Раствор для электрохимического полирования изделий из ниобия

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<11>876808 (6 I ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 29.11.79 (2l ) 2871530/22-02 (54)ЛФ. Кл.

С 25 F 3/26 с присоединением заявки йй9аударатвааны0 камитвт

СССР аа делам кзаарвтеник к аткрыткй (2З)ПриоритетОпубликовано 30.10.81 Бюллетень Фа 40

Дата опубликования описания 02.11.81 (53) УДК 621. .357.8 (088.8) Л. И. Каданер, И. Б, Ермолов, Т. И. Туполева, и В. М. Федченко . 4.ч,вид (я т е . Д .Гф1, и;р

% ! Б иР мн 4

Харьковский государственный педагогический институт,т; >„ >.. им. Г. С. Сковороды (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО

ПОЛИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИОБИЯ .

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частйости к полированию изделий из ниобиевой проволоки, применяемых в сверхпроводниковой технике, например, для увеличения добротности сверхпроводящих спиральных резонаторов, которая в первую очередь зависит от его поверхностного сопротивления. Последнее можно снизить путем получения блес,тящей, без язв и трещин поверхности. Пртэчем при дальнейшем использовании ниобиевой проволоки для изготовления спиральных резонаторов необходимым усповием является со. .ранение исходных физико-механических свойств ниобиевой проволоки после электрохимического полирования.

Наиболее бпиэким к предлагаемому является раствор для электролитического полирования ниобия, содержащий плавиковую киспоту, кислый фтористый аммоний, азот нокиспый аммоний, глицерин и воду (1).

Однако наличие воды в известном растворе приводит к существенным изменениям физико-механических свойств проволоки -. резко снижается пластичность проволоки, обусатовленная наводораживанием. Наводораживание проволоки происходит вспедствие сорбции ниобня, выделяющегося на катоде водорода при разряде входящей в состав раствора воды. Кроме того, при обработке ниобиевой проволоки с исходным классом чистоты V4-5 в известном раст-. воре не удается получить поверхность с чистотой более 96-7 awcca.

Цель изобретения - повышение качества полирования при сохранении исходных физико-механических свойств иэделия.

Укаэанная пель достигается тем, что .

- раствор, содержащий плавиковую кислоту, кислый фтористый аммоний, азотнокислый аммоний и глицерин, допопнительно содержит хлористый аммоний и ОП-7 (полиэтиленгликопевый эфир высокомолекулярных алкилфенопов) при следующем соотнсл шенин компонентов:

Плавиковая кислота, г 10-20

Кислый фтористый аммо ний, r 2040

876808 выражается в его охрупчивании. Исключение воды из состава раствора обеспечивает эффект полирования при сохранении исходных физико-механических свойств материала. Полировка ниобиевой поверхности при плотности тока DgW50 А/дм увеличивает время обработки и не удаляет полностью все дефекты волочения проволоки, а при Эа 7400 А/дм - резко г увеличивается энергоемкость процесса и повышается температура раствора „что приводит к окислению отполированной пс верхности при выходе проволоки иэ рас1 вора на воздух.

При приготовлении раствора в отдельных сосудах в глицерине растворяют расчетные количества КН ИС4„ИН4Г-НР и

AH@CO. Затем растворы сливают в один сосуд и добавляют расчетные количества

HP и ПАВ-ОП-7. Доводят объем до заданного глицерином.

Предлагаемый раствор стабилен в работе при пропускании 150-170 А ч/л, при этом снимается 400+50 мкм металла со скоростью 100-25 мкм/мин.

В таблице приведены примеры предлагаемого раствора, режим и результатьг полирования.

В проводимых примерах полировке подвергаются образцы из ниобиевой проволоки Ф 1-3 мм марки НВЧ ТУ 48-42-9571, длиной 0;5 м на специально сконструированной установке, состоящей иэ элект ролитической ванны с охлаждающей рубашкой, системы протяжки проволоки через ванну и блока электрического питания.

Азотнокислый аммоний,г 15-20

Хлористый аммоний, r 30-40

ОП-7, r 5-10

Глицерин, л llo 1

Процесс полирования рекомендуют проводить при температуре не выше 100 С и анодной плотности тока 250-400 А/дм2 (оптимально 300+10 А/дм ). Катодом служит дуралюминиевый цилиндр, по оси которого движется проволока. 1О

Продолжительность процесса выбирается в зависимости от количества металла, которое необходимо снять и осуществляется варьирование уровня раствора в ванне при постоянной скорости протяжки, которые оп-.15 ределяются опытным путем;

Например, для полирования проволоки с исходным Ф 1до 0,,6 мм или Ф 1 5 до.

0 7 мм необходимо уровень раствора в ванне поддерживать равным 3 или 4,5 - 2о

5 см соответственно при скорости протяжки равной 0,7 см/мин.

Указанные концентрации компонентов обусловлены максимальным временем работы раствора без замены его новой порцией при обработке проволоки определенной длины. Уменьшение концентраций HF, ЙН, Р HF u HIQ МО за нижние пределы приводит к быстрой вырабатываемости ра30 створа и ухудшению качества поверхности проволоки. Увеличение концентраций укаэанных компонентов за верхние пределы . приводит только к удорожанию раствора без увеличения срока службы его из-за разложения глицерина и ПАВ в процессеэлектролиза. Введение в раствор ЙН4СР в сочетании с ЙН4 NO y способствует сглаживанию микровыступов, повыше нию равномерности съема металла,иск4О лючает дефркты волочения, снижает волнистость обработанной поверхности. Ввеление в раствор ПАВ в виде ОП-7 способствует образованию на"полируемой поверх- ности вязкой пленки, действие. которой при наложении постоянного тока приводит к

45 нивелированию поверхности, что существенно повышает качество обработанной поверхности. Увеличение концентрации ПАВ за указанные пределы не усиливает эффективность его действия. Наличие воды в растворе обеспечивает только процесс электрохимического шлифования вследстwe образования на поверхности ниобия фазововыраженной окисной пленки, что не позволяет получить блестящую поверхность.

Как указывалось выше, выделяющийся иэ воды в процессе электролиза водород приводит к наводороживанию металла, что

Оценка внешнего вида ооработанной по - . верхности проводится визуально.

Неравномерность съема определяется по критерию

К вЂ” Ичо1 ии И 1 00%

О

С гдето и д „и соответственно - максимальньЖ диаметры образца после обработ ки; t- базовая алина при измерении (здесь 6 =1,5 мм). Изменеиие механических свойств проволоки определяется по количеству ее перегибов под углом 180 до излома.

Оценка класса шероховатости поверхности проводится в соответствии с ГОСТ

2789-73 при помощи микроскопа МИС-11.

При этом проводится оценка волнистости поверхности, которая определяется длиной (шагом) волны профиля Я. и высотой волны измеряемой с помощью микроскопа

ММИ-2. В данном случае волнистость по5 876808 6 сле обработки следующая: 1=375-610 мкм, оверхность без видимых дефектов с высоЬ =1,6-15 мкм. ким классом чистоты беэ изменения мехаКак видно из та&ицы, пластичность нических свойств металла с практически проволоки после полирования не изменилась,. одинаковым диаметром обрабатываемой. а чистота поверхности значительно повыси- g проволоки по всей длине. лась, неравномерность съема металла нез- Применение проволоки с электрохиминачительна. ческой полировкой в npeanaraeMoM расТ-.

Практически отсутствует волнистость воре по сравнению с используемой мехаповерхности. нической полировкой позволяет в два раТаким образом, предлагаемый раствор 1 о за повысить добротность сверхтгроводящепоэволяет получать гладкую блестящую го спирального резонатора.

Плавиковая кислота, r

10

Кислый фтористый аммоний, r

Азотнокислый аммоний, г

40

15

30

Хлористый аммоний, г

ОП-7, г

До 1

До 1

До 1

Глицерин, л

Температура, С .2

Анодная плотность тока, А/дм

100

80

400

300

250

Напряжение, В Продолжительность, мин

90

4-5

4-5

Скорость движения проволоки смlмин

0,7

0,7

0,7

Шероховатость, мкм, по .яолировани".

20-30

0,590

20-30

0,610

20-30

0,609 цосле полирования

Класс чистоты .до полирования после полирования

4-5

8а

4-5

8а

4-.5 8а

0,75

0,69

0,62

Неравномерность съема,%

Пластичность, кол-во гибов до полировании после полирования (при Ф проволоки 1 мм) Формула изобретения

Раствор для электрохимического полирования иэделий из ниобия, содержащий плавиковую кислоту, кислый фгористый аммоний, азотнокислый аммоний и глицерин, отличающийся тем, что, с целью повышения качества полирования при сохранении исходных физико-механических свойств изделия, он дополнительно содержит хлористый аммоний и ОП-7 (полиэтиленгликолевый, эфир высокомолекулярных алкилфенолов) при следующем соотно55 шенин компонентов:

Плавиковая кислота, г 10-20

Кислый фтористый аммоний, r, 20-40

Азотнокислый аммоний, г

Хлористый аммоний, г

ОП-7, г

Глицерин, л

ЬМ

15-20

30-40

5-10

До 1

808 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетепьство СССР

М 302395, кл. С 25 F- 3/26, 1969.

Составитель В. Бобок

Редактор М. Ткач Техред А. Бабинец Корректор C. Шомак

Заказ 9525/37 Тираж 707 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4