RU2455400C2 - Method for electrolytic-plasma treatment of surface of conductive products - Google Patents

Method for electrolytic-plasma treatment of surface of conductive products Download PDF

Info

Publication number
RU2455400C2
RU2455400C2 RU2010139134/02A RU2010139134A RU2455400C2 RU 2455400 C2 RU2455400 C2 RU 2455400C2 RU 2010139134/02 A RU2010139134/02 A RU 2010139134/02A RU 2010139134 A RU2010139134 A RU 2010139134A RU 2455400 C2 RU2455400 C2 RU 2455400C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
reactor
anodes
plasma
product
Prior art date
Application number
RU2010139134/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010139134A (en
Inventor
Виталий Макарович Рябков (RU)
Виталий Макарович Рябков
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ)
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ), Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ)
Priority to RU2010139134/02A priority Critical patent/RU2455400C2/en
Publication of RU2010139134A publication Critical patent/RU2010139134A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2455400C2 publication Critical patent/RU2455400C2/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method involves pulling the product through the reactor of electrolyte-plasma treatment, the body of which is made of a non-conductive material to form the upper and lower symmetrical zones of the reactor, pumping of electrolyte flow through the upper and lower zones of the reactor and then through a hole in its anodes, launch of a plasma process by increasing the voltage at the anode and the surface of treated products in the pumped electrolyte. During a volt rise in the space between anodes and the workpiece the gas is fed under pressure through nozzles, the consumption of which is reduced until complete cessation of feeding, when a sustainable plasma process is achieved, and consumption of electrolyte is increased to the working level.
EFFECT: reduced time loss, power consumption and surface defects, in addition, the treatment can be performed without pre-heating of the electrolyte.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки поверхности токопроводящего проката и может найти применение при осуществлении технологических операций очистки и травления металлов и сплавов.The invention relates to the field of electrolyte-plasma surface treatment of conductive rolled products and can find application in the implementation of technological operations of cleaning and etching of metals and alloys.

Известен способ обработки поверхности, включающий воздействие на поверхность изделия-катода электроразрядной плазмой при принудительной подаче электролита в межэлектродное пространство между катодом и анодом, причем анод устанавливают эквидистантно обрабатываемой поверхности. (RU 96104583 A, C25D 5/00, опубликовано 27.02.1998 г.)A known method of surface treatment, including exposure to the surface of the cathode product by electric discharge plasma during forced supply of electrolyte into the interelectrode space between the cathode and the anode, the anode being mounted equidistant to the surface being treated. (RU 96104583 A, C25D 5/00, published 02/27/1998)

Недостатком известного способа является образование дефектов поверхности на стадии подъема напряжения до величины зажигания плазменных разрядов UKP на поверхности изделия, поскольку подъем напряжения идет при высоких плотностях тока с выделением значительной энергии. При повышенных температурах и возникновении плазменных разрядов формируется вспененный электролит, обладающий значительным сопротивлением, что обеспечивает возникновение плазменных разрядов на поверхности изделия при более низких плотностях тока. Это резко снижает вероятность образования прожогов и других дефектов на поверхности изделия, снижающих качество обработки.The disadvantage of this method is the formation of surface defects at the stage of voltage rise to the ignition value of plasma discharges U KP on the surface of the product, since the voltage rise at high current densities with the release of significant energy. At elevated temperatures and the occurrence of plasma discharges, a foamed electrolyte is formed with significant resistance, which ensures the occurrence of plasma discharges on the surface of the product at lower current densities. This dramatically reduces the likelihood of burns and other defects on the surface of the product, reducing the quality of processing.

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату является способ электролитно-плазменной обработки поверхности токопроводящего проката на катоде, включающий протягивание изделия через реактор электролитно-плазменной обработки, корпус которого выполнен из токонепроводящего материала с образованием верхней и нижней симметричных зон реактора, прокачивание потока электролита через верхнюю и нижнюю зоны реактора и затем через отверстия в его анодах, запуск плазменного процесса путем повышения напряжения на анодах и обработку поверхности изделия в прокачиваемом электролите. По известному способу электролит получают в отдельных секциях подготовки в виде пены и затем принудительно прокачивают через анод с отверстиями через реакционную камеру (реактор). Формирование вспененного электролита ведут при пропускании через электролит постоянного электрического тока при напряжении 150±20 В. (RU 2149930, C25F 1/00, опубликовано 27.05.2000 г.)The closest in essence and the technical result achieved is a method of electrolyte-plasma treatment of the surface of conductive rolled metal on the cathode, including pulling the product through an electrolyte-plasma treatment reactor, the casing of which is made of conductive material with the formation of upper and lower symmetric zones of the reactor, pumping the flow of electrolyte through the upper and the lower zone of the reactor and then through the holes in its anodes, starting the plasma process by increasing the voltage at the anodes and surface treatment of the product in the pumped electrolyte. According to the known method, the electrolyte is obtained in separate sections of the preparation in the form of foam and then forcedly pumped through the anode with holes through the reaction chamber (reactor). The formation of foamed electrolyte is carried out by passing a constant electric current through the electrolyte at a voltage of 150 ± 20 V. (RU 2149930, C25F 1/00, published on 05.27.2000)

Недостатком известного способа являются значительные затраты электроэнергии и сложность формирования горячего электролита с температурой, по меньшей мере, 75-80°С. Кроме того, при прекращении стационарного хода известного способа по самым различным причинам (резкое увеличение потока электролита, падение напряжения на анодах, вынужденная остановка технологической линии по производственным причинам с отключением реактора от источника электропитания и т.д.) сложно за минимальное время вновь запустить процесс зажигания плазменных разрядов. Возобновление обработки поверхности токопроводящего проката занимает достаточно большое время, что снижает производительность способа, приводит к увеличению расхода электроэнергии на подогрев электролита.The disadvantage of this method is the significant cost of electricity and the difficulty of forming a hot electrolyte with a temperature of at least 75-80 ° C. In addition, when the stationary course of the known method is terminated for a variety of reasons (a sharp increase in the electrolyte flow, voltage drop at the anodes, a forced shutdown of the production line due to production reasons with the reactor disconnected from the power source, etc.), it is difficult to restart the process in a minimum amount of time ignition of plasma discharges. The resumption of surface treatment of conductive rolled products takes a fairly long time, which reduces the productivity of the method, leads to an increase in energy consumption for heating the electrolyte.

Задачей и техническим результатом изобретения является снижение потерь времени, расхода электроэнергии и дефектов поверхности из-за локального тепловыделения при обработке токопроводящих изделий. Кроме того, обработку поверхности изделий можно осуществить без предварительного нагрева электролита.The objective and technical result of the invention is to reduce the loss of time, energy consumption and surface defects due to local heat during processing of conductive products. In addition, surface treatment of products can be carried out without preheating the electrolyte.

Технический результат достигается тем, что способ управления электролитно-плазменной обработкой поверхности токопроводящих изделий включает протягивание изделия через реактор электролитно-плазменной обработки, корпус которого выполнен из токонепроводящего материала с образованием верхней и нижней симметричных зон реактора, прокачивание потока электролита через верхнюю и нижнюю зоны реактора и затем через отверстия в его анодах, запуск плазменного процесса путем повышения напряжения на анодах и обработку поверхности изделия в прокачиваемом электролите, при этом при повышении напряжения в пространство между анодами и изделием через форсунки подают под давлением газ, подачу которого при достижении устойчивого плазменного процесса снижают до полного прекращения подачи и увеличивают расход электролита до рабочего уровня.The technical result is achieved by the fact that the method of controlling the electrolyte-plasma surface treatment of conductive products includes pulling the product through the electrolyte-plasma treatment reactor, the casing of which is made of conductive material with the formation of the upper and lower symmetric zones of the reactor, pumping the electrolyte flow through the upper and lower zones of the reactor and then through the holes in its anodes, starting the plasma process by increasing the voltage at the anodes and processing the surface of the product in pumped electrolyte, while increasing the voltage into the space between the anodes and the product through the nozzles, gas is supplied under pressure, the supply of which, when a stable plasma process is achieved, is reduced until the supply is completely stopped and the electrolyte consumption is increased to the working level.

Технический результат также достигается тем, что в качестве газа используют углекислый газ, инертные газы или азот.The technical result is also achieved by the fact that carbon dioxide, inert gases or nitrogen are used as the gas.

Осуществление способа по изобретению можно проиллюстрировать на примере с использованием установки электролитно-плазменной обработки, представленной на фиг.1, где:The implementation of the method according to the invention can be illustrated by example using the installation of electrolyte-plasma processing, shown in figure 1, where:

1 - реактор;1 - reactor;

2 - токонепроводящие трубы подачи электролита;2 - current-conducting pipes for supplying electrolyte;

3 - аноды с отверстиями;3 - anodes with holes;

4 - запорные ролики;4 - locking rollers;

5 - провода;5 - wires;

6 - входы системы сопел форсунок;6 - inputs of the nozzle nozzle system;

7 - обрабатываемое токопроводящее изделие;7 - processed conductive product;

8 - нижняя и верхняя зоны реактора 1;8 - lower and upper zones of the reactor 1;

9 - пространство между анодами 3 и поверхностью изделия 7;9 - the space between the anodes 3 and the surface of the product 7;

10 - трубопровод;10 - pipeline;

11 - заземляющие ролики.11 - grounding rollers.

Через реактор 1 установки электролитно-плазменной обработки, корпус которого состоит из верхней и нижней симметричных зон, выполненных из токонепроводящего материала, в направлении D протягивают обрабатываемое токопроводящее изделие 7: стальной лист, пруток, проволока, сортовой стальной прокат и т.д. Из внешней гидравлической сети на вход А токонепроводящих труб 2 подают электролит, который прокачивают через реактор 1, подавая электролит сначала в верхнюю и нижнюю симметричную зоны 8 реактора, а затем через отверстия в анодах 3 реактора - в пространство 9 между анодами 3 и соответствующими поверхностями изделия 7. Потери электролита, а также непредусмотренный выход газов и паров, образующихся при осуществлении способа, предотвращают запорными роликами 4. Выход отработанного электролита, паров и газов осуществляют через отверстия в торце корпуса реактора 1 и трубопровод 10, который выходом С соединен с преемниками и баком отработанного электролита. Для обеспечения функционирования электролитно-плазменной обработки поверхности изделия 7 через реактор 1 непрерывно прокачивают электролит.Through the reactor 1 of the electrolyte-plasma treatment installation, the casing of which consists of upper and lower symmetric zones made of a non-conductive material, the processed conductive product 7 is pulled in the direction D: steel sheet, bar, wire, long steel, etc. An electrolyte is supplied from the external hydraulic network to the input A of the non-conductive pipes 2, which is pumped through the reactor 1, supplying the electrolyte first to the upper and lower symmetric zones 8 of the reactor, and then through the holes in the anodes 3 of the reactor to the space 9 between the anodes 3 and the corresponding surfaces of the product 7. The loss of electrolyte, as well as the unintended exit of gases and vapors generated during the implementation of the method, is prevented by locking rollers 4. The output of spent electrolyte, vapors and gases is carried out through openings in the end face the reactor vessel 1 and the pipeline 10, which is connected to the successors and the spent electrolyte tank by the exit C. To ensure the functioning of the electrolyte-plasma surface treatment of the product 7 through the reactor 1, the electrolyte is continuously pumped.

Аноды 3 подключают к положительному полюсу постоянного или однополярного импульсного источника тока с помощью проводов 5. Электрическую цепь замыкают через токопроводящий электролит, находящийся в реакторе 1, токопроводящее изделие 7, заземляющие ролики 11 и заземление отрицательного полюса источника тока.Anodes 3 are connected to the positive pole of a constant or unipolar pulsed current source using wires 5. The electric circuit is closed through a conductive electrolyte located in the reactor 1, conductive article 7, grounding rollers 11 and grounding of the negative pole of the current source.

При повышении напряжения, подаваемого на аноды от внешнего источника электрического тока, через входы В системы сопел 6 форсунок из внешней сети в пространство 9 между анодами 3 и изделием 7 подают под давлением газ, который вспенивает электролит, тем самым увеличивая электрическое сопротивление электролита между анодами 3 и соответствующими поверхностями обрабатываемого изделия 7. Поэтому достижение напряжения зажигания микроплазменных разрядов UKP и запуск плазменного процесса на поверхности обрабатываемого изделия 7 происходит при более низких плотностях тока и при любой температуре вспененного электролита, в том числе и при температуре менее 80°С. Возобновление плазменного процесса также легко происходит после внезапных остановок протягивания изделия 7, а также при резких увеличениях скорости протягивания изделия 7, отключении тока, т.е. в ситуациях, требующих повторных запусков плазменного процесса.With an increase in the voltage supplied to the anodes from an external source of electric current, gas is injected under pressure into the space 9 between the anodes 3 and the product 7 through the nozzle system 6 of the nozzles from the external network, which foams the electrolyte, thereby increasing the electrical resistance of the electrolyte between the anodes 3 and the corresponding surfaces of the workpiece 7. Therefore, the achievement of the ignition voltage of microplasma discharges U KP and the start of the plasma process on the surface of the workpiece 7 occurs when lower current densities and at any temperature of the foamed electrolyte, including at temperatures below 80 ° C. The resumption of the plasma process also easily occurs after sudden stops pulling the product 7, as well as with sharp increases in the speed of drawing the product 7, turning off the current, i.e. in situations requiring repeated starts of the plasma process.

Запуск плазменного процесса осуществляют путем ручного управления подачей газа в реактор 1 через систему сопел 6 форсунок с одновременным управлением величиной напряжения на аноде или с использованием автоматической системой управления всем процессом электролитно-плазменной обработки изделий.The start of the plasma process is carried out by manually controlling the gas supply to the reactor 1 through a system of nozzles 6 nozzles with simultaneous control of the voltage at the anode or using an automatic control system for the entire process of electrolyte-plasma processing of products.

При достижении устойчивого плазменного процесса обработки изделия подачу газа снижают до полного прекращения подачи и увеличивают расход электролита через реактор 1 до рабочего уровня.Upon reaching a stable plasma process of processing the product, the gas supply is reduced until the supply is completely stopped and the electrolyte flow rate through the reactor 1 is increased to the operating level.

В случае обработки поверхности токопроводящих изделий с целью удаления окалины, оксидных пленок или технологической смазки эффективнее использовать в качестве электролита водный раствор бикарбоната натрия, а в качестве газа - углекислый газ СО2. В случае обработки поверхности изделий с использованием водных растворов солей цинка, алюминия, никеля (ZnSO4, Al2(SO4)3, NiSO4) и т.д. с образованием защитных покрытий эффективнее использовать в качестве газа азот или инертные газы.In the case of surface treatment of conductive products in order to remove scale, oxide films or technological grease, it is more efficient to use an aqueous solution of sodium bicarbonate as an electrolyte, and carbon dioxide CO 2 as a gas. In the case of surface treatment of products using aqueous solutions of salts of zinc, aluminum, nickel (ZnSO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , NiSO 4 ), etc. with the formation of protective coatings, it is more efficient to use nitrogen or inert gases as a gas.

Для обработки стальной ленты из стали 08КП толщиной 1 мм и шириной 200 мм в 10% растворе бикарбоната натрия с температурой 65-70°С в реакторе с межэлектродным зазором 10 мм напряжение устойчивого плазменного процесса составило 125-135 В при скорости его повышения 25-30 В/мин, а расходы электролита и углекислого газа составили 5-8 л/мин и 4-7 л/мин соответственно. Скорость движения ленты обеспечивала время обработки поверхности 0,2-0,5 сек. При этом давление углекислого газа в магистрали форсунки диаметром 0,2-0,3 мм составило 3-4 атм., а давление вспененного электролита внутри реактора - 1,1-1,2 атм.For processing steel strip made of 08KP steel 1 mm thick and 200 mm wide in a 10% solution of sodium bicarbonate with a temperature of 65-70 ° C in a reactor with an interelectrode gap of 10 mm, the voltage of the stable plasma process was 125-135 V at a rate of increase of 25-30 V / min, and the flow rate of electrolyte and carbon dioxide amounted to 5-8 l / min and 4-7 l / min, respectively. The speed of the tape provided a surface treatment time of 0.2-0.5 seconds. The pressure of carbon dioxide in the nozzle line with a diameter of 0.2-0.3 mm was 3-4 atm., And the pressure of the foamed electrolyte inside the reactor was 1.1-1.2 atm.

Claims (2)

1. Способ управления электролитно-плазменной обработкой поверхности токопроводящих изделий, включающий протягивание изделия через реактор электролитно-плазменной обработки, корпус которого выполнен из токонепроводящего материала, с образованием верхней и нижней симметричных зон реактора, прокачивание потока электролита через верхнюю и нижнюю зоны реактора и затем через отверстия в его анодах, запуск плазменного процесса путем повышения напряжения на анодах и обработку поверхности изделия в прокачиваемом электролите, отличающийся тем, что при повышении напряжения в пространство между анодами и изделием через форсунки подают под давлением газ, расход которого при достижении устойчивого плазменного процесса снижают до полного прекращения подачи и увеличивают расход электролита до рабочего уровня.1. The method of controlling the electrolyte-plasma surface treatment of conductive products, including pulling the product through an electrolyte-plasma treatment reactor, the casing of which is made of conductive material, with the formation of upper and lower symmetric zones of the reactor, pumping the electrolyte flow through the upper and lower zones of the reactor and then through holes in its anodes, starting the plasma process by increasing the voltage at the anodes and treating the surface of the product in the pumped electrolyte, characterized it that when the voltage to the space between the anodes and the workpiece is fed through the nozzle under pressure, which when the steady flow of the plasma process is reduced to a complete cessation of flow and increase the flow of electrolyte to the working level. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа используют углекислый газ, инертные газы или азот. 2. The method according to claim 1, characterized in that the gas used is carbon dioxide, inert gases or nitrogen.
RU2010139134/02A 2010-09-23 2010-09-23 Method for electrolytic-plasma treatment of surface of conductive products RU2455400C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139134/02A RU2455400C2 (en) 2010-09-23 2010-09-23 Method for electrolytic-plasma treatment of surface of conductive products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139134/02A RU2455400C2 (en) 2010-09-23 2010-09-23 Method for electrolytic-plasma treatment of surface of conductive products

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010139134A RU2010139134A (en) 2012-03-27
RU2455400C2 true RU2455400C2 (en) 2012-07-10

Family

ID=46030608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010139134/02A RU2455400C2 (en) 2010-09-23 2010-09-23 Method for electrolytic-plasma treatment of surface of conductive products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2455400C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2547372C2 (en) * 2013-08-21 2015-04-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" Фгуп "Цнии Км "Прометей" Production of coatings on surfaces of metals and alloys
RU2581957C1 (en) * 2014-12-12 2016-04-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for scale removal from surface of flat rolled stock in electrolyte

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1249012A (en) * 1997-01-24 2000-03-29 丹尼拉·维塔列维奇·雅可夫 Method of multifunctional surface treatment, and device for implementing same
RU2149930C1 (en) * 1999-07-30 2000-05-27 Рябков Данила Витальевич Method of surface modification of metal articles and device for method realization
RU2213811C1 (en) * 2000-07-28 2003-10-10 Рябков Данила Витальевич Updated process and apparatus for cleaning and/or coating metal surfaces by means of electric plasma technology

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1249012A (en) * 1997-01-24 2000-03-29 丹尼拉·维塔列维奇·雅可夫 Method of multifunctional surface treatment, and device for implementing same
RU2149930C1 (en) * 1999-07-30 2000-05-27 Рябков Данила Витальевич Method of surface modification of metal articles and device for method realization
RU2213811C1 (en) * 2000-07-28 2003-10-10 Рябков Данила Витальевич Updated process and apparatus for cleaning and/or coating metal surfaces by means of electric plasma technology

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2547372C2 (en) * 2013-08-21 2015-04-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" Фгуп "Цнии Км "Прометей" Production of coatings on surfaces of metals and alloys
RU2581957C1 (en) * 2014-12-12 2016-04-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for scale removal from surface of flat rolled stock in electrolyte

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010139134A (en) 2012-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4774177B2 (en) Improved method and apparatus for cleaning and / or coating metal surfaces using electroplasma technology
WO1997035052A1 (en) An electrolytic process for cleaning electrically conducting surfaces
RU2455400C2 (en) Method for electrolytic-plasma treatment of surface of conductive products
CN107338469B (en) A kind of method of ironware surface zinc layers and chromium passivating layer electrolytic deplating process
TWI424096B (en) Method for forming anodic oxide film
US6582586B1 (en) Method of removing scales and preventing scale formation on metal materials and apparatus therefor
CN111570942A (en) Side wall insulated cathode of jet electrochemical machining tool
EP0502537B1 (en) Apparatus for continuous electrolytic treatment of aluminum article
CN202610379U (en) Continuous electrolytic polishing device for nickel tungsten alloy strip
JP2016119359A (en) Washing method for semiconductor substrates
JP4145136B2 (en) Continuous processing method of steel wire
CN111621829A (en) Method and equipment for ceramic surface treatment of aluminum alloy with high Cu content and/or Si content
US20030085113A1 (en) Process and apparatus for cleaning and/or coating metal surfaces using electro-plasma technology
RU2581957C1 (en) Method for scale removal from surface of flat rolled stock in electrolyte
JPH11343586A (en) Descaling method of titanium material
RU2725441C1 (en) Method of electrolytic-plasma polishing of parts from titanium alloys
JP2018111859A (en) Plating apparatus and plating method
RU2694397C1 (en) Method of electrolytic-plasma removal of coatings from parts from alloyed steels and heat-resistant alloys
US20230295868A1 (en) Fiber Material Having a Manganese Oxide Coating
RU2553749C2 (en) Thermal erosion processing process
CN112981435A (en) Method for treating electrolytic bath anode effect
CN117884427A (en) Low-temperature plasma rust removal process for copper foil end face
KR100494576B1 (en) Apparatus for Treating a Surface of Chrome Oxidize Passivation
KR0112513Y1 (en) Spray apparatus of electrlyte
RU2578623C1 (en) Electrolytic method for removing scales from belt of rolled metal