ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЕ ПОЛИРОВАНИЕ ТИТАНОВЫХ И НИОБИЕВЫХ СПЛАВОВ
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-211-219
Аннотация
Титановые и ниобиевые сплавы широко применяются в настоящее время в самолетостроении, атомной энергетике, СВЧ-технике, космической и ультразвуковой технике, а также при производстве изделий медицинского назначения. В большинстве случаев технология изготовления таких изделий предусматривает выполнение качественного полирования поверхности. Традиционно для полирования изделий из титановых и ниобиевых сплавов используются механические и электрохимические методы. Недостатки механических методов – малая производительность, подверженность внедрению инородных частиц, затруднения при обработке сложных геометрических форм. Для электрохимических технологий указанные материалы являются труднообрабатываемыми, а процессы их полирования требуют применения токсичных электролитов. Традиционно электрохимическое полирование титановых и ниобиевых сплавов осуществляют в кислотных электролитах, состоящих из токсичной плавиковой (20–25 %), серной азотной и хлорной кислот. Недостатки таких растворов – их высокая агрессивность и вред, наносимый производственному персоналу и окружающей среде. Предлагается использовать принципиально новые, разработанные авторами статьи режимы электролитно-плазменной обработки с целью электролитно-плазменного полирования и очистки изделий из титановых и ниобиевых сплавов с применением электролитов простого состава на основе водного раствора фторида аммония, обеспечивающие существенное повышение качества поверхности с высокой отражательной способностью. За счет применения водного электролита технология обладает высокой экологической безопасностью по сравнению с традиционным электрохимическим полированием. Приводятся результаты исследования влияния характеристик процесса электролитно-плазменного полирования титана и ниобия с применением разработанного режима на производительность, эффективность обработки, качество поверхности, а также на структуру и свойства обрабатываемой поверхности. На основании полученных результатов отработаны процессы электролитноплазменного полирования ряда изделий из титановых сплавов ВТ6 (Grade 5), применяемых в медицине и авиастроении.
Об авторах
Ю. Г. АлексеевБеларусь
Кандидат технических наук, доцент
А. Ю. Королёв
Беларусь
Кандидат технических наук
Адрес для переписки: Королёв Александр Юрьевич – Белорусский национальный технический университет, ул. Я. Коласа, 24, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 292-25-98 korolyov@park.bntu.by
В. С. Нисс
Беларусь
Кандидат технических наук, доцент
А. Э. Паршуто
Беларусь
Инженер
А. С. Будницкий
Беларусь
Аспирант
Список литературы
1. Application and Features of Titanium for the Aerospace Industry / I. Inagaki [et al.] // Nippon Steel & Sumitomo Metal Technical Report. 2014. Vol. 106. Р. 22–27.
2. Nikishina, E. E. Niobium and Tantalum: State of the World Market, Fields of Application, and Raw Sources. Part I / Е. Е. Nikishina, D. V. Drobot, E. N. Lebedeva // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2013. Vol. 54, No 6. Р. 446–452.
3. Froes, F. H. Cost Affordable Developments in Titanium Technology and Applications / F. H. Froes, A. M. Imam // Key Engineering Materials. 2010. Vol. 436. Р. 1–11. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.436.1
4. Zardiackas, L. D. Titanium, Niobium, Zirconium, and Tantalum for Medical and Surgical Applications / L. D. Zardiackas, M. J. Kraay, H. L. Freese. Astm, 2006.
5. Veiga, C. Properties and Applications of Titanium Alloys: a Brief Review / С. Veiga, J. P. Davim, A. J. R. Loureiro // Rev. Adv. Mater. Sci. 2012. Vol. 32, No 2. Р. 133–148.
6. Axinte, D. A. Workpiece Surface Integrity of Ti-6-4 HeatResistant Alloy when Employing Different Polishing Methods / D. A. Axinte, J. Kwong, M. C. Kong // Journal of Materials Processing Technology. 2009. Vol. 209, No 4. Р. 1843–1852. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec. 2008.04.046.
7. The Mechanism of Electropolishing of Niobium in Hydrofluoric-Sulfuric Acid Electrolyte / H. Tian [et al.] // Journal of the Electrochemical Society. 2008. Vol. 155, No 9. Р. D563–D568. https://doi.org/10.1149/1.2945913.
8. Electropolishing of CP Titanium and its Alloys in an Alcoholic Solution-Based Electrolyte / K. Tajima [et al.] // Dental Materials Journal. 2008. Vol. 27, No 2. Р. 258–265. https://doi.org/10.4012/dmj.27.258.
9. Surface Finish Machining of Medical Parts using Plasma Electrolytic Polishing / H. Zeidler [et al.] // Procedia CIRP. 2016. Vol. 49. Р. 83–87. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.07.038.
10. Особенности электролитно-плазменного нагрева при электрохимико-термической обработке стали / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2013. № 6. С. 20–24.
11. Aliakseyeu, Yu. Electrolyte-Plasma Treatment of Metal Materials Surfaces / Yu. Aliakseyeu, A. Korolyov, A. Bezyazychnaya // 14 International Scientific Conference “CO-MAT-TECH-2006”, Slovakia, Trnava, 19–20 oct. 2006. Р. 6.
12. Влияние электролитно-плазменной обработки на структуру и свойства поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т / И. В. Фомихина [и др.] // Весцi Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн. навук. 2008. № 3. С. 24–29.
13. Модель размерного съема материала при электролитно-плазменной обработке цилиндрических поверхностей / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2012. № 3. С. 3–6.
14. Электролитно-плазменная обработка при нестационарных режимах в условиях высокоградиентного электрического поля / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2017. Т. 16, № 5. С. 391–399. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-5-391-399.
15. Многоэтапная электролитно-плазменная обработка изделий из титана и титановых сплавов / А. М. Смыслов [и др.] // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2009. Т. 13, №. 1. C. 141–145.
16. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Г. Л. Амитан [и др.]; под. общ. ред. В. А. Волосатова. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. 719 с.
Рецензия
Для цитирования:
Алексеев Ю.Г., Королёв А.Ю., Нисс В.С., Паршуто А.Э., Будницкий А.С. ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЕ ПОЛИРОВАНИЕ ТИТАНОВЫХ И НИОБИЕВЫХ СПЛАВОВ. НАУКА и ТЕХНИКА. 2018;17(3):211-219. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-211-219
For citation:
Aliakseyeu Yu.G., Korolyov A.Yu., Niss V.S., Parshuto A.E., Budnitskiy A.S. ELECTROLYTE-PLASMA POLISHING OF TITANIUM AND NIOBIUM ALLOYS. Science & Technique. 2018;17(3):211-219. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-211-219