SU1007887A1 - Способ электрохимической размерной обработки - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ,согласно котором одновременно осуществл ют очистку электролита перед подачей его в межэлектродшдй зазор, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества и производительности обработки металлов, образующиз в про цессе обработки растворимые в среде электролита продукты анодного раство рени , путем стабилизации их концент рации, электролит подвергают электро лизу при токе, определ емом по формуле (p23iZi/4i, ЯГ fffИг 7 /У ютмвст ttvmef/fftf , Jt/ev f Pvnf - величина тока при электролизе , А , л величина рабочего тока электрохимической размерной обработки, А , эффективные валентности 2 соответственно осаждени  и растворени .металла на электроде , n - выходы металла по току со .ответственно дл  йроцессов осаждени  и растворени . Способ по п.1, о т л и ч а юс   тем, что плотность катодтока электролиза определ ют -С, 4 плотность тока осаждени / предельно допустима  концентраци  растворенного вещества коэффициент, завис )ф1й от природы обрабатываенюго металла, типа электролита и гидродинамических условий

Description

Изобретение относитс  к электрофи зической и электрохимической размерной обработке металлов, образующих растворимые соединени  например, ком плексные в среде электролита.Известен способ анодного протравливани г металлов в среде электролита , при котором электролит подвергаетс  многократной циркул ции д оп ределенного насыщени  солью растворенного металла. С целью продлени  срока службы электролита в таких случа х его подвергают очистке от шлама и т желой фазы посредством про пускани  к межэлектродному промежут ку через центрифугу 1 . Недостатком данного сгособа  вл етс  невозможность очистки от раство римых продуктов, в результате чего снижаетс  качество обработки, вследствие осаждени  растворенных продуктов обработки на электроде-инструмен те и изменени  его формы. При этом способе снижаетс  также цроизводи тельность из-за перерывов в работе. Известен также способ электрохимической размерной обработки металлов в .среде электролита, основанный на электрохимическом растворени.и ма териала заготовки в зоне обработки, в котором электролит пропускают к. межэлектродному промежутку через электростатическое поле высокой напр женности (1.25 ) 2 . В результате этого продукты анодного растворени  концентрируютс  на поверхности электролита, в то врем  как ниже расположенный объем имеет высокую степень очистки. Недостаток известного способа непригодность дл  обработки металлов образующих растворимые (в том числе комплексные) соединени  в растворе электролита, например, меди или никел  в растворе азотнокислого аммони  что не позвол ет достичь высокой производительности и качества обработанной поверхности вгследствие образовани  осадка на катоде-инструменте и изменени  его формы при превышении определенной, предельно допустимой концентрации металла в растворе электролита. I . Цель изобретени  - повышение качества и производительности обработки металлов, образующих в процессе обработки растворимые в среде электролита продукты анодного растворени  путем стабилизации их концентрации. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в процессе электрохимической размерной обработки, включающем протекающую одновременно с обработкой очистку электролита перед подаче его в межэлектродныйзазор, очистку электролита производ т, подверга  электролит электролизу при токе, определ емом из соотношени  где 0 величина тока при электролизе , л; величина рабочего тока электрохимической размерной обработки,А; эффективные валентности осаждени  растворени  металла; 1 выход металла по току соответственно дл  процессов осаждени  и растворени . Кроме того, плотность катодного тока выбирают из соотношени  й -k-Cnp, где 1 - плотность тока осаждени j Сдр- предельно допустима  кон центраци  растворенного вещества К - коэффициент, завис щий от природы обрабатываемого металла , типа электролита и гидродинамических условий. На фиг.1 представлены результаты кулонометрических измерений на фиг. 2 - зависимости выхода по току меди от концентрации меди в растворе электролита и гидродинамических условий. Проведенные кулонометрические измерени , результаты которых суммированы на фиг.1, показывающей вли ние плотности катодного тока на выход по току меди (в расчете на ) при осаждении в растворе азотнокислого аммони  в зависимости от проработки электролита (крива  1 содержание меди 2,4 г/л, крива  2 содержание меди 0,8 г/л), свидетельствуют о том, что имеетс   рко выраженный максимум значений выхода по току меди, завис щий от концентрации меди в растворе (степени проработки электролита при условии отсутстви  катодного осаждени , выраженный в величине пропущенного зар да н литр электролита); при низких плотност х тока происходит не осаждение меди, а ее растворение с поверхности при пропускании катодного тока; при высоких плотност х тока выход по току меди приближаетс  к нулю, максимальные значени  выхода по току не превышают значений 62% (в расчете на d 2) . Анализ, представленных зависимостей и их сопоставление с результатами пол ризационных измерений позвол ют заключить, что максимум значений выхода по току меди находитс  приблизительно в области второго предельного тока восстановлени  меди (до металла), а поскольку эта величина зависит от концентрации меди в растворе (проработки электролита), что . Показывает крива  1 на фиг.2, и гидродинамических условий (от частоты вращени  дисковогоэлектрода,

крива  2 на фиг.2), эти факторы будут . . --

Проработка электролита, А ч/л

1,8 0,6 0,2 Данные значени  плотности тока получены из услови  достижейи  макс мального выхода по току катодного осаждени  меди (60%) при скорости протока электролита 0,1-1 м/с. При ЭХРО меди и ее сплавов в электролитах на основе аммонийных с лей эффективность извлечени  меди практически не зависит от анионного состава и концентрации электролита. Пример. Провод т электрохимическую размерную обработку внутре ней поверхности труб (из сплавов меди) при следующих-услови х: рабоч ток 200 А; площадь обрабатываемой поверхности 10 см, скорость протока электролита б м/с; мехолектродный з.азор 0,3 мм; электролит 160 г/л NHiNOaj объем электролита 100 л. По достижении содержани  меди в рас воре 0,85 г/л ( менее,чем через 0,5 услови  ббработки резко ухудшаютс  вследствие осаждени  меди на поверх ности катода, изменени  формы катод в результате чего межэлектройный зазор мен етс  по длине, что приводит к по влению коротких замыканий, дефектов на поверхности обрабатывае мого издели , Дл  предотвращени  этих  влений электролит пропускают через электро лизер при плотности тока на катоде 15 мА/см. Величину тока электролиза определ ют следующим образом. При данных услови х ЭХРО анодное растворение меди происходит в активированном состо нии со 100%-ным выходом металла по току (в расчете на ионизацию в двухвалентном состо  нии) . Выход по току при электролитической обработке электролита прин т равным 60%. Отсюда суммарный то I электролитической обработки равен п « 2 200100 Ч определ ть оптимгшьные услови  осаждени  меди.

Аналогичные закономерности характерны и дл  электроосаждени  других металлов, в частности, никел . : Оптимальные плотности катодного тока осаждени  меди в зависимости от степени проработки электролита приведены в табл.1.

Т а б л и- ц а 1

Оптимальные плотности катодного тока мА/см

20-60

5-20

2-6 При обработке величину тока поддерживают на уровне 330-335 А. Площадь электродов электролизера, необходима  дл  обеспечен }  плотности катодного тока 15 мА/см, равна 3-1 22330 см. Т ОТ015 Электролизер выполнен из чередующихс  анодных графитовых и катодных медных пластин, расположенных на рассто нии 2 см друг от друга. При такой, схеме рабочими поверхност ми катодных пластин служат обе стороны (отсюда размеры пластин - 60 х X 46,5 см). Пластины выполнены раз- . мером 60x45 см, что дает плотность тока 15,5 мА/см. Электролизер с такими параметрами достаточен дл  поддержани  концентрации меди в растворе ниже предельно допустимой (0,8 г/т. Снижение концентрации меди ниже О,6 г/л приводит к повыиению энергоемкости вследствие снижени  выхода по току. При ЭХРО с электролитической обработкой электролита электролизер включают через 15 мин после начала процесса. При непрерывной работе электроли- . зера в течение в течение 8 ч качество очистки электролита остаетс  высоким , и на поверхностиобрабатываемой детйли дефекты не образуютс . Дл  . получени  сравнительных данных параллельно провод т электрохимическую обработку внутренней поверхности труб без стабилизации состава электролита . В табл.2 даны сравнительные результаты электрохимической обработки поверхности труб по известному и предлагаелюму способам.

Таблица 2

скорость А, ч

п олуче ни 

На поверхности обраформы батываемой детали образуютс  выступы, борозды, периодические кольцевые выступы . Некоторые участки не подвергаютс  обработке вообще

ость

Величина шероховатости некоторых участти ков детали вне класса, качество поверхности весьма неоднородно , на поверхности имеютс  прижоги;

Как видно из табл.2, электрохимическа  обработка в электролите без стабилизации его состава протекает неустойчиво и при этом наблюдаютс  резкие броски тока, характерные дл  коротких замыканий, в результате чего обрабатываемые детали не отличаютс  высоким качеством, а при длительной работе (более 0,5 ч) с таким э.лектролитом на них по вл ютс  неисправимые дефекты.

Изменение плотности тока катодного осаждени  в большую или меньшую сторону от указанных в табл.1 пределов привело бы к уменьшению выхода по току f { практически до нул  (см. фиг.1), что, согласно 1, равносильно бесконечному увеличению тока необходимому дл  восстановлени  меди . . i

Использование предлагаемого способа электрохимической обработки

1,2

Поверхность остаетс  ровной. Сохран етс  цилиндричность обрабатываемого отверсти  в пределах допуска (0,1 мм)

Шероховатость поверхности после обработки в пределах 8 класса .

обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение точност обработки вследствие предотвращени  образовани  осадка на катоде-инструменте/ надежное сохранение формы катода-инструмента, улучшение качества обрабатываемой поверхности утилизацию ценного металла (меди) вследствие Выделени  его в чистом виде путем катодного осаждени , в результате чего на каждый килограм меди экономитс  1-1,5 руб,предотвращение загр знени  окружающей среды вследствие.извлечени  растворимых продуктов анодного растворени  из обработанного электролита; повышение производительности процесса обработки вследствие непрерывной очистки электролита, а также ликвидировани  вынужденных перерывов в работе дл  замены электролита .

г

IQ

/

Co ep offiff / efft/y S//1

fO

0

w /г

fU

фаг. г

Claims (2)

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ, согласно которому одновременно осуществляют очистку электролита перед подачей его в межэлектродный зазор, отличаю- ·,. щ и й с я тем, что, с целью повышения качества и производительности обработки металлов, образующих в процессе обработки растворимые в среде электролита продукты анодного растворения, путем стабилизации их концентрации, электролит подвергают электролизу при токе, определяемом по формуле где 3^ - величина тока при электролизе, А ;

   3 л - величина рабочего^ тока электрохимической размерной обработки, А ^лэт^илэ®“ эффективные валентности

   Р соответственно осаждения и растворения металла на электроде;

   Ц И η - выходы металла по току со² ответственно для процессов осаждения и растворения.
2. 2. Способ по п.1_г о т л и чающийся тем, что плотность катодного тока электролиза определяют по формуле л - плотность тока осаждения/ ζ пр— предельно допустимая кон^г центрация растворенного ве- 2 щества) коэффициент, зависящий от “ природы обрабатываемого j* металла, типа электролита 2 и гидродинамических условий.*