SU956636A2

SU956636A2 - Solutuon for electrochemical polishing of parts from niobium and its alloys

Info

Publication number: SU956636A2
Application number: SU803226784A
Authority: SU
Inventors: Эмма Андреевна Величенко; Нина Михайловна Подгорная
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4173
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1982-09-07

Description

Изобретение относится к электро-, химической обработке металлов, в . частности к полированию изделий из ниобия и его сплавов, например сверхпроводящих резонаторов. 5The invention relates to electrical, chemical processing of metals, in. in particular, polishing products from niobium and its alloys, for example, superconducting resonators. 5

По основному авт.св. №302395 [1] известен раствор для электрохимического полирования изделий из ниобия и его сплавов, содержащий, вес.%:By main auto No. 302395 [1] known solution for electrochemical polishing of products from niobium and its alloys, containing, wt.%:

Глицерин Glycerol 77-80 77-80 Плавиковую кис- Fluff kis лоту lot 2-3 2-3 Фтористый аммо- Ammonium fluoride ний · niy 5-6 5-6 Азотнокислый Nitrate аммоний ammonium 3-4 3-4 Вода Water Остальное Rest

Известный раствор позволяет полу- 2θ чать поверхность, которая соотбетствует Λ 10-11 классу чистоты. Процесс полирования ведут при 70-90°С, плотности тока 100-200 А/дм* и напряжении 30-40 В.The known solution allows to obtain a 2θ surface that corresponds to Λ 10-11 purity class. The polishing process is carried out at 70-90 ° C, a current density of 100-200 A / dm * and a voltage of 30-40 V.

Однако наиболее частым дефектом при полировании в данном растворе является неравномерность полирования из-за высокой плотности тока, а также высокие требования к начальной чистоте поверхности - высокая чисто-’ 30 та поверхности (ч 10-11 класс) достигается лишь при обработке изделий с более высокой исходной чистотой поверхности - ч8-9 класс. При полировании же изделий с исходным классом V 6 чистота поверхности повышается лишь на 1 'класс (см.таблицу).However, the most common defect during polishing in this solution is the uneven polishing due to the high current density, as well as high requirements for the initial surface cleanliness - a high clean and fine surface (h 10-11 grade) is achieved only when processing products with a higher initial surface cleanliness - ch8-9 class. When polishing products with the original class V 6, the surface cleanliness increases only by 1 'class (see table).

Кроме, того, проведение процесса при высоких, плотностях тока и нЗпряжении требует специальных мощных выпрямительных агрегатов, соблюдения строгих мер по технике безопасности и исключает возможность электрохимической обработки тонкостенных деталей и деталей, требующих сохранения высоких точностей геометрических размеров, какими являются детали сверхпроводящих резонаторов гIn addition, carrying out the process at high current densities and low voltages requires special powerful rectifier units, adherence to strict safety measures and excludes the possibility of electrochemical processing of thin-walled parts and parts that require maintaining high precision geometric dimensions, such as parts of superconducting resonators

Целью изобретения является повышение чистоты и равномерности полирования и техники безопасности.The aim of the invention is to improve the cleanliness and uniformity of polishing and safety.

Поставленная цель достигается тем, что раствор для электрохимического полирования изделий из ниобия и его сплавов по авт.св. №302395, дополнительно содержит уротропин при следующем соотношении компонентов, вес.%:This goal is achieved by the fact that the solution for electrochemical polishing of products from niobium and its alloys according to auth. No. 302395, additionally contains urotropin in the following ratio of components, wt.%:

Глицерин 77-80Glycerin 77-80

Плавиковая кислота.Hydrofluoric acid.

2-32-3

Фтористый аммо-Ammonium fluoride

ний niy 5-6 5-6 Азотнокислый Nitrate аммоний ammonium 3-4 3-4 Уротропин Urotropin 1,5-3 1,5-3 Вода Water Остальное 5 Rest 5

Дополнительное введение уротропина позволяет снизить рабочие плотность тока и напряжение до 5070 А/дм1 и 13-15- В соответственно. Температура раствора составляет 70- ¹⁰ The additional introduction of urotropin allows to reduce the working current density and voltage to 5070 A / dm1 and 13-15-V, respectively. The solution temperature is 70 to ¹⁰

75°С, продолжительность полирования 30-40 мин.75 ° C, polishing time 30-40 minutes.

Кроме того, уротропин обеспечивает преимущественное растворение микровыступов на поверхности обрабаты- *5 ваемого изделия й замедление растворения во впадинах поверхности. Более низкие плотности тока обеспечивают равномерное полирование по всей поверхности изделия. Снижением напря-20 жения и тока, при которых ведут процесс , улучшается техника безопасности в условиях гальванического цеха. Использование меньших плотностей тока дает возможность вести обработ- 25 ку изделий большего размера.In addition, urotropine provides preferential dissolution of microprotrusions on the surface of the processed product * 5 and slows down dissolution in the hollows of the surface. Lower current densities provide uniform polishing over the entire surface of the product. By reducing the voltage and current at which the process is conducted, safety measures are improved in a galvanic workshop. The use of lower current densities makes it possible to process 25 larger products.

Предлагаемый раствор стабилен в работе при пропускании 20(Г-220 А-ч/л.The proposed solution is stable in operation when passing 20 (G-220 A-h / l.

Небольшой съем металла в процессе обработки (4,5-8 мкм) позволяет со- 30 хранить высокую точность геометрических размеров тонкостенных (0,3 мм) деталей.A small removal of metal during processing (4.5–8 μm) allows one to maintain high accuracy of the geometric dimensions of thin-walled (0.3 mm) parts.

Изобретение иллюстрируется несколькими примерами, представленными в 35¹таблице.The invention is illustrated by several examples presented in the 35 ¹ table.

Характеристику поверхности по внешнему виду и изменению блеска определяют визуально и оценивают. как матовая, полублестящая, блестя- 40 щая, зеркальная, однотонная без еле-, дов растравливания и неоднотонная.The surface characteristics in terms of appearance and brightness change are determined visually and evaluated. as matte, semi-glossy, shiny-40, mirror-like, plain without fading, etching and non-uniform.

Сглаживание микрошероховатостей определяют на профилометре по улучшению шероховатости поверхности, съем металла - весовым методом.Smoothing of microroughnesses is determined on a profilometer to improve surface roughness, metal removal - by the weight method.

Электрохимическому полированию подвергают партию образцов из ниобия и его сплавов в количестве 60 шт. толщиной от 0,5 до 2 мм с различной начальной шероховатостью поверхности от 1,75 до 0,21 мкм, что соответствует ч 6-9 классу чистоты.A batch of 60 samples of niobium and its alloys is subjected to electrochemical polishing. thickness from 0.5 to 2 mm with different initial surface roughness from 1.75 to 0.21 microns, which corresponds to part 6-9 of the cleanliness class.

Как видно из таблицы, предлагаемый раствор обеспечивает повышение эффективности сглаживания шероховатости поверхности изделий из ниобия к его сплавов по сравнению с известным раствором, в составе которого отсутствует уротропин (пример № 4).As can be seen from the table, the proposed solution provides an increase in the efficiency of smoothing the surface roughness of products from niobium to its alloys in comparison with the known solution, in the composition of which there is no urotropin (example No. 4).

Изобретение обеспечивает равномерность полирования по всей поверхности изделия при более низких значениях начальной чистоты поверхности. Более высокое качество полирования ниобиевых изделий предлагаемым раствором позволяет получить лучшую добротность сверхпроводящих резонаторов и волноводов. Кроме того, прове-. дение предлагаемого процесса полирования при.плотности тока 50-70 А/дм и напряжении 13-15 В (что оказывается возможным в случае введения в раствор уротропина) по сравнению с плотностью тока 100-200 А/дм^г й напряжением 30-40 В в известном процессе улучшает технику безопасности в условиях гальванического цеха (процесс можно проводить без специальных ограждений ванны), а также позволяет обрабатывать изделия большего размера вследствие меньшей плотности тока.The invention provides uniform polishing over the entire surface of the product at lower values of the initial surface cleanliness. Higher quality polishing of niobium products by the proposed solution allows to obtain better quality factor of superconducting resonators and waveguides. In addition, pro-. the proposed polishing process at a current density of 50-70 A / dm and a voltage of 13-15 V (which is possible if urotropine is introduced into the solution) compared to a current density of 100-200 A / dm ^{g at a} voltage of 30-40 V the known process improves safety in the conditions of the galvanic workshop (the process can be carried out without special bath fences), and also allows you to process larger products due to lower current density.

Г------ G ------ 1 1 ,4. ,4. 1 1 dP dP 1 1 • • ю Yu ! ! о φ about φ О ABOUT I I л l 3 3 1 1 R R 1 1 ч h (б (b 1 1 (б (b R R 1 1 ft ft Д D ! ! о about X X I I η η >> >> х x 1 1 R R СО With в in 1 1 υ υ ф f R R 1 1 (б (b ft ft О ABOUT 1 1 ft ft 10 10 1 1 X X Гб GB 1 1 m m ft ft г 1 1 g 1 1 гв R О gu r ABOUT Σ Σ 1 1 1 1 О ABOUT ф f О ABOUT ft ft

ο ο Ш W m m m m 4 4 ч h 4 4 4 4 co co CM CM tn tn m m

Φ Φ Σ Σ Φ Φ X X 1 1 1Л 1L О ABOUT CM CM Φ Φ Σ Σ X X 1 1 *· * · Μ· Μ · rd rd R R О ABOUT ft ft Ο Ο ο ο 1 1 rd rd * * ч h О ABOUT О ABOUT R R Μ Μ R R R R 1 1 о about О ABOUT г* g * 1 1 1 1 « " 1 1 1 1 Ф F Ф F о about X X X X ' 1 ' 1 X X S S X X X X 0 0 1 1 in in X X и and R R R R 1 1 4 4 Ф F л l φ φ 0 0 0 0 1 1 CM CM R R 0 0 X X Ю YU 5 5 1 1 m ' m ' Ш W 1 1 n n R R X X Φ Φ R R 1 1 г* g * см cm о about X X Φ Φ X X ft ft 0 0 X 1 X 1 ч h ч h σι σι 4 4 3 3 X X φ φ Ю YU φ φ «υ 1 Υ 1 rd rd rd rd см cm CM CM « " О ABOUT X X Ο Ο X X X 1 X 1

о about о about о about О ABOUT О ABOUT А A о about о about X X 4 4 ·- · - Ч H ч h *> *> Ц Ts rd rd о about о about сп cn 40 40 СП Joint venture гб gb 1Л 1L гп gp о about О ' ABOUT ' *· * · ш w см cm R R 00 00 н n г* g * rd rd г- g- m m О ABOUT О ABOUT г* g * 0 0

О ABOUT Ш W 1Л 1L in in о about ч h ч h ч h ч h ч h 00 00 Cd Cd in in СП Joint venture см cm

ч h СМ CM к to о about г- g- Ф . Н К F. N TO σι о σι about R □ R □ ч h г* g * см cm Ф F о about г* g * о 1 about 1 X ю >> X y >> rd rd ш w R R 40 40 rd rd О ABOUT ч h 40 40 * * С FROM О ш о About sh 40 40 О ABOUT X к X to ч h 40 40 ф f о о rd . about about rd. • γ- • γ- I н υ ф I n υ f ч h ια ια см cm X X О СП 40 ABOUT Joint venture 40 Г- G- ч о ш rd h about w rd щ u ч h *· * · О ABOUT 40 40 о about

Claims

Ammonium fluoride Ammonium phosphate 1.5-3 Urotropine Remaining Water Additional introduction of urotropine allows reducing the working current density and voltage to 5070 A / dm and 13-15 V respectively. The temperature of the solution is 7075 ° C, the polishing time is 30-40 minutes. In addition, urotropin provides the preferential dissolution of microprotrusions on the surface of the workpiece and the slowing down of dissolution in the cavities of the surface. More low current densities ensure uniform polishing on all surfaces of the product. By reducing the voltage and current at which the process is conducted, the safety technique in the electroplating shop conditions is improved. The use of smaller current densities makes it possible to process larger items. The proposed solution is stable in operation by passing 20 (G-220 Ah / Small removal of metal in the process (4.5-8 microns allows maintaining the high accuracy of the geometric dimensions of thin-walled (0.3 m parts. The invention is illustrated by several examples, presented in the table. The surface characteristic in terms of appearance and gloss change is determined visually and evaluated as dull, semi-gloss, glossy, specular, monotone without bleaching agents, etching and non-monotonous. Smoothing of the microroughness is determined on a profile a meter for improving the surface roughness, metal removal by the gravimetric method.A batch of samples of niobium and its alloys in an amount of 60 pieces from 0.5 to 2 mm thick with different initial surface roughness from 1.75 to 0.21 μm is subjected to electrochemical polishing, which corresponds to V 6-9 purity class. As can be seen from the table, the proposed solution provides an increase in the efficiency of smoothing the surface roughness of niobium products to its alloys compared to a known solution that contains no methenamine ( p number 4). The invention provides uniform polishing across the entire surface of the product with lower initial surface cleanliness values. Higher quality polishing of niobium products with the proposed solution allows obtaining the best quality of superconducting resonators and waveguides. In addition, the design of the proposed polishing process at a current density of 50-70 A / dm and a voltage of 13-15 V (which is possible if urotropine is introduced into the solution) compared with a current density of 100-200 A / dm and a voltage of 30–40 V in a known process improves the safety technique under the conditions of the electroplating workshop (the process can be carried out without special bath enclosures), and also allows processing larger items due to lower current density. The invention is a solution for electrochemical polishing of products made of niobium and its alloys according to the author. W302395, about the fact that, in order to improve the purity and uniformity of polisher and safety, it additionally contains hexamine in the following ratio of components, wt.% "Glycerol 77-80 Hydrofluoric acid2-3 68 Ammonium fluoride5-6 Ammonium nitrate3- 4 Urotropin1,5-3 VodaEstalnoe Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate 302395, cl. C 25 F 3/26, 1969.