Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ обработки поверхности магниевых сплавов

Классы МПК:C25F3/16 полирование
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU),
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-10-28
публикация патента:

Изобретение относится к электрохимической обработке поверхности металлических изделий, в частности к электрохимическому полированию поверхности из магниевых сплавов, таких как кронштейны, поковки, штамповки, крышки, диски автомобильных колес, корпуса ноутбуков, мобильных телефонов, и может быть использовано в ракетно-космической технике, автомобилестроении, электронной промышленности и других отраслях народного хозяйства. Способ включает погружение изделия, используемого в качестве анода, в раствор для электрохимического полирования, содержащий ортофосфорную и уксусную кислоты, установку катода из нержавеющей стали, проведение электрохимического полирования, при этом электрохимическое полирование ведут при плотности тока 15-25 А/дм2 и напряжении 3-7 В в течение 10-180 с, а раствор для электрохимического полирования дополнительно содержит этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 35-45, уксусная кислота 2-10, этиловый спирт остальное. Техническим результатом является разработка способа обработки поверхности магниевых сплавов, позволяющего повысить класс чистоты поверхности изделий из магниевых сплавов до 11-12, т.е. снизить значения Rz до ~0,2-0,4 мкм и исключить токсичные компоненты. 1 табл.

Изобретение относится к электрохимической обработке поверхности металлических изделий, в частности к электрохимическому полированию поверхности из магниевых сплавов, таких как кронштейны, поковки, штамповки, крышки, диски автомобильных колес, корпуса ноутбуков, мобильных телефонов, и может быть использовано в ракетно-космической технике, автомобилестроении, электронной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Магниевые сплавы, относящиеся к группе наиболее легких металлических конструкционных материалов, обладают пониженной коррозионной стойкостью, поэтому при эксплуатации магниевых узлов и деталей необходимо подвергать их поверхность обработке для последующего нанесения защитных антикоррозионных покрытий.

Известен способ обработки поверхности изделий из магниевых сплавов, включающий погружение изделия, используемого в качестве катода, в раствор для электрохимического полирования, установку анода из стальных пластин и электрохимическое полирование при температуре 80-90°С, напряжении 4-6 В, выдержке в течение 3-4 мин. Раствор для электрохимического полирования имеет следующий химический состав, г/л:

Na3PO4·12H2O 12-30
Na 2CO3 30

или

Na2CO3 9
NaOH 16

Далее изделие промывают в воде и сушат. (М.А.Тимонова «Защита от коррозии магниевых сплавов», М., «Металлургия», 1977 г., с.40-42).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить высокий класс чистоты поверхности (свыше 7), т.е. показатель параметров шероховатости Rz (высота неровностей профиля по десяти точкам) не менее Rz=6,3 мкм по ГОСТ 2789.

Известен способ обработки поверхности изделий из магниевых сплавов, включающий погружение изделия, используемого в качестве анода, в раствор для электрохимического полирования при поддержании первоначального напряжения, обеспечивающего плотность тока (1,5-2,5) А/дм 2, затем постоянно увеличивают напряжение до (240-330) В для сохранения первоначальной плотности тока, время выдержки 5-30 мин. Водный раствор для электрохимического полирования используется при температуре (20-40)°С, имеет рН=7-10 при следующем соотношении компонентов:

пентаоксид ниобия 0,01-0,04 мол/л
плавиковая кислота 20-50 мл/л
фторид циркониядо 0,041 мол/л
ортофосфорная кислота 50-70 г/л
борная кислота30-70 г/л
28% водный р-р аммиакаостальное

для сохранения рН=7 -10 (Патент США № 7094327)

Недостатками известного способа являются высокая энергоемкость процесса и наличие в растворе для электрохимического полирования токсичной плавиковой кислоты.

Известен способ обработки металлических изделий, включающий погружение изделия, используемого в качестве анода, в раствор для электрохимического полирования, установку катода из нержавеющей стали, проведение электрохимического полирования при плотности тока способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 2 А/дм2, напряжении 8-24 В, в котором раствор для электрохимического полирования, имеет следующий химический состав, масс.%:

ортофосфорная кислота 55-85
уксусная кислота10-40
глицерин 5-30

(а.с. № 779453)

Недостатком известного способа является пониженный класс чистоты поверхности металлических изделий.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ обработки поверхности магниевых сплавов, включающий погружение изделия, используемого в качестве анода, в раствор для электрохимического полирования, установку катода из нержавеющей стали, проведение электрохимического полирования при плотности тока способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 2 А/дм2, напряжении 8-17 В, в котором раствор для электрохимического полирования, имеет следующий химический состав, масс.%:

ортофосфорная кислота 65-75
уксусная кислота10-25
глицерин 5-15
серная кислота5-10

(Патент РФ № 2023767)

Недостатками прототипа являются возможность получения на поверхности изделия пор и различных дефектов, понижение класса чистоты и увеличение значения Rz, что вызвано воздействием на поверхность электрохимического раствора с высокой концентрацией активных веществ, в том числе токсичной серной кислоты.

Технической задачей изобретения является разработка способа обработки поверхности магниевых сплавов, позволяющего повысить класс чистоты поверхности изделий из магниевых сплавов до 11-12, т.е. снизить значения Rz до ~0,2-0,4 мкм и исключить токсичные компоненты.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ обработки поверхности магниевых сплавов, включающий погружение изделия, используемого в качестве анода, в раствор для электрохимического полирования, содержащий ортофосфорную и уксусную кислоты, установку катода из нержавеющей стали, проведение электрохимического полирования, в котором электрохимическое полирование ведут при плотности тока - 15-25 А/дм2, напряжении 3-7 В, в течение 10-180 с, а раствор для электрохимического полирования дополнительно содержит этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, масс.%:

ортофосфорная кислота 35-45
уксусная кислота2-10
этиловый спирт остальное

Установлено, что заявленные содержание и соотношение компонентов в растворе для электрохимического полирования поверхности магниевых сплавов при заявленных плотности тока, напряжении и времени выдержки предотвращают образование шлама, не допускают потерь самого металла в процессе электрохимического полирования поверхности. При этом предлагаемый способ способствует равномерному стравливанию шероховатостей на поверхности изделия, а образование на поверхности нерастворимых гидрофосфатов металлов предотвращает последующее растравливание поверхности.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение класса чистоты поверхности изделий из магниевых сплавов до 11-12, т.е. снижение значений Rz до ~0,2-0,4 мкм, при этом позволит применить нетоксичные компоненты.

Примеры осуществления

Изделие выполнено из сплава МА14 (кронштейн).

Для обработки поверхности изделия из магниевого сплава МА14 приготавливали электрохимический раствор следующего химического состава, масс.%: ортофосфорная кислота Н3РО4 (удельной плотности не менее 1,75 г/см3) - 35, ледяная уксусная кислота СН3 СООН - 2, остальное - этиловый спирт С2Н5 ОН (концентрации не менее 96%).

В полученный раствор погружали изделие из сплава МА14, используемое в качестве анода, устанавливали катод из нержавеющей стали. Обработку поверхности изделия из магниевого сплава МА14 проводили при плотности тока 15 А/дм2, напряжении 3 В в течение 10 с.

После полирования изделие промывали в воде при комнатной температуре и сушили.

Примеры 2, 3 осуществляли аналогично примеру 1. Параметры предлагаемого способа обработки поверхности изделия из сплава МА14 и способа-прототипа (пример 4), а также полученные свойства приведены в табл.1.

Изделие выполнено из сплава МА20 (подлокотник кресла).

Для обработки поверхности изделия из магниевого сплава МА20 приготавливали электрохимический раствор следующего химического состава, масс.%: ортофосфорная кислота Н3РO4 (удельной плотности не менее 1,75 г/см3) - 45, ледяная уксусная кислота СН3СООН - 10, остальное - этиловый спирт С2 Н5ОН (концентрации не менее 96%).

В полученный раствор погружали изделие из сплава МА20, используемое в качестве анода, устанавливали катод из нержавеющей стали. Электрохимическое полирование поверхности изделия из магниевого сплава МА20 проводили при плотности тока 25 А/дм2, напряжении 7 В в течение 180 с. После электрохимического полирования изделие промывали в воде при комнатной температуре и сушили (пример 5).

Примеры 6, 7 осуществляли аналогично примеру 5. Параметры предлагаемого способа обработки поверхности изделия из сплава МА20 и способа-прототипа (пример 8), а также полученные свойства приведены в табл.1.

Изделие выполнено из сплава МА2-1 (приборная панель).

Для обработки поверхности изделия из магниевого сплава МА2-1 приготавливали электрохимический раствор следующего химического состава, масс.%: ортофосфорная кислота Н3РO4 (удельной плотности не менее 1,75 г/см3) - 40, ледяная уксусная кислота СН3СООН - 6, остальное - этиловый спирт С2Н5ОН (концентрации не менее 96%).

В полученный раствор погружали изделие из сплава МА2-1, используемое в качестве анода, устанавливали катод из нержавеющей стали. Обработку поверхности изделия из сплава МА2-1 проводили при плотности тока 20 А/дм2, напряжении 5 В в течение 10 с. После полирования изделие промывали в воде при комнатной температуре и сушили (пример 9).

Примеры 10, 11 осуществляли аналогично примеру 9. Параметры предлагаемого способа обработки поверхности изделия из сплава МА2-1 и способа-прототипа (пример 12), а также полученные свойства приведены в табл.1.

Как следует из анализа результатов, представленных в таблице 1, предлагаемый способ обработки поверхности изделий из магниевых сплавов позволяет повысить класс чистоты поверхности до 11-12, т.е. снизить значение Rz до ~0,2-0,4 мкм, при этом в предлагаемом способе используются нетоксичные компоненты.

Высокая эффективность и безопасность предлагаемого способа обработки поверхности магниевых сплавов, возможность использования обработанной поверхности для последующего нанесения защитных покрытий и окончательной обработки повышает ресурс и надежность изделий из магниевых сплавов.

Таблица 1
Пример осуществления Сплав Состав электролитического раствора, масс.% Режим обработки Класс шероховатости ГОСТ 2789
Способ способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 Н3 РO4СН 3СООН C2H5OH Плотность тока, А/дм2 Напряжение, ВВремя выдер-

жки, с
Класс шероховатости Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм
способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 до полиров./после полирования
12 34 5 67 89 1011
1 Предлагае-

мый способ
способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 35 2 6315 310 8/113,2/0,4
2 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 40 6 5425 795 7/126,3/0,2
3 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 45 10 4520 5180 8/113,2/0,4
4 способ-прототип МА1465-75 10-25глицерин серная кислота 1,5-38-24 607/8 6,3/3,2
способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 5-15 5-10 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326

Таблица 1. Продолжение
12 34 5 67 89 1011
5 Предлагае-

мый способ
способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 45 10 4515 3180 7/126,3/0,2
6 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 35 2 6325 795 8/113,2/0,4
7 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 40 6 5420 510 7/126,3/0,2
8 способ-прототип МА2065-75 10-25глицерин Серная кислота 1,5-38-24 1207/9 6,3/1,6
способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 5-15 5-10 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326
9Предлагае-

мый способ
способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 45 10 4515 310 7/126,3/0,2
10 МА2-135 2 6325 7180 8/113,2/0,4
11 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 40 6 5420 595 8/113,2/0,4
12 Способ-прототипспособ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 65-75 10-25 глицеринСерная кислота1,5-3 8-24 1207/9 6,3/1,6
способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 5-15 5-10 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326 способ обработки поверхности магниевых сплавов, патент № 2403326

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ обработки поверхности магниевых сплавов, включающий погружение изделия, используемого в качестве анода, в раствор для электрохимического полирования, содержащий ортофосфорную и уксусную кислоты, установку катода из нержавеющей стали, проведение электрохимического полирования, отличающийся тем, что электрохимическое полирование ведут при плотности тока 15-25 А/дм2 и напряжении 3-7 В в течение 10-180 с, а раствор для электрохимического полирования дополнительно содержит этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ортофосфорная кислота 35-45
уксусная кислота2-10
этиловый спирт остальное


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2403326

patent-2403326.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C25F3/16 полирование

Патенты РФ в классе C25F3/16:
способ электролитно-плазменного полирования деталей из титановых сплавов -  патент 2495967 (20.10.2013)
способ полирования деталей из титановых сплавов -  патент 2495966 (20.10.2013)
ручной инструмент-электрод для электрохимического полирования металлов -  патент 2472874 (20.01.2013)
способ электролитно-плазменного полирования деталей из титана и титановых сплавов -  патент 2461667 (20.09.2012)
способ электрохимического полирования металлов и сплавов -  патент 2451773 (27.05.2012)
способ изготовления шпинделя из титанового сплава для трубопроводной арматуры -  патент 2385792 (10.04.2010)
способ изготовления шпинделя из стали для трубопроводной арматуры -  патент 2380598 (27.01.2010)
способ многоэтапного электролитно-плазменного полирования изделий из титана и титановых сплавов -  патент 2373306 (20.11.2009)
способ электролитно-плазменной обработки деталей -  патент 2357019 (27.05.2009)
способ электролитно-плазменного полирования металлических изделий -  патент 2355829 (20.05.2009)

Наверх