SU1756045A1 - Рабоча среда дл электрохимикомеханического полировани сталей - Google Patents

Abstract

Использование; обработка преимущественно высоколегированных коррозионно- стойких сталей. Сущность изобретени  рабоча  среда на основе суспензии окиси хрома в водном растворе нитрата натри  дополнительно содержит полиоксиэтилен- полиоксипропилен,,М -тетра-(2-оксипро- пил)- 1,3-диаминопропанол-2 и глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%: нитрат натри  10-15; окись хрома 10-15; полиоксиэтилен-полиоксипропи- лен,М,М -тетра-(2-оксипропил)- 1,3-диаминоп- ропанол-2 1 0-3,5; цис-1-0-(1-этил)-глицерин 0,5-1,5; вода - остальное, 1 табл,

Description

Изобретение относитс  к области комбинированной электрохимикомеханиче- ской обработке, а именно к составам рабочих сред дл  электрохимикомеханиче- ского полировани  (ЭХМП) преимущественно высоколегированных коррозионно-стойких сталей

Известен водный состав электролита дл  электрохимикомеханической доводки деталей из алюминиевых сплавов, содержащий , мас.%: нитрат натри  1-2; глицерин 1,0-1,5; виннокислый кислый натрий 0,5- 1,0; окись хрома 10-15.

Известен также состав электролита дл  абразивно-электрохимического суперфинишировани  стальных деталей ЭНЙМС-1, содержащий , мас.%: нитрат натри  5-6; глицерин 1-2; нитрат натри  0,4-0,5; карбонат натри  0,4-0,5.

Повышение чистоты обрабатываемой поверхности при использовании первбго электролита достигаетс  за счет применени  в его составе кислого виннокислого натри , обладающего комплексообразующи- ми свойствами, при использований второго - за счет совместно исгтльзуемых глицери- на. карбоната и нитрита натри , значительно повышающих избирательность и локализирующую способность электролита.

К недостаткам электролитов приведенных составов следует бТнёсТи невозможность достижени  приемлемых показателей по производительности процесса ЭХМП и качеству обработанной поверхности вследствие малой концентрации нитрата натри  и наличи  нитрита натри , обладающего резко выраженными пассивирующими свойствами.

Производительность и качество обработки повышаютс  при увеличении содержани  нитрата натри  в электролито-абразивной суспензии до 8%.

Однако дл  получени  низкой шероховатости полированной поверхности (0.05 мкм) необходимо, чтобы шероховатость исходной поверхности не превышала 0.2-0, 4

сл С

ч сл о о сл

мкм В протиёном случае требуетс  введение дополнительной операции чернового ЭХМП с использованием более высокой концентрации нитрата натри  в рабочей среде и применением абразивных материалов повышенной зернистости

Получение поверхности высокого качества достигаетс  при проведении операции по снижению шероховатое с Ra 1,25 мкм до Rz 0,05 мкм в два перехода- на первом - в качестве абразивногб м ате|Ьиала используетс  электрокорунд марок М 28 - М 14, 24 А на втором - окись хрома СгОз В качестве электролита примен етс  15%-ный водный раствор нитрата натри 

Однако достижение низкой шероховатости при высоком качестве обработанной поверхности данный способ ЭХМП обеспечивает при значительных затратах времени обработки, составл ющих около 1,8-2 2 ч на полирование 1 м2 обрабатываемой поверхности

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса ЭХМП высоколегированных коррозионно-стойких сталей при сохранении низкой шероховатости и высокой чистоты обрабатываемой поверхности

Дл  достижени  указанной цели в рабочую среду на основе суспензии окиси хрома в водном растворе нитрата натри  дополнительно введены полиоксиэтилен-полиоксипропилен.Ы N - тетра- (2-оксипропил)-1 3-ди; Минопропанол-2 (ПГТГОДП) общей формулы

A-OCHjtHjC)HCCH(CH31CH,0-A

N-CH.-CH-CHj-NCT A-OCHjtHjOHC нCH(CH31CHjO-A

где A-XCHJCHJO CH-CHJOUH прип -3 5 m 15 20,

сн, ,

и цис-1-0-(1-этил)-глицерин формулы cH2o(cHijCjH5

снон

iHjOH

при следующем соотношении компонентов, мае % NaNOa 10-15. Сг20з 10-15, ППТОДП 1,0-3,5; цич-1-0(1-этил)- глицерин 0,5-1,5, вода - остальное.

Положительный эффект может быть обусловлен сокращением времени, затрачиваемого на достижение треб/емой шероховатости поверхности, з.ч счет добавок органических веществ, способствующих

t-

формированию прианодного сло  позвол ющего сделать более равномерным растворение всех фаз обрабатываемой стали, причем благопри тное действие добавки как ингибитора процесса ионизации металла анодной поверхности сопровождаетс  увеличением гъемэ погледнрго повышением отражательной способности обрабатываемой поверхности вследствие образовани  на аноде ион-радикалов, способствующих увеличению числа активных функциональных групп в молекулах органических добавок, привод щему к росту ингибиторных свойств последних; склонностью органических добавок к образованию растворимых аквакомплексов с продуктами

анодного растворени  обрабатываемого металла; адсорбцией на анодной поверхно сти органических добавок, обусловленной наличием в структуре последних гидро- ксильных, амино- и других функциональных

групп, улучшающей смачиваемость обрабатываемой поверхности и облегчающей диспергирование при механическом воздействии образующихс  на анодной поверхности пленок, что облегчает и интенсифицирует процесс ЭХМП.

На анодной поверхности при ЭХМП может протекать процесс окислени  цис-1-0- (1-этил)-глицерина

Н20 - Н+ + НО + е:

снго-с-нсн2-о-сн-он

снон с-н сн-он сн-он

СН2ОН СгН5СН2-ОН С2Н5 1

Анализ представленной схемы позвол ет установить что кислотные свойства образующегос  производного многоатомного спирта благодар  наличию в молекуле четырех ОН-групп выражены значительно сильнее , чем у глицерина, что и обуславливает получение при работе на рабочей среде предлагаемого состава более высокого по сравнению с известными электролитами качества обработанной поверхности.

В рабочих средах на основе суспензии абразива в водном растворе нитратов щелочных металлов, обладающих, таким образом , пассивирующими свойстёами,

образование взвешенного шлама происходит за счет непрерывного удалени  притиром , трущимс  о поверхность обрабатываемой детали, труднорастворимых продуктов анодного растворени , в осноэном представл ющих собой гидрооксиды металлов Ме(ОН)п.

В присутствии органических добавок в нитратной среде возможно св зывание переход щих в раствор ионов металла с молекулами органической добавки 6

образованием растворимых аквакомплекс- ных соединений

Дл  ионов железа Fe3 и ППТОДП йтот процесс, очевидно, можно представить следующей схемойCHICH3 )CH,0-A 3+ - N-CH2-CH-CH2-N(+2Fe-HOH20+6N03

А-осн2(нэс)нсч

ArOCH2(H3C) )

((H20)5Fe A-OCH2(H3C)HC jN-CHjCHCmlCH CHCCHj lCHzO (H20)5j6 6NO,

Возможность образовани  таких аква- комплексных металлорганических соединений катионного типа обуславливаетс  тем, что в третичной аминогруппе N 4 на азоте создаетс  избыток электронной плотности, взаимодействующей со свободными орби- тал ми переходных d-элементов,  вл ющихс  основными легирующими компонентами большинства сталей и сплавов: хром, никель, марганец и т.д.

Совокупность результатов рассмотренных схем взаимодействи  органических добавок с компонентами рабочей среды, металлом анодной поверхности и друг с другом ведет к увеличению производительности процесса ЭХМП при гарантированном получении низкой шероховатости и высокого качества обработанной поверхности.

Известно применение ППТОДП дл  обезвоживани  и обессоливани  нефти.

В предлагаемом составе рабочей среды дл  ЭХМП не используютс  свойства ППТОДП как вещества дл  обезвоживани  и обессоливани  нефти.

Дл  проверки эффективности рабочей среды предлагаемого состава были приведены ее технологические испытани  в процессе ЭХМП образцов из нержавеющих сталей марок 20X17Н2 и 08Х17Т при различных концентраци х составл ющих рабочую среду компонентов. Режим обработки: плотность тока 0,3-0,35 А/см ; напр жение 8-10 В; расход рабочей жидкости 22 л/мин; скорость вращени  стола 120 об/мин: скорость вращени  водила рабочей головки 70 дв.ходов/мин; удельное давление прижима головки к образцу 15...20 кПа, температура рабочей среды 20±5°С

П р и м е р 1. Готов т рабочую среду, раствор   при перемешивании в 5 л водопроводной воды 0.8 кг азотнокислого натри , 80 г ППТОДП и 40 г цис-1-0-(1-этил)-глицерина. После растворени  компонентов довод т объем раствора до 10 л, одновременно ввод  небольшими порци ми при интенсивном перемешивании 0,8 кг порошка окиси хрома. Дл  предотвращени  осаждени  абразива на дно ванны в процессе ЭХМП производ т посто нное перемешивание суспензии сжатым воздухом. В этом составе обрабатывают Тобразные образцы, полируемые по поверхности шл пки диаметром 5 мм, изготовленные из стали 20Х17Н2 или 08Х17Т. Подачу рабочей жидкости в зону обработки осуществл ют поливом. После пропускани  тока в течение 25 мин минимально достижима  на

данном составе рабочей среды шероховатость поверхности составила Ra 0,175 мкм. Это свидетельствует показателю относительного сглаживани  неровностей Д На 86% (исходна  шероховатость Ra 1,24

мкм), что на 2,3% выше, чем при ЭХМП на известной. Обработанна  поверхность матова  с сероватым оттенком.

П р и м е р 2. Готов т рабочую среду, раствор   при перемешивании в 5 л водопроводной воды 1 кг NaNOa, 0.1 кг ППТОДП и 50 г цис-1-0-(1-этил)-глицерина. После растворени  компонентов довод т объем раствора до 10 л, ввод  в него 1 кг СгОз при услови х, указанных в примере 1. В этом

составе обрабатывают Т-образные образцы по поверхности шл пки. После пропускани  тока в течение 23 мин шероховатость обработанной поверхности составила Re 0,045 мкм при исходной шероховатости Ra 1,24

мкм. Это соответствует показателю относительного сглаживани  неровностей ARa 96,4%, что на 13% выше, чем при ЭХМП на известной и рабочей среде без органических добавок. Обработанна  поверхность

блест ща .

П р и м е р 3. Готов т рабочую среду, раствор   при перемешивании в 5 л водопроводной воды 1,3 кг №МОз. 0.25 кг ППТОДП и 0,1 кг цис-1-0-(1-этил)-глицерина.

После растворени  компонентов довод т объем раствора до 10 л, ввод  в него 1,3 кг Сг20з при услови х, указанных в примере 1, В этом составе обрабатывают Т-образные образцы по поверхности шл пки. После

пропускани  тока в течение 17 мин шероховатость обработанной поверхности составила Ra 0,02 мкм при исходной шероховатости Ra 1,23 мкм, что соответствует показателю относительного сглаживани  неровностей ARa 98.3%, Это на 14,5% выше, чем при ЭХМП на известной, и на 11 % выше, чем при использовании рабочей среды без органических добавок. Обработанна  поверхность имеет зеркальный блеск

П р и м е р 4. Готов т рабочую среду, раствор   при перемешивании в 10 л водопроводной воды 1,5 кг МаМОз, 0,35 кг ППТОДП и 0,15 кг цис-1-0-(1-этил)-глицери- на. После полного растворени  компонентов в раствор ввод т 1,5 кг СгОз при услови х, указанных в примере 1. В этом составе обрабатывают Т-образные образцы по поверхности шл пки. После пропускани  тока в течение 12 мин шероховатость обработанной поверхности составила На 0,025 мкм при исходной шероховатости Ra 1,25 мкм, что соответствует показателю относи- тельного сглаживани  неровностей A Ra 98%. Это на 14% больше, чем при ЭХМП на известной, и на 8% выше, чем на рабочей среде без органических добавок, Обработанна  поверхность зеркально-блест ща .

П р и м е р 5. Готов т рабочую среду, раствор   при перемешивании в 10 п водопроводной воды 1,7 кг NaNOs, 0,37 кг ППТОДП и 0,16 кг цис-1-0-(1-этил)-глицерина . После полного растворени  компонен- тов в раствор ввод т 1,7 кг Сг20з при услови х, указанных в примере 1. В этом составе обрабатывают Т-образные образцы по поверхности шл пки. После пропускани 

Результаты испытаний дл  интервала Оптимальных значений основных компонентов рабочей среды дл  ЭХМП представлены в таблице.

Анализ полученных результатов позволил установить, что дл  повышени  производительности процесса ЭХМП при сохранении низкой шероховатости и высокой чистоты обработанной поверхности наиболее оптимальной  вл етс  среда следующего состава, мас.%: нитрат натри  10-15; окись хрома 10-15; ППТОДП 1,0-3,5; цис-1-0-{1-этил)-глицерин 0,5-1,5; вода - остальное .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Рабоча  среда дл  электрохимикомехани- ческого полировани  сталей, преимущественно высоколегированных коррозионно-стойких, на основе суспензии окиси хрома в водном растворе азотнокислого натри , отличающа с  тем. что, с целью повышени  производительности процесса и чистоты обрабатываемой поверхности, она дополнительно содержит полиоксиэтилен-полиоксипропи- лен-N.N - тетра-(2-оксипропил}-1,3-диаминоп- ропанол-2 и глицерин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   15

   to

   Известна  среда 75OJ2

   Продолжение таблицы

   84

   8,8-fБлест час наща  по1 м2верхповерх-носТь ности