SU945258A1 - Способ электрохимического избирательного травлени стальных изделий - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электрохимической обработке металлов, в частности, к избирательному травлению высоколегированных сталей, обладающих высоким химическим сопротивлением , например типа элинвар () , и может быть использовано при изготовлений изделий, имеющих сложную конфигурацию, например резонаторов дл  электромеханических фильтров, когда нежелательны Механические напр жени , возникающие в детали при ее обработке.

Известный способ электрохимического травлени  стальных изделий, при котором процесс ведут с применением посто нного тока, в водном циркулирующем растворе (15 бромистого кали ) при механической вибрации электрода не позвол ет равномерно обрабатывать большие поверхностиСт .

Поверхность травлени  в данном

л

способе состгэвл ет около 10 мм .

Увеличение обрабатываемой поверхности ведет к значительному увеличению силы тока и к по влению градиента потенциала по поверхности детали, что в свою очередь приводит к неравномерности травлени  детали и снижению ее качества.

Известен способ электрохимического травлени  стальных изделий, когда травление ведут в водном растворе минеральных солей, например, сульфата натри  прикладыванием к электродам попеременно положительного и отрицательного потенциала. При этом плотность тока составл ет 160 А/дм 2.

Недостатком этого способа  вл етс  медленна  скорость травлени  и то, что оба электрода подвергаютс  травлению одинаково, что ведет к быстрому загр знении раствора.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ электрохимического травлени  стальных изделий посто нным током плотностью 0,1-11 А/дм в водном растворе смеси азотной и сол ной кислот с добавкой поверхностно-активного вещества (ПАВ) - перфторсульфокислоты з. Однако этот способ имеет малую скорость травлени  (1-100 мг/м). Попытки увеличить скорость травлени  путем повышени  плотности тока привод т к обратному эффекту - скорость травлени  уменьшаетс . Это св зано с электрохимической пассива цией поверхности обрабатываемой детали , кроме того, возникают локальные перегревы и неравномерность тра лени , что снижает качество обработ ки деталей. Недостатком известных способов  вл етс  также их неэкономичность , обусловленна  тем, что вы травливаетс  вс  поверхность, которую необходимо удалить дл  образова ни  конфигурации деталей, что приво дит к излишнему переводу .прецизион ного сплава детали в раствор, расхо ду электроэнергии, уменьшению срока службы раствора. Целью изобретени   вл етс  интен сификаци  процесса, повышение равно мерности травлени  по всей площади рисунка, образованного в слое фоторезиста и стабильности раствора. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу электрохимичес кого избирательного травлени  сталь ных изделий, преимуществен1йо из высоколегированных сталей типа элинва в водном растворе смеси азотной и сол ной кислот с добавкой поверхнос но-активного вещества (ПАВ), в каче стве ПАВ используют лаурилсульфат натри  в количестве 0,1-0,2 г/л, а процесс ведут асимметричным перемен ным током промышленной частоты при плотности пр мого и обратного тока 150-200 и 1,5-2,0 А/дм соответственно с использованием циркул ции раствора и наложени  ультразвуковых колебаний на изделие. Изобретение позвол ет экономить металл издели  (прецизионного сплава элинвар) и электроэнергию, предо ратить локальные перегревы за счет того, что травлению подвергают не всю поверхность, а только поверхность , представл ющую собой полосу шириной 10-ШО мкм, образованную в слое фоторезиста, химически стойког к данному раствору, одинаковую по всей длине и ограничивающую контур рисунка, причем травление ведут с двух сторон издели . Проведение процесса при меньших или больших плотност х тока,указанных выше ,ведет повышению газовыделени  и к уменьшению скорости растворени . Образующийс  пассивирующий слой из окислов металлов, тормоз щий процесс травлени  устран ют путем восстановлени  окислов периодическим пропусканием тока обратной пол рности . Амплитуду этого тока выбирают на 2-3 пор дка меньше амплитуды пр мого тока и устанавливают в пределах 1, А/дм . Обратный ток меньшей величины чем 1,5 А/дм недостаточно устран ет окисную пленку. Если же его величина больше 2 А/дм , то это ведет к нежелательному растворению катодов. Повышение скорости травлени  сопровождаетс  интенсивным образованием газообразных продуктов анодной реакции, которые адсорбируютс  на поверхности детали и ухудшают качество ее обработки. Устранение этого вредного фактора достигаетс  введением в раствор в качестве ПАВ лаурилсульфата натри  в количестве 0,10 ,2 г/л. Меньша  концентраци  лаурилсульфата недопустимо снижает эффект удалени  газообразных продуктов с поверхности травлени , больша  концентраци  приводит к образованию продуктов реакции с компонентами электролита, снижающих скорость растворени , и приводит к интенсивному пенообразованию. Продукты анодного растворени , непрерывно образующиес  на поверхности детали в прианодной зоне и замедл ющие процесс травлени , удал ютс  путем воздействи  на деталь ультразвуковых колебаний частотой 18-А4 кГц и интенсивностью 0, Вт/см и непрерывной-циркул цией раствора в ванне травлени . Последнее способствует также выравниванию температуры и концентрации электролита, что повышает равномерность травлени . Дальнейшее повышение скорости травлени  обеспечиваетс  встречным травлением детали с обеих сторон. Способ осуществл ют следующим образом (на примере получени  партии резонансных систем дл  электромеханических фильтров из сплава элинвар). 5 На элинварных пластинах - заготов ках толщиной 0,1-0,2 мм с нанесенным с обеих сторон слоем фоторезиста формируют рисунок резонансной системы электромеханического фильтра. Заготовки помещают в водный раствор смеси 50%-ных азотной и сол ной кислот в соотношении 1:1. В качестве ПАВ добавл ют лаурилсульфат натри . Катоды., изготовленные из титана, размещают в ванне по обе стороны от анода-детали на рассто нии 50 мм. При этом производитс  циркул ци  раствора, обеспечивающа  п тикратный обмен в течение часа. Рабочий объем составл ет 5 л. Токоподвод 86 осуществл етс  через шины, причем, на аноде закрепл ют пьезокерамический вибратор, обеспечивающий передачу детали ультразвуковых колебаний. При травлении используют асимметричный ток, получаемый из симметричного синусоидального тока промышленной частоты путем создани  двух цепей с различным сопротивлением дл  токов положительной и отрицательной полуволн, что обеспечиваетс  включением двух диодов в противоположных направлени х. Состав раствора, режим и результаты обработки приведены в таблице,

Азотна  кислота разб. 1:1), г/мл

Сол на  кислота ( разб. 1:1), г/мл

Лаурилсульфат натри , г/л

Вода

Температура раствора,

1 Д пр мого. А/дм

Т пр мого, мс

i Д обратного. А/дм

Т обратного, мс .

Продолжительность проса , мин

Материал катода Материал нода

Частота УЗК, кГц

г

Интенсивность, Вт/см

Равномерность травлен мкм

О, 0,6 0,5 0,5 Растворы

минеральных солей (например

0,1 0,2 0,15 0,2 )

0,1 0,2 0,15 Перфторсульфокислота

До 1л До 1 лДо 1л До 1 лДо 1 л

20 3025 20 20

50 200150 ,101,0-60

9 1210

1,5 2,0 1,5 -1,0-60

9 1210

3 5 Графит Свинец Титан Элинвар С1 1 НХТЮ;) 18 kk 25 0,5 1,0 1,0

+100

+100

-10

-15

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ электрохимического избирательного травления стальных изделий, преимущественно из высоколегированных сталей типа элинвар в водном растворе смеси азотной и соляной 50 кислот с добавкой поверхностно-активного вещества (ПАВ).отличаю щийся тем, что, с целью интенсификации. процесса, повышения равномерности травления по всей площади рисунка, образованного в слое фоторезиста и стабильности раствора, в качестве ПАВ используют лаурилсульфат натрия в количестве 0,1-0,2 г/л, а процесс ведут асимметричным переменным током промышленной частоты при плотности прямого и обратного тока 150-200 и 1 ,5“2,0 А/дм²· соответственно с использованием циркуляции раствора и наложения ультразвуковых колебаний на изделие.