Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Сплавы вольфрама сочетают коррозионноустойчивость с высокими физико-механическими характеристиками и находят широкое применение в аэрокосмической области, машино- и приборостроении, металлургии, энергетике и других производствах. Легирование вольфрама компонентами позволяет повысить прочность, жаропрочность, уменьшить хрупкость, улучшить технологичность.
Металлы, с которыми вольфрам образует твердые растворы, находятся в IVB–VIB группах периодической системы Д.И. Менделеева. Неметаллы IVА–VIIА групп образуют с вольфрамом соединения, наиболее значимыми из которых, наряду с боридами, являются твердые и термостойкие карбиды, силициды, нитриды.
При формообразовании и обработке изделий из сплавов вольфрама производительность механической обработки мала, поэтому наиболее эффективными являются методы электрохимической размерной обработки и электрохимического полирования.
Метод электрохимической размерной обработки основан на избирательном локальном анодном растворении и позволяет изготавливать изделия при применении электрода-инструмента любой сложной конфигурации. Технологические параметры процесса (электрические режимы, включающие плотность тока и анодный потенциал; состав, температура и гидродинамика потока электролита в межэлектродном зазоре между электродами) имеют важное практическое значение, оказывая влияние на эксплуатационные и технические свойства получаемых изделий.
Для решения прикладных задач в условиях электрохимической обработки (выход по току, производительность процесса, качество обработанной поверхности) необходимы исследования особенностей электрохимического поведения вольфрамовых сплавов, свойства которых могут меняться в достаточно широком диапазоне уже на стадиях легирования и термомеханической обработки. В связи с этим актуальным является изучение закономерностей анодного растворения сплавов вольфрама применительно к определенному составу.
Качество обработанной поверхности связано с электрофизическими свойствами образующихся при анодной поляризации оксидных пленок. При достижении определенного значения анодного потенциала происходит изменение химического состава пленок.
Сравнительные данные по значениям потенциалов окислительно-восстановительных систем вольфрама и его сплавов, приводимые в литературных данных, различаются [1, 2]. Это можно объяснить различием в состоянии поверхностного слоя электрода, в том числе при неточном воспроизведении его поверхности при подготовке к поляризационным измерениям [3].
При анодной поляризации вольфрам, в зависимости от рН раствора электролита, образует различные кислородные соединения. Оксидные пленки вольфрама плохо растворимы в кислотных и нейтральных средах, но частично растворяются в щелочных электролитах с образованием устойчивых вольфраматов.
Анодное растворение вольфрама протекает через последовательные стадии активного растворения, пассивации и глянцевания, когда толстый слой образовавшейся оксидной пленки разрушается и достигается эффект электрополирования. Анализ поляризационных кривых показывает существенное отличие характера анодного растворения вольфрамовых сплавов от анодного поведения чистого вольфрама. Следует учесть, что имеющиеся представления о независимости растворения каждого компонента сплава в определенном составе раствора не всегда подтверждаются. Индивидуальные свойства компонента в составе сплаве как правило подавляются, а основной легирующий компонент сплава не всегда определяет его электрохимические свойства.
Выбор состава электролита при анодном растворения сплавов вольфрама основывается на анализе активирующего действия солей неорганической и органической природы, добавляемых в фоновый щелочной электролит. Активирующие добавки проявляют окислительные и комплексообразующие свойства по отношению к различным компонентам сплава [4].
Так, действие тартрат-ионов связано со способностью вольфрама к образованию внутрикомплексных растворимых соединений. При увеличении рН среды возрастает тенденция перехода катионных форм в анионные, не вступающие во взаимодействие с винной кислотой. Образующийся анионный комплекс диссоциирует на вольфрамат и тартрат-ионы. В случае предварительной адсорбции тартрат-ионов из раствора с образованием комплексов анодное растворение сплава активируется. Активирующее действие галогенид-ионов при достижении определенного потенциала связано с адсорбцией ионов на участках поверхности с наибольшей свободной энергией. На поверхности сплава возможны конкурирующие процессы образования поверхностных оксидов и вытеснения кислорода фторид-ионами. При нарушении поверхностного пассивного слоя оксидов компоненты сплава растворяются (известны комплексы вольфрама состава Na2WF8). Хлорид-ионы активируют процесс анодного растворения, но при превышении их допустимой концентрации вызывают сильную коррозию оборудования.
Повышение температуры электролита ускоряет процесс, не меняя характера анодного растворения. При этом уменьшается перенапряжение электрохимического процесса, возрастает электропроводность раствора электролита и, соответственно, скорость обработки. Установление зависимости величины плотности анодного тока от температуры при постоянном значении потенциала поляризации возможно температурно-кинетическим методом, позволяющим рассчитать эффективную энергию активации и определить природу поляризации и лимитирующую стадию электродного процесса. Результаты расчета эффективной энергии активации показывают, что при достаточно больших значениях анодного потенциала процесс протекает в области диффузионного контроля [5].
Таким образом, специфичность анодного растворения конкретного сплава диктует необходимость установления оптимальных параметров процесса в каждом частном случае. При этом необходимо учитывать влияние ряда факторов, что позволит обеспечить максимальную производительность, точность обработки и качество обрабатываемой поверхности.
