8-оксихинолина приводит к образованию растворимых металлокомплексов с продуктами анодного растворения обрабатываемого сплава, что обуславливает стабилизацию физико-химических параметров электролита по длине рабочей зоны. Введение ПАВ - катионного жира - способствует улучшению качества электролита, выполняя роль коагулянта. Совместное введение в электролит данных добавок позволяет улучшить производительность процесса и качество поверхности.

Формула изобретения

Электролит для электрохимической размерной обработки, содержащий азотнокислый натрий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 8-оксихинолин и катионный жир при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Азотнокислый натрий - 8
8-Оксихинолин - 0,005
Катионный жир - 0,05
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1