RU2721337C1

RU2721337C1 - Method of electrochemical coating removal

Info

Publication number: RU2721337C1
Application number: RU2019104430A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Охлупин; Илья Владимирович Синев; Андрей Артурович Шварцман; Альберт Викторович Королев
Original assignee: ООО "ТехноТерм-Саратов"; Дмитрий Николаевич Охлупин; Илья Владимирович Синев; Андрей Артурович Шварцман; Альберт Викторович Королев
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-05-19

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to electroplating and can be used for removal of steel parts, for example, fuel equipment of modern diesel engines, which is insoluble in electrolytes of solid diamond-like material of antifriction coating. Method of electrochemical removal of diamond-like coating includes electrochemical treatment of article in electrolyte containing inorganic acid from group including nitric, sulphuric or phosphoric acid, and water, wherein treatment is carried out at volume concentration of solution of inorganic acid in water of not more than 0.2 % at electric voltage of up to 12 V.

EFFECT: technical result: preparation of part for repeated coating by removal of defect layers of diamond-like wear-resistant coating without formation on surface of part of dark oxide film.

1 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для удаления нерастворимого в электролитах твердого алмазоподобного материала антифрикционного покрытия стальных деталей, например, деталей топливной аппаратуры современных дизельных двигателей.The invention relates to mechanical engineering and can be used to remove solid diamond-like material insoluble in electrolytes, antifriction coating of steel parts, for example, parts of the fuel equipment of modern diesel engines.

Иногда при осуществлении твердого антифрикционного покрытия таких деталей появляется брак в виде недостаточно равномерного слоя покрытия, несоответствующего внешнего вида, недостаточной толщины покрытия, наличия непокрытых участков, слабой адгезии покрытия к подложке и других погрешностей. В этом случае покрытия стремятся удалить, чтобы восстановить первоначальное состояние подложки и подготовить ее к повторному нанесению покрытия. Особенно это касается высокоточных деталей, например, деталей топливной аппаратуры дизельных двигателей, изготовление которых связано с большими материальными и трудовыми затратами.Sometimes during the implementation of a solid anti-friction coating of such parts, a marriage appears in the form of an insufficiently uniform coating layer, inappropriate appearance, insufficient coating thickness, the presence of uncoated areas, poor adhesion of the coating to the substrate, and other errors. In this case, the coatings are sought to be removed in order to restore the initial state of the substrate and prepare it for re-coating. This is especially true for high-precision parts, for example, parts of fuel equipment of diesel engines, the manufacture of which is associated with large material and labor costs.

Известен способ электрохимического удаления никелевого покрытия со стальных изделий, включающий обработку в нитратоаммонийном электролите переменным током с наложением постоянного тока в соотношении (2-10):1, при плотности переменного тока 2-15 А/кв.дм и рН электролита 7-9 (SU 1807099 A1 C25F 5/00, опубл. 07.04.93). Недостатком данного способа являются его ограниченные возможности, так как он предназначен только для удаления никелевых покрытий.A known method of electrochemical removal of nickel coatings from steel products, including processing in an nitrate ammonium electrolyte with alternating current with the application of direct current in the ratio (2-10): 1, with an alternating current density of 2-15 A / sq. Dm and an electrolyte pH of 7-9 ( SU 1807099 A1 C25F 5/00, publ. 07.04.93). The disadvantage of this method is its limited capabilities, as it is intended only for the removal of nickel coatings.

Известен способ электрохимического удаления напыленных покрытий, включающий обработку в электролите, содержащем азотнокислый натрий, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей электролита путем обработки многослойных покрытий, включающих медь, никель, хром и ванадий, с нержавеющей стали, обработку ведут при (20±5)°С при анодной плотности тока 1-3 А/дм² с катодами из нержавеющей стали в электролите, содержащем 125-150 г/л азотнокислого натрия (RU 2058440 С1 МПК C25F 5/00, опубл. 20.04.1996 г).A known method of electrochemical removal of sprayed coatings, including processing in an electrolyte containing sodium nitrate, characterized in that, in order to expand the technological capabilities of the electrolyte by treating multilayer coatings, including copper, nickel, chromium and vanadium, from stainless steel, processing is carried out at (20 ± 5) ° С at an anode current density of 1-3 A / dm ² with stainless steel cathodes in an electrolyte containing 125-150 g / l sodium nitrate (RU 2058440 C1 IPC C25F 5/00, publ. 04/20/1996 g) .

Недостатком данного способа является ограниченные технологические возможности, так как он предназначен только для удаления только металлических покрытий.The disadvantage of this method is the limited technological capabilities, since it is intended only to remove only metal coatings.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ электрохимического удаления покрытия, включающем электрохимическую обработку изделия в электролите, содержащем неорганическую кислоту из группы азотная, серная или фосфорная (RU 2211261 С2, МПК C25F 5/00, опубл. 27.08.2003 - прототип). Способ предназначен для удаления с поверхности изделия алюминидного покрытия на основе никеля, электрохимическую обработку ведут в режиме микродугового оксидирования и растворения при плотности тока 50-100 А/дм² при концентрации раствора неорганической кислоты в воде в пределах от 1% до 12%, а нерастворимые в электролите продукты электрохимической обработки удаляют с поверхности изделия путем механической обработки.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of electrochemical removal of the coating, including the electrochemical treatment of the product in an electrolyte containing inorganic acid from the group of nitric, sulfuric or phosphoric (RU 2211261 C2, IPC C25F 5/00, publ. 08/27/2003 - prototype). The method is designed to remove nickel-based aluminide coatings from the surface of the product, electrochemical treatment is carried out in the microarc oxidation and dissolution mode at a current density of 50-100 A / dm ² with an inorganic acid solution concentration in water ranging from 1% to 12%, and insoluble in an electrolyte, products of electrochemical treatment are removed from the surface of the product by machining.

Недостатком данного способа являются его ограниченные технологические возможности, так как он не обеспечивает удаление с поверхности детали покрытия, не растворимого в неорганической кислоте, типа твердого алмазоподобного износостойкого покрытия, а высокая концентрация раствора неорганической кислоты вызывает образование на поверхности стальной детали темной окисной пленки.The disadvantage of this method is its limited technological capabilities, since it does not allow removal of a coating insoluble in inorganic acid from the surface of the part, such as a hard diamond-like wear-resistant coating, and a high concentration of inorganic acid solution causes the formation of a dark oxide film on the surface of the steel part.

Задачей изобретения является обеспечение возможности удаления с поверхности стальной детали дефектных слоев твердого алмазоподобного износостойкого покрытия без образования на поверхности детали темной окисной пленки.The objective of the invention is to provide the ability to remove from the surface of the steel part defective layers of hard diamond-like wear-resistant coating without the formation of a dark oxide film on the surface of the part.

Техническим результатом изобретения является подготовка детали к повторному нанесению покрытия.The technical result of the invention is the preparation of parts for re-coating.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе электрохимического удаления покрытия, включающем электрохимическую обработку изделия в электролите, содержащем неорганическую кислоту из группы азотная, серная или фосфорная, обработку ведут при объемной концентрации раствора неорганической кислоты в воде не выше 0,2% при электрическом напряжении до 12 В.The problem is achieved in that in the known method of electrochemical removal of the coating, including the electrochemical treatment of the product in an electrolyte containing inorganic acid from the group of nitric, sulfuric or phosphoric, the treatment is carried out at a volume concentration of a solution of inorganic acid in water not higher than 0.2% at an electric voltage up to 12 V.

Так как концентрация раствора неорганической кислоты в воде не превышает 0,2%, а электрическое напряжение составляет до 12 В, то электролит в процессе обработки проникает через поры покрытия к стальной подложке и осуществляет травление ее металлической поверхности. В результате этого адгезионные связи покрытия с подложкой ослабляются и материал покрытия осыпается. Более высокие значения концентрация раствора неорганической кислоты в воде и электрического напряжения вызывают образование в зоне адгезии покрытия с металлической подложкой окисной пленки, которая препятствует дальнейшему проникновению электролита в зону адгезии, в результате чего процесс удаления покрытия останавливается, а деталь покрывается темной окисной пленкой, препятствующей повторному нанесению покрытия.Since the concentration of the inorganic acid solution in water does not exceed 0.2%, and the electric voltage is up to 12 V, the electrolyte penetrates through the pores of the coating to the steel substrate during processing and etches its metal surface. As a result, the adhesive bonds of the coating to the substrate are weakened and the coating material is crumbled. Higher values of the concentration of the inorganic acid solution in water and electric voltage cause the formation of an oxide film in the adhesion zone of the coating with the metal substrate, which prevents further penetration of the electrolyte into the adhesion zone, as a result of which the coating removal process stops, and the part is covered with a dark oxide film that prevents repeated coating application.

Сущность изобретения поясняется рисунком. На фиг. изображена схема осуществления способа электрохимического удаления покрытияThe invention is illustrated in the figure. In FIG. depicts a diagram of an electrochemical removal of a coating

На фиг. используются следующие обозначения:In FIG. the following notation is used:

1. Ванна. 2. Электролит. 3. Металлическая пластина. 4. Деталь.1. Bath. 2. The electrolyte. 3. The metal plate. 4. Detail.

В ванну 1, заполненную электролитом 2 опускают металлическую пластину 3, используемую в качестве катода, и деталь 4, используемую в качестве анода. Деталь 1 изготовлена из конструкционной стали и имеет на одной из поверхностей твердое антифрикционное покрытие толщиной 1-2 мкм, выполненное из алмазоподобного материала на основе графита. Покрытие следует удалить в виду наличия недопустимых дефектов. Металлическую пластину 3 изготавливают из свинца, меди или стали. В качестве электролита используют раствор неорганической кислоты из группы азотная, серная или фосфорная в объемной концентрации до 0,2%. К металлической пластине 3 и детали 4 подключают электрическое напряжение величиной до 12 В.A metal plate 3, used as a cathode, and part 4, used as an anode, are lowered into a bath 1 filled with electrolyte 2. Part 1 is made of structural steel and has on one surface a solid antifriction coating with a thickness of 1-2 microns made of diamond-like material based on graphite. The coating should be removed due to the presence of unacceptable defects. The metal plate 3 is made of lead, copper or steel. As an electrolyte, a solution of an inorganic acid from the group of nitric, sulfuric or phosphoric in a volume concentration of up to 0.2% is used. An electric voltage of up to 12 V is connected to the metal plate 3 and part 4.

В процессе электрохимической обработки электролит 2 проникает через поры покрытия к металлической подложке детали 4 и растворяет ее. В результате этого адгезионные связи между покрытием и подложкой детали 4 ослабевают, и покрытие осыпается. Процесс обработки прекращается после полного удаления покрытия с поверхности детали 4. Так как концентрация электролита 2 не превышает 0,2 %, а электрическое напряжение, подаваемое на металлическую пластину 3 и деталь 4, не превышает 12 В, то на детали 4 после обработки отсутствуют следы окислов и она готова к повторному нанесению покрытия.In the process of electrochemical processing, the electrolyte 2 penetrates through the pores of the coating to the metal substrate of the part 4 and dissolves it. As a result, the adhesive bonds between the coating and the substrate of part 4 are weakened, and the coating is crumbled. The treatment process stops after the coating is completely removed from the surface of part 4. Since the concentration of electrolyte 2 does not exceed 0.2%, and the voltage supplied to the metal plate 3 and part 4 does not exceed 12 V, then there are no traces on part 4 after processing oxides and it is ready for re-coating.

Пример практического использования предлагаемого способа. На рабочую поверхность деталей "Корпус клапана", изготовленных из стали ШХ 15 ГОСТ 801-78, нанесено алмазоподобное твердое антифрикционное покрытие, которое имело дефекты в виде отдельных непокрытых участков. Требовалось удалить покрытие для его повторного нанесения. Для удаления покрытия использовали раствор азотной кислоты в воде, концентрация которой по объему изменялась от 0,1% до 0,5%. В качестве катода использовали свинцовую пластину. Для осуществления процесса электрохимического удаления покрытия с детали использовании источник постоянного тока, напряжение которого изменялось от 6 В до 20 В.An example of the practical use of the proposed method. A diamond-like hard antifriction coating, which had defects in the form of separate uncoated sections, was applied to the working surface of the "Valve Body" parts made of ШХ 15 GOST 801-78 steel. It was necessary to remove the coating for re-application. To remove the coating, a solution of nitric acid in water was used, the concentration of which varied from 0.1% to 0.5% by volume. A lead plate was used as a cathode. To carry out the process of electrochemical removal of the coating from the part, a direct current source is used, the voltage of which varies from 6 V to 20 V.

В результате испытания было установлено, что при увеличении электрического напряжения выше 12 В и повышении концентрации раствора азотной кислоты в воде выше 0,2 % время, необходимое для удаления покрытия, резко возрастало, а при концентрации раствора выше 0,4-0,5 % процентов процесс удаления покрытия полностью останавливался. К тому же на деталях появлялся серый налет окисной пленки, который делал деталь непригодной к дальнейшему использованию. На качество обработки, определяемое степенью удаления покрытия и отсутствием на детали темной окисной пленки, наибольшее влияние оказывало время обработки. Электрическое напряжение в пределах от 6 В до 12 В и концентрация раствора азотной кислоты в пределах от 0,1% до 0,2% оказывали на качество обработки значительно меньшее влияние. При электрическом напряжении 12 В и концентрации раствора азотной кислоты в воде 0,1% максимальное потребное время обработки для всех испытываемых деталей составило 2 мин.As a result of the test, it was found that with an increase in electrical voltage above 12 V and an increase in the concentration of nitric acid solution in water above 0.2%, the time required to remove the coating increased sharply, and with a solution concentration above 0.4-0.5% percent of the removal process completely stopped. In addition, a gray coating of oxide film appeared on the parts, which made the part unsuitable for further use. The processing quality, determined by the degree of coating removal and the absence of a dark oxide film on the part, was most affected by the processing time. An electrical voltage in the range of 6 V to 12 V and a concentration of nitric acid solution in the range of 0.1% to 0.2% had a significantly smaller effect on the processing quality. At an electric voltage of 12 V and a concentration of a solution of nitric acid in water of 0.1%, the maximum required processing time for all tested parts was 2 minutes.

Таким образом, предлагаемый способ решает поставленную задачу обеспечение возможности удаления с поверхности стальной детали дефектных слоев твердого алмазоподобного износостойкого покрытия без образования на поверхности детали темной окисной пленки. Тем самым обеспечивается подготовка детали к повторному нанесению покрытия.Thus, the proposed method solves the problem of making it possible to remove defective layers of a hard diamond-like wear-resistant coating from the surface of the steel part without forming a dark oxide film on the surface of the part. This ensures that the part is prepared for re-coating.

Claims

A method for electrochemical removal of a diamond-like coating, including the electrochemical treatment of an article in an electrolyte containing inorganic acid from the group comprising nitric, sulfuric or phosphoric acid, and water, characterized in that the treatment is carried out at a volume concentration of the inorganic acid solution in water of not higher than 0.2% at electric voltage up to 12 V.