Цвет окраски пленки на титановых сплавах

Но- мер	Цвет	Толщина пленки, Å	Контрастность
1.	Желтый	349	Средняя
2.	Темно-желтый	358	Средняя
3.	Желто-коричневый	434	Высокая
4.	Светло-коричневый	438	Невысокая
5.	Коричневый	447	Средняя
6.	Коричнево-фиолетовый	456	Высокая
7.	Фиолетовый	492	Высокая
8.	Фиолетово-синий	510	Высокая
9.	Синий	515	Высокая
10.	Голубой	536	Высокая

цветом, должны иметь контрастность, достаточную для практических целей.

Анализ табл. 3.2 позволяет выбрать расчетные толщины пленок, обеспечивающих требуемое качество знака (первый блок 1-2-3, второй – 4-5-6, третий – 6-7-8, четвертый – 7-8-9, пятый – 8-9-10). При этом изменение толщин пленки составит величину, указанную в табл. 3.3.

Таблица 3.3.

Изменение толщин пленок для выбранных их цветов

Блок (номера цветов в табл. 3.2)	Изменение толщин, Å	Наиболее контрастный цвет в блоке
1-2-3	85	желто-коричневый (3)
4-5-6	16	коричнево-фиолетовый (6)
6-7-8	54	все контрастные (6-7-8)
7-8-9	23	все контрастные (7-8-9)
8-9-10	26	все контрастные (8-9-10)

Из табл. 3.3 можно заключить, что наиболее приемлемым будет блок 6-7-8, обладающий широким диапазоном толщин пленки, что облегчает управление процессом, возможностью роста пленки в 2 раза без нарушения контрастности (переход в блок 7-10) и снижения толщины до блока 4-5-6.

Управление процессом возможно по изменению скорости нарастания пленки (вторая производная толщины по времени), скорости (первая производная) или толщине пленки (приближенные результаты).

Рассмотрим наиболее простой случай, предполагающий, что толщина пленки пропорциональна времени ее нарастания (т.е. ).

Управляющая функция

,

где – начальная толщина пленки на поверхности; – толщина пленки, соответствующая средней величине блока.

Критерий сохранения качества знака представляет разницу между расчетной толщиной пленки и границей контрастного знака в середине блока, прилегающего к расчетному в сторону увеличения и уменьшения толщины пленки

где по табл. 3.3 соответствует 6 номеру цвета (табл. 3.2), – 7 номеру, – может быть до 9 номера.

Тогда 456 .

Здесь номинальное значение = 482 Å.

Критерии управления процессом

.

Из зависимости (3.10)

.

Допустимая погрешность управления процессом

.

Учитывая, что в табл. 3.2 цвет № 10 также обладает высокой контрастностью, можно принять допуск симметричным и рассчитывать время обработки по зависимости

.

Чувствительность и инерционность исполнительного механизма Должна быть не более 1/2

.

3.3. Гидродинамика процессов при ЭХО

3.3.1. Характеристика электролитов

От состава электролита зависят его электропроводность и ско­рость растворения металла. Для получения высоких технологиче­ских показателей процесса необходимо, чтобы: а) в электролите не протекали вовсе или протекали в минимальном количестве по­бочные реакции, снижающие выход по току; б) растворение заго­товки происходило только в зоне обработки; в) на всех участках обрабатываемой поверхности протекал расчетный ток. Таких уни­версальных электролитов не существует, поэтому при подборе со­става электролита приходится в первую очередь учитывать те тре­бования, которые являются определяющими для выполнения дан­ной операции. Так, если необходимо увеличить скорость растворения, берут электролиты с большей удельной проводимо­стью, а для повышения точности лучше использовать электролит с пониженной проводимостью.

Электролиты подбирают в зависимости от обрабатываемого ма­териала. Первое и основное требование при подборе электроли­тов состоит в том, что содержащиеся в водном растворе электро­лита анионы и катионы должны хорошо диссоциировать при лю­бых комбинациях. При соблюдении этого требования электролит обладает высокой электропроводностью.

Следуя второму требованию при выборе состава электроли­та, необходимо, чтобы потенциал материала электрода-инструмен­та был более положительным, чем потенциал осаждения катионов. Это препятствует осаждению металлических катионов на элек­трод-инструмент. Данное условие выполняется, если катионы элек­тролита обладают большим отрицательным стандартным потен­циалом.

Третьим требованием является наличие в электролите акти­вирующих анионов, разрушающих под действием тока поверхност­ные оксидные пленки. Это обеспечивает преимущественное проте­кание на аноде реакции растворения и высокую производитель­ность процесса.

Необходимо, чтобы сродство компонентов обрабатываемого сплава к анионам электролита и их сродство к кислороду были близки между собой, Это обеспечивает избирательность растворе­ния сплавов, высокое качество поверхности и точность обработки и является четвертым требованием к электролитам.

Пятым требованием следует считать соответствие концентра­ции анионов, имеющих близкое сродство к тому или иному компоненту обрабатываемого сплава, содержанию этого компонента в сплаве. Это позволяет достичь равномерного анодного растворения всей поверхности заготовки.

Шестым требованием считается обеспечение в ходе реакций в электролите перехода продуктов реакции анодного растворения в нерастворимое состояние. Это дает возможность постоянно уда­лять продукты обработки из раствора (например, отстоем, фильт­рованием, центрифугированием) и поддерживать требуемый со­став электролита.

Необходимо, чтобы электролит обладал невысокой вязкостью. Это условие облегчает прокачку и ускоряет процессы тепло- и массопереноса в промежутке. Электролит должен обладать невы­сокой коррозионной активностью к оборудованию, быть безвред­ным для здоровья людей, пожаро- и взрывобезопасным.

В качестве электролитов наиболее часто используют нейтраль­ные растворы неорганических солей: хлориды, нитраты и сульфаты натрия и калия.

В растворы могут вводиться в качестве добавок:

буферные вещества для снижения защелачивания электролита (борная, лимонная, соляная кислоты);

ингибиторы коррозии, например нитрит натрия;

активирующие вещества, которые снижают пассивирующее действие оксидной пленки;

поверхностно-активные вещества для снижения гидравлических потерь и устранения кавитации. С этой целью применяют, напри­мер, моющую жидкость ОП-7;

ускорители осаждения продуктов обработки – коагуляторы. Они способствуют быстрой очистке электролита. В качестве коагу­ляторов можно использовать небольшие количества (1...5 г/л) полиакриламида.

Для большинства сталей в качестве электролитов используют растворы хлорида натрия (8...18 %) или нитрата натрия (15...20 %). Для низколегированных сталей в качестве антикоррозионной до­бавки используют 0,02...0,03 % нитрита натрия.

Титановые сплавы обрабатывают в растворах хлорида натрия (5...15 %) с добавкой 3...10 % бромида калия при нормальной или повышенной (310...330 К) температуре. В случае обработки алю­миниевых сплавов используют растворы нитрата натрия (10...25 %) с добавкой 1...3 % лимонной кислоты.

Для каждого электролита удельная проводимость может быть самой различной в зависимости от его состава, концентрации, тем­пературы. На этот показатель влияют содержание газообразных продуктов реакции в растворе, частота импульсного напряжения и крутизна фронта импульсов.

С увеличением концентрации электролита удельная проводи­мость растет, достигает максимального значения, а затем снижа­ется. Это объясняется тем, что по мере увеличения концентрации все сильнее проявляется взаимное притяжение ионов, которое снижает их подвижность и возможность переноса зарядов.

Для хлорида натрия наибольшая удельная проводимость дости­гается при концентрации около 250 г/л, хлорида калия – 210 г/л.

С повышением температуру Т возрастает подвижность ионов и растет удельная проводимость:

, (3.11)

где – удельная проводимость электролита при Т = 291 К; – температурный коэффициент, в расчетах можно принять = 0,0225.

Удельная проводимость (См/м) для растворов хлорида нат­рия и нитрата натрия различной концентрации (г/л) приведена в табл. 3.4:

Таблица 3.4