CS251536B1

CS251536B1 - Sposob elektrochemického vytvárania funkčnej vrstvy na povrchu ocelových dielcov

Info

Publication number: CS251536B1
Application number: CS855595A
Authority: CS
Inventors: Pavol Weinwurm; Jan Poller
Original assignee: Pavol Weinwurm; Jan Poller
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1987-07-16
Also published as: CS559585A1

Description

251536

Vynález sa tyká spósobu vytváraniafurikčnej vrstvy na povrchu kovových ma-terlálov v roztokoch anorganických kyselinpresýtených trioxidom chrómu. Tvorbafunkčnej vrstvy na kovových materiálechje daná technologidkými podmienkami, a to: — materiál, na ktorom sa má vytvořitfunkčná vrstva, rotuje v roztoku zapo-jený ako anoda, — povrch obráibaného materiálu nie jemiestne nale,ptávaný, — vytvořená vrstva je dočasné chráněnáproti ikoróznym vplyv-om.

Doteraz boli rozpracované viaceré spóso-by vytvárania funkčnej vrstvy na 'kovovýchmateriáloch. Odskúšané bolo vytváraniefunkčnej vrstvy v kyslých, alkalických isměsných elektrolytech s prídavkom anor-ganických i organických kyselin, které ma-lí urýchliť -leštiaci proces, resp. zvýšit' leš-tiaci účinolk. V žiadnom .případe nešlo ovytváranie tenkej funkčnej vrstvy na povr-chu.

Tak narpr. technologický postup podláŠULCA — SVUOM Praha, používá elektro-lyt pozostávajúci z: koncentrovanej H3PO4 h = 1,72 1 280 g/1 koncentrovanej H2SO4 h = 1,84 -256 g/1 kysličníku chromovéhočistoty 99,58 % 103 g/1 H2O max. 70 g/1 pracujúci v rozmeidzí teplot 70 až 75 °C pri použitej expozičnej době 7 až 10 min a prú-dovej hustotě 50 A/dm2 a napatí U = 12 V.

Známy je taktiež slabo alkalický kúpel' spřísadou Na'NO2, pracujúci pri prúdovej hus-totě 300 až 500 A/dm2. Doba opracovaniaje 1 až 5 minut.

Ako ďalšie příklady možno uviesf zlože-nia kúpeTov uvedených v patentoch: ČSSR č. 195 901 Spósob elektrochemickéhoobrábania smeisným elektrolytem, ZSSR č. 981 464 Roztok pre elektrochemickéleštenie dielicov z uhlíkatej ocele, NSR č. 2 742 123 Spós-o-b anodického lešteniaocelového povrchu a USA č. 3 224 188 Spósob elektrolytickéholeštenia.

Pri uvedených technologických postupochdochádza spťavidla k velkému úheru Obrá-baného dielca, ktorý přesahuje 5 % z cel-kovej hmotnosti obrobku, čím sa menia roz-měrové parametre opracovávaného dielca aje nutné kalkulovat' s přídavným materiá-lom, čím sa zvyšuje odpad. Přídavný materiál je možné použiť pri róznych, priestorove nečleněných plachách.Použitie vyššej prúdovej hustoty vylučujeopracovanie napr. ozubení na strojárskyehvýrofbkoch, pretože na hrotoch ozubeniavplyvom koncentrácie prúdovej hustoty do-chádza k nadměrnému úheru materiálu, vprehlbeninách vplyvom nízkej prúdovejhustoty dochádza k miestnemu naleptaniuzákladného materiálu.

CieTom vynálezu je odstránif uvedené ne-dostatky a riešif vytváranie funfcčných vrs-tiev na tvarové náročných kovových mate-riáloch ako sú časti a dielce ozubených pře-vodových systémov tak, že súčasne sauskuteční odihlenie, leštenie a vytvereniefunkčnej vrstvy.

Podstatou spósobu podlá vynálezu je, žeopracovávaný dielec sa uchytí v zariadení,Iktoré umožňuje rotáciu dielca v obochsmeroch, pričom dielec je zapojený akoanoda.

Ako pracovný elektrolyt je použitý kúpelpozostávajúci zo směsi anorganických ky-selin v prostředí presýtenom trioxidom chro-movým, pričom ako katoda sa používá olo-vo legované Sb a Ag.

Vlastně vytváranie oteruvzdornej funkč-nej vrstvy sa vykonává dvojstupňovo. Vprvom stupni sa uskuteční odihlenie a vy-leštenie povrchu do vysokého lesku, pričommedzioperačný stabilizačný oplach zabez-pečuje dočasnú protiikoróznu ochranu, dru-hý stupeň je vytváranie funkčnej vrstvy nadielci, v podobě tvrdej klznej vrstvy.

Použité dielce boli zhotovené z ocele ČSN163.41.9 chemického zloženía: C (0,35 až 0,42 °/o),

Mn (0,10 až 0,80 %),

Si (0,15 až 0,33 %),

Cr (0,80 až 1,20 °/o),

Ni (1,60 až 2,10 %),

Mo (0,10 'až 0,20 %), P max. 0,035 % a S max. 0,035 °/o.

Pri tomto anodickom procese móžu pri-chádzať do- úvahy tieto realkcie na anóde: 1. Hydrolýza vody 12 H2O — 4e---> 4 H+ + 02 4 OH — 4-e---► i2 H2O + O2 2. Tvorba kovových solí

2RCOO- + M++---» RCOO-M-OOCR SO4-2 + Fe++---> FeSO4 3. Disociácia Ikovu M---» M + + + 2e 251536

Fe---> Fe + + + 2e ’ 4. Tvorba kyselin

RCOO- + H+---► RCOOH SO4 2 + 2 H +---> H2SO4

Pri optimálnych podmienkach, závislýchod1 konoentrácie elektrolytu, teploty rozto-ku, vodivosti, prúclovej hustoty, napátia ačasu, medhanizmus vytvárania funkčnej o-chrannej vrstvy prebieha v důsledku půso-benia molekúl trioxidu chrómového, resp.iontov v důsledku disociácie.

Konečná úprava funkčnej vrstvy sa pre-váldza ponorom v neutralizačnom kúpeli akonzervácií v minerálnom oleji. Příklad 1

Na vyhladzovanie povrchu a dosiahnutievysokého lesku bol použitý ELEKTROLYT Ipozostávajúci z: koncentrovanej H3PO4 h = 1,72 v množstve 69,24 g koncentrované] H2SO4 h = 1,84 v množstve 11,43 g šupinkového CrO3 čistoty 95,5 % v množstve 16,73 g zbytotk do 100 g H2O.

Pracovně podmienky: prúdová hustota IA = 60 až 80 A/dm2,

U = 12 až 14 V

pracovná teplotat = 60 až 70 °C expozičně dobaτ = 2 X 2 min.

Po elektrochemicko,m leštení povrchu ná-sledovala stabilizácia v roztoku pozostáva-júcom z: koncentrované1,j H2SO4 h = 1,84 v množstve '20,0 ml glycerínu h = 1,94 v množstve 35,0 ml1 %-ného liehového roztoku difoenzylSulfoxidu v množstve 15,0 ml zbytok do ÍOO ml H2O.

Pracovně podmienky:

pracovná teplotat = 20 až 25 °C doba ponoru v roztoku -r = 1 min. za rotácie obrobku.

Po stabiliizácií leštěného povrchu násle-doval oplach teplou vodou a úprava povr-chu za vytvárania funkčnej ochrannej vrst-vy v ELEKTROLYTE II. Příklad 2

Na vytváranie funkčnej oteruvzdornej'klznej vrstvy bol použitý ELEKTROLYT IIpozostávajúci z: koncentrovanej H3PO4 h = 1,72 v množstve 73,7 g šupinkového CrO3 čistoty 95,5 % v množstve 15,8 g zbytek do 100 g H2O. P r í ’k 1 a d 3 z koncentrovanej H3POi h = 1,72 v množstve 79,4 g z isopropylalkoholu h = 0,78 v množstve 18,0 g alkyly: 2-etylhexyl-isobutyl-dithiofosfát zinočnatý v množstve 2,6 g V oboch prípadoch platia tieto pracovněpodmienky: prúdová hustota IA = 40 až 60 A/dm2,

U = 10 až 12 V

pracovna teplotat = 40 až 60 °C expozičná dobaτ = 2 min. V oboch prípadoch bolo použité pracov-nej elektródy olova, legovaného Sb a Ag,pričom újber materiálu při hmotnosti 1 344gramov dosahoval 13 g, čo představuje 1 %z celkovej hmotnosti obrobku.

Konečná úprava bola urobenáneutralizačnom roztoku zloženia: ponorom NaHGO3 00,0 NaN02 3,0 zmáčadlo z rady sulfonovaných mastných alkoholov 0,5 zbytok do 100 g H2O.

Konečná úprava povrchu sa dbsiahla po-norom do minerálneho oleja.

Pri vyhodnotení drsnosti povrchu vzoriekboli namerané tieto hodnoty, pričom sa me-ralo v 4 bodoch do kríža. 251836 s

O š S O ‘Λ cm -φ cdm •’Φ xfio" o" o o © cniň "Φ m<ο" co" co" oo M cmco X}1 to oo co o*Φ b> ts

O O CO © © O *Φ LO TJH co in mi in m co miw

co © ooCO CO M1CO θ' O O © ΙΌΙΌ CO COq" o o t? ^-1 β 40 cd

H β

CD 4—' >w Φ o P<setí ; β >.

Ctí

PH Φ a, ctí 'a c

CM ctí Ό.

O Λ nd

CD

ftS§ II P-t

Φ ΉCl CO s«ň s -i > Sr—1

W βO Φ CM S>ζΛe J5

Q o

To o sw tq>U > CO b> bID M* io in oM řti Tfi 00 CD CO b Η NX^CO^ tPIOTT©" o" θ" CO Q* ©" cm co ο co co toio^m^io u^iom^©" θ' O © co © CM CO COCO Th "Φo" o" o"

CM Q 1ΌΙΌ IS tSo" CO O

ιό co ίοΗ H O 1Ό in Om s s © rH O O ΙΌ O MHO © © O b> CO r-^ rH 00^ CM CO CO rH r-^ rH ΙΌ o" co" rH rH © rH Q Q Π rH cm" cm"

CD to Ob» OO CM

M1 © *Φ"©" rH

ΙΌ CM Ob 00 H

CM

OO

Ml

Claims

251536 Vysvětlivky: Naměřené veličiny sú hodnoty merané před vlastnou úpravou povrchu a po vytvo-ří — horný Okraj vzodky rení furiklčnej pasivačnej ochrannej vrstvy, S — střed vzorky D — dolný Okraj vzodky PREDMET SpĎsob elektrochemického vytváraniafunkčnej vrstvy na povrchu ocelových diel-cov sa vyznačuje tým, že v elektrolýtochpozostávajúcich z 70 až 80 °/o hmotnostnýchkyseliny ortotosforečnej, 20 až 10 % hmot-nostných trioxidu chromového a 10 %hmotnostných vody, připadne 50 až 80 % VYNALEZU hmotnostných kyseliny ortofosforečnej, 40až 19,5 % hmot. isopropylalkoholu a 10 až0,5 % hmot. alkyly: 2-etylhexyl-isobutyl-di-thiofosfátu zinočnatého sa vytvára za rotácieocelových dielcov v oboch smeroch zapoje-ných ako anoda, funkčná oteruvzdornávrstva dvojstuipňovo.