Импульсный электролиз при электрополировании нержавеющей стали

Главная » Литература » Тезисы » Импульсный электролиз при электрополировании нержавеющей стали
Автор: Антихович И.В., Черник А.А.
Год издания: 2016

БГТУ, Минск

Электрополирование в импульсном режиме нержавеющей стали и цветных металлов – один из перспективных методов модификации поверхности, который позволяет обеспечить снижение шероховатости до уровня Ra 0,32?0,06 мкм и применяется для удаления заусенцев и округления острых кромок, подготовки поверхности изделий под нанесение гальванических и вакуумно-плазменных покрытий, удаления оксидных пленок, окалины небольшой толщины и дефектных вакуумно-плазменных покрытий, а также для очистки поверхности деталей от минеральных и органических загрязнений [1, 2]. Цель работы ? исследование влияния полирования в импульсном режиме на микропрофиль поверхности.

В качестве объекта исследования была выбрана коррозионностойкая сталь 03Х18Н11. Полирования осуществляли в электролитах: №1 (H3PO4 – 70 масс%; CH3COOH – 15 масс%; глицерин – 8 масс%; H2SO4 – 7 масс%); № 2 (H3PO4 – 50 масс%; H2SO4 – 25 масс%; глицерин – 20 масс%; H2O – 5 масс%). Электрополированию в стационарном и импульсном режимах (время импульса 2 с, время паузы 1 с) подвергались плоские образцы с исходной шероховатостью поверхности Ra 0,25?0,4 мкм. Электролиз осуществляли при помощи источника питания Kraft Flex. Параметры шероховатости измерялись с помощью профилографа-профилометра Абрис ПМ 7. Температура поддерживалась с помощью водяной бани БВ-04. Величину съема металла определяли гравиметрическим методом.

Зависимость съема металла от времени электролиза представлено на рис. 1, а, среднее арифметическое отклонение профиля поверхности в зависимости от плотности тока при различных температурах (50, 80 °С) на рис. 2, б.

Зависимость величины съема металла от длительности полирования

Рис. 1 – а – Зависимость величины съема металла от длительности полирования в импульсном (кривые 1, 2) и стационарных (кривые 1', 2') режимах при плотности тока 0,35 А см2; б – среднее арифметическое отклонение профиля поверхности в зависимости от плотности тока при температуре 50 и 80 °С при импульсном режиме

Из рис. 1, а видно, что увеличение продолжительности полирования сопровождается пропорциональным возрастанием съема металла как в случае импульсного, так и стационарного электролиза. При этом замена постоянного тока на нестационарный позволяет по истечении 15 минут снизить съем металла в 1,7 раза для электролита № 2. Для электролита № 1 подобная замена приводит к росту съема металла на 10 %. При увеличении времени полирования от 1 до 15 минут при импульсном режиме электролиза съем металла возрастает в 23 раза для состава № 1 и в 15 раз для состава № 2.

Среднее арифметическое отклонение профиля поверхности при увеличении плотности тока растет, что отражено на рис. 2, б. Увеличение температуры на 30 °С позволяет уменьшить микрошероховатость при плотности тока 0,9 А/см2 от 0,093 до 0,082 мкм в электролите № 1, от 0,154 до 0,080 мкм в электролите № 2.

Микроструктура поверхности нержавеющей стали после полирования в импульсном режиме представлена на рис. 2.

Микроструктура поверхностей при увеличении x100

Плотность тока, А/см2: а, г – 0,35, б, д – 0,9, в, е – 1,28.

Рис. 2 – Микроструктура поверхностей при увеличении x100, полученные при температуре электролита 80 °С в импульсном режиме, состава: а–в ? № 1, г–е – № 2

Из рисунка видно, что при увеличении плотности тока существенно меняется микроструктура поверхности и наиболее равномерное сглаживание поверхности получено при температуре 80 °С и плотности тока 1,28 А/см2 в электролите № 1, что подтверждается данными микропрофиля поверхности (рис. 2, в).

Таким образом, при электрополировании в импульсном режиме формируется благоприятная топография микрорельефа поверхности. Шероховатость поверхности по параметру Ra снижается в 1,5?2 раза при увеличении температуры от 50 до 80 °С. Наиболее оптимальный состав для полирования стали 03Х18Н11 – № 1 (на основе ортофосфорной и уксусной кислот) и импульсный режим полирования при температуре 80 °С и плотности тока 1,28 А/см2, время полирования – 4 минуты.

Литература

1. Синькевич, Ю.В. Электроимпульсное полирование на основе железа, хрома и никеля / Ю.В. Синькевич [и др.]. – Минск: БНТУ, 2014 ? 325 c.

2. Синькевич Ю.В., Шелег В.К. Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Прикладные науки. 2008. № 2. С. 112?116.