Влияние структуры пассивных оксидных пленок и поверхностной температуры на скорость анодного растворения хромоникелевых и титановых сплавов в электролитах для их электрохимической размерной обработки.
Часть 1. Анодное растворение хромоникелевой стали в нитратном растворе.

Abstract

УДК 541.138.2+621.0.147.7

Экспериментальное исследование анодного растворения хромоникелевой стали Х18Н10 (Cr18Ni10) в нитратном растворе электропроводностью 0,15 См/см в импульсно-гальваностатическом режиме при длительностях импульсов 20–100 мкс и плотностях тока 0,01–100 А/cм2, при изменении скважности от 10 до 1 (dc = 10–100% – постоянный ток) в различных гидродинамических условиях при контроле поверхностной температуры показало, что полученные результаты согласуются с гипотезой, согласно которой процесс проходит через образование оксидной пленки полупроводниковой природы с различным типом проводимости (пленка, содержащая точечные дефекты, – Point Defect Model, PDM). В стационарных условиях существования пленки PDM-II скорость ее электрохимического образования компенсируется скоростью ее химического растворения, следствием чего является достижение предельного значения уменьшения массы на единицу прошедшего заряда 0,16–0,18 мг/Кл (имеет место в импульсных условиях), что соответствует выходу по току, близкому к 100%, в расчете на высшую степень окисления компонентов стали. При переходе к постоянному току наблюдается термокинетическая неустойчивость пленки (ее образование и разрушение вследствие теплового взрыва). В этих условиях выход по току растворения не только может достигать 100% в расчете на низшую степень окисления компонентов сплава (термическая активация), но и превышать это значение в результате химического взаимодействия электролита с поверхностью, свободной от пленки.

Ключевые слова: хромоникелевые стали, электрохимическая размерная обработка, оксидные пленки, пассивация, электролиты для электрохимической размерной обработки, импульсная размерная обработка, разрушение оксидных пленок.

Experimental study of the chromium-nickel steel Cr18Ni10 anodic dissolution in a nitrate solution with electrical conductivity 0.15 S/cm in a pulse – galvanostatic mode at pulse durations 20–100 µs and current densities 0.01–100 A/cm², with a change in the duty cycle 10–100% (direct current) at various hydrodynamic conditions and control the surface temperature, that the results obtained are consistent with the hypothesis that the process proceeds through the formation of oxide films of a semiconductor nature with a different type of conductivity (a film containing point defects, Point Defect Model, PDM). Under stationary conditions of the existence of PDM-II, the rate of its electrochemical formation is compensates by the rate of its chemical limiting value of the weight loss per unit of a passed charge (0.16–0.18 mg/C) (takes place under pulse conditions), which corresponds to a current efficiency close to 100% based on the highest degree of oxidation of the steel components. When transition to direct current takes place, thermokinetic instability of the film is observed (its formation and destruction due to thermal explosion). Under these conditions, the current efficiency can not only reach 100% based on the lowest degree of oxidation of the steel components (thermal activation) but also exceed this value due to the chemical interaction of the electrolyte with the film-free surface.

Keywords: chromium-nickel steels, electrochemical dimensional processing, anodic oxide films, electrolytes for electrochemical dimensional processing, pulsed electrochemical machining, destruction of oxide films.

Download full-text PDF. 299 downloads

Menu

Vol. 58 (2022), Issue 3, p. 1-12

Abstract