RU2624881C2 - Method of electrochemical processing of the steel detail - Google Patents

Method of electrochemical processing of the steel detail Download PDF

Info

Publication number
RU2624881C2
RU2624881C2 RU2015146274A RU2015146274A RU2624881C2 RU 2624881 C2 RU2624881 C2 RU 2624881C2 RU 2015146274 A RU2015146274 A RU 2015146274A RU 2015146274 A RU2015146274 A RU 2015146274A RU 2624881 C2 RU2624881 C2 RU 2624881C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
processing
steel
ethanol
electrochemical processing
Prior art date
Application number
RU2015146274A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015146274A (en
Inventor
Марина Александровна Леушка
Алмаз Фивзатович Гайсин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2015146274A priority Critical patent/RU2624881C2/en
Publication of RU2015146274A publication Critical patent/RU2015146274A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624881C2 publication Critical patent/RU2624881C2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/34—Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32

Landscapes

  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method involves the action of an electrolyte on a part using an electric current at a temperature of 30-40°C. The part is connected to the positive pole of a constant current source and an electrolyte prepared by dissolving perchloric acid 60-90 g, ethanol 540-590 g, butyl glycol 80-120 g in distilled water 100-140 g, and the processing of the part in the electrolyte is carried out at a voltage of 15-20 V for 3-5 minutes.
EFFECT: reduced processing time, surface roughness and hardness of the product.
7 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к упрочнению стальных изделий, и может быть использовано для работы в узлах трения, для повышения твердости поверхности деталей.The invention relates to the field of electrophysical and electrochemical processing, in particular to hardening of steel products, and can be used to work in friction units, to increase the hardness of the surface of parts.

Известен способ (Патент РФ №2561549, опубликован 27.08.2015) для модификации поверхности раствором, содержащим лимонную кислоту с концентрацией в диапазоне от 1,665 г/л до 982 г/л, гидродифторид аммония с концентрацией от 2 г/л до 360 г/л и не более 3,35 г/л сильной кислоты. Обработка заготовки включает воздействие на поверхность водного раствора электролита, регулирование температуры ванны меньше или равной 85°C, подключение заготовки к аноду источника питания постоянного тока в ванну и пропускание через ванну тока менее чем 255000 А/м2. Недостатком этого способа является высокая плотность тока и, соответственно, повышенные требования к электробезопасности.A known method (RF Patent No. 2561549, published August 27, 2015) for surface modification with a solution containing citric acid with a concentration in the range from 1.665 g / l to 982 g / l, ammonium hydrodifluoride with a concentration from 2 g / l to 360 g / l and not more than 3.35 g / l of strong acid. Processing the preform involves exposing the surface of the aqueous electrolyte solution, adjusting the temperature of the bath to less than or equal to 85 ° C, connecting the preform to the anode of a DC power source into the bath, and passing less than 255,000 A / m 2 of current through the bath. The disadvantage of this method is the high current density and, accordingly, increased requirements for electrical safety.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ получения оксидного покрытия на стали (Патент РФ №2449062, опубликован 27.04.2012). Оксидирование производят с использованием переменного ассиметричного тока при соотношении катодной и анодной составляющих тока 2:1, катодной плотности тока 0,83 А/дм2, напряжении 15-20 В и при соотношении в электролите компонентов, г/л: сульфат кобальта 100-150, хлорид кобальта 10-16, сульфат железа 8-10, сульфат никеля 15-20, полимолибдат аммония 35-40, борная кислота 20-30, лимонная кислота 2,5-3. В указанном способе образец для оксидирования из стали Ст3 помещали в электролит, содержащий соли кобальта, молибдена, железа, никеля, лимонную и борную кислоты, подключали его к аноду, а отрицательный потенциал подавали на противоэлектрод из нержавеющей стали. При подключении к источнику тока в катодный полупериод на поверхность стали осаждались ионы металла, входящие в состав соли (в электролите), а в анодный полупериод они окислялись до оксидов.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method is a method for producing an oxide coating on steel (RF Patent No. 2449062, published 04/27/2012). Oxidation is carried out using an alternating asymmetric current with a ratio of the cathodic and anodic components of the current 2: 1, a cathodic current density of 0.83 A / dm 2 , a voltage of 15-20 V and a ratio of components in the electrolyte, g / l: cobalt sulfate 100-150 , cobalt chloride 10-16, iron sulfate 8-10, nickel sulfate 15-20, ammonium polymolybdate 35-40, boric acid 20-30, citric acid 2.5-3. In this method, a sample for oxidation from St3 steel was placed in an electrolyte containing salts of cobalt, molybdenum, iron, nickel, citric and boric acid, it was connected to the anode, and a negative potential was applied to the stainless steel counter electrode. When connected to a current source in the cathode half-period, metal ions deposited in the salt (in the electrolyte) were deposited onto the steel surface, and they were oxidized to oxides in the anode half-period.

Недостатком способа-прототипа является длительность обработки (60 мин), необходимость дополнительно применять соли металлов и недостаточная твердость обработанной поверхности.The disadvantage of the prototype method is the processing time (60 min), the need to additionally use metal salts and insufficient hardness of the treated surface.

Задачей изобретения (техническим результатом) является снижение времени обработки, подбор более доступного состава электролита и повышение твердости изделия.The objective of the invention (technical result) is to reduce processing time, the selection of more affordable electrolyte composition and increase the hardness of the product.

Технический результат в способе электрохимической обработки стальной детали, включающем воздействие электролита на деталь с использованием электрического тока при температуре 30-40°С, достигается тем, что деталь подключают к положительному полюсу источника постоянного тока, при этом используют электролит, приготовленный растворением хлорной кислоты 60-90 г, этанола 540-590 г, бутилгликоля 80-120 г в дистиллированной воде 100-140 г, а обработку детали в электролите осуществляют при напряжении 15-20 В в течение 3-5 минут.The technical result in the method of electrochemical processing of a steel part, including the action of an electrolyte on the part using electric current at a temperature of 30-40 ° C, is achieved by the fact that the part is connected to the positive pole of a direct current source, while using an electrolyte prepared by dissolving perchloric acid 60- 90 g, ethanol 540-590 g, butyl glycol 80-120 g in distilled water 100-140 g, and processing of the part in an electrolyte is carried out at a voltage of 15-20 V for 3-5 minutes.

На фиг. 1 изображена схема установки с обрабатываемым образцом, с помощью которой может быть осуществлен предлагаемый способ, где 1 - стальная деталь, подключенная к положительному полюсу источника постоянного тока, 2 - противоэлектрод, во внешнюю цепь 3 входит блок питания и управления, регулирующий плотность тока.In FIG. 1 shows a diagram of an installation with a processed sample, with which the proposed method can be implemented, where 1 is a steel part connected to the positive pole of a direct current source, 2 is a counter electrode, an external power supply circuit 3 includes a power and control unit that controls the current density.

На фиг. 2 показан снимок профиля поверхности детали до обработки.In FIG. 2 shows a snapshot of the surface profile of the part before machining.

На фиг. 3 показан снимок профиля поверхности детали после обработки предлагаемым методом.In FIG. 3 shows a snapshot of the surface profile of the part after processing by the proposed method.

На фиг. 4 изображена поверхность детали до обработки, на фиг. 5 - после обработки предлагаемым способом. Снимки получены с помощью сканирующего электронного микроскопа.In FIG. 4 shows the surface of the part prior to processing; FIG. 5 - after processing the proposed method. Pictures taken using a scanning electron microscope.

На фиг. 6 показаны данные твердомера, по сравнению с наиболее используемыми методами обработки металла - механическим и плазменным. Выделен первый микрометр приповерхностного слоя, наиболее подверженный трению и износу. Твердость измерена по Виккерсу.In FIG. 6 shows the data of the hardness tester, compared with the most used metal processing methods - mechanical and plasma. The first micrometer of the near-surface layer, the most susceptible to friction and wear, has been identified. Hardness measured by Vickers.

На фиг. 7 показаны данные рентгеноспектрального анализа. После обработки предлагаемым способом уменьшается присутствие мягкой фазы железа (α-Fe) - феррита и преобладает значение твердой фазы - цементита (ε-Fe3C). Образование цементита достигается вследствие его высокой химической стойкости и стабильности.In FIG. 7 shows the data of x-ray spectral analysis. After processing the proposed method reduces the presence of the soft phase of iron (α-Fe) - ferrite and the prevailing value of the solid phase is cementite (ε-Fe 3 C). The formation of cementite is achieved due to its high chemical resistance and stability.

Способ электрохимической обработки стальной детали осуществляют следующим образом. Предварительно готовят электролит, растворяя в рассчитанном количестве дистиллированной воды при непрерывном перемешивании 60 г хлорной кислоты, 590 этанола и 100 г бутилгликоля. В приготовленном электролите проводят электрохимическую обработку образца, подключенного к положительному полюсу источника постоянного тока. Электролит нагревают до 30-40°C в процессе обработки. Благодаря входящей в состав хлорной кислоте и агрессивной среде электролита микровыступы и углубления растворяются неравномерно и шероховатость уменьшается. Для повышения вязкости в состав электролита ввели бутилгликоль, в качестве игнибитора травления добавлен этанол. Обработку производят в течение 3-5 минут. В результате твердость повышается до 6 раз, уменьшается шероховатость, а поверхность становится беспорной и приобретает зеркальный блеск.The method of electrochemical processing of steel parts is as follows. An electrolyte is preliminarily prepared by dissolving 60 g of perchloric acid, 590 ethanol and 100 g of butyl glycol in a calculated amount of distilled water with continuous stirring. In the prepared electrolyte, an electrochemical processing of the sample is carried out, connected to the positive pole of the DC source. The electrolyte is heated to 30-40 ° C during processing. Due to the perchloric acid component and the aggressive environment of the electrolyte, the microprotrusions and depressions dissolve unevenly and the roughness decreases. To increase the viscosity, butyl glycol was introduced into the electrolyte; ethanol was added as an etching igniter. Processing is carried out within 3-5 minutes. As a result, the hardness increases up to 6 times, the roughness decreases, and the surface becomes non-abrasive and acquires a mirror shine.

Пример 1. Приготовили электролит, растворяя в 110 г дистиллированной воды 90 г хлорной кислоты, 540 г этанола и 110 г бутилгликоля. Нагревали электролит до 30°C. В приготовленном электролите проводили электрохимическую обработку образца стали холоднокатаной 2411-ТО-TШ 50Н (класс 1 ГОСТ 10160-75). Первичное содержание углерода в образце не более 2,14%. Содержание легирующих элементов от 2,8 до 3,8% (Si, Al). Обработку производили в течение 3 минут, в результате были удалены заусенцы по краям стальной пластины, твердость повысилась до 4000Н/мм2.Example 1. An electrolyte was prepared by dissolving 90 g of perchloric acid, 540 g of ethanol and 110 g of butyl glycol in 110 g of distilled water. The electrolyte was heated to 30 ° C. In the prepared electrolyte, the electrochemical processing of a sample of cold-rolled steel 2411-TO-TSh 50N (class 1 GOST 10160-75) was performed. The primary carbon content in the sample is not more than 2.14%. The content of alloying elements is from 2.8 to 3.8% (Si, Al). The treatment was carried out for 3 minutes, as a result, burrs were removed along the edges of the steel plate, the hardness increased to 4000 N / mm 2 .

Пример 2. Приготовили электролит, растворяя в 120 г дистиллированной воды 60 г хлорной кислоты, 590 г этанола и 100 г бутилгликоля. Нагревали электролит до 30°C. В приготовленном электролите проводили электрохимическую обработку образца стали холоднокатаной 2411-TO-TШ 50Н (класс 1 ГОСТ 10160-75). Обработку производили в течение 4 минут, частично были удалены заусенцы, шероховатость уменьшилась до Ra=0,75 мкм.Example 2. An electrolyte was prepared by dissolving 60 g of perchloric acid, 590 g of ethanol and 100 g of butyl glycol in 120 g of distilled water. The electrolyte was heated to 30 ° C. In the prepared electrolyte, an electrochemical processing of a sample of cold-rolled steel 2411-TO-TSh 50N (class 1 GOST 10160-75) was performed. The treatment was carried out for 4 minutes, the burrs were partially removed, the roughness decreased to R a = 0.75 μm.

Пример 3. Готовили электролит, растворяя в 130 г дистиллированной воды 78 г хлорной кислоты, 550 г этанола и 80 г бутилгликоля. Нагревали электролит до 40°C. В приготовленном электролите проводили электрохимическую обработку образца стали холоднокатаной 2411-ТО-TШ 5011 (класс 1 ГОСТ 10160-75) при напряжении 15 В и средней плотности тока 20-50 А/дм2 в течение 3 минут. Толщина образца 0,35±0,04 мм. По результатам обработки установлено, что шероховатость поверхности уменьшилась с Ra=1,13 мкм до Ra=0,25 мкм, а твердость приповерхностного слоя в 1 мкм увеличилась с НV=1000 Н/мм2 до HV=6000 Н/мм2. Поверхность приобрела зеркальный блеск.Example 3. An electrolyte was prepared by dissolving 78 g of perchloric acid, 550 g of ethanol and 80 g of butyl glycol in 130 g of distilled water. The electrolyte was heated to 40 ° C. In the prepared electrolyte, the electrochemical treatment of a sample of cold-rolled steel 2411-TO-TSh 5011 (class 1 GOST 10160-75) was carried out at a voltage of 15 V and an average current density of 20-50 A / dm 2 for 3 minutes. The thickness of the sample is 0.35 ± 0.04 mm. According to the processing results, it was found that the surface roughness decreased from R a = 1.13 μm to R a = 0.25 μm, and the hardness of the surface layer of 1 μm increased from HV = 1000 N / mm 2 to HV = 6000 N / mm 2 . The surface has acquired a mirror shine.

За границей пределов концентраций компонентов технический результат не достигается ввиду снижения производительности обработки. При повышении плотности тока возможен перегрев электролита.Beyond the limits of the concentration of the components, the technical result is not achieved due to the reduction in processing productivity. With increasing current density, overheating of the electrolyte is possible.

Как видно из фиг. 1 и 2, профиль поверхности заметно изменился после обработки предлагаемым способом, выровнялись микровыступы и углубления. Шероховатость поверхности (Ra) уменьшилась в 6 раз. Из фиг. 4 и 5 видно, как изменилась поверхность обрабатываемой детали: удалены заусенцы, поверхность не содержит неметаллических включений, она ровная и непористая. По сравнению с прототипом время обработки заметно сокращено, до 3 минут.As can be seen from FIG. 1 and 2, the surface profile noticeably changed after processing by the proposed method, microprotrusions and indentations were leveled. The surface roughness (R a ) decreased by 6 times. From FIG. Figures 4 and 5 show how the surface of the workpiece has changed: burrs are removed, the surface does not contain non-metallic inclusions, it is even and non-porous. Compared with the prototype, the processing time is markedly reduced to 3 minutes.

Claims (1)

Способ электрохимической обработки стальной детали, включающий воздействие электролита на деталь с использованием электрического тока при температуре 30-40°C, отличающийся тем, что деталь подключают к положительному полюсу источника постоянного тока, при этом используют электролит, приготовленный растворением хлорной кислоты 60-90 г, этанола 540-590 г, бутилгликоля 80-120 г в дистиллированной воде 100-140 г, а обработку детали в электролите осуществляют при напряжении 15-20 В в течение 3-5 минут.A method of electrochemical processing of a steel part, including the action of an electrolyte on the part using electric current at a temperature of 30-40 ° C, characterized in that the part is connected to the positive pole of a direct current source, using an electrolyte prepared by dissolving perchloric acid 60-90 g, ethanol 540-590 g, butyl glycol 80-120 g in distilled water 100-140 g, and processing of the part in an electrolyte is carried out at a voltage of 15-20 V for 3-5 minutes.
RU2015146274A 2015-10-27 2015-10-27 Method of electrochemical processing of the steel detail RU2624881C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015146274A RU2624881C2 (en) 2015-10-27 2015-10-27 Method of electrochemical processing of the steel detail

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015146274A RU2624881C2 (en) 2015-10-27 2015-10-27 Method of electrochemical processing of the steel detail

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015146274A RU2015146274A (en) 2017-05-03
RU2624881C2 true RU2624881C2 (en) 2017-07-07

Family

ID=58698174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015146274A RU2624881C2 (en) 2015-10-27 2015-10-27 Method of electrochemical processing of the steel detail

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624881C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2288300C2 (en) * 2004-12-09 2006-11-27 ОАО "Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение" (ВСМПО) Method of modification of surface layers of metal items
CN101985769A (en) * 2010-11-30 2011-03-16 武汉科技大学 Golden yellow stainless steel and preparation method thereof
RU2449062C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method for obtaining oxide coating on steel
RU2559610C1 (en) * 2014-07-03 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of electrochemical blackening of steel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2288300C2 (en) * 2004-12-09 2006-11-27 ОАО "Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение" (ВСМПО) Method of modification of surface layers of metal items
RU2449062C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method for obtaining oxide coating on steel
CN101985769A (en) * 2010-11-30 2011-03-16 武汉科技大学 Golden yellow stainless steel and preparation method thereof
RU2559610C1 (en) * 2014-07-03 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of electrochemical blackening of steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015146274A (en) 2017-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Matykina et al. Recent advances in energy efficient PEO processing of aluminium alloys
Kumar et al. Corrosion protection performance of single and dual Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) coating for aerospace applications
CN103643278B (en) A kind of method of auto parts machinery aluminium differential arc oxidation
KR101476235B1 (en) Method for surface treatment of magnesium material using plasma electrolytic oxidation, anodic films formed on magnesium thereby and solution for surface treatment of magnesium material used for plasma electrolytic oxidation
CN106884191B (en) Electrolyte for micro-arc oxidation, micro-arc oxidation method and application
US20120181179A1 (en) Method of electrochemical machining
Tavakoli et al. Characterization of submicron-size layer produced by pulsed bipolar plasma electrolytic carbonitriding
JP2016089270A (en) Method of forming hard aluminum coating on surface of neodymium iron boron magnet, and neodymium iron boron magnet having the hard aluminum coating
KR100695999B1 (en) Anodizing method for matal surface using high-frequency pluse
Abedini et al. Improving the wear resistance of aluminum by a nickel-filled anodized porous alumina layer
JPWO2014203919A1 (en) Manufacturing method of magnesium alloy products
RU2624881C2 (en) Method of electrochemical processing of the steel detail
WO2019143270A2 (en) Method of forming a protective oxide ceramic coating on the surface of valve metals and alloys
JP2017190473A (en) Slide member, method for producing slide member and plating solution for producing slide member
JP2007154300A (en) Aluminum alloy anodic oxidation method and power source for aluminum alloy anodic oxidation
JP5659633B2 (en) Surface treatment method for stainless steel sheet
KR101333408B1 (en) Manufacturing Method of Conductive Magnesium Oxide Thin Layer
RU2698001C1 (en) Method of reconditioning worn-out surfaces of parts of machines from stainless steel
Bakhtiari-Zamani et al. Comparing Morphology and Corrosion Behavior of Nanostructured Coatings Obtained via Plasma Electrolytic Oxidation with Direct and Pulse Currents on Commercial Titanium Substrate
JP6403198B2 (en) Manufacturing method of product made of magnesium or magnesium alloy
Polat et al. A study of taguchi method to optimize 6XXX series aluminium anodic oxide film’s hardness and investigation of corrosion behaviors of oxide films
RU2771409C1 (en) Method for plasma-electrochemical formation of nanostructured chromium coating and device for implementing the method
JPH0297698A (en) Surface treatment of aluminum or alloy thereof
Ponomarev et al. Features of the influence of electric modes on micro-arc oxidation process
RU2689341C1 (en) Method for galvanic metallization of steel parts

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181028