Электролит для электрохимического маркирования стальных изделий

Повышение качества мелких маркировочных знаков и устойчивости слоя наносимой информации достигается за счет 1 спользования в его составе глице,ина,Однако, препятствием к широкому применению электролита являются его дороговизна, малая стабильность из-за наличия в составе перманганата калия, повышенная коррозионная активность и токслчность изза присутствия иода.Известен электролит для маркирования и клеймения деталей из углеродистых и легированных сталей на основе 104-ного водного раствора азотно,ислого натрия. Повышение производительности процесса и высокая точность изображения маркируемых знаков достигается за счет увеличения содержания нитрата натрия до 10Однако, использование данного электролита при глубоком маркировании не позволяет достичь максимальной производительности процесса, поскольку с ростом межэлектродного зазора при ЭХМ профиль формируемых знаков заполняется шламом, трудноудаляемым даже при повышении скорости прокачки электролита до 10 - 12 м/с, Кроме того, на обрабатываемой детали вокруг отпечатка образуется ареал темного цвета, прочность которого возрастает с ростом глубины маркированияГля удаления ореола требуются,1 ополнительные операции.Целью изобретения является повышение производительности процесса маркирования, достижение высокой чистоты обработанной поверхности и контрастности получаемого изображения при отсутствии ореола вокруг отпечатка,Для достижения указанной цели в электролит на основе водного раствора азатнакислого натрия дополнительно введен 3-окси-метил бутилформиат (сокращенно: ОМБФ) (СНЗ)2 С(ОН)(СНг)20 С(0)Н при следующем соотношении компонентов, мас: нитрат натрия 10 - 15; 3-окси-метилбутилфармиат 1,0 - 2,5; вода остальное.Положительный эффект может быть обусловлен увеличением скорости сьема металла путем образования на аноде ионра- дикалов, инициирующих протекание реакций образования вадорастворимых металлоарганических соединений;склонностью органической добавки к образованию растворимых металлокомплексов с продуктами анодного растворения обрабатываемого металла, что наряду са снижением шламосодержания электролита предотвращает также образование темного ореола вокруг маркируемого отпечатка,На анодной поверхности, очевидно,протекают две параллельные электрохимические реакции: прямое окисление железа впсстанавливающимся хлором с образова нием двухвалентной соли2 С + Ре -фЕе +2 СГ+2 еи ега радикальное окисление с образавани 10 ем водарастваоимого метзллакомплекса па схеме МОЗ - КО+ е;15 (СНз)2 С(ОН)(СН 2)20 С(О)Н + КОЗ " -+(СНз)2 С(ОН)(СН 2)20 СО+ НАВОЗ;+ О + Н 20 - (СНЗ)гС(ОН)(СН 2)20 С 02 хх )РЕГ 1 Н 2025 В электролитах, представляющих собойчистый водный раствор неорганических солей щелочных металлов (например, нитрата натрия), образование взвешенного шлама происходит из-за связь:зания ионов метали+30 ла Ме со скапливающимися у анода ионами глдрсксила ОН с Образованием и драаксидов Ме(ОН),.В присут твии же 3-Окси-метилбутилформиата в нлтратной среде переходящие в раствор ионы металла Ме" Образуют с молекулами 3-акси-метилбутилформиата во- дараСтвариМыЕ комплексные металлаорганические соединения с донор- но-акцептсрным тлпом связей,40 Для ионов железа Ге этот процессг+можно интерпретировать следуов ей схе- ",Ой:2(сндсОнхснОс(0)н+2 ес + нО -сн н н с ЧО д нн О 3, Ъ.-Н С-С - С-С-О-С ГЕ Ге С-".-С-С-С-СНОН Н Н Н Х,О, :,Н ННСНВозможность образования металлокомплексов такого вида объясняется тем, что в молекулах ОМБФ на кис.,сроде в карбонильных группах :- О создается избыток электронной плотности, взаимодействующей со свободными орбиталями б-элементов, к числу которых как раз иринадлежит баль ,инства элементов, являющихся Основными компонентами Оальшинс-за углерадлстых и легированныхсталей: железо, хром, никель, молибден,марганец и др.Известно применение ОМБФ в качестве экстрагента ароматических углеводороВ предл" аемом,составе электролита неиспользуют.,я свойства ОМБФ как экстрагена ароматических углеводородов,Приведенные патентные исследованияпоказали, что не известно применение вэлектролитах для ЭХМ ОМБФ в качестведобавки, склонной в среде, содержащейанионы ИОз, к образованию комплексов сионами растворяющегося металла и темспособствующей снижению шламосодержания электролита, что, в свою очередь, повышает производительность процессамаркирования и способствует достижениювысокого качества маркируемой информации,Не известно также применение ОМБФв качестве органической добавки в электролиты для злектрохимической обработки,Для проверки эффективности предлагаемого электролита были проведены его технологические испытания в процессе ЭХМобразцов из сталей марок ЗОХРА, 50 РА,ЗОХН 2 МФА, У 12, Р 6 АМ 5 при различныхконцентрациях составляющих электролиткомпонентов см, акт испытаний от 18 октября 1990 г)Режим обработки: напряжение - 10 и 15В; расход электролита 20 - 22 л/мин; температура электролита - 25 + 5 С; время обработки - 1 мин, 3Рассмотрим конкретные примеры приготовления электролитов.П р и м е р 1, Готовят электролит, растворяя в 50 л подогретой до 30.35 С водопрОвоДной ВОДЫ 7 КГ азотнокислого натрия 4и 0,5 кг ОМБФ, доводя объем раствора до100 л. В полученном электролите маркируютстальные прямоугольные пластинки размерами 20 х 10 х 2 мм при напряжении 10 В иобщей площади маркирования 15 мм, Припропускании тока в течение 1 мин глубина4снятого слоя составляет 0,13 мм, что на 3,8%больше, чем в электролите, не содержащемОМБФ, при снижении удельного шламосодержания с 7,6 до 4,4 г/л. На обрабатываемой поверхности вокруг маркируемогоизображения присутствует ореол светло-серого цвета.П р и м е р 2, Готовят электролит, растворяя в 50 л подогретой до 30-35 С водопроводной воды 10 кг МайОз и 1 кг ОМБФ,доводя объем раствора до 100 л. В полученном электролите маркируют стальные прямоугольные пластинки. При пропусканиитока в течение 1 мин глубина снятого слоя составляет 0,290 мм, что на 19,3% больше,чем в электролите, не содержащем ОМБФ,при снижении удельного шламосодержанияс 7,6 до 1.,45 г/л. На обработанной поверх 5 ности вокруг маркируемого изображения, вотличие от электролита без добавки ОМБФ,отсутствует ореол темно-серого цвета.П р и м е р 3. Готовят электролит, растворяя в 50 л подогретой до 30-350 С водо 10 проводной воды 13 кг йаИОз и 2 кг ОМБФ,доводя объем раствора до 100 л. В полученном электролите маркируют стальные прямоугольные пластинки. При пропусканиитока в течение 1 мин глубина снятого слоя15 составляет 0,335 мм, что на 37,8% больше,чем в электролите, не содержащем ОМБФ,при снижении удельного шламосодержанияс 7,6 до 1,2 г/л. На обработанной поверхности вокруг маркируемого изображения, в от 20 личие от электролита, не содержащегоОМБФ, отсутствует ореол темно-серого цвета,П р и м е р 4, Готовят электролит, растворяя в 50 л подогретой до 30 - 35 С водопроводной воды 15 кг МаМОз и 2,5 кг ОМБФ,доводя объем раствора до 100 л. В полученном электролите маркируют стальные прямоугольные пластинки, При пропусканиитока в течение 1 мин глубина снятого слоясоставляет 0,385 мм, что на 58,4% больше,чем в электролите, не содержащем ОМБФ,при снижении удельного шламосодержанияс 7,6 до 1,1 г/л, Вокруг маркируемого изображения также отсутствует ореол темносерого цвета,П р и м е р 5, Готовят электролит, растворяя в 50 л подогретой до 30;35 С водопроводной воды 20 кг йайОз и 3,5 кг ОУБФ,доводя объем раствора до 100 л, В полученном электролите маркируютстальные прямоугольные пластинки. При пропусканиитока в течение 1 мин глубина снятого слоясоставляет 0,28 мм, что на 15,2% больше,чем в электролите, не содержащем ОМБФ,при снижении удельного шламосодержанияс 7,6 до 1,5 г/л, Вокруг маркируемого изображения также отсутствует ореол темносерого цвета,Количественные данные по глубине обработки и удельному шламосодержаниюэлектролита приведены для стали мар;1ЗОХН 2 МФА,Результаты испытаний представлены втаблице,Проведенные исследования показали,что с позиций повышения производительности процесса ЭХУ при получении чи ".Отьобработанной поверхности не хуже, чем по-сле обработки на электролите-прототипе ивысокой контоастности знаков мгкируе1757797 Составитель Я,Мощевтор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал рректор Н.Кешеля Заказ 2958 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 мой информации, наиболее оптимальным является электролит следующего состава, мас.: нитрат натрия - 1015; ЭМБФ - 1,0,2,5; вода - остальное,Формула изобретения Электролит для электрохимического маркирования стальных изделий, преимущественно из легированных и инструментальных сталей, на основе водного раствора азотнокислого натрия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и получения высокой чистоты обработанной поверхности, в егосостав дополнительно введен 3-окси-ме тилбутилформиат при следующем соотношении компонентов, мас. о;Азотнокислый натрий 10-15 3-Окси в 3 в метилбутилформиат 1,0 - 2,5 10 Вода Остальное