Состав электролита для электрохимического травления радиоактивных аустенитных сталей

(51) 09 13/04 (2006.01) 25 3/06 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности, к анодному травлению нержавеющих сталей аустенитного класса и может быть применено в материаловедении с целью выявления микроструктуры, в том числе радиоактивных образцов. Предложен состав электролита для электрохимического травления радиоактивных аустенитных сталей, включающий хромовый ангидрид и дистиллированную воду,который дополнительно содержит азотную кислоту с плотностью 1,4 г/см 3 (концентрацией 65,3 ) при следующем соотношении компонентов Хромовый ангидрид - 30 -150 г/л,Азотная кислота (65,3 ) - 20 - 100 мл,Дистиллированная вода - до 1 л, использование состава позволяет сократить время травления до 1015-секунд.(72) Максимкин Олег Прокофьевич Яровчук Алевтина Васильевна Доронина Татьяна Анатольевна Турубарова Людмила Григорьевна(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт ядерной физики Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный ядерный центр Республики Казахстан Министерства энергетики и минеральных ресурсов Республики Казахстан 14810 Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности, к анодному травлению нержавеющих сталей аустенитного класса и может быть применено в материаловедении с целью выявления микроструктуры, в том числе радиоактивных образцов. Известен состав для электрохимического травления стали и выявления границ зерен аустенита (А.с. СССР 142116, кл. С 09 К 13/00,25 3/00, опубл. 1961), содержащий следующие компоненты Сернокислый алюминий-20 мл/л,Вода до 1 л. Недостатком состава является большая продолжительность травления 60 секунд. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав (Баранова Л. В.,Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов- 90 мл. Недостатками известного состава являются большая продолжительность травления - 60 секунд,необходимость использования термостата для поддержания постоянной температуры раствора 15 С,поскольку небольшое повышение температуры вызывает образование на поверхности вуали, многократность переполировки. Задачей изобретения является разработка состава электролита для электрохимического травления радиоактивных аустенитных сталей. Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение времени травления и повышение качества выявления структуры нержавеющих сталей, обеспечивающие оптимальные условия работы с радиоактивными материалами. Технический результат достигается тем, что состав для электрохимического травления аустенитных сталей, включающий хромовый ангидрид и дистиллированную воду дополнительно содержит азотную кислоту с плотностью 1,4 г/см 3) при следующем соотношении компонентов Хромовый ангидрид-до 1,0 л. На фиг. приведена фотография структуры облученной нейтронами аустенитной стали Х 18 Н 10 Т после электрохимического травления образца. При помещении образца из нержавеющей стали в раствор на поверхности между структурными составляющими металла аустенитом, границами зерен и включениями возникают гальванические пары, наличие которых определяет различную скорость растворения, в результате чего происходит выявление структуры стали. Хромовый ангидрид,являясь сильным окислителем,производит окисление железа, выпадает на дно раствора и осаждается на поверхности шлифа. В 2 результате на поверхности металла формируется пленка из оксидов хрома и железа, которые ухудшают качество изображения структуры.(В.С.Коваленко. Металлографические реактивы. // Справочник.-М. Металлургия.- 1981.с. 119). Введение в состав для электрохимического травления азотной кислоты (с концентрацией 65,3 ) способствует повышению окислительного потенциала раствора за счет присутствия активных ионов 3- , сокращает время травления и снимает оксидные пленки. Азотная кислота в присутствии воды активно реагирует с железом, формируя соединение(3)2, и оксидом хрома по реакциям(Н.Л.Глинка Общая химия. // М.Л.Изд.Химия, 1965. -с. 631- 635) 410 Н 34(3)2433 Н 2 О,С 2 О 3432(3)22 Н 2 О. Соединение (3)2 является неустойчивым и распадается. Благодаря окислительным свойствам азотной кислоты и неустойчивости ее молекул за счет присутствия азота в высшем состоянии окисления,отвечающем положительной валентности, равной пяти, происходит травление пленки хрома (Беккерт М, Клемм Х. Способы металлографического травления. Справочник.// М. Металлургия.-1988.- с.99). При растворении пассивирующей пленки оксида хрома образуется соединение С(О 3)2, которое выпадает в раствор. Следовательно, в присутствии азотной кислоты продукты реакции не закрывают структурный рельеф. Таким образом, добавка азотной кислоты сокращает время травления, что особенно необходимо при работе с радиоактивным материалом, способствует лучшему выявлению границ зерен аустенита,предотвращению образования оксидных пленок хрома и железа на поверхности стали. Поверхность стали остается чистой, структура выявляется более четко. Эффект травления остается достаточно хорошим на облученном материале из аустенитной стали. Радиоактивные образцы содержат не только карбидные включения, но и поры, которые при травлении обычными растворами в результате продолжительного по времени действия травителя,углубляются и создают искажения структуры. Предлагаемый состав благодаря повышенному окислительному потенциалу и сокращенному времени травления 10-15 секунд не вызывает искажения структуры. За счет сокращения времени травления не наблюдается сильного растравливания пор и выкрашивания карбидных включений. Травитель не требует многократного повторения операций переполировки и травления. Предлагаемый состав за счет ускорения процесса травления снижает риск радиационного воздействия облученных материалов на организм рабочего персонала,улучшает качество обработки поверхности стали и выявления микроструктуры. ПРИМЕР Для выявления структуры образец из аустенитной стали Х 18 Н 10 Т после облучения нейтронами до повреждающей дозы 4 сна(смещений на атом) первоначально шлифуют и полируют. Затем помещают в ячейку электрохимиической установки, наливают электролит следующего состава Хромовый ангидрид - 12 0 г/л,Азотная кислота (плотностью 1,4 г/см 3 и концентрацией 65,3 ) - 80 мл,Дистиллированная вода - до 1 л. Напряжение на образце 20 В. Плотность тока при травлении составляет 5 Адм 2. Травление осуществляют при комнатной температуре (20-23 С) в течение 10 секунд. Структура образца после облучения выявляется четко, на поверхности образца нет оксидной вуалирующей пленки (фиг.). Границы аустенита тонкие, без признаков растравливания. Таким образом, предлагаемый состав для электрохимического травления нержавеющей стали позволяет сократить время травления и повысить качество выявления микроструктуры, что позволяет применять его для травления радиоактивных образцов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Состав электролита для электрохимического травления радиоактивных аустенитных сталей,включающий хромовый ангидрид и дистиллированную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит азотную кислоту с плотностью 1,4 г/см 3 концентрацией 65,3 , при следующем соотношении компонентов хромовый ангидрид 30-150 г/л азотная кислота с концентрацией 65,3 20-100 мл дистиллированная вода до 1,0 л.