DE1298856B

DE1298856B - Process for the electrolytic processing of workpieces

Info

Publication number: DE1298856B
Application number: DEA42606A
Authority: DE
Inventors: Gary Simon P
Original assignee: Anocut Engineering Co
Current assignee: Anocut Engineering Co
Priority date: 1962-03-23
Filing date: 1963-03-15
Publication date: 1969-07-03
Also published as: CH405531A; US3245891A; GB1031663A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektro- Die Temperatur wird durch die Heizwirkung des lyrischen Bearbeitung von Werkstücken aus einer zum starken elektrischen Stroms und in einem gewissen überwiegenden Teil Vanadium, Niobium oder Tantal Umfang durch die Reibungswärme des Elektrolyten enthaltenden Legierung, wobei zwischen einer Elek- aufrechterhalten.The invention relates to a method for electro- The temperature is determined by the heating effect of the lyrical processing of workpieces from a to strong electric current and in a certain way predominantly vanadium, niobium or tantalum due to the frictional heat of the electrolyte containing alloy, being maintained between an elec-

trode und dem unmittelbar benachbarten Werkstück 5 Die Konzentration des Bromide kann innerhalb ein flüssiger Elektrolyt hindurchgefühlt wird und ein weiter Grenzen schwanken. Selbstverständlich spielt Strom hoher Dichte in einer solchen Richtung fließt, die Konzentration sowohl hinsichtlich der Menge der daß das Werkstück anodisch ist. gebildeten Bromid-Ionen als auch der Leitfähigkeittrode and the immediately adjacent workpiece 5 The concentration of the bromide can be within a liquid electrolyte is sensed through it and the limits vary widely. Of course it plays High density current flows in such a direction, the concentration both in terms of the amount of that the workpiece is anodic. bromide ions formed as well as the conductivity

Der Bearbeitungsspalt liegt im allgemeinen im Be- der Lösung eine Rolle. Bei Verwendung einer gereich von 0,001 bis 0,1 mm. Der Elektrolyt wird bei io sättigten Natriumbromidlösung erhält man eine Eineinem Überdruck vöö, 2 bis 20 kg/cm² in diesen Spalt dringgeschwindigkeit der Elektrode in das Werkstück eingebracht. Der Strom hat eine Dichte von 75 bis von etwa 1,3 mm pro Minute bei einer Stromdichte 1000 A/cm² bei einer Spannung von 5 bis 24 V. Die von 150 A/cm². Diese Eindringgeschwindigkeit ändert Eindringgeschwindigkeit erreicht bei einer Strom- sich nicht wesentlich, solange die Konzentration nicht dichte von 150 A/cm² etwa 2,5 mm pro Minute. Die i₅ unter 15 g Natriumbromid pro Liter absinkt. Eine Abtraggeschwindigkeit ist nicht von der Härte des stärkere Verringerung der Konzentration führt zu Werkstoffes, sondern vielmehr von seinen chemischen einer entsprechenden Abnahme der Bearbeitungs-Eigenschaften abhängig. geschwindigkeit, die nach einem Absinken der Kon-The machining gap generally plays a role. When using a range from 0.001 to 0.1 mm. When the sodium bromide solution is saturated, the electrolyte is introduced into the workpiece ^{at an excess pressure of 2 to 20 kg / cm 2 in this gap.} The current has a density of 75 to about 1.3 mm per minute at a current density of 1000 A / cm ² at a voltage of 5 to 24 V. That of 150 A / cm ² . This penetration rate changes penetration does not reach at a current substantially as long as the concentration does not density of 150 A / cm ^{2 is} about 2.5 mm per minute. The i ₅ drops below 15 g sodium bromide per liter. A removal rate is not dependent on the hardness of the greater reduction in the concentration leads to the material, but rather on its chemical, a corresponding decrease in the machining properties. speed, which after a decrease in the

Die elektrolytische Bearbeitung ermöglicht mit zentration auf 0,7 g pro Liter vernachlässigbar wird, hoher Geschwindigkeit und gleichzeitig hoher Ober- 20 Die Kosten für Natriumbromid sind verhältnisflächengüte die Herstellung komplexer Formen, die mäßig hoch im Vergleich zu denen für in den Elekmit den üblichen herkömmlichen Bearbeitungsmitteln trolyten gebräuchliche Salze, insbesondere denen für nicht zu verwirklichen sind. Dieses Verfahren er- Natriumchlorid. Man kann jedoch nicht einen Elekmöglicht die Bearbeitung zahlreicher Metalle und trolyten mit einer schwächeren Natriumbromid-Legierungen, jedoch ließen sich bisher Niob, Tantal 25 Konzentration verwenden, da man dann bei der ge- und Vanadium sowie Legierungen mit wesentlichen wünschten Spannung nicht mehr die angestrebten Anteilen dieser Metalle mit Hilfe dieses Verfahrens Stromdichten erreichen kann,
nicht bearbeiten. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, kann manThe electrolytic machining allows with a concentration of 0.7 g per liter, which is negligible, high speed and at the same time high surface quality, the production of complex shapes that are moderately high compared to those for in the elec with the usual conventional machining means trolytes common salts, especially those for which cannot be realized. This procedure uses sodium chloride. However, it is not possible to process numerous metals and trolytes with a weaker sodium bromide alloys, however, niobium, tantalum 25 concentration could be used up to now, since the desired proportions are no longer required in the case of the iron and vanadium and alloys with a significant desired voltage these metals can achieve current densities with the help of this process,
do not edit. To counter this difficulty, one can

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dem Elektrolyten zusätzlich zu dem Bromid eine bedie elektrolytische Bearbeitung dieser Metalle sowie 30 stimmte Menge von Natriumchlorid oder eines entvon Legierungen zu ermöglichen, die diese Metalle in sprechenden Salzes zusetzen. Die Verwendung von einer solchen Menge-enthalten, daß sie sich mit den Natriumchlorid ist bei der elektrolytischen Bearbeiüblichen elektrolytischen Verfahren nicht bearbeiten tung bekannt, jedoch ermöglicht sie für sich allein lassen. die anodische Auflösung von Niobium, Tantal undThe invention is therefore based on the object of operating the electrolyte in addition to the bromide electrolytic machining of these metals as well as a correct amount of sodium chloride or one of it To enable alloys that add these metals in talking salt. The usage of in such an amount that it is common with the sodium chloride in electrolytic machining Electrolytic processes are not known to edit processing, but they allow for themselves permit. the anodic dissolution of niobium, tantalum and

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Elek- 35 Vanadium nicht. Der Zusatz von Natriumchlorid hat trolyt verwendet wird, der in einer mindestens den Vorteil, daß er die Verwendung einer verhältnis-0,007 η-Lösung zwar ionisierbares, aber nicht hydro- mäßig niedrigen Konzentration des kostspieligeren lysierbares Bromid eines in der Tabelle der Redox- Bromids bei gleichzeitig hoher Leitfähigkeit des Elekpotentiale über den Werten von Uran liegenden trolyten ermöglicht. Auf diese Weise erhält man eine Metall-Ions enthält. 40 wenig kostspielige Lösung, so daß man davon ab-This object is achieved in that an electrolyte does not have vanadium. The addition of sodium chloride has Trolyt is used in at least one advantage that it uses a ratio of -0.007 η-solution ionizable, but not hydro- moderately low concentration of the more expensive one lysable bromide one in the table of redox bromide with simultaneously high conductivity of the electrical potential trolytes above the values of uranium. This is how you get one Contains metal ions. 40 low-cost solution, so that one can

Dabei wird der Werkstoff anodisch gelöst, indem sehen könnte, den Elektrolyten mehrmals zu verer in dem Elektrolyten Niobium-, Tantal- oder ■ wenden.The material is anodically dissolved in that the electrolyte could be seen to verer several times niobium, tantalum or ■ turn in the electrolyte.

Vanadiumbromid bildet, das durch den Elektrolyt- Nachstehend sind einige Beispiele des in dem er-Vanadium bromide is formed by the electrolyte. Below are some examples of the

strom fortgetragen wird. Zum Erhalten der Bromid- findungsgemäßen Verfahren zu verwendenden Elek-Ionen kann man je nach Preislage Natrium- oder 45 trolyten angegeben:
Kaliumbromid verwenden, obwohl sich das Verfahrenelectricity is carried away. To obtain the bromide method according to the invention to be used electrolytes, depending on the price, sodium or 45 trolytes can be specified:
Use potassium bromide though the procedure

mit Kalzium- oder Ammoniumbromid gleich gut Beispiel Aequally good with calcium or ammonium bromide Example A

durchführen läßt. Der die Bromid-Ionen lieferndecan be carried out. The one supplying the bromide ions

Stoff muß den nachstehenden Anforderungen gerecht Der Elektrolyt setzt sich aus der folgenden MischungSubstance must meet the following requirements The electrolyte is made up of the following mixture

werden: Er muß wasserlöslich, auf dem Markt zu 50 zusammen:
niedrigen Preisen erhältlich sein, darf nicht in Hydro- -j 1 w_asser be: It must be water-soluble, on the market to 50 together:
low prices are not allowed in hydro -j 1 _water

lyse übergeben, und die positiven Ionen dürfen wäh- .'passed lysis, and the positive ions may select. '

rend des Bearbeitungsvorgangs keinen galvanischen ⁷>⁵ S Natriumbromid. ^{No galvanic 7} > ⁵ S sodium bromide at the end of the machining process.

Niederschlag bilden.. Somit ist jedes Ion, dessen elek- In diesem Beispiel verwendet man für den Elektromotorische Kraft höher ist als die Werte von Uran, 55 trolyten nur Natriumbromid in einer 0,07 n-Lösung. zu dieser Verwendung geeignet. Die normale Tem- DieNatriumbromid-Menge kann zwischen 2 und 30 g peratur des Elektrolyten beträgt während der Be- pro Liter liegen, was einer 0,02 bis 0,30 n-Lösung arbeitung dieser Werkstoffe etwa 38 bis 50° C. Vor- entspricht. Einerseits hat es keine Vorteile, wenn man zugsweise soll die Temperatur bei Vermeidung von eine höhere Konzentration von Natriumbromid als Kavitation oder Blasenbildung im Bereich des Strom- 60 30 g pro Liter verwendet, und andererseits sinkt der durchgangs möglichst hoch sein. Wirkungsgrad des Elektrolyten unterhalb von 2 g proPrecipitation is formed .. Thus, every ion whose elec- In this example is used for the electric motor Force is higher than the values of uranium, 55 trolytes only sodium bromide in a 0.07N solution. suitable for this use. The normal amount of sodium bromide can be between 2 and 30 g temperature of the electrolyte is during the loading per liter, which is a 0.02 to 0.30 n solution Processing of these materials approx. 38 to 50 ° C. Pre-corresponds. On the one hand, there is no benefit in being preferably, the temperature should be avoided while avoiding a higher concentration of sodium bromide than Cavitation or blistering in the range of the current 60 30 g per liter is used, and on the other hand the decreases be as high as possible. Electrolyte efficiency below 2 g per

Die Bildung einiger Blasen ist unvermeidlich, da Liter rasch ab. Die Abtraggeschwindigkeit liegt bei aus dem anodischen Werkstoff Wasserstoff entweicht, einer Konzentration von 2 g pro Liter zwischen der jedoch muß die Geschwindigkeit des Elektrolytstroms Hälfte und drei Vierteln der Abtraggeschwindigkeit dazu ausreichen, diese Blasen fortzuspülen, bevor sie 65 bei einer Konzentration von etwa 8 g pro Liter, den Bearbeitungsvorgang fühlbar beeinträchtigen Bei 2 g pro Liter reicht die Konzentration der können. Der angegebene Temperaturbereich ver- Bromid-Ionen gerade aus für eine befriedigende Behindert jedoch mit Erfolg eine solche Blasenbildung. arbeitung.The formation of some bubbles is inevitable as liters decrease rapidly. The removal rate is included hydrogen escapes from the anodic material, a concentration of 2 g per liter between the however, the speed of the electrolyte flow must be half and three quarters of the removal speed sufficient to flush these bubbles away before they 65 at a concentration of about 8 g per liter, noticeably affect the machining process. At 2 g per liter, the concentration of can. The specified temperature range is just about bromide ions for a satisfactory handicap however, with success such blistering. work.

Example B.

Der Elektrolyt hat folgende Zusammensetzung:
11 Wasser,The electrolyte has the following composition:
11 water,

0,8 g Natriumbromid, ''0.8 g sodium bromide, ''

15 g Natriumchlorid.15 g sodium chloride.

In diesem Beispiel liegt eine etwa 0,007 n-Lösung von Natriumbromid vor. Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung einer möglichst geringen Natriumbromid-Menge kombiniert mit einem zum Erhalten einer passenden Leitfähigkeit des Elektrolyten ausreichenden Natriumchlorid-Anteil. Im Beispiel B sind die Mengenanteile Mindestanteile. Wenn man die Menge des einen oder anderen der Salze verringert, nimmt der Wirkungsgrad der Lösung rasch ab. Die Bromid-Konzentration liegt hart an der Grenze, unterhalb welcher eine Verknappung von Bromid-Ionen auftritt. Im Beispiel B beträgt die Eindringgeschwindigkeit etwa ein Viertel bis ein Drittel der mit dem nachstehenden Beispiel C möglichen Eindringgeschwindigkeit. In this example there is about a 0.007N solution of sodium bromide. This example illustrates the use of the lowest possible amount of sodium bromide combined with one to obtain a suitable conductivity of the electrolyte, sufficient sodium chloride content. In example B the proportions are minimum proportions. If you decrease the amount of one or the other of the salts, the efficiency of the solution decreases rapidly. The bromide concentration is hard on the Limit below which a shortage of bromide ions occurs. In example B, the penetration speed is about a quarter to a third of the rate of penetration possible with Example C below.

Beispiel C
Der Elektrolyt setzt sich zusammen aus:Example C
The electrolyte is made up of:

11 Wasser,
15 g Natriumbromid,
450 g Natriumchlorid.11 water,
15 g sodium bromide,
450 g sodium chloride.

Das Natriumbromid liegt in einer 0,14 n-Lösung vor.The sodium bromide is in a 0.14N solution.

Hier sei festgestellt, daß es für die Mengenverhältnisse der Bestandteile des Elektrolyten keine bestimmte Grenze gibt. Von einem bestimmten Natriumbromid-Mindestanteil an steigt der Wirkungsgrad des Elektrolyten nach einer exponentiellen Kurve an, d. h., er steigt anfangs von der Mindestkonzentration an rasch und weiter nach Maßgabe der Steigerung der Konzentration an Bromid-Ionen langsamer an, und zwar bis zu einem Punkt, an dem ein weiteres Zusetzen von Natriumbromid auf die Verbesserung der Abtraggeschwindigkeit des Werkstoffes keinen Einfluß mehr hat. Die Anwesenheit von Natriumchlorid erhöht die Leitfähigkeit, da einerseits in der Lösung mehr leitende Ionen vorhanden sind und andererseits das Natriumchlorid in Lösung eine bessere Leitfähigkeit bewirkt als das Natriumbromid. Im Beispiel C sind die Mengenverhältnisse angegeben, bei denen man in bezug auf die Kosten des Elektrolyten einen maximalen Wirkungsgrad erzielt. Bei diesen Mengenverhältnissen erhielt man bei einer Stromdichte von 150 A/cm² eine Eindringgeschwindigkeit von 1,25 mm pro Minute und bei einer Stromdichte von 300 A/cm² eine Eindringgeschwindigkeit von 2,5 mm pro Minute. Eine Verringerung der Natriumbromid-Konzentration führt zu einem Absinken der Eindringgeschwindigkeit, während ihre Erhöhung an dem Wirkungsgrad des Elektrolyten nichts ändert.It should be noted here that there is no specific limit to the proportions of the constituents of the electrolyte. From a certain minimum sodium bromide content onwards, the efficiency of the electrolyte increases according to an exponential curve, that is, it increases rapidly from the minimum concentration onwards and further more slowly as the concentration of bromide ions increases, up to a point at which a further addition of sodium bromide no longer has any influence on the improvement of the material removal rate. The presence of sodium chloride increases the conductivity, since on the one hand more conductive ions are present in the solution and on the other hand the sodium chloride in solution causes better conductivity than the sodium bromide. In example C, the quantitative ratios are given in which a maximum efficiency is achieved with respect to the cost of the electrolyte. With these quantitative ratios, a penetration rate of 1.25 mm per minute was obtained at a current density of 150 A / cm ² and a penetration rate of 2.5 mm per minute at a current density of 300 A / cm ^2. A decrease in the sodium bromide concentration leads to a decrease in the rate of penetration, while its increase does not change the efficiency of the electrolyte.

Zur Steigerung der Leitfähigkeit des Elektrolyten könnte man an Stelle des Natriumchlorids ein anderes Salz, beispielsweise Kaliumbromid, Kalziumbromid oder Ammoniumbromid, verwenden. Es genügt, wenn dieses Salz zum Liefern von genügend Brom-Ionen löslich ist, das Metall-Ion des Salzes beim Galvanisierungsvorgang nicht niederschlägt und das Salz billig ist.To increase the conductivity of the electrolyte, you could use another instead of sodium chloride Use a salt such as potassium bromide, calcium bromide, or ammonium bromide. It is enough if this salt is soluble to provide enough bromine ions, the metal ion of the salt in the electroplating process does not precipitate and the salt is cheap.

Claims

Patent claims:

1. Process for the electrolytic machining of workpieces from a predominantly Part of an alloy containing vanadium, niobium or tantalum, between an electrode and a liquid electrolyte is passed through the immediately adjacent workpiece and a High density current flows therethrough in such a direction that the workpiece is anodic characterized in that an electrolyte is used which is in an at least 0.007 N solution Although ionizable, but not hydrolyzable bromide one in the table of redox potentials contains metal ions above the values of uranium.

2. The method according to claim 1, characterized in that a sodium, potassium, calcium and / or ammonium bromide is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the bromide in at least one 0.018 η solution is used.

4. The method according to claim 3, characterized in that a 0.018 to 0.3 n solution is used.

5. The method according to claim 1 or 2, wherein a current with a density of 150 A / cm ² at a voltage of about 6 V is allowed to flow between the electrode and the workpiece, characterized in that an electrolyte is used which also has a Contains ionizable salt that does not form galvanic deposits during the machining process.

6. The method according to claim 5, characterized in that an electrolyte is used, the per liter 0.7 to 15 g of bromide and 15 to 500 g of the additional ionizable salt contains.