Раствор для электрохимическогополирования алюминийсодержащихматериалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУСВ ТВЛЬСМВУ Сефз Сфветскнк Сев)еивктических Республик(22) Заявлено04 Ю 1.79 (21) 2741452/22-02 (53 М. КЛ.3 с присоединением ээлвки Йо(23)ПриоритетС 25 Р 3/20 ГосуАарстаенмый комптет СССР по Аедам взобретений н открытий(088. 8) Дата опубликования описания 300 381(12) Авторы изобретения А.М.Кузей, А.Д.Тищенко и И,П.Прокопов физико-технический институт АН Белорусской ССР.(54) РАСТВОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОРО ПОЛИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к электро- химической обработке металлоз, в частности к полированию композиционного материала, представляющего собой алюминиевую основу (Ай), армированную волокнами двуокиси кремния (810 з). с объемным содержанием волокон 50-20.Композиционный материал А -8102 представляет собой макроскопическую гетерогенную систему, в которой имеются макроскопические участки поверхности 810 и алюминия, резко отличающиеся друг,от друга по свойствам, В процессе электрохимического полирования происходит полирование участков алюминия и участков (волокон) Известен раствор для электрохимического полирования алюминийсодержащих материалов, например сплаваалюминия с 5 кремния, содержащий фтор-ионы (плавиковая кислота) и глицерин. Сплав алюминия с кремнием представляет собой твердый раствор кремния в алюминии, свойства которого на всех участках поверхностиодинаковы. Композиционный материалАтне сплав, а более сложная система, отличающаяся по сплаву истроению )13Однако известный раствор не позволяет полировать композиционныйматериал, так как использование только ионов фтора приводит к неравномерному полированию поверхности композиционного материала в связи с тем,что образуются труднорастворимые 10 фториды, разрушающие вязкую пленкуна поверхности композиционного материала, приводящие к травлению поверх.ности, Кроме того, некоторые участки поверхности основы быстро покры ваются слоем труднорастворимогофторида (АЙГз) и скорость их растворения резко падает, в то время каксоседние участки еще не покрытыслоем фторидов (из-за диффузионных 20 процессов, проходящих в горячемэлектролите) и скорость их растворения велика, это приводит к появлению рельефа на поверхности основыи резко увеличивает шероховатость.25 После того как вся поверхность основыпокрывается нерастворимым слоем фторидов, скорость ее растворения ( травления) резко падает, в это же времяволокна полируются с прежней ско ростью, это ведет к резкому увели817104 Пример 40 35 30 32 чению шероховатости поверхности композиционного материала А 1-810,Наиболее близким к предлагаемому по составу компонентов является известный раствор для электрохимического полирования алюминий содержащих материалов (чистого алюминия) содержащий серную и ортофосфорную кислоты, хромовый ангидрид и воду 1.Недостаток известного раствора - неравномерное полирование поверхности композиционного материала. В данном растворе полируется только алюминиевая основа, волокна двуокиси кремния не полируется, это приводит к тому, что концы волокон выступают над поверхностью композиционного материала, что ухудшает класс чистоты поверхности .материала.Цель изобретения - повышение класса чистоты поверхности.Поставленная цель достигается тем, что раствор дополнительно содержит фторид и бифторид аммония при следующем соотношении компонентов, вес. :Серная кислота 45-40Ортофосфорнаякислота 35-30Хромовый ангидрид 4-6Фторид аммония 4-бБифторид аммония ,2-3Вода ОстальноеПроцесс полирования рекомендуют проводить прн 45-70 ОС, анодной плотности тока 4-8 А/дм в течение 0,5- 2 мин.При электрохимическом полированиикомпозиционного материала поверхность алюминиевой основы под действием электрического тока покрывается анодной окисной пленкой, котораярастворяется в растворе в процессеполирования. На поверхности основыкомпозиционного материала образуется вязкая пленка продуктов взаимодействия раствора с окисной пленкой,обладающая повышенным сопротивлениемс раствором.У микровыступбв пленка тоньшечем в микровпадинах, поэтому сопротивление пленки у микровыступов меньше, таким образом плотность тока намикровыступах больше, чем на микСостав раствора, вес. ,режим и результаты обработки Серная кислотаОртофосфорная кислотаХромовый ангидридФторид аммонияБифторид аммония 5 30 15 20 25 30 35 45 ровпадинах. В связи с этим поверхность микровыступов пассивируетсясильнее, чем остальная поверхностьалюминиевой основы. Благодаря тому,что у микровыступов процессы диффузии свежего раствора протекают значительно интенсивнее, чем в микровпадинах, происходит преимущественноерастворение микровыстувов и их сглаживание. Введение в состав Растворафтористых солей аммония способствует растворению волокондвуокиси кремния. На поверхности волокон образуется пленка продуктов взаимодействиядвуокиси кремния с образующейся врастворе плавиковой кислотой; Плавиковая кислота образуется в результате реакциий нн, е+ язО. ф 1 н% +(ВН) ВО,а также при растворении бифторидааммония в воде при приготовлениираствора. В местах микровыступовпленка тоньше, чем в микровпадинах,поэтому к ним облегчен достун свежихпорций раствора. В связи с этим миквыступы на волокнах двуокиси кремниярастворяются быстрее, чем остальнаяповерхность волокон. Иоэерхностьволокон сглаживается; Щведенные всостав раствора ионы аьеюния способствуют образованию растворимыхфтористых солей алкеевняя, например(нн)з АВР 4)В интервалах концентрацииНН РхНР - 2-3 и ИНАР 4-6 происходит.одновременное с едвнаковой скоростью растворение. волокон двуокисикремния и алюминиевой основы композиционного материала. Ври содержании в растворе менее 2 ИНАРНР иЫН Р менее 4 происходит замедлениескорости раствореция волокон посравнению со скоростью растворенияалюминиевой основы, т.е. волоконаначинают выступать над поверхностьюметаллической основы. При содержанииНН,Р выше б и ИН 4 У ИТ вьаае 3 волокна растворяются быстрее, чем алюминиевая основа, т.е. происходит углубление концов волокон в основу. В таблице приведены состав и Физико-химические параметры предлагаемого раствора.Ю 7104 Пример1 Состав раствора, вес. Ф,режим и результаты обработки 1 2 3 ВодаТемпература, СПлотность тока, А/дмф 12 65 65 65 1,5 Продолжительность, мин 1,5 Шероховатость, мкмдо полирования 1,3 1,2 После полированияКласс чистоты 0,60 0,50Ф О, 30. до полирования после полирования Формула изобретения Составитель Э.Вобок Редактор А.Мотыль Техред.М.Кащтура Корр ектор Л.иван ее Заказ 1248/35 Тираж 704 . Подписное ВНИИНИ Государственного ковевтвта СССР по делам изобретено к открытий 113035,Москва,Ж,Раущская иаб.,д.4/5 ЕееееееЕ филиал ППППатентф,г.ужгород, ул.Проектная, .42Таким образом, предлагаемый- раствор позволяет осуществить качественную полировку композиционного материала А 6-810Кроме того, использование элек-. трохимического полирования вместо применяемого ранее механического полирования позволяет сократить продолжительность процесса на 20 (продолжительность механического поли" рования 1,8 мин). Раствор для электрохимического ф полирования алюминнйсодержащих материалов,преимущественно композиционного материала на основе алюмиии, армированного волокнами двуокиси кремния, содержащий серную и ортоФосФорную кислоты, хромовый ангидриднводу,отличающийся тем, что, с целью новиоения класса чистоты поверхности, он доцолиителье но содержит фторид и бифторид авеюония прк следующем соотношении компоиеито, вес,Серная кислота 45-40 Ортоосфорнаякислота 35-30 Хромовый ангидрид 4-6Фторнд аияония 4-6 ВиФторид авваония 2-3Вода Остальное Источники инФормацни,принятые во внимание при экспертизе. 1. Фещиьев Я.П., С.Я.Грилихес Электрохимическое травление, полкрованщв и окаидаровацие металлов.М. еЛ.,Каюгив, 1 в 57, с. 104-105.