Способ электролитного нагрева

(19) ИИ А др ф С 23 С 8/40 ЕНИ ЛЬСТВУ Ленин шее техн е (Карлов,карт Хороша Реснер с (1 Ю) рянцев И.В.,ектроннаяВ 2, 1977,по п.1, о тем, что испол кон ент а ие Н. аличаюДур аджи работка 37-40и дратериал серной ГО НА отлис целью енно сернок ерми браб ектр ес цеме тке и, в онцентр ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ С(56) 1. Дураджи В.Н.,Пасинковский Е.А. - "Элобработка материалов",с. 15-18.2, Лазаренко Б.Р.,- "Электронная оов", Ф 3, 1974,(57) .СПОСОБ ЭЛЕКТРО металлов преимущест слом электролите при и химико-термической включающии наложение на электрического напряжени л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью интенсификации обработки эасчет повышения температуры металлавыше значения, отвечающего срывуприэлектродной парогазовой оболочкивначале накладывают напряжение,превьппающее величину напряжения,соответствующую температуре срывапарогазовой оболочки, выдерживают5-10 с, после чего напряжение скачком понижают ниже величины, соответствующей температуре срыва парогазовой оболочки, а затем напряжениескачком повьппают до величины, соответствующей заданной температуренагрева. 2. Способщ и й с я тэлектролит с ц Р цкислоты 473. Способ по п.1 и 2,ч а ю щ и й с я тем, чтоодновременного проведенияции нагреваемой поверхносэлектролит вводят ацетонции 4-157.1 О 15 20 1 9Изобретение относится к химико- термической обработке, в частности к анодному нагреву металлов в электролитной плазме.Известны способы нагрева металлов в различных электролитах с целью термической обработки или цементациио при температурах 800-1200 С. Наилучшие результаты получают в хлоридных, в частности солянокислых электролитах 1 Д . Недостатками известных способовявляются высокая коррозионная активность хлоридных сред, а также высокая летучесть хлористого водорода, ухудшающая условия труда.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эФфекту являегся способ нагрева в сернокислых электролитах, так как серная кислота менее коррозионноактивна и нелетуча 2 .Отличительная особеность всех известных способов электролитного нагрева заключается в том, что требуемое для нагрева напряжение подается на электрод либо сразу требуемой величины, либо путем ступенчатого или непрерывного его повыше. ния.Однако применение известного способа затрудняется следующим его недостатком. При электролитном нагреве в сернокислых электролитах невозможно достижение температур выше 830 С, так как для их получеония необходимы электрические напряжения, при которых происходит срыв приэлектродной парогазовой оболочки и самопроизвольное охлаждение эа счет, электрической конвекции.Согласно известному способу, если ванна содержит проточный раствор серной кислоты электропроводностью 0,5 Ом см " с температуройо22 С и анод диаметром 4 мм, погруженный в электролит на глубину 16 мм подача на электроды напряжения 70 Во приводит к разогреву анода до 510 С. Последующее ступенчатое повышение напряжения до 150, 190, 220, 270, 300 В сопровождается изменением температуры анода до 920, 920, 750, 750, 180 С соответственно, Процесс сопровождается срывом пленочного кипения. Иаксимально достижимая температура равна 920 С. Достигнутьо 879902 температуры выше 920 С этим способом невозможно.Применение известного способа проверено также в случае анодного плазменного нагрева электрода из углеродистой стали диаметром 5 мм, погруженного на глубину 15 мм в водный раствор 4%-ной Н,ЯО и 10%-ного ацетона с целью цементации сталио при температуре раствора 25 С.При подаче на ванну напряжения 150 В температура анода поднимается до 780 С. При подаче напряженияо 190 В достигается температура 830 С. При подаче напряжения 200 В и более возникает срыв парогазовой оболочки и связанное с ним резкое уменьшение температуры анода до100 С и ниже.Цементация стали по известномуспособу в указанных условиях немогла быть осуществлена, так как она требует температуры более высокой, чем 830 С;Цель изобретения - интенсификация процесса обработки за счет повышения температуры металла выше значения, отвечающего срыву приэлектродной парогазовой оболочки.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе электролитногонагрева металлов преимущественнов сернокислом электролите при термической и химико-термической обработке, включающем наложение наэлектроды электрического напряжения,согласно изобретению, вначале накладывают напряжение, превышающее величину напряжения, соответствующуютемпературе срыва парогазовой оболочки, выдерживают 5-10 с, после чегонапряжение скачком понижают нижевеличины, соответствующей температуре срыва парогазовой оболочки,а затем напряжение опять скачкомповышают до величины, соответствующей заданной температуре нагрева.При этом в используемом электролите серную кислоту берут в концентрации 4%. Кроме того, согласно 50 изобретению в электролит вводят ацетон концентрации 4-15%.В результате такой обработкиможно достичь требуемых высокихтемператур, не достижимых обычными 55 способами, т.е. избегнуть появлениясрыва парогазовой оболочки. Дополнительным преимуществом являетсято, что при этом не происходит45 50 55 ухудшения класса шероховатости поверхности металла.П р и м е р 1, При анодном электролитном нагреве цилиндрического образца из стали ст,3 диаметром 5 мм, погруженного в электролит на глубине 15 мм при. напряжении 240 В в области электрогидродинамического режима в электролите состава, мас.,%: серная кислота 4,0 ацетон 10,0 вода остальное; плотности тока 1,8 А/см, температураоэлектролита 25 С, в течение 5 с достигается температура образца 95. С. Затем напряжение переключается на 180 В, температура металла повышается до 820 С, плотность тока 1,2 А/см. Через 10 с напряжение переключается на 250 В, что приводит к установлению температуры металла 980 С, плотность тока 1,6 А/см . При этих условиях начинается поверхностная цементация стали. Через 6 мин получается цементированный слой глубиной 0,1 мм и твердостью НУ о 830 кг/мм, Класс шероховатости поверхности стали до обработки р"6, после обработки 7 7.П р и м е р 2. Испытания проводят в тех же условиях, что и в примере 1, в электролите состава, мас.%: серная кислота 4, ацетон 4, вода остальное. При напряжении 250 В, плотности тока 1;7 А/см,о температуре электролита 27 С в течение 5 с достигается температура образца 83 С, Затем напряжение переключается на 170 В, температура металла повышается до 780 С, плото ность тока 1,3 А/см . Через 10 с напряжение переключается на 250 В, что приводит к установлениюо температуры металла 950 С, плотность тока 1,9 А/см . При этих условиях начинается поверхностная цементация стали. Через 6 мин образуется цементированный слой глубиной 0,07 мм и твердостью НУ= 835 кгс/мм .П р и м е р 3, Испытания проводят в тех же условиях, что и в примерах 1 и 2, в электролите состава, мас.%; серная кислота 4, ацетон 15, вода остальное. При напряжении 230 В, плотности тока 1,6 А/см,о температуре электролита 25 С в течение 5 с достигается температура 95 С. Затем напряжениепереключает 5 10 15 20 25 30 35 40 ся на 160 В, температура металла повьппается до 750 оС,плотность тока 1,5 А/смЧерез 10 с напряжение переключается на 230 В, что приводит к установлению температуры 940 С, плотность тока 1,7 А/смф. При этих условиях начинается поверхностная цементация стали, Через 6 мин получается цементированный слой глубиной 012 мм и твер-, достью 830 кгс/мм .П р и м е р 4. Испытания проводят в тех же условиях, что и в примерах 1-3, в электролите состава, мас.%: серная кислота 4, вода остальное. При напряжении 240 В, плотности тока 1,7 А/см в течение 5 секунд достигается температура 90 С. Затем напряжение переключаоется на 180 В, температура металла повышается до 850 С, плотность тока 1,6 А/см . Через 10 с напряжение переключается на 240 В, что приводит к увеличению температуры металла до 950 С.П ри м е р5. Испытания проводят в тех же условиях, что и в примерах 1-4, в электролите состава, мас.%: серная кислота 8, вода остальное. При напряжении 240 В, плотности тока 1,75 А/см в течение 6 с достигается температура 95 С. Затем напряжение переключаоется на 180 В, температура металлаоповьппается до 860 С, плотность тока 1,6 А/см. Через 10 с напряжение переключается на 240 В, что приводит к увеличению температуры металла до 960 С.Использование предлагаемого способа электролитного нагрева обесчивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества; получение требуемых высоких температур, недостижимых в сернокислых электролитах известными способами анодного электролитного нагрева из-за появления срыва пленочного кипения;проведение цементации стали в сернокислотном электролите с добавкой ацетона,улучшение качества поверхности деталей, прошедших обработку;улучшение санитарно-гигиенических условий труда.