[发明专利]用于γ-γ’镍基超级合金电化学加工的电解质

说明书

本发明涉及用于γ‑γ'镍基超级合金的电化学加工的电解质，其包含：‑相对于电解质的总重量，含量在10重量％至50重量％的NaNO₃；‑选自下组的添加剂：KBr，NaBr，KI，NaI及其混合物，特别是KBr，添加剂/NaNO₃的摩尔比在1至15之间；‑任选地，基于乙二胺四乙酸的络合剂，其含量为相对于电解质总重量在1重量％至5重量％之间，pH在6至12之间；‑任选地，阴离子表面活性剂，其含量为相对于电解质的总重量在1重量％至5重量％之间；‑任选地，NaOH，以获得适当的pH；‑水性溶剂。本发明还涉及所述电解质的用途和γ‑γ'镍基超级合金的电化学加工的方法，以及使用所述电解质对γ‑γ'镍基超级合金进行电化学加工的方法。

技术领域

本发明涉及用于γ-γ′(伽马-伽马′)型镍基超级合金的电化学加工(ECM)的电解质领域。

现有技术

ECM是一种非常规加工工艺。该工艺主要针对导电材料。ECM的原理是基于在离子导电电解质存在下使用称为阴极的工具对工件(阳极)进行阳极溶解。电极间距(间隙)定义为待加工工件与阴极之间的距离。其大约为0.1到1mm。

精密电化学加工(PECM)是基于与金属阳极氧化相同的原理。然而，其与ECM的区别在于脉冲和非连续电流的施加。电流与阴极的振荡同步。这种振荡伴随着直线平移运动，并且也伴随着较小的间隙(10到200μm)。因此，该过程对在阴极形成并干扰过程效率的氢气泡的形成变得敏感。

现在的做法是在相对于溶液总重量浓度在8重量％至20重量％之间的NaNO₃基电解质中实现γ-γ′型镍基超级合金的加工。

电化学加工(ECM)及其衍生(精密ECM(PECM)、电化学沉积(ECD)、电化学研磨(ECG))均基于金属的阳极溶解。除了奥氏体基体外，γ-γ′合金还含有γ′沉淀物、不溶性氮碳化合物(nitrocarbides)和碳化物，由于γ-γ′合金的这种微观结构的复杂性，上述溶解可能不均匀，在加工过程中形成粗糙的表面，需要额外的操作修复加工表面。这种溶解还导致主要由金属氢氧化物和氧化物组成的淤渣的形成，其中一部分仍然粘附在电化学加工的表面上，这对溶解效率和待加工工件的粗糙度不利。

这种溶解还伴随着在阴极表面形成氢气，导致过程的波动和干扰。由于阴极和待加工工件之间的距离很小(精密电化学加工(PECM)的间隙在10μm至200μm之间)，这些形成的气泡会导致对过程的干扰，从而降低效率。

用于某些金属(Fe、Cu、Ni、Al、Sn、Cr和Zn)及其合金的电化学加工的电解质是已知的。这种电解质主要是基于添加络合剂和无机盐的混合物，所述络合剂可以是EDTA，HEDTA，NTA或柠檬酸，所述无机盐基于NaNO₃、NaCl、NaClO₄、Na₂SO₄、KNO₃、KCl、KClO₄、K₂SO₄、LiNO₃、LiCl、LiClO₄和Li₂SO₄，浓度范围从100g/L到500g/L。电解质还含有还原剂，如抗坏血酸。然而，这种电解质不能使不溶的γ-γ′硬化相络合，而只能使基体络合。

因此，需要找到一种新型电解质，用于γ-γ′型镍基超级合金的电化学加工，其不表现出现有技术的缺点。

发明内容

发明人因此惊人地发现，基于NaNO₃并具有特定组成的电解质非常适合于γ-γ′型镍基超级合金的电化学加工，而没有表现出现有技术的缺点，特别是这种电解质可以降低阴极表面处产生的氢的过电压，提高溶解效率，对降低粗糙度产生改善的效果。

因此，本发明涉及一种用于γ-γ′镍基超级合金的电化学加工的电解质，其包含以下成分，有利地基本上由以下成分组成，特别是由以下成分组成：