CH381045A

CH381045A - Liquide destiné à l'usinage des matériaux métalliques par voie électrolytique

Info

Publication number: CH381045A
Application number: CH7785859A
Authority: CH
Inventors: Pfau Jean
Original assignee: Charmilles Sa Ateliers
Priority date: 1959-09-04
Filing date: 1959-09-04
Publication date: 1964-08-14
Also published as: GB958401A; NL255569A

Description


  Liquide     destiné    à l'usinage des matériaux     métalliques    par voie     électrolytique       Dans l'usinage des métaux par voie électrolytique,  on réalise une dissolution anodique de la pièce à usi  ner en     interposant    un     film    d'électrolyte entre une  électrode-outil constituant la cathode et la pièce à  usiner constituant l'anode, en faisant passer entre ces  deux électrodes un courant de haute densité qui peut  atteindre, par exemple, plusieurs centaines d'ampères  par cm2. La distance séparant les électrodes est com  prise entre quelques microns et quelques dixièmes de  millimètres.

   Le     film    d'électrolyte est en mouvement  relatif par rapport à la pièce à usiner et sa vitesse  moyenne peut     atteindre    plusieurs dizaines de mètres  par seconde. Dans     certains    cas, notamment pour l'af  fûtage et la rectification électrolytique,     l'électrode-ou-          til    est animée d'un mouvement relatif rapide par rap  port à la pièce à usiner, souvent à une vitesse de  plusieurs mètres à la seconde, ce qui entraîne le film  d'électrolyte. Dans d'autres cas, l'électrolyte est in  jecté sous pression entre les deux électrodes qui, dans  ce cas, peuvent être     stationnaires    (usinage électroly  tique statique).  



  Les électrolytes utilisés jusqu'à présent pour l'usi  nage électrolytique présentent divers inconvénients  qui ont freiné la     diffusion    de ce procédé. En premier  lieu, ils     deviennent    rapidement corrosifs et détériorent  les parties métalliques des machines exposées au li  quide d'usinage.  



  Divers sels ont été     utilisés    pour constituer l'élec  trolyte,     mais    au cours de l'usinage, il se forme sou  vent à la cathode des ions OH- libres qui modifient  la composition et les propriétés d'usinage de l'élec  trolyte.     Finalement,    la dissolution anodique est essen  tiellement réalisée par l'action des ions OH-. Il en  résulte que la composition initiale de la solution  n'avait que peu d'influence sur les propriétés de  l'électrolyte après un certain temps d'usinage et  qu'une dissolution anodique au moyen d'anions autres    que le radical OH\ ne pouvait jouer un rôle prépon  dérant, même si ces anions étaient en majorité     dans     le liquide avant l'usinage.

   Or la dissolution     anodique          par    action des ions OH- rend     difficile,    dans plusieurs  applications, un usinage précis, car une dissolution  anodique peut se     faire    sur des     parties    de la pièce  qui sont relativement éloignées de     l'électrode-outil.     



  Enfin, les     liquides    connus utilisés étaient, ou deve  naient, rapidement très     corrosifs.     



  En résumé, les électrolytes connus présentent  tous les inconvénients suivants, à des degrés plus ou  moins     forts     
EMI0001.0026     
  
    a) <SEP> Ils <SEP> sont <SEP> corrosifs <SEP> ;
<tb>  b) <SEP> ils <SEP> rendent <SEP> souvent <SEP> difficile <SEP> un <SEP> usinage <SEP> précis <SEP> ;
<tb>  c) <SEP> leur <SEP> composition <SEP> varie <SEP> au <SEP> cours <SEP> de <SEP> l'usinage, <SEP> ce
<tb>  qui <SEP> entraîne <SEP> des <SEP> modifications <SEP> de <SEP> leurs <SEP> propriétés
<tb>  d'usinage, <SEP> telles <SEP> que <SEP> vitesse <SEP> d'enlèvement <SEP> de <SEP> la
<tb>  matière <SEP> et <SEP> état <SEP> de <SEP> la <SEP> surface. <SEP> Ces <SEP> propriétés <SEP> ne
<tb>  peuvent <SEP> donc <SEP> pas <SEP> être <SEP> maintenues <SEP> à <SEP> leur <SEP> valeur
<tb>  optimum;

  
<tb>  d) <SEP> les <SEP> électrolytes <SEP> atteignent, <SEP> au <SEP> cours <SEP> de <SEP> l'usinage,
<tb>  un <SEP> pH <SEP> élevé, <SEP> ce <SEP> qui <SEP> les <SEP> rend <SEP> dangereux <SEP> pour
<tb>  l'opérateur.       La     présente    invention a pour objet un liquide  destiné à l'usinage des matériaux métalliques par  voie électrolytique remédiant aux inconvénients pré  cités. Ce liquide est caractérisé en ce     qu'il    est consti  tué par une solution aqueuse saline comportant au  moins un sel     alcalin,    de l'acide     orthophosphorique     et/ou de l'acide borique.  



  La présence d'au     moins    un des sels de l'acide  phosphorique     (H3PO4)    ou de l'acide     borique        (H3BO3)     dans la solution permet de tamponner     l'électrolyte,     c'est-à-dire de le     stabiliser    au voisinage d'un pH dé  terminé en empêchant la     formation        abondante    d'ions  OH- libres, permettant ainsi     d'utiliser    avec profit      l'action dissolvante à l'anode de divers anions.

   Ces  derniers peuvent être choisis, d'après la composition  métallique de la pièce à     usiner,    parmi les anions  suivants:     N02-,        N03-,    Cl-,     C10-,        C103---,     S04--, C104-, P04___ CO3--, HCO3COO-,  SiO3--, B03 --, Cr2O3-, Cr3O4. Ces anions sont  introduits de préférence dans la solution sous forme  de sels alcalins. Les sels alcalins de l'acide     ortho-          phosphorique    sont, par exemple, NaH2p04 (phos  phate monosodique), Na2HPO4 (phosphate disodique)  ou le Na3PO4 (phosphate trisodique).  



  Les sels de l'acide     borique    sont, par exemple,  le métaborate de soude NaBO2 ou le tétraborate de  soude Na2B4O7 dont une forme hydratée cristallisée  est le borax.     Dans    les deux cas, Na pourrait être rem  placé par K.  



  Le liquide selon l'invention peut contenir un  mélange de plusieurs de ces 5     sels    dans une propor  tion     déterminée    notamment par le pH auquel on  désire     réaliser    l'usinage. Le liquide peut éventuelle  ment     contenir    aussi un mélange d'un ou plusieurs de  ces 5 sels avec l'acide orthophosphorique et/ou avec  l'acide borique.  



  On peut     obtenir    le liquide en dissolvant dans  l'eau les sels ci-dessus ou les produire dans la solu  tion en neutralisant les acides phosphoriques et/ou  borique par une base alcaline. Inversement, on pour  rait ajouter un acide à la solution pour modifier la  composition du mélange des sels     ci-dessus.     



  A titre d'exemple non     limitatif,    le liquide d'usi  nage suivant, absolument non     corrosif,    a     permis    d'usi  ner     des        pièces    en carbure de tungstène (W) à des  vitesses de 600 à 900 mm3/min pour une surface  d'électrodes de 1 cm2 sous 200 à 300 A/cm2 et avec  un état de surface compris entre 5 et 25 microinches  RMS. Le liquide est obtenu par mélange de borax,  de phosphate monosodique et de nitrite de soude.

   La  concentration de ces trois constituants n'est pas criti  que et était,     dans    l'exemple choisi, de  
EMI0002.0021     
  
    borax <SEP> <B>.........</B> <SEP> .<B>....................</B> <SEP> .<B>....</B> <SEP> __... <SEP> 0,03 <SEP> mole/litre
<tb>  phosphate <SEP> monosodique <SEP> 0,03 <SEP> mole/litre
<tb>  nitrite <SEP> de <SEP> soude <SEP> <B>... <SEP> .......</B> <SEP> .. <SEP> 0,50 <SEP> mole/litre       Le pH est alors maintenu pendant tout l'usinage  à une valeur     comprise    entre 8,5 et 10.

   II en résulte  que la     concentration    en ions OH- est absolument       négligeable    devant celle des anions     NO.-    qui assurent       efficacement    la dissolution anodique du liant métalli  que (par exemple du cobalt) de la pièce de carbure    de W. Un pH supérieur à 10     indique    que le     liquide     d'usinage doit être changé.  



  On peut donner l'exemple suivant d'un électro  lyte convenant bien pour l'usinage des aciers  
EMI0002.0029     
  
    phosphate <SEP> disodique <SEP> . <SEP> .. <SEP> ..... <SEP> 0,04 <SEP> mole/litre
<tb>  nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> ............ <SEP> ... <SEP> 0,20 <SEP> mole/litre
<tb>  chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> ........... <SEP> ... <SEP> 0,20 <SEP> mole/litre       Cet électrolyte permet d'obtenir de bons résultats,  le pH étant maintenu entre 8,5 et 10. Dans ce     cas,     les anions     actifs    sont     N03-    et Cl-.

Claims

REVENDICATION Liquide destiné à l'usinage des matériaux métal liques par voie électrolytique, caractérisé en ce qu'il est constitué par une solution aqueuse saline compor tant au moins un des sels alcalins de l'acide ortho- phosphorique et/ou de l'acide borique. SOUS-REVENDICATIONS 1. Liquide selon la revendication, caractérisé en ce qu'il est constitué par une solution aqueuse saline contenant au moins un des sels alcalins de l'acide orthophosphorique et du borax. 2.

Liquide selon la revendication et la sous-reven- dication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par une solution aqueuse contenant du borax, du phos phate monosodique et du nitrite de soude. 3. Liquide selon la revendication, caractérisé en ce qu'il est constitué par une solution aqueuse saline contenant un mélange d'acide orthophosphorique et d'une base alcaline. 4.

Liquide selon la revendication, caractérisé en ce qu'il est constitué par une solution aqueuse saline comportant au moins un des sels alcalins de l'acide orthophosphorique et de l'acide borique, de façon à maintenir le pH de la solution à une valeur inférieure à 12 au cours de l'usinage. 5. Liquide selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte un sel nitreux dissous. 6. Liquide selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte un sel nitrique dissous. 7. Liquide selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte un chlorure soluble. 8.

Liquide selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte un sulfate soluble.