Alternativní elektrolyty neobsahující chrom pro proces elektroleštění

Bc. David RYBÁŘ

Master's thesis

Alternative electrolytes vacant of chromium using for electropolishing process

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřena na proces elektroleštění, který je využíván v celé řadě průmyslových odvětví. Za pomoci elektroleštění je dosaženo na povrchu daného kovového materiálu hladkosti a čistoty, kterou by nebylo možné mechanickou úpravou získat. K elektroleštění je kromě zdroje stejnosměrného proudu zapotřebí také vhodný elektrolyt, který výrazně ovlivňuje výsledek tohoto procesu a pro jednotlivé materiály se jeho složení výrazně liší. Ve společnosti Honeywell Aerospace Olomouc s.r.o. bylo z důvodu změny směrnice vydané Evropskou unií zapotřebí nahradit stávající elektrolyt pro proces elektroleštění vhodnou alternativou. Současný elektrolyt obsahuje vysoce toxický oxid chromový (CrO3) a jeho využívání k elektroleštění je nezbytné eliminovat. Za účelem dosažení minimálně stejných výsledků elektroleštění jako doposud byly testovány elektrolyty na bázi kyselin a alkoholů. K elektroleštění byl použity vzorky ze superslitiny niklu známé pod obchodním názvem Inconel 718. Bylo testováno celkem 7 alternativních elektrolytů za stejných podmínek jako ve velkovýrobě. Po elektroleštění byly vzorky váženy a vizuálně porovnány se standardem na skenovacím elektronovém mikroskopu. Pro procentuální zastoupení prvků na povrchu bylo využito energiově disperzní spektroskopie. Bylo sledováno zastoupení klíčových prvků na povrchu materiálu, které ovlivňují průběh svařování, kvůli kterému je proces elektroleštění ve společnosti Honeywell Aerospace Olomouc s.r.o. využíván. Nejlepší výsledky byly dosaženy za pomocí směsí kyseliny fosforečné, kyseliny sírové a vody. Vzorky elektroleštěné v těchto elektrolytech byly vizuálně podobné ke standardu, vykazovaly patřičný hmotnostní úbytek i prvkové složení jejich povrchu bylo srovnatelné se standardem. Během svařování těchto vzorků s kovovou konstrukcí nebyly pozorovány žádné neakceptovatelné procesy. Nedocházelo k pěnění materiálu, jeho praskání a konečný svar byl patřičně homogenní.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the electropolishing process which is used in many industrial branches. Using this process a smoothness and cleanliness that is not possible by mechanical treatment is achieved on the metal surface. Electropolishing requires a suitable composition of electrolyte which significantly influences the outcome of the process and this composition is different for each material. At Honeywell Aerospace Olomouc s.r.o. it was necessary to replace the present electrolyte for the electropolishing by a suitable alternative for the reasons of new directive issued by the European Union. The current electrolyte contains highly toxic chromium trioxide (CrO3) and it is necessary to eliminate it for using for electropolishing. In order to achieve at least the same results of electropolishing as before, acid and alcohol based electrolytes have been tested. For the proces the samples of nickel superalloys known as Inconel 718 were used. A total of 7 alternative electrolytes were tested under the same conditions as in mass production. After electropolishing the samples were weighed and visually compared to the standard on a scanning electron microscope. Percentage representation of the elements on the surface was measured by energy dispersive spectroscopy. The representation of the key elements on the surface of the materiál was measured. These elements affect the following welding process, for which the electropolishing process is used by Honeywell Aerospace Olomouc s.r.o. The best results were obtained by the mixtures of phosphoric acid, sulfuric acid and water. The samples electropolished in these electrolytes were visually similar to the standard, exhibited the appropriate weight loss and the element composition of their surface was comparable to the standard. During the welding of these samples, no unacceptable processes were observed. There was no material foaming, cracking and final welding was fairly homogeneous.

Keywords

elektroleštění, elektrolyt, chrom, Honeywell, povrchová úprava

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Eva Otyepková, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Material Chemistry