Електроліт для електрохімічного полірування хромонікелевих аустенітних сталей

Предлагаемое изобретение относится к области электрохимической обработки металлов. Известен электролит для электрохимического полирования (ЭХП) высокохромистых сплавов, содержащих серную, ортонитробензойную кислоты и протеолитические энзимы [1]. Недостатком этого электролита является то, что в процессе анодной обработки в нем не достигаются условия качественного полирования аустенитных сталей 08X1 ТТ. 08X18Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х17ТМ2, 04Х19АФТ. Поверхность образцов указанных марок сталей не электрополируется, наблюдается растравливание поверхности, а электролит вспенивается. Наиболее близким по составу (прототип) является электролит на основе 70% - ной серной кислоты, содержащей в качестве добавок декстрин и уротропин [2]. Недостатком электролита-прототипа при использовании его для ЭХП указанных марок сталей является низкая электропроводность, отсутствие качественного ЭХП, питтинговое травление. В основу данного изобретения положена задача разработать сернокислый электролит, сбеспечивающий качественное ЭХП хромоникелевых аустенитных сталей, снижение стоимости раствора, получение высокой сглаживающей и блескообразующей способности, уменьшение удельного расхода электроэнергии. Предлагаемый в настоящем изобретении электролит разработан для широко используемого в промышленности класса коррозионностойких сталей. Хромоникелевые аустенитные стали применяются для изготовления изделий и деталей на ПО "Большевик", ПО "ТОМАК", ПО "Продмаш" (г.Киев), Нежинском механическом заводе и др. Поставленная цель достигается тем, что в раствор серной кислоты вводится ингибиторная композиция Д-1 и сернокислое железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: Серная кислота 40 - 60 Сернокислое железо 1,0 - 1,5 Ингибиторная композиция Д-1 7,0 - 11,0 Вода Остальное Процесс ЭХП ведут при времени электролиза Катоды - сталь 12Х18Н9Т/12Х18Н10Т. Существенным отличием настоящей технической разработки является то, что электролит содержит ингибиторную композицию Д-1 и сернокислое железо в концентрациях достаточных для подавления химического и электрохимического травления, достижения высокой сглаживающей и блескообразующей способности. Введенная в разбавленную серную кислоту ингибиторная композиция Д-1 подавляет травление, наблюдаемое при анодном растворении в растворах серной кислоты указанных концентраций. При введении в эти растворы сернокислого железа устраняется травление по границам зерен. Есть основание полагать, что входящие в состав композиции вещества обладают синергетическим воздействием, благодаря чему в условиях анодной поляризации достигается необходимая степень адсорбции органических катионов на положительно заряженном электроде, что способствует нивелированию! электрохимической неоднородности поверхности металла, сглаживанию и блескообразованию. Наиболее высокое качество обработки наблюдается только при совместном введении в электролит ингибиторной композиции Д-1 и сернокислого железа. Ингибиторная композиция Д-1 - смесь предельных, ароматических и гетероциклических аминов, обеспечивающая получение синергетического эффекта. Способ получения ингибиторной композиции Д-1 является предметом патента. Электролит готовят следующим образом: в подготовленную емкость наливают расчетное количество дистиллированной воды, затем медленно вводят необходимое количество серной кислоты. Тщательно перемешивают и в горячую разбавленную кислоту вводят 7 - 10мас.% ингибиторной композиции Д-1 и 1,0 - 1,5мас.% сернокислого железа. Электрохимическое полирование осуществляют при анодной плотности тока 20 40А/дм2, температуре 40 - 60°C, в течение 5 10мин. Примеры, иллюстрирующие работу предлагаемого электролита. Пример 1. Электрохимическое полирование стали 08X18Т с исходной чистотой поверхности проводят в электролите состава, мас.%: Серная кислота 40,0 Сернокислое железо 1,0 Ингибиторная композиция Д-1 8,0 Вода Остальное Класс чистоты поверхности после обработки при плотности тока 25А/дм2, времени электролиза и температуре составляет Пример 2. Электрохимическое полирование стали 04X19АФТ с исходной чистотой поверхности проводят в электролите состава, мас.%: Серная кислота 42,0 Сернокислое железо 1,0 Ингибиторная композиция Д-1 10,0 Вода Остальное Класс чистоты поверхности после обработки при плотности тока 20А/дм2, времени электролиза и температуре составляет Пример 3. Электрохимическое полирование стали 12Х18Н10Т с исходной чистотой поверхности проводят в электролите состава, мас.%: Серная кислота 46,0 Сернокислое железо 1,5 Ингибиторная композиция Д-1 11,0 Вода Остальное Класс чистоты поверхности после обработки при плотности тока 20А/дм2, времени электролиза и температуре составляет Пример 4. Электрохимическое полирование стали 12Х18Н10Т с исходной чистотой поверхности проводят в электролите состава, мас.%: Серная кислота 75 Ортонитробензойная кислота 0,50 Протеолитические энзимы 0,05 Вода Остальное Класс чистоты поверхности после обработки при плотности тока 25А/дм2, времени электролиза и температуре составляет Поверхность светло-серая, слегка растравленная, среднеарифметическая высота микронеровностей возросла, класс чистоты не изменился. Пример 5. Электрохимическое полирование стали 12X18Н10Т с исходной чистотой поверхности проводят в электролите состава, мас.%: Серная кислота 85 Ортонитробензойная кислота 0,6 Протеолитические энзимы 0,06 Вода Остальное Класс чистоты поверхности после обработки при плотности тока 40А/дм2, времени электролиза и температуре составляет Поверхность светло-серая, слегка растравленная. В табл.1 представлены сравнительные данные по качеству электрополирования в электролите, выбранном в качестве прототипа и в электролитах, содержащих большие и меньшие чем заявляемые концентрации компонентов. В электролите-прототипе (пример 1) в условиях анодной поляризации поверхность образцов осветляется. ЭХП не наблюдается, класс чистоты не изменяется. В электролитах, содержащих оптимальные концентрации компонентов (примеры 2, 3, 4) состава, мас.%: серная кислота 40 - 46, ингибиторная композиция Д-1 7,0 - 11,00, сернокислое железо - 1,0 - 1,5 в условиях анодной поляризации наблюдается качественное полирование, сопровождаемое повышением класса чистоты на 1 - 2 класса. Уменьшение концентрации ингибиторной композиции до 5,0 и сернокислого железа до 0,7% в растворах серной кислоты оптимальной концентрации (40 - 46мас.%) (примеры 6, 7) в условиях анодной поляризации вызывает растравливание поверхности и снижение класса чистоты поверхности на один класс. Повышение концентрации ингибитор-ной композиции Д-1 до 15мас.% сернокислого железа до 2,5мас.% в растворах оптимальных концентраций (40 - 46мас.%) (пример 5) вызывает торможение анодного процесса растворения, при этом несколько снижается качество полирования, а класс чистоты поверхности повышается только на один класс. При снижении концентрации компонентов электролита до содержания серной кислоты 35мас.%, ингибиторной композиции до 5мас.%, сернокислого железа до 0,7мас.% (пример 8, 9) в условиях анодной поляризации отсутствует электрохимическое полирование, поверхность растравленная, класс чистоты снижается в среднем на один класс. При повышении концентрации серной кислоты до 60%, концентрации ингибиторной композиции до 15мас.%, сернокислого железа до 2,5мас.%, очевидно (пример 10), за счет снижения электропроводности и больших концентраций ингибиторов наблюдается торможение процесса анодного растворения, класс чистоты поверхности практически не изменяется, растравливание отсутствует. Таким образом, показаны достоинства предлагаемого электролита, свидетельствующие о достижении высокого класса чистоты обработки, повышении класса чистоты поверхности на 1 - 2 класса.