Спосіб електрохімічного полірування нержавіючих і низьколегованих сталей

Реферат: Спосіб електрохімічного полірування нержавіючих і низьколегованих сталей включає анодну поляризацію в розчинах на основі ортофосфорної і сірчаної кислот в присутності поверхневоактивних добавок, які містять похідні багато-основних карбонових кислот та аміноспиртів. 2 Полірування здійснюють при ступінчатому зниженні густини струму з 25-20 до 15-10 А/дм при тривалості електролізу на кожному із етапів 3-5 та 5-10 хв. відповідно в розчинах. UA 87509 U (12) UA 87509 U UA 87509 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до технологій фінішної обробки металів, а саме до електрохімічного полірування нержавіючих та низьколегованих сталей, і може бути використана в металообробних галузях промисловості, наприклад в машино-, судно- та літакобудуванні, приладобудуванні, а також при дезактивації технологічного обладнання. Відомі способи електрохімічного полірування нержавіючих сталей та низьколегованих сталей в розчинах на основі фосфорної та сірчаної кислот. З метою підвищення технікоекономічної ефективності полірування (термін використання, ступінь полірування, швидкість розчинення поверхневого шару, частота регенерації, тощо) до їхнього складу вводять поверхнево-активні речовини - органічні сполуки та похідні на їхній основі [1]. Полірування ведуть в присутності карбонових кислот (щавлевої лимонної, винної, бензойної) та/або їхніх солей, амінів, аміноспиртів. Кількість розчинів, що пропонується для досягнення поставленої задачі, постійно зростає, але не всі знаходять промислове використання внаслідок того, що з часом необхідно коригувати їхній склад, вилучати нерозчинні сполуки, що накопичуються при поліруванні. В переважній більшості випадків високоякісне електрополірування відбувається 2 при високих густинах струму густинах струму від 25 до 100 А/дм , в температурному інтервалі 25-90 °C. Крім цього дуже часто добавки, що використовують для покращення поліруючих властивостей розчинів, є токсичними, наприклад хромова кислота, або триамон (метил-трис(оксіетил)-амоній метилсульфат) [2]. Відомий спосіб електрохімічної дезактивації та полірування нержавіючих сталей в розчинах на основі ортофосфорної та сірчаної кислоти, згідно з яким, як інгібітори корозії рекомендовано використовувати суміші продуктів конденсації з наступною полімеризацією аніліну та уротропіну (до 30 об. %) з триетаноламіном або трибензилтригідротриазином (решта). Вміст інгібіторної композиції в дезактивуючих розчинах має складати 5-10 об. %. Як комплексоутворюючі добавки рекомендовано використовувати сегнетову сіль (до 50 г/л), ацетанілід (до 30 г/л), бензтриазол (до 20 г/л), щавелеву або лимонну кислоту (до 25 г/л). Електрохімічну обробку поверхонь ведуть 2 при густинах струму 20-30 А/дм , протягом 20-30 хв. [3]. Даний спосіб [3] вибрано за прототип як найбільш близький за складом та ефектом, що досягається при електрохімічному поліруванні нержавіючих та низьколегованих сталей. Спільною ознакою прототипу та технічного рішення, що заявляється, є анодна поляризація нержавіючих та низьколегованих сталей в розчинах ортофосфорної та сірчаної кислот з добавками похідних багато-основних карбонових кислот та амінів. До недоліків відомого технічного рішення слід віднести те, що при відносно високих густинах 2 струму (20-30 А/дм ) та відносно тривалому поліруванні (20-30 хв.) внаслідок виділення тепла Джоуля температура ванни підвищується до 50-90 °C внаслідок чого зменшується ефективність дії органічних добавок та термін експлуатації поліруючого розчину (до першої регенерації приблизно 500 Агод./л), Крім цього склад інгібіторної композиції, що використовують при електрохімічній обробці нержавіючої та низьколегованої сталі (продукти конденсації з наступною полімеризацією аніліну та уротропіну з триетаноламіном або трибензилтригідротриазином мають дуже неприємний запах, сприяють виносу поліруючого розчину з ванни, а значить підвищенню його витрат. Задачею корисної моделі є усунення відмічених вище недоліків при забезпеченні високої якості полірування нержавіючих та низьколегованих сталей, зменшення питомих витрат електроенергії та реагентів. Поставлена задача вирішується тим, що полірування здійснюють при ступінчатому зниженні 2 густини струму з 25-20 до 15-10 А/дм при тривалості електролізу на кожному із етапів 3-5 та 510 хв. відповідно в розчинах наступного складу, мас. %: ортофосфорна кислота 55-65 сірчана кислота 18-21 триетаноламін 0,3-1,6 гліцерин 0,3-1,6 сегнетова сіль 0,1-0,5 амінооцтова кислота 0,1-0,3 щавлева кислота 0,1-0,3 трилон Б 0,01-0,1 вода решта. Відмова від продуктів конденсації уротропіну та аніліну з триетаноламіном або трибензилтригідротриазином, використання зазначених вище сполук у вказаному співвідношенні дозволяє покращити електропровідні властивості та розсіючу здатність поліруючого розчину, збільшити його ємність до накопичення продуктів полірування (розчинні сполуки компонентів сталі), за рахунок чого забезпечити високоякісне полірування при нижчих 1 UA 87509 U 5 10 15 20 25 30 густинах струму та тривалості обробки та більш високому терміну експлуатації до першої регенерації. Можливість здійснювати полірування при більш низьких густинах струму та за менш короткий проміжок часу забезпечує зменшення питомих витрат електроенергії та реагентів. Ознаками, які відрізняють технічне рішення корисної моделі від прототипу є: - двостадійний режим анодної поляризації з поступовим зменшенням густини струму на поверхнях виробів, які піддають електрохімічному поліруванню; - кількісний та якісний склад розчинів для полірування; - умови електрохімічного полірування. Приклади конкретної реалізації способу. Приклад 1. 2 Для полірування було взято зразок нержавіючої сталі 12 × 18Н10Т робочої площі 8,0 см , з початковою чистотою поверхні Ra=1,25 мкм (7). Полірування вели в розчині наступного складу, мас. %: ортофосфорна кислота 55 сірчана кислота 18 триетаноламін 1,6 гліцерин 1,6 сегнетова сіль 0,5 амінооцтова кислота 0,2 щавлева кислота 0,2 трилон Б 0,07 вода решта. 2 На першому етапі полірування густина струму складала 20 А/дм , тривалість поляризації 5 хв. Початкова температура розчину 25 °C. На другому етапі обробки густина струму складала 2 10 А/дм , тривалість - 10 хв. Кінцева температура розчину склала 35 °C. Витрати електроенергії 2 склали 10,0 Втгод./дм . Чистота поверхні зразку після полірування Ra=0,32 мкм (9). Приклад 2. Для полірування була взята платівка нержавіючої сталі 12 × 18Н9Т загальною площею 8,0 2 см , початкова чистота поверхні Ra=2,5 мкм (6). Полірування вели в розчині наступного складу, мас. %: ортофосфорна кислота 65 сірчана кислота 21 триетаноламін 1,0 гліцерин 1,0 сегнетова сіль 0,3 амінооцтова кислота 0,1 щавлева кислота 0,1 трилон Б 0,01 вода решта. 2 На першому етапі полірування густина струму складала 25 А/дм , тривалість поляризації 3 хв. Початкова температура розчину 25 °C. На другому етапі обробки густина струму складала 2 15 А/дм , тривалість - 5 хв. Кінцева температура розчину склала 32 °C. Витрати електроенергії 2 склали 14,5 Втгод./дм . Чистота поверхні зразку після полірування Ra=0,25 мкм (9). Приклад 3. 2 Для полірування взято платівку вуглецевої сталі (сталь 20) загальної площею 4,0 см , початкова чистота поверхні Ra=2,4 мкм (6). Полірування вели в розчині наступного складу, мас. %: ортофосфорна кислота 60 сірчана кислота 18 триетаноламін 0,8 гліцерин 0,8 сегнетова сіль 0,3 амінооцтова кислота 0,3 щавлева кислота 0,3 трилон Б 0,1 вода решта. 2 На першому етапі полірування густина струму складала 25 А/дм , тривалість поляризації 3 хв. Початкова температура розчину 25 °C. На другому етапі обробки густина струму складала 2 UA 87509 U 2 5 10 15 20 25 30 35 15 А/дм , тривалість - 5 хв. Кінцева температура розчину склала 32 °C. Витрати електроенергії 2 склали 9,6 Втгод./дм . Чистота поверхні зразку після полірування Ra=0,30 мкм (9). Приклад 4. Для полірування була взята платівка із нержавіючої сталі 12 × 18Н10Т загальної площі 8,0 2 см , початкова чистота поверхні Ra=2,3 мкм (6). Полірування вели в розчині наступного складу, мас. %: ортофосфорна кислота 55 сірчана кислота 18 триетаноламін 1,6 гліцерин 1,6 сегнетова сіль 0,5 амінооцтова кислота 0,2 щавлева кислота 0,2 трилон Б 0,05 вода решта. 2 На першому етапі полірування густина струму складала 25 А/дм , тривалість поляризації 3 хв. Початкова температура розчину 25 °C. На другому етапі обробки густина струму складала 2 15 А/дм , тривалість - 5 хв. Кінцева температура розчину склала 32 °C. Витрати електроенергії 2 склали 9,9 Втгод./дм . Чистота поверхні зразку після полірування Ra=0,2 мкм (9). Запропонований спосіб дозволяє: - значно скоротити питомі витрати електроенергії за рахунок підвищення електропровідності, скорочення тривалості полірування та ступінчатого зменшення густини струму; - скоротити питомі витати реагентів за рахунок продовження терміну експлуатації поліруючого розчину, зменшення частоти коригування та їхнього вмісту у вихідному поліруючому розчині; - за рахунок покращення розсіючої здатності розчину, підвищити якість полірування та його інтенсивність за рахунок скорочення тривалості процесу та зменшення густини струму. Джерела інформації: 1. Грилихес С.Я. Електрохимическое и химическое полирование. - Ленинград: "Машиностроение", 1987. - С. 63-72. 2. Деклараційний патент України 61252 МПК7 C25F 3/16, C25F 5/00. Електроліт для електрохімічної дезактивації та полірування корозійностійкої сталі. / Юденкова І.М., Зарубицький О.Г., Лісогор О.І., Дмитрук Б.Ф., Дупак Л.Г., Захарченко М.Ф., Ковалевський В.І., Буднік В.Г. - Опубл. 17. 11.2003 р. - Бюл. № 11, 2003. 3. Омельчук А.О., Юденкова І.М., Шевель В.М. Електрохімічна дезактивація технологічного обладнання, забрудненого радіонуклідами. // Наука та інновації. - 2012. - Т. 8. № 1. - С. 77-86. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб електрохімічного полірування нержавіючих і низьколегованих сталей, що включає анодну поляризацію в розчинах на основі ортофосфорної і сірчаної кислот в присутності поверхнево-активних добавок, які містять похідні багато-основних карбонових кислот та аміноспиртів, який відрізняється тим, що полірування здійснюють при ступінчатому зниженні 2 густини струму з 25-20 до 15-10 А/дм при тривалості електролізу на кожному із етапів 3-5 та 510 хв. відповідно в розчинах наступного складу, мас. %: ортофосфорна кислота 55-65 сірчана кислота 18-21 триетаноламін 0,9-1,6 гліцерин 0,9-1,6 сегнетова сіль 0,1-0,5 амінооцтова кислота 0,1-0,3 щавлева кислота 0,1-0,3 трилон Б 0,01-0,1 вода решта. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3