26ACADEMIC RESEARCH IN EDUCATIONAL SCIENCES VOLUME 2 | ISSUE 5 | 2021
ISSN: 2181-1385
Scientific Journal Impact Factor (SJIF) 2021: 5.723 ДОИМИЙ ТОКЛИ ЭЛЕКТРОКИМЁВИЙ ЯЛТИРАТИШ УЧУН ЭЛЕКТРОЛИТ
Илёс Абдурахмонович Бозоров
Тошкент кимё - технология институти магистранти, bozorov. ilyos @mail. tu
Ахмад Зайнидинович Рахматов
"ФОТОН" АЖ, Ишлаб чицариш буйича директор, [email protected]
Бех,зод Рахимович Рахматов
"ФОТОН" АЖ, Марказий лаборатория бошлиги, [email protected]
АННОТАЦИЯ
Бу мацолада, углеродли ва зангламайдиган пулатларни электрокимёвий усулда юза цисмини ялтиратишни доимий ток ёрдамида амалга ошириш усули келтирилган. Электрокимёвий ялтиратиш со^аси буйича республикамизда етарли даражада ишлар олиб борилмаган. Бу янги ривожланиб келаётган сохдлардан бири. Электрокимёвий ялтиратиш со^асида ишлатиладиган электролитлар доимий ва узгарувчан токда ишлайди. Доимий токда асосан ток кучи тасирида боради. Узгарувчан токда эса юцори кучланишда содир булади.
Калит сузлар: Углеродли ва зангламас пулатлар, электрокимёвий ялтиратиш (ЭКЯ), узгарувчан ва доимий ток, хлорли ва фосфорли кислота, электролитлар, этил спирти, метил спирти, глицерин.
ELECTROLYTE FOR DC ELECTROCHEMICAL POLISHING
ABSTRACT
In this paper, a method of electrochemically polishing the surface part of carbon and stainless steels using direct current is presented. Insufficient work has been done in the field of electrochemical polishing in the country. This is one of the new emerging areas. Electrolytes used in the field of electrochemical polishing operate on constant and alternating current. In direct current it goes mainly under the influence of current. In alternating current, however, it occurs at high voltages.
Keywords: Carbon and stainless steels, electrochemical polishing, alternating and constant current, hydrochloric and phosphoric acid, electrolytes, ethyl alcohol, methyl alcohol, glycerin.
КИРИШ
Углеродли ва зангламас пулатларни ЭКЯ килиш учун олимлар томонидан бир катор электролитлар таклиф килинган булсада, хозирда улардан факат баъзиларигина амалда кулланилади. Бирок шу кулланилаётганлари хам замонавий талабларга жавоб бера олмайди, зарарсизлантиришни талаб килади, ялтиратиш хусусияти ва ишловчанлиги паст булади, фойдаланишда мураккаблиги бор. Саноатда кулланилаётган доимий токли ЭКЯ эритмалари асосан иккига гурухга булинади - хлорли ва фосфорли кислота асосидаги электролитлар.
АДАБИЁТЛАР ТАХЛИЛИ ВА МЕТОДОЛОГИЯ
Пулатни ЭКЯ килиш учун тавсия килинган электролитлар таркибига сирка кислотаси ёки сирка ангидриди кушилади [1]. Хлор кислотали электролитларда углеродли ва легирланган пулатлардан ташкари яна: алюминий ва унинг котишмаларини, рух, курFOшин, калай, бериллий, титанларни хам ялтиратиш мумкин. Универсаллиги ва метал юзасини сифатли ялтиратишдаги даражаси хлор кислотали электролитларнинг амалда кенг кулланилишига асосий сабаб булиб хисобланади. Бирок бундай электролитлар саноатда кулланилмайди [2], бунга сабаб уларнинг ёетинга кучли хавфлилигидир. Хлор кислотали ванналар чет элларда баъзи саноат курилмаларида ва илмий текшириш лабораторияларида кулланилади.
Хлор кислотали электролитларнинг ёетинга хавфлилиги кислотанинг экзотермик парчаланиши билан боFликдир. Эритма хароратининг ортиши хлор кислотасининг сувсизланишига олиб келади, концентрланган кислота эса осон парчаланиб, у билан контактда булган органик моддаларни оксидлайди.
Адабиётларда хлорсиркалидан ташкари кушимчалардан этил спирти, метил спирти, глицерин ва баъзи органик бирикмалар кушилган хлор кислотали электролитлар хам тавсия килинади. Улар бошка соддарок ва технологикрок электролитлардан афзалрок булмаганликлари учун саноатда кулланиллишлари тавсия килинмайди.
Купчилик электролитларнинг асосий компоненти булиб пулатларни ЭКЯ килишда саноатда кенг кулланиладиган фосфор кислотаси хисобланади. Бундай электролитлар тайёрлашга ва фойдаланишга кулайдир.
Фосфор кислотаси асосидаги электролитларга фосфор кислотали, фосфор сульфат кислотали кушимчасиз ва пулат юзасини электркимёвий ялтиратилишини яхшиловчи турли моддалардан иборат кушимчали
электролитлар киради. Кушимчалар сифатида турли сирти актив органик моддалар, купинча уч ва ундан ортик компоонентлар тутувчи баъзи ноорганик анионлар ва уларнинг композициялари тавсия килинади.
Мамлакатимизда ва чет эллардаги корхоналарда амалда фосфор ва сульфат кислоталари аралашмасидан тайёрланган электролитлар кенг таркалган [ 3].
H3PO4 : H2SO4 : H2O лар нисбатларининг юзани электрокимёвий ялтиратишнинг асосий хусусиятларига таъсири урганилган. Экспериментлар натижалари курсатишича, нисбатан текисланиш ва энг яхши ялтираш H3PO4 : H2SO4 = 50 : 50 (% масса буйича) нисбатларда олинган. Шу жойда курсатилишича, сув микдорининг кутарилиши юза текисланиши ва ялтирокликни камайтиради ва шунинг узида метал емирилишини кучайтиради.
Фосфор ва сульфат кислоталари аралашмасида пулатнинг хром никелли (18-8 тури) ва куп хромли турлари яхши ялтираланиши ёзилади.
Экспериментни математик режалаштириш усулида H3PO4 : H2SO4 : H2O нисбатдаги микдорларнинг пулат 15 юзасини ялтиратиш сифатлари характеристикасига таъсири урганилган. Муаллифлар пулат 15 учун фосфор ва сульфат кислоталар нисбати хажмий % - 70 : 30 кулай деб хисоблашади. Бирок юзанинг нотекислиги 30% га камайган ва ялтироклик (нур кайтариш хусусияти) 40-50 % га етган холос.
Яъни фосфор сульфат кислотали электролитларни ЭКЯ учун куллаш хар доим хам юзанинг юкори сифатли чикишига эришишга олиб келавермайди. Бу электролитларни куллаш 18-8 туридаги хром никелли пулатларда ва баъзи углеродли пулатларда яхши натижа берса, углеродли легирланган пулатларда ялтираш амалга ошмайди.
Шунинг учун мутахассислар томонидан углеродли ва легирланган пулатларни ялтиратишда электролитга ноорганик ва органик кушимчалар кушиш тавсия килинган. Бу пулатларда ялтирокликни олиш учун уларни таркибида олти валентли хром ионлари тутган электролитда ЭКЯ утказишни тавсия килинади [4].
Фосфор кислотаси таркибига 0,5% хром ангидридининг кушилиши юза емирилишини тулик тухтатади, СгОз 3-6 % кушилганда эса юза жуда оз емирилиб сиртнинг нур кайтариш хусусияти баланд булади.
Армко-темир, углеродли ва оз легирланган пулатлар юзасини куйидаги таркибли (% масса буйича): H3PO4 - 74 - 80, СгОз - 10-13, H2O - 9-12 электролитда ЭКЯ килинганда яхши сифатга эришилади [5].
Углеродли ва зангламас пулатлардан ишланган буюмлар юзасини яхши сифатли ЭКЯ килишга, фосфор кислотали ва фосфор сульфат кислотали электролитларга 5-20 % хром ангидриди кушиб олиб бориш оркали эришилади ва бундай электролитларни кенг микёсда кулланалишига олиб келади [6].
Хром ангидридли кушимчали электролитлар тахлил килинганда шу аникландики, углеродли, кам легирланган ва зангламас пулатларни ЭКЯ килинганда компонент микдорларини, жараённинг асосий параметрлари ток зичлигини (0,1 - 2,5 А/см2) ва хароратни (40-90°С) кенг интервалда ушлаб амалга оширишнинг имкони мавжуд экан [7].
Курсатилган электролитлар узининг универсаллиги, тез таъсир этишлиги ва кенг ттаркалиш хусусиятлари билан ажралиб туради.
Барча муаллифлар пулат юзасининг ЭКЯ сида хром ангидриди кулланганда сифатли чикишини юзани пассивлашиши билан боFламокда.
ЭКЯ жараёни давомида электролитдаги компонентлар микдори узгариши руй беради ва анод эриши махсулотлари йотилиб колади. Фосфор сульфат хром кислотали электролитларнинг тулик ишдан чикишига унинг таркибида темирнинг (Fe2Ü3 3,7-4,4 % гача) ва хромнинг (СГ2О3 2,4-2,8 % гача) йотилиб колиши сабаб булади.
Электролит ковушкоклигининг узгариши ундаги ялтиратиш хусусиятини билдирувчи фактор хисобланади. Электролитни корректировка килиш уч валентли хромни олти валентлигача оксидлашдан ва эритма зичлигини кимёвий тахлиллар асосида керакли даражада ушлаб туриш учун сув ва кислота кушиб туришдан иборат булади [8].
Лекин хром ангидридли электролитларни йирик масштабларда куллаш ишдан чиккан эритмани кайта тиклаш ва йукотиш учун кимматбахо ускуналар куришни такозо килади. Бундан ташкари хромангидридли электролитлар кучли захар булиб, окава сувларини саноат микёсида нейтраллаш ва зарарсизлантириш мураккаб курилмаларни ва кимёвий реагентларни талаб килади. Хромангидритли электролитларнинг бундай камчиликлари улар урнини эгаллай оладиган эритмалар топишдай вазифани изланувчиларга зиммасига юклайди.
Шунинг учун охирги йилларда, фосфор кислотасига турли кушимчалар сифатида органик моддалар кушилган, янги электролитлар кашф килинмокда. Хозирда янги усуллар топишда, биринчи навбатда атроф мухит мухофазаси ва ишлаш шароитини яхшилаш асосий фактор килиб эътиборга олинмокда [9].
Фосфор кислотаси асосидаги электролитларга кушимча сифатида куп атомли спиртлар, карбон кислоталари ва уларнинг мураккаб эфирлари, пиридин,
хинолин, ароматик ва гетероциклик аминлар ва уларнинг хосилалари, шу моддаларнинг аралашмалари ва неорганик анионлар билан органик сирти фаол моддаларнинг композициялари кулланилмокда.
[10] нинг муаллифлари турли маркадаги пулатларни ЭКЯ килишда куйидаги таркибли электролитни таклиф килишган, хажмий %: H3PO4- 37, глицерин -56, H2O - 7. Бирок бунда ЭКЯ да ток зичлиги кичик интервалда (0,8-1 А/см2) ишлайди, электролит харорати баланд (120°С), ваннадаги кучланиш жуда юкори 20 В ни ташкил килади. ЭКЯ жараёнида кучли купиклашиш кузатилади, жараённи совутиш талаб килинади. Бундан ташкари, ялтиратилган юзада нуктали дефектлар пайдо булади, электролит паст ишловчанликка эга.
НАТИЖАЛАР
Металлография шлифларини ЭКЯ килишда фосфор кислотали электролит таркибига этиленгликол, глюкон ва сут кислоталари, моноэтил эфири ва пиколинларни кушиш курсатилган.
Зангламас пулатларни фосфор кислотали электролитда ЭКЯ килиш учун чет эл патентларида куп атомли спирт, этиленгликол ва никотин кислотасининг амидини, алифатик монокарбон кислоталар ва уларнинг мураккаб эфирларини куллаш таклиф килинади. Худди шу максадда электролитга лактон ёки карбон кислотасининг гидрокси алмашган эфири, цитратли, лактатли, тетратли ёки малатли эфирлари хам таклиф килинган.
С.Я.Грилихес пулат 20 ва I0XI8H9T лар юзасини ялтиратишда баъзи органик бирикмаларнинг таъсири экспериментларда кенг ёритиб берилган. Электролитнинг асосий таркиби куйидагиларни, масса бууйича % : H3PO4 -60, H2SO4 - 20, H2O - 20 ва НзРО4 -50, H2SO4 - 50 ташкил килади. Электролизни 65-70°С ораликдаги хароратларда, 0,15 - 0,75 А /см2 ток зичликларида олиб борилди. Намуна оркали утказилган электр микдори 250 А*мин/дм2 ташкил килди. Кушимча сифатида куйидагимоддалар синфлари кулланилди: спиртлар -(бутил спирти, глицерин, маннит), аминлар - (этилен- диамин, диэтиламин, дибутиламин, полиэтиленполиамин, гексаметилен тетраамин), аминоспиртлар -(моно-, ди- ва триэтаноламин), кислотлар - (карбонлар - мой ва щавел, ароматика - бензой, ёFлар каторидан оксикислоталар - сут, вино ва лимон, ароматик катордан оксикислота - салицил).
Синаб курилган барча органик моддалар ичидан нисбатан текислаш ва нур кайтариш хусусиятини яхши бергани гетероциклик амин уротропин (гексаметилентетрамин) булган.
Коррозия жараёнлари электрокимёвий ялтиратишни маълум даражада модели була олишини хисобга олиб бир катор муаллифлар ЭКЯ да коррозия ингибиторларидан фойдаланганлар.
Углеродли ва кам легирланган пулатларни ЭКЯ килишда кислотали коррозиянинг ингибиторлари булмиш пиридин, хинолин, ароматик ва гетероциклик аминларнинг хосилалари, табиий бирикмаларнинг мураккаб аралашмалари, ноорганик анионлар билан органик сирти фаол бирикмаларнинг композициялари: КПИ-1, ПБ-5, катапин А, И-1-А, И-1-Б, И-1-В, уротропин, БА-6, БА-12, ЧМ ва б. Кулланилган.
Фосфор кислотали электролитларнинг майин текислаш хусусиятларини яхшилаш учун капролактам ишлатиш, юза ялтироклигини ошириш учун кислотали коррозия ингибитори булмиш КИ-1: уротропин, формалин ва полибензилпиридинийхлоридлар аралашмасини 1:1:1 нисбатда ишлатишни тавсия килишган.
МУ^ОКАМА
Пулат 20П ни К 7 билан уротропин (0,5 ва 4 % масса буйича) ли электролитда ЭКЯ дан утказганда яхши натижалар - нисбий текисланиш 42 % > ва ялтироклик 49 % ни ташкил килган.
ЭКЯ нинг технологик параметрларини пасайтириш максадида куйидаги таркибни таклиф киламиз, масса буйича %: H3PO4 - 60, H2SO4 - 20, KCl - 0.9, И-I-В - 0,2; бунда углеродли пулат юзасида ялтироклик даражаси 60 % га ва нисбий текисланиш 50 % булиб, ток зичлиги = 0,5-0,6 А/см2 ва харорат t = 20-30°С да ушланган.
Аустенит пулати 12Х18Н9Т ни юкоридаги электролитда ЭКЯ килинганда, ялтиратиш эффекти ингибитор кушимчаси йук дан афзалрок чиккан. Фосфор сульфат кислотали электролитга кушиладиган кислотали коррозия ингибиторлари И-1-В, ПБ-5, БА-6 кулланилганда ЭКЯ килинаётган пулат юзасининг коррозияга чидамлилиги 15-20 % га ортиши аникланган. Эритмада хром ионларининг йуклиги ваннанинг ишлашига яхши таъсир килиб, жараённинг паст ток зичликларида ва паст хароратларда олиб борилиши ишлаш шароитини енгиллаштиради. Буюм юзасининг сифати коникарли даражада чикади.
ХУЛОСА
Баъзи электролитларни саноатда кенг кулланилишига тускинлик киладиган камчиликлари уларнинг кучли купиклашувидир. Шунинг учун курсатилган электролитларни кичик содда конфигурацияли буюмларга катта хажмли ванналарда ишлов берилсагина куллаш мумкин булади. Применение силиконли купик босувчиларни куллаш муаммони тулик хал килмайди, факат электролитнинг кимматлашувига олиб келади.
Айрим холларда кимёвий моддалар ишлаб чикарилишида кислотали коррозия ингибиторлари кушимча ёнаки махсулот сифатида хосил булади. Шунинг учун уларнинг кимёвий таркиби доимий аник булмайди, ва бу ЭКЯ жараёнида юзага чикиб натижаларнинг стабил булмаслигига олиб келади.
Таркибида кислотали коррозия ингибиторлари тутган электролитларда асосан юкори легирланган бир фазали 18-8 турдаги зангламас пулатларнинг юзалари юкори сифатли чикадилар.
Углеродли, кам легирланган кремнийли ва марганецли гетероген тузилишли пулатлар катта кийинчилик билан ялтиратилади ва ялтироклик даражаси уларни олти валентли хром ионлари тутган электролитда ялтиратилган намуналаридан хирарок чикади.
REFERENCES
1. Шпитальский Е.И. Способ придания поверхности металлов и гальванических осадков металлов полированно-блестящего вида. - Привилегия & 23896, опубл. 19.01 II г.
2. Jacquet P.A. Electrolytisches Verfahren sur Erzeugung glänzender Kupferoberflachen.- Nature, 1995, vol.135, p. 1076 - 1080.
3. Elmor W.C. Electrolitic Polisching.- J. Appl. Phys., 1990, vol.11, N 12, p. 797 - 799.
4. Edwards J. The mechanism of electropolishing of copper in phosphoric acid solutions. 1. Processes preceding the establisment of polishing conditions.- J, Electrochem. Soc., 1993, vol.100, И 7, p. 189 - 194.
5. Wagner C. Contribution to the theory of electropolishing.- J. Electrochem. Soc., 1994, vol.101, N 5, p. 225 - 228.
6. Галушко В.П., Федаш П.М. Электролитическая полировка металлов. - Труды / Казан, химико-техн. ин-т, 1992, вып. 17, с. 46-57.
7. Федаш П.М., Галушко В.П. Электролитическая полировка металлов. -Научные записки ДГУ, 1991, № 37, с. 36-41.
8. Кричмар С.И. Влияние кривизны микропрофиля поверхности на электрохимическую полировку. Сообщение II. - 1995, т. 101, № 2, с. 397-401.
9. Кричмар С.И. Поляризационный механизм сглаживания при электрохимической полировке. Сообщение II. - 1995, т.101, te 3, с. 484-489.
10. Лайнер В.И. Электролитическая полировка и травление металлов. - М.: Машгиз, 1997. - 240 с.
