Значения удельной проводимости растворов электролитов

Концентрация	50	100	150	200
Хлорид натрия	6,7	12,1	16,4	19,6
Нитрат натрия	4,36	7,82	11	13

Условия протекания реального процесса анодного растворения от­личаются от расчетных из-за изменения удельной проводимости, выхода по току, скорости течения электролита и других характери­стик на различных участках обрабатываемой поверхности.

При анодном растворении в межэлектродном промежутке вы­деляются газообразные и твердые нерастворимые продукты обра­ботки. Все они выносятся потоком жидкости и поступают в ванну для хранения электролита. Там нерастворимые продукты удаля­ют из электролита отстоем, центрифугированием и другими спосо­бами, а газы удаляются в окружающую среду.

Вследствие движения электролита концентрация газообразных продуктов обработки у выхода из межэлектродного промежутка (МЭП) больше, чем в начале, удельная проводимость в этом мес­те снижена. Это снижение частично компенсируется повышением удельной проводимости за счет роста температуры жидкости при прохождении через нее тока. Для выравнивания удельной прово­димости но обрабатываемой поверхности в межэлектродный про­межуток можно вводить газ от внешнего источника. Однако такой способ находит ограниченное использование из-за значительного снижения скорости анодного растворения металла.

В ходе реакции водород уходит в атмосферу и электролит защелачивается. Как известно, нейтральные электролиты имеют во­дородный показатель рН = 7. Возрастание показателя рН снижает скорость анодного растворения, а при обработке алюминия вызы­вает химическое травление заготовки вне зоны обработки. В про­цессе ЭХО раствор необходимо подкислять до получения нейтраль­ного состояния.

Исследования показали, что изменение свойств электролита влияет на производительность, точность обработки и качество по­верхности. Для получения высоких технологических показателей стремятся контролировать изменение характеристик электролита, сохраняя постоянной его удельную проводимость на всех участках обрабатываемой поверхности в течение всего периода обработки. В современных станках имеются устройства для стабилизации и регулирования свойств электролита в процессе ЭХО.

ЭХО изделий ряда материалов в традиционных водных растворах минеральных солей сопровождается определенными ограничениями. В частности, при плотностях тока до 5…15 А/см² (в зависимости от материала изделия и состава рабочей среды) обработка невозможна, либо нецелесообразна. Поверхностная пленка оксидного типа с высокими протекторными свойствами затрудняет процесс ЭХО. Обработка на режимах, когда потенциал поверхности близок к потенциалу анодно-анионной активации, сопровождается питтинговым поражением поверхности. Такому явлению подвергаются также участки, прилегающие к основной зоне обработки. Негативным явлением является и то, что в ряде случаев ЭХО сопровождается наводораживанием поверхностного слоя и появлением микрорастравливаний. Это приводит к необходимости введения в технологический процесс дополнительных операций, в том числе и трудоемких доводочных (в ряде случаев ручных).

Перспективным направлением совершенствования метода, повышения его конкурентоспособности является использование нетрадиционных (органических и водно-органических) рабочих сред.

Применение органического растворителя, либо использование водно-органических сред с высоким содержанием органической составляющей, позволяет изменить механизм протекающих в МЭП реакций, расширяет возможности и области применений ЭХО по сравнению с водными растворами электролита. В результате удается получать поверхности с высокими качественными характеристиками (низкая шероховатость, отсутствие наводораживания и микрорастравливания поверхностного слоя, высокая отражательная способность, сохранение заданной, либо придание новой структуры и свойств поверхностного слоя). При этом сохраняется (либо повышается) производительность процесса и точность обработки.

Гравиметрические исследования [ 15 ] проводились на вращающемся дисковом электроде в ячейке с неразделенными электродными пространствами. Рабочая (торцовая) поверхность составляла 0,07 см². Образцы выполнялись из технически чистого титана марки ВТ1-0 и сплава ВТ3-1. Частота вращения электрода составляла 1000 об/мин, температура раствора поддерживалась в интервале 20…25˚С. В качестве источника питания использовались программатор ПР-8 и потенциостат ПИ-50-1.1. Для оценки массы растворенного металла применялись весы лабораторные марки ВЛР-200. Погрешность измерения массы образца не превышала ±5∙10^-5 грамма.

Ацетамид в обычном состоянии представляет собой кристаллическое вещество. Жидкое состояние можно получить при его нагреве до температуры 81˚С, либо растворив в воде. Поскольку собственная электропроводность ацетамида, либо его смеси с водой низка, приготавливались растворы минеральных солей.

Эффект снижения (увеличение выхода по току) в органических электролитах по отношению к водным является достаточно универсальным, так как его проявление наблюдается в средах, относящихся к различным категориям и сильно отличающихся по своим физико-химическим свойствам [ 15 ]. Увеличение относительного содержания воды в водно-органическом электролите приводит к возрастанию (уменьшению выхода по току). Однако, характер влияния добавок воды на определяется природой органического компонента, применяемой соли и условиями электролиза.

Гравиметрические исследования показали, что при использовании водно-ацетамидных хлорнокислых растворов с ростом плотности тока его выход увеличивается и проходит через максимум. Максимально достигаемые значения выхода по току получены при минимально возможной концентрации воды (весовое соотношение воды к ацетамиду 1/1) и равны 230…240 %, что соответствует эффективной валентности растворения 1,6…1,7. При соотношении воды к ацетамиду 4/1 максимум выхода по току смещается в область несколько больших плотностей тока, а его значение, как и следовало ожидать, снижается до 190 %.

Следует отметить, что возрастающая зависимость выхода по току от его плотности предопределяет повышение точности копирования при выполнении операций формообразования. Так скорость растворения в смеси с весовым соотношением воды к ацетамиду 1/1 уменьшается в 20 раз при снижении плотности тока от 1,0 до 0,1 А/см², что равносильно увеличению межэлектродного зазора в 10 раз. Следовательно при первичном распределении тока в соответствии с [ 15 ] коэффициент локализации в указанном диапазоне плотностей тока равен примерно двум.