Раствор для электрохимического полирования

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 130581 (21) 3288269/22-02

Р М К з

С 25 F 3/16 г с присоединением заявки ЙоГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытии (23) Приоритет- (53) УДК6121. 357. 8 (b88.8) Опубликовано 301282 Бюллетень 11о 48

Дата опубликования описания 301282

Н.H. Хухарева, В.N. Итанько, С.Н. СиротКин, П.П. Карязин, l0.È. Малышев, A.È. Хворостина и Н.В . Шкут (72) Авторы изобретения!

Уральский научно-исследовательский промышле н но сти (71) Заявитель г (54) РАСТВОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОГО

ПОЛИРОВАНИЯ.Изобретение относится к электрохимической обработке, а именно к составам растворов для электрохимического полирования, и может быть использовано при полировании иэделий, преимущественно искусственных клапанов сердца (ИКС) из прецизионных сплавов на основе кобальта.

Известен раствор для электрохимического полирования сплавов. кобальта на основе ортофосфорной кислоты, содержащий также серную кислоту и добавки карбоксиметилцеллюлозы и мононатрий — aL-сульфопальмитата (1).

Известен также раствор для электрохимического полирования железоникелевых сплавов на основе ортофосфорной кислоты с добавкой полиокснпропилированного моноэтаноламина (2).

Наиболее близким к предлагаемому раствору является электролит для полирования железоникелевых сплавов на основе ортофосфорной кислоты, содержащий поверхностно-активное вещество— блок- сополимер (БСП)окисей этилена и пропилена на основе инициатора моноэтаноламина (31.

К недостаткам известных растворов при электрополировании кобальтовых . сплавов следует отнести невысокий класс чистоты обработанной поверхности, малую отражательную способность, неравномерный Съем металла и как следствие, искажение геометриче-. ской формы обрабатываемого изделия, а также малую скорость съема металла.

Цель изобретения — повышение качества обработанной поверхности и скорости съема металла, а именно повышение класса чистоты и отражательной способности обработанной поВерхности, улучшение равномерности съема металла и соответственно сохранение ге-ометрии изделия, исключение образова ния матового налета и точечного растрава, а также повышение величины электрического сопротивления поверхност- ного слоя обработанной поверхности.

Указанная цель достигается тем, что раствор, содержащий ортофосфорную кислоту, водуи блок-сополимер окисей .этилена и пропилена на основе инициаторов, выбранных из группы, включающей моноэтаноламин, октиловый спирт и каприловую кислоту, дополнительно содержит щавелевую кислоту,и вторичный насыщенный алифатический спирт с. числом углеродных атомов от 10 до 20 при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

9851б1

Ортофосфорная кислота 60-80

БСП окисей этилена и пропилена на основе инициаторов,,выбранных из .группы, включающей моноэтаноламин, октиловый спирт и каприловую кислоту

Щавелевая кислота

Вторичный насыщенный алифатический спирт с числом углеродных атомов от 10 до 20 0,005-0 015

Вода Остальное

Блок-сополимеры окисей этилена и йропилена имеют общую формулу:

На основе инициатора моноэтаноламина

0,01-0,03

2-4 10

20 н(он с ), (он.с ) н-сн -сн -о

/ (он () (он с „(с н о) 25 (c н О) 2. 4 где n = 14-18; m = 8-10.

На основе инициатора октилового спирта с н - сн -о (с н о) (с н о н где и = 7 12;

m = 8-12 °

На основе инициатора каприловой кислоты Р

0 (н ) (с н о) (с н о) н40 о где m = 9-12; и = 15-18.

Блок-сополимеры окисей этилена и пропилена относятся к классу неионогенных ПАВ и представляют собой маслянистые вязкие жидкости или воскообразные вещества.

Электролит готовят следующим образом.

В воде растворяют щавелевую кисло ту до образования насыщенного раство ра. Эатем добавляют расчетное количе ство концентрированной фосфорной кис» лоты. и готовый кислотный раствор вводят одновременно БСП и вторичные спирты. Приготовленные растворы тщательно перемешивают.

Введение в раствор на основе концентрированной НзРО4 содержащего блок-сополимер окисей этилена и пропи- @ лена на основе инициаторов моноэтаноламина или октилового спирта, или каприловой кислоты, вторичных спиртов предельного ряда фракции C — С р (ВС) и щавелевой кислоты обеспечивает на- «5 илучшие условия осуществления электрохимического процесса. При этом введение в раствор щавелевой кислоты вследствие хорошей комплексообразующей способности и облегченности образования растворимых оксалатов кобальта, хрома, никеля увеличивает скорость растворения металла.

Вторичные спирты предельного ряда являются поляризаторами, обуславливающими сдвиг потенциала выделения кислорода на кобальте в область более высоких потенциалов. Изменяя условия электрохимического окисления поверхности, они влияют на сплошность и толщину получаемой защитной окисной пленки.

Наличие БСП в растворе снимает диффузионные ограничения подвода активирующих ионов и отвода продуктов реакции, что способствует созданию активно-пассивного состояния на поверхности анода, необходимого для интенсивного сглаживания микрорельефа поверхности, повышения класса чистоты, повышения блеска, увеличения скорости растворения металла.

Присутствие вторичных спиртов совместно с БСП и щавелевой кислотой уменьшает значения емкостной составляющей импеданса (уменьшает толщину окисной пленки, делает ее более совершенной) и увеличивает величину активной составляющей (хорошая оплошность, малая проводимость пленки).

Кроме того, вторичные. спирты в фо форнокислом растворе со щавелевой кислотой и БСП, оказывая непосредственное влияние на стадию электрохимического окисления поверхности анода, увеличивают равномерность съема металла при его растворении.

Процесс электрохимического полирования осуществляют при 20-60 С и 2. плотности анодного тока 150-350 А/дм

Пример . Электрохимическому полированию подвергают искусственные клапаны сердца (ИКС) марки МКЧ, изготовленные из кобальтового сплава

45 КХНВ. Размеры ИКС: диаметр внутреннего седла 18 мм, ширина кольца

4 мм. Исходная чистота поверхности

ИКС после механической обработки составляет 8 кл. Образцы обрабатывались в течение 0,5-1 мин в растворе при

25+2ОC при плотностях анодного тока

150-350 А/дм .

Для сравнения проводят электрохи-, мическое полирование указанных выше образцов в растворах известного состава указанных выше.

Эффективность растворов оценивают по следующим параметрам: внешнему виду поверхности; классу чистоты поверхности;: равномерности съема металла, мкм; отражательной способности образцов,Ъ, 985161

6 скорости съема металла, мкм/мин; переходному (активному) сопротивлению окисной пленки, Ом/cM емкостному сопротивлению окисной пленки, мкф/см -.

Внешний вид поверхности оценивают путем визуального осмотра поверхности образцов на отсутствие точечного раствора, особенно в зоне сварного шва.

Замер класса чистоты поверхности производят на приборе ИИИ-4 в соответствии с ГОСТом 2789-73 °

Равномерность съема металла определяют по величине максимального отклонения в съеме металла в 10 точках по поверхности образца, а отражательную способность образцов — с помощью фотоэлектрического блескомера ФБ-2.

Скорость съема металла определяют микрометром по изменению толщины иэделия в результате э."ектрохимической обработки в единицу времени.

Защитные свойства окисной пленки оценивают по величине активной и реактивной составляющих импеданса. Замер производят с помощью моста переменного тока P--5021 в нейтральном

0,1 н,растворе На 504 .

В табл. 1 представлены известные и предлагаеьь е растворы, а в табл .2— их свойства.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый раствор позволяет значительно улучшить качество обработанйой поверхности и интенсифицировать процесс за счет повышения скорости съема металла. При этом класс чистоты поверхности повышается с v8 до

cr10-11 и на 2-4 кл выше, чем в известных растворах, отражательная способность обработанной поверхности составляет 90-95% и повышается на

31-ЗЗЪ против исходной, а в известных растворах повышается на 2-18%.

Скорость съема металла составляет

43-55 мкм/мин с получением блестящей поверхности без следов растрава, без искажения геометрических форм при величине максимального отклонения

15 в съеме металла 1-2 мкм. Кроме того, величина переходного (активного) сопротивлений-окисной пленки, образу" ющейся на поверхности изделия в результате электрохимической обработ2п ки, увеличивается до 287-356 Ом/см а величина емкостной составляющей уменьшается до 23-27 мкф/см2..

Все это позволяет широко использовать предлагаемый раствор при по25 лировке кобальтовых сплавов.

Экономический эффект от внедрения изобретения только на одном предприятии составит 30 тыс. руб. за счет исключения операции тонкой ме3О ханической доводки на полировочной алмазной пасте и исключения брака по отклонению от исходной геометрической форьы.

985161

%-(о

Ю

1 !

I 1

I 1 (Ч о

I 1 Х

1 1

l л I o I (СЧ о

dP и

Э ((\ (. I (М о

Ю.

Э а о н и ((I а

1 (РЪ

Ю

Ю (О

I (Э х

K а

Ц о и

I сч I o I ! (Ч о

I I

%-(Ю

М о

1 1

lA

Ю

Ю о (О и о х н и (б М

Ю

Ю

I ( (.

1:

1 и о

РЪ

РЪ

I I

1!! ( с а-!.1 и

1 !

Ю (; а

I sn

° е о а о (б (б х (б х х эх

4 Ж ж

И Э о ((( ао д х и хо

I и

I (н (б 4 оц а

Э хх ц Э о ((х он и л ((!

Э

g o о х (.; Х ((:(о (б

Ц о х (б !

» о х

jl

1

I

I (I м

I (б

Ж

Ц

Ю ( ((I, I ф»

I

1

1 !

I

1

1

I (1 !

I е ( с(Ю

Э

Я Э ц 3

>, и о О(б о о а,m ео

И (I а и Х о о ((( (((о о ао а а оо х йб(1 И

I 1

Оо

До

I, I

»-» о а о

I 1

I 1

I I

О

И

I

tA 1

1

I ! Ч

Ю о

Оо

go! 1

Ф !!3

Ф

О»

» ь ъ ь

I . 1

»ll

»-» о о! 1

»»

Ю

I о

1 I

»!

Ю

Ю о

Оо ао

I 1

1 I

О х н о

Ф !!! х!

f !

1 1

О

Ц

50, Ф х

5о х

О!!!

Ф

Ф ф

1!I. Н

ЕО

Н 1 н, Фн

Ф0» Н0 мх хм

ОС 0 цо но

1-» о (б

О»

Ф х х

»1j

0

Ф

Ц

1

1 !

I ! О»

I Х

И

I V

1 Ф ! Я

1 Х

1 х ! 0» !

О, 1 g ф

О

Ц

5 н х и

: v г

1 . с

985161

1 1

1 и х х н

Ф И Ф до

Оо

»ч Цо

I

I

I

Оо

ЦЮ 1 г! I

1

Оо т Цо

I

I

I

Oo I

C(o I т1

1

I

О o

CI 1"-,! Ю

»-!

Оо I

@to

Оо 1

Цо

1

Оо

ciao

»-» 1

1г а Ю в г

Ю ».»1

»с!

Ю

Ul

ГЧ

Ю

»Л

Г4

1

1

I !

Ю

Ю

C) т!» о !

» о

Е

»!!

5 и

Ю

<с3

C)

LA м

I

1 !

4 м м

R Ю а х

Ю (Ч

C) м

1

Ю л

СЧ

C)

Ю

»с»

Ю

C) 1

I ! е

1 !!!

I и

I ф „ о и о с ф

Е е

Р и с

»!! A о

1.»!

» и с !

» Е о 1

Д с.

»!!

1 х

o а о Е

u z о а о ! ц (б а

1 о

И о

1-» о х

1-» и е !!!

Ю I Ю

» 4

Ю

1 »!»

I

1 сО I

1 Ю

I

1

1

Ю Ф

I !

1 !

Ю !

Ч

1! м

Ц

I о хи с о

Ц&» е о и ао ! хх я

985161! 1 о и1:е

Х Е

Мне йод и ео

X I I!I хо хк

Ж A x. е3ех

raXxX

Ы с х»О д ц и ео х

1х д

»!! О

5и ц о. о !

» ои л х ox !!) Е» Е» и и е хо !

" .w x и х о oo, !

" .и е

И

Х !

»1

И х е !!! и о о !

985161

Ф

Ф р !

I о н е

K е н

«цнии um зэоМФФ

mц х аа ш о с-4

Р е о ч

«б o m

Я (б (б х аа

1 о

Ц о

Ю к-!

CO CO нем ихее, I н

v д

fd 03 аа ох

m ac(&

1

1

1

1! н! Э Х ихеэ охи vх бe одах б сп а a c а о

01 СЧ о

CO г!!. -!

1

1 е и

Р I

Ф н

y«:on

O !б !б е! х а а

I ш I м м

00 с-! о

4 о

Е (б

I;:

1;

1, 1

1 A он ни хо

К !б

Ю

Ch! Я

1 О а о н (Ч

Ю м

CO

I:

1

1 (б

I Х о

Н 1- ! б я э

Е о и

1

Р 1

Рхаа

I 1 неюо и Х Ф Ц ",! Д

Ох!бцхe -Vm хеаех1:!бх б соахихмхо а

Р 5 Fl е х н и

«б о

1.) wo—

5 <бХ

C Ц0) не

o5 8 охl

1

1 м .!

I, li

1

1.

Р3 1

I c4 ой охи хи е ев о х—

Рзхйи

ctа х н «0)

А Х

I e o e о !б и 5 ооой

4 4

v .Ф

Ф х ох и х Ф Х б) о а4 ххйо ениц ао

Ф ай

1х r.O

l l о и

1 ° (б

„;,а ! бНХ

Ни З мох нх и хе

Ф а авэо !!! !ц е ц х

Х 1

mu о

«б х хх х а, Ф х о !

О D

1 н н

aо

>,! peg

u e g Io нх и о о o ili

° ЯДФ янне бЕИХИ а э уо

9851 61

16

60-80

Составитель Л. Казакова

Редактор H. Безродная Техред К.Мыцьо Корректор О. Билак

Заказ 10095 /38 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

Раствор для электрохимического полнрования, преимущественно прецизионных кобальтовых сплавов, содержащий ортофосфорную кислоту, воду и блок-сополимер окисей этилена и пропилена на основе иницйаторов, выбранных из группы, включающей моноэтаноламин, октиловый спирт и капрыловую кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработанной поверхности и скорости съема металла, он дополнительно содержит щавелевую кислоту и вторичный насыщенный алифатический спирт с числом углеродных атомов от 10 до 15

20 при следующем соотношении компонентов, вес.-6:

Ортофосфорная кислота

Блок-сополимер окисей этилена и пропилена 20 на основе инициаторов, выбранных из группы, включающей моноэтаноламин, октиловый спирт и каприловую кислоту 0,01-0,03 щавелевая кислота 2-4

Вторичный насыщенный апифатический спирт с числом углеродных атомов от 10 до 20 0,005-0,015

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 763487, кл. С 25 F 3/24, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 92949032/02,кл.С 25 F 3/16, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

9 776677224422, кл. С 25 F 3/16, 1978.