Електроліт для електрохімічної дезактивації та полірування корозійностійкої сталі

Електроліт для електрохімічної дезактивації та полірування корозійностійких сталей, який містить сірчану та ортофосфорну кислоти, який відрізняється тим, що додатково вводиться оксіетилідендифосфонова кислота і триамон при такому співвідношенні компонентів (мас %) ортофосфорна кислота 40-70 сірчана кислота 10-30 оксіетилідендифосфонова кислота 0,6-1,2 триамон 0,5-1,0 вода решта Винахід відноситься до галузі електрохімічної обробки металів, зокрема до дезактивації і електрохімічного очищення та полірування металевих поверхонь корозійностійких сталей, і може знайти застосування в машинобудуванні для полірування виробів та в атомній промисловості для дезактивації радіаційне забруднених металічних поверхонь обладнання в аварійних ситуаціях та під час ремонту і демонтажу атомних реакторів Дуже важливо застосовувати такий процес обробки поверхні окремих цінних деталей обладнання, який би забезпечував одночасно дезактивацію та якісне полірування При такій комплексній обробці дорогих деталей (наприклад, пробок реакторів, обойм ПІДШИПНИКІВ, обойм з впресованими втулками та ш ) є можливість повторно їх використовувати при ремонті атомних реакторів Відомий електроліт [1, 2] для електрохімічного полірування (ЕХП) корозійностійких сталей, до складу якого входить сірчана кислота (14%), фосфорна кислота (59%), хромова кислота (0 5%), вода (решта) Суттєвим недоліком цього електроліту є те, що він містить токсичну і екологічно небезпечну хромову кислоту, яка агресивна по відношенню до обладнання та матеріалу ванни, обробка металу в ньому відбувається при високих густинах струму (60-80А/дм ) і температурах (60-90°С) Найбільш близьким по складу електроліту (прототип) є електроліт [2] для полірування корозійностійких сталей на основі сірчаної та ортофосфорної кислот, що містять також добавку хромового ангідриду (мас %) Н3РО4 65-70 H2SO4 12-15 СЮз 6-8 вода решта Недоліком електроліту-прототипу є те, що ЕХП в ньому відбувається при високих густинах струму (300-500А/дм ) і високій температурі, внаслідок значного виділення Джоулева тепла Крім того, суттєвим недоліком цього електроліту є і те, що при низьких температурах та густинах струму в ньому не відбувається ЕХП корозійностійких сталей В основу даного винаходу поставлена задача розробити такий склад електроліту для електрохімічної дезактивації та полірування корозійностійких сталей, який би виключав вище зазначені недоліки - забезпечував якісну обробку нержавіючих сталей, одержання високої згладжуючої та блискоутворюючої здатності при низьких густинах струму і низьких (кімнатних) температурах Суть винаходу полягає в тому, що в основу електроліту, який є сумішшю ортофосфорної та сірчаної кислот, вносяться добавки оксиетилідендіфосфонової кислоти (ОЕДФК) та триамону при слідуючому співвідношенні інгредієнтів (мас %) Н3РО4 40-70 H2SO4 10-30 ОЕДФК 0,6-1,2 триамон 0,5-1,0 вода решта Істотними ВІДМІННОСТЯМИ даного винаходу є включення до складу електроліту нових компонентів, а саме - оксиетилідендіфосфонової кислоти та ю (О 61252 триамону, а також співвідношення компонентів Перевагами даного винаходу є високоякісне ЕХП та дезактивація поверхонь корозійностійких сталей при низьких густинах струму (10-20А/дм ) і кімнатній температурі (1530°С), інтенсивне згладжування мікронерівностей, округлення макронерівностей, підвищення класу чистоти поверхні на 1,5-2 класи, а коефіцієнту дзеркального відбиття світла до 60-65% Є підстави вважати, що вказані компоненти оксиетилідендіфосфонова кислота та триамон мають синергетичну дію, завдяки чому в умовах анодної поляризації досягається необхідна ступінь адсорбції органічних катіонів на позитивно зарядженому електроді, що сприяє нівелюванню електрохімічної неоднорідності поверхні металу, згладжуванню та інтенсивному блискоутворенню Найбільш висока якість обробки відбувається тільки при сумісному введенні в електроліт оксиетилідендіфосфонової кислоти та триамону Крім того, в даному технічному рішенні оксиетилідендіфосфонова кислота відіграє роль комплексоутворювача, який сприяє підвищенню строку служби електроліту, а триамон - шпбітора, який захищає поверхню металу від розтравлювання та сприяє підвищенню поліруючої здатності електроліту Готують електроліт змішуванням розрахункових кількостей кислот і води та послідовним внесенням вказаних домішок, в необхідних кількостях Для розрахунку складу кислотних сумішей вимірювалась густина ортофосфорної та сірчаної кислот за допомогою ВІДПОВІДНИХ ареометрів (г/см3) Електроліти для проведення випробувань готувались із кислот та реактивів марок "Ч", "ХЧ" в термостійких стаканах ємністю 1 літр Зразки сталі 12Х18Н Ю Т для досліджень нарізали у вигляді смужок розміром 150x10 мм Умови ДОСЛІДІВ та отримані результати наведені в прикладах та в таблиці Приклади, що ілюструють згладжуючу і вирівнюючу здатність електроліту разом з його дезактивуючою дією на радіоактивне забруднених поверхнях зразків сталі 12X18Н1 ОТ /дослідження виконано в умовах ЧАЕС/, наводяться нижче Приклад 1 ЕХП корозійностійкої сталі 12X18Н1 ОТ з початковою чистотою поверхні R a =1,25 мкм (V7) проводиться в електроліті складу (мас %) Н 3 РО 4 70 H 2 SO 4 10 ОЕДФК 1,2 триамон 1,0 вода решта Клас чистоти поверхні після електрохімічної обробки при густині струму Да=15А/дм 2 , температурі t°=18-25°C та часові електролізу - 10 хвилин становить R 3 = 0 , 2 3 M K M ( V 9 ) , при ЗО хвилин R 3 = 0 , 1 5 M K M ( V 9 - V 1 0 ) Питома активність загальна (част/см 2 -хв) становила до ЕХП 8000, після ЕХП - 700 Потужність експозиційної дози (мР/ год) до ЕХП становила 1,0, після ЕХП - 0,5 Приклад 2 ЕХП корозійностійкої сталі 12X18Н1 ОТ з початковою чистотою поверхні R 3 = 1 , 2 5 M K M (V7) проводиться в електроліті складу (мас %) Н 3 РО 4 60 H 2 SO 4 20 ОЕДФК 1,0 триамон 0,5 вода решта Клас чистоти поверхні після електрохімічної обробки при густині струму Да=20А/дм 2 , температурі t°=18-25°C та часові електролізу - 10 хвилин становить R 3 = 0 , 2 4 M K M ( V 9 ) , при ЗО хвилин R 3 = 0 , 1 2 M K M (V10) Питома активність загальна (част/см 2 -хв) до ЕХП становила 2500, після ЕХП 200 Потужність експозиційної дози (мР/год) до ЕХП становила 1, після ЕХП - 0 З Приклад З ЕХП корозійностійкої сталі 12X18Н1 ОТ з початковою чистотою поверхні R 3 = 1 , 2 5 M K M (V7) проводиться в електроліті складу (мас %) Н 3 РО 4 50 H 2 SO 4 20 ОЕДФК 0,6 триамон 0,8 вода решта Клас чистоти поверхні після електрохімічної обробки при густині струму Да=20А/дм 2 , температурі t°= 18-25°С та часові електролізу - Юхв становить R3=0,32MKM (V8), при ЗО хвилин R 3 = 0 , 3 3 M K M (V8) Питома активність загальна (част/см 2 -хв) до ЕХП становила 5000, після ЕХП 200 Потужність експозиційної дози (мР/год) до ЕХП становила 1,0, після ЕХП - 0,3 Приклад 4 ЕХП корозійностійкої сталі 12X18Н1 ОТ з початковою чистотою поверхні R a =1 25мкм (V7) проводиться в електроліті складу (мас %) Н 3 РО 4 ЗО H 2 SO 4 ЗО ОЕДФК 0,6 триамон 0,5 вода решта Клас чистоти поверхні після електрохімічної обробки при густині струму Да=35А/дм 2 , температурі t°=18-25°C та часові електролізу - 10 хвилин становить R 3 = 0 , 6 4 M K M ( V 7 - V 8 ) , при ЗО хвилин практично не змінюється ( V 7 - V 8 ) Питома активність загальна (част/см 2 -хв) до ЕХП становила 5000, після ЕХП - 50 Потужність експозиційної дози (мР/год) до ЕХП становила 1,0, після ЕХП 0,2 В усіх наведених прикладах (1-4) потужність експозиційної дози та загальна питома активність вимірювалась після ЗОхв ЕХП Таким чином, в електролітах з оптимальною концентрацією компонентів (приклади 1, 2, 3) складу (мас %) Н 3 РО 4 40-70 H 2 SO 4 10-30 ОЕДФК 0,6-0,2 триамон 0,5-0,1 вода решта в умовах анодної поляризації при густинах струму 61252 сталі 12Х18Н10Т при оптимальних густинах струму і температурах в запропонованому електроліті та вибраному як прототип При таких вибраних режимах відбувається тільки освітлення поверхні з незначним підвищенням коефіцієнту відбиття світла (12-20%), коли використовується електроліт прототипу (таблиця, приклад 1) В запропонованому електроліті (таблиця, приклади 2, 3, 4) в умовах анодної поляризації відбувається якісне і виТобто, на приведених прикладах показані песокоякісне електрохімічне полірування з реваги електроліту, що пропонується в указаних підвищенням класу чистоти поверхні в межах межах концентрацій компонентів (V7 - V10) і коефіцієнту дзеркального відбиття В таблиці представлені порівняльні оцінки світла R=12-65% якості електрохімічної обробки поверхні зразків 10-20А/дм відбувається дезактивація і високоякісне полірування, що супроводжується підвищенням класу чистоти поверхні на 2 і більше класів Зменшення концентрації компонентів нижче оптимальних значень (приклад 4) приводить до погіршення якості обробки поверхні, помітне незначне розтравлення поверхні, клас чистоти поверхні залишається в межах (V7 - V8) Таблиця Порівняльні дані оцінки якості поверхні сталі 12Х18Н10Т після обробки в електроліті, вибраному як прототип і в розробленому електроліті Чистота поверхні сталі 12Х18Н10Т до ЕХП - V7 , R - 7-12% час електролізу Юхв Склад електроліту, мас 0 ЯКІСНІ поіказники результатів ЕХП металічної поверхні в залежності від режиму Дослід Темпе- Густина Клас чис- Коефіцієнт дзерВміст добаВисота мікронеВізуальна ЬЬРОч H2SO4 ра-тура, струму, тоти по- кального відбитвок рівностей, (мкм) верхні, (V) тя світла, R (%) оцінка якості (А/дм ) (°С) неполіроваV7 180 50 ЗО СЮз-8 18-25 5 1 15 на, посвітліла 1 V7 світло-сіра 15 1 17 195 V7 25 1 14 20 0 світло-сіра V8 помітне ЕХП 40 ЗО ОЕДФК-0 6 18-25 10 0 50 33 0 V8 якісне ЕХП Триамон-1 0 15 0 32 55 0 високоякісне 2 V10 20 016 61 0 ЕХП високоякісне V10 25 014 68 0 ЕХП V8 якісне ЕХП 70 15 ОЕДФК-0 8 18-25 10 0 47 40 0 V9 якісне ЕХП Триамон-0 5 15 0 28 56 0 високоякісне 3 V10 20 015 62 0 ЕХП високоякісне V10 25 012 64 0 ЕХП V8 помітне ЕХП 50 ЗО ОЕДФК-1 2 18-25 10 0 52 32 0 V9 якісне ЕХП Триамон-0 8 15 0 30 54 0 високоякісне 4 V10 20 015 60 0 ЕХП високоякісне V10 25 014 65 0 ЕХП Режим Р Х П Використана література 1 Патент США №2334699, СІ/ 204-145, 1944 , Справочник по гальванотехнике Перевод с немецкого под ред проф В И Лайнера, М , Изд-во Комп'ютерна верстка Т Чепелєва "Металлургия", 1969, т 1, с 276 2 А с №242634 СССР, МПК С23Ь 03/06 Худык М И , Полковников С С Способ электрохимического полирования изделий БИ №15, 1969г Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119