Электролит для полирования алюминия и его сплавов

(9 5 С 25 Р 3/ Б ЕТЕН органическую доции глицерина и ктролит обеспечикак алюминия, 2, АК 8, не оказыствия на основу и образцов обраполосы и радужбран электр 200-250 100 - 120 15-18ирования рекамотностях така 30 С, длительнос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Нижегородский политехнический институт(72) Е.А.федорова, И.Г.Шульпина, Г,А,Курноскин, В,Н.Флеров, В.И.Кулакова, В,К.Османов, А.В.Борисов и И.В.Бодриков (56) 1. Авторское свидетельство СССР М 122658, кл. С 25 Р 3/20, 09.03.59.2. Авторское свидетельство СССР М 133727, кл. С 25 Р 3/20, 13.02.60.3. Авторское свидетельство СССР М 1148909, кл. С 25 Р 3/20, 1983,4. Грилихес С,Я. Электрохимическое полирование, Л.: Машиностроение, 1976, с.106. Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов, в частности к электрохимическому полированию алюминия и его сплавов марок АДО, АД 1, Д 16, АМц, А 6 Н, АМг, и может быть использовано для декоративной отделки поверхности. Известны электролиты полирования алюминия, содержащие тринатрийфосфат и едкий натр с добавками алюмокалиевых квасцов 1 или глауберовой соли и жидкого стекла 2.Однако данные электролиты позволяют полировать в основном чистый алюминий и агрессивно воздействуют на поверхность металла без тока, что ухудшает качество обработки деталей.Известен щелочной раствор электрополирования алюминия и его сплавов, содержащий вместо едкого натра(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ(57) Использование: электрохимическое полирование алюминия и сплавов марок АД 1, Д 16, А 6 Н, АМц. Сущность изобретения; электролит содержит, г/л: тринатрийфосфат 250 - 300, кальцинированную соду 200-250, алюмокалиевые квасцы 5 - 15, тетраацетилтетразациклооктан 5-15, дисукцинимид-дисульфид 0,3-1,0. Анодная плотность тока 7-15 А/дм 2. Темпеоатура 70- 800 С, время 5-10 мин, Отражат. способность 56-90, относительное сглаживание 50-76 чистота поверхности повышается на 1-2 класса. 1 табл,кальцинированную соду и бавку - продукт конденса уротропина 3. Этот эле вает электрополирование так и его сплавов Д 16, АМгвает агрессивного воздей металла, но на поверхност зуются отчетливые белесые ные переливы.В качестве прототипа лит состава 4, г/л:Кальцинированная содаТринатрийфосфат Алюмо калиевыеквасцыПроцесс электропол дует проводить при пл А/дм, температуре 80 - 9 электролиза 5-8 мин.ТАТ высаживается аммиачной водой и фильтруется. Выход сухого ТАТ 80,ТАТ является химически стойким веществом, неразлагающимся до 320 С; устой 5 чив в сильно щелочных и кислых средах,устойчив к анодному окислению. Это способствует высокой эффективности ТАТ в щелочном растворе электрополирования принебольших концентрациях добавки (5-1510 г/л).Наличие функциональной ацетильной усиливает хемосорбционную способность этой добавки. Хемосорбция молекулы ТАТ на положительно заряженной поверхности 20 алюминиевого сплава обеспечивает преимущественное растворение микровыступов поверхности полируемой детали и, как следствие, повышение относительного сглаживания поверхности (см,таблицу). Та ким образом, добавка ТАТ выступает в качестве выравнивающей в щелочном электролите полирования алюминиевых сплавов.Дисукцинимид-дисульфид (ДИД) 30 С 8 Н 8 йг 0432 - светло-желтый кристаллический продукт, мол.м. 260, т,пл. 192-193 С.Структурная формула 40 50 ТАТ синтезируется из 1,5-диацетил,7-эндометил,3,5,7-тетразациклооктана (ДАПТ). Способ получения; в раствор загружают ДАПТ и уксусный ангидрид в соатно шении 3 мас.ч. ангидрида на 1 мас,ч, ДАПТ, Смесь выдерживают при 90 С 2 ч, разбавляют водой при комнатной температуре и упаривают под вакуумом, Из кубового остатка Введение в раствор алюмокалиевыхквасцов значительна снижает съем металлаи улучшает качества полирования (поверхность получается блестящей), но тольколишь для чистого алюминия, При обработкесплавов Д 16, АД, А 6 Н, АМг и других поверхность в таком растворе получается матовой,Цель изобретения - повышение отражательной способности и относительногосглаживания поверхности обрабатываемыхдеталей из алюминия и его сплавов.Цель достигается тем, что известныйраствор, содержащий тринатрийфосфат,кальцинированную соду и алюмокалиевыеквасцы, дополнительно содержит тетраацетилтетразациклооктан (ТАТ) и дисукцинимид-дисульфид (ДИД) при следующемсоотношении компонентов, г/л:Три натрийфасфат 250-300Кальцинированнаясода 200-250Алюмокалиевыеквасцы 5 - 15Тетраацетилтетразациклооктан 5 - 15Дисукцинимиддисульф 0,3-1,0Процесс ведут при анодной плотноститока 7-15 А/дм, температуре 70 - 80 С втечение 5-10 мин.Тетраацетилтетразациклооктан (ТАТ)Способ получения добавки ДИД: горячий раствор сукцинимида (ТУ-09-08-989- 75) в этаноле прикапывали к охлажденному до 0 С раствору едкого кали в этаноле в соотношении сукцинимида к едкому кали 2 мас.ч. к 1 мас,ч, Температуру реакции поддерживали в пределах 0 - 5 ОС, Выпавший в осадок дисукцинимидат калия отфильтровывали, промывали ацетоном, сушили в вакууме. Затем к перемешиваемай суспензии прибавляли монохлорид серы (ТУ-09-14- 1866-76). Полученный продукт ДИД упаривали под вакуумом и после промывки водой и гексаном перекристаллизавывали из метанола. Выход сухого ДИД 75.Добавка ДИД, вводится в полировочный раствор в качестве блескаобразующей, Небольшое содержание ДИД в растворе(0,65 гл) обеспечивает повышение отражательной способности сплава А 6 Н вдвое (с 35 до 56-90) (см,таблицу. примеры 4-6,8),Совместное присутствие обеих добавок в растворе приводит к усилению эффекта полирования, что связано с явлением синергизма - взаимного усиливающего действия двух ораганических веществ,Таким образом, дополнительное введение добавок ТАТ и ДИД в щелочной раствор электрополирования позволяет повысить отражательную способность и относительное сглаживание поверхности алюминиевых сплавов разных марок.Как показали исследования, вводимые в предлагаемый раствор органические вещества ТАТ и ДИД не относятся к биологически активным, не было замечено какого-либо вредного воздействия на организм человека, Предельно допустимые концентрации (ПДК) в водоемах добавки ТАТ составляет 10 мг/л, ПДК добавки ДИД 2,5 мг/л (Материалы по обоснованию величин ПДК. - Л.: ЛСГ НИ. - 1983 М гос.регистрации 01.83.00034232).Электролит готовится следующим образом. В дистиллированной воде растворяют тринатрийфосфат, кальцинированную соду и алюмокалиевые квасцы заданных концентраций при нагревании раствора до рабочих температур, затем вводят добавки ТАТ и ДИД.Нижний предел концентрации тринатрийфосфата 250 г/л обеспечивает возможность проведения процесса полировки алюминиевых сплавов. Повышение его концентрации выше 300 г/л нежелательно, так как раствор быстро кристаллизуется, что затрудняет его эксплуатацию. При концентрации кальцинированной соды меньше 200 г/л процесс протекает крайне медленно, увеличение концентрации выше 250 г/л не оказывает влияние на качество обработки. Содержание алюмокалиевых квасцов в растворе ниже 5 г/л вызывает образование белесых полос на обработанной поверхности деталей, повышение концентрации выше 15 г/л не сказывается на качество полировки.Введение добавки ТАТ в раствор в количестве меньше 5 г/л не обеспечивает достаточного сглаживания микронеровностей поверхности деталей, Повышение концентрации выше 15 г/л не сказывается на эффекте полирования. Нижний пределконцентрации добавки ДИД в растворе (0,3 г/л) достаточен для повышения отражательной способности поверхности, повышение содержания ДИД выше 1 г/л приводит к удорожанию раствора, а улучшения харак теристик полируемых деталей не наблюдается.Поверхность отполированных образцов испытывалась на шероховатость и отражательную способность. Класс шероховатости поверхности определяли на профилометрепрофилографе Мв соответствии с ГОСТ 2789-73. Отражательную способность поверхности измеряли на универсальном фотометре модели ФМ в сравнении с зеркальной поверхностью.П р и м е р. Образцы из алюминиевого сплава АД 1 площадью 0,06 дм с исходной поверхностью 7 класса шероховатости полировали в термостатированнй ячейке объемом 100 мл в растворе состава, г/л:Три натри йфосфат 250Кальцинированнаясода 200Алюмокалиевые квасцы 5ТАТ 5ДИД 0,3Раствор доводили дистиллированной водой до 100 мл. Плотность тока 7 А/дм 2, температура 75 С, продолжительность процесса ,10 мин. Катоды из нержавеющей стали. Экспериментальные данные приведены в таблице.Для сравнения проведено полирование 5 10 15 20 25 303540 4550 образцов из сплава А 6 Н в растворе-прототипе (пример 8). Результаты приведены втаблице.Предложенный раствор имеет следующие технико-экономические преимущества по сравнению с раствором-прототипом: позволяет полировать кроме чистого алюминия ряд его сплавов АДО, АД 1, Д 16, АМц,А 6 Н, АМг; увеличивается относительное сглаживание поверхности полируемых образцов в 1,8 раза (с 37 до 66-71 6) с повышением чистоты поверхности на 1-2 класса; возрастает отражательная способность поверхности полируемых образцов в 1,7-2,0 раза (с 35 до 56-90%).Формула изобретения Электролит для полирования алюминия и его сплавов, содержащий тринатрийфосфат, кальцинированную соду, алюмокалиевые квасцы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения отражательной способности и относительного сглаживания поверхности, он дополнительно содержит тетраацетилтетразациклооктан и дисукцинимиддисульфид при следующем соотношении компонентов, г/л: тринатрийфосфат 250- 300; кальцинированная сода 200 - 250; алюмокалиевые квасцы 5-15: тетраацетилтетразациклооктан 5-15; дисукцинимид-дисульфид 0,3-1,0.1773951 Показатели растворов прототипа 47 8 т110 250 275 300 275 275 Трииатрийфосфат Кальцинированная сода 200 225 250225 225 225 15 10 10 Квасцы алюмокалиевые 5 16,5 10 10 10 5 100,3 0,65 ТАТ 0,65 0,65 0,65 ДИД Температура процессаС 75 77,5 ВО 7,5 77,5 УУ,5 77,5 У 7,5 Анодная плотность тока, А/дмз 7 11 15 11 Продолжительность,мин 10 7,5 5 . 7,5 АД 1 А 6 Н 7,5 АБН Марка сплава АД 1 АД 1 1,07 Весовые потери, Ф 1,65 1,6 1 51 1,15 1,02 Шероховатость,мкм; до полирования 1,25 1,25 после полирования 0,62 0,50 0,3 Класс шероховатости; до полирования 7 после полирования 8 Относительное сглаживание Ф 50 60 68 66 58 76 71 37 Отражательная способ" ность, Ф 56 62 90 Внешний вид полирован- Блес" ной поверхности дета- тящаялей Блес- Блестя- БлесБлес- тящая Блес- тящая Блес" тящая тящая переливами Составитель И, ЩульпинаТехред М,Моргентал Корректор В. Петращ"Редактор Заказ 3908 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 броизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Состав раствора, г/лРежимы и результатызлектрополирования 15 1 О1,0 1 25 1,90,40 064 7 6 В У тящая щая срадужчными 117,5АБН 1,90,80 27522510 1,90,55 27522510 7,5Л 160,84 75