ITVA940007A1 - CHEMICAL-MECHANICAL PROCEDURE FOR FINISHING METAL BRASS SMALL PARTS - Google Patents
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Description
Domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: Patent application for Industrial Invention entitled:
"Procedimento chimico-meccanico per la finitura di minuterie metalliche in ottone." "Chemical-mechanical process for finishing small brass metal parts."
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
La presente invenione riguarda un procedimento chimico-meccanico per la finitura di minuterie metalliche in ottone. The present invention relates to a chemical-mechanical process for the finishing of small metal parts in brass.
In particolare la presente invenzione riguarda la -finitura di minuterie metalliche mediante l'azione combinata di sostanze chimiche e di corpi chimicamente inerti che svolgono un'azione leggermente abrasiva sulle superfici dei pezzi sottoposti al trattamento di finitura. In particular, the present invention relates to the finishing of small metal parts by the combined action of chemical substances and chemically inert bodies which perform a slightly abrasive action on the surfaces of the pieces subjected to the finishing treatment.
Il procedimento secondo l'invenzione è stato messo a punto per minuterie in ottone, denominazione con la quale, nel presente testo, si intendono indicare anche altre leghe metalliche simili all'ottone, in particolare leghe contenenti rame. The method according to the invention has been developed for small brass parts, the name with which, in the present text, we also intend to indicate other metal alloys similar to brass, in particular alloys containing copper.
Come è noto, è un problema di notevole interesse industriale il trattamento di finitura superficiale di pezzi in leghe di ottone ottenuti per fusione, per stampaggio o ricavati da profilati e semilavorati con macchine utensili, onde eliminare le irregolarità o i segni lasciati dai vari tipi di formazione e trattamento dei pezzi ottenuti mediante i vari tipi di lavorazione. As is known, the surface finishing treatment of brass alloy pieces obtained by casting, molding or obtained from profiles and semi-finished products with machine tools is a problem of considerable industrial interest, in order to eliminate the irregularities or marks left by the various types of formation. and treatment of the pieces obtained through the various types of processing.
I sistemi di finitura sono molteplici e annoverano procedimenti di smerigliatura automatizzati o manuali o, sempre più, operazioni effettuate con macchine, specie con macchine a vibrazione, che permettono di ottenere ottime finiture superficiali in modo semplice e automatico. The finishing systems are numerous and include automated or manual grinding procedures or, increasingly, operations carried out with machines, especially with vibration machines, which allow to obtain excellent surface finishes in a simple and automatic way.
Questi tipi di trattamento comprendono l'immissione dei pezzi da sottoporre a finitura in macchine vibranti, mescolati a mezzi di lavorazione, che vengono chiamati granuli e che svolgono una funzione abrasiva sulle superfici da trattare. Per facilitare l'azione dei granuli sui pezzi e per migliorarne l'azione, nella macchina vibrante si opera in presenza di acqua contenente composti chimici con funzione detergente, per mantenere pulite le superfici sia dei granuli che dei pezzi, e protettiva, per evitare l'ossidazione delle superfici pulite che, per effetto dell'azione abrasiva, sono in uno stato particolarmente reattivo. These types of treatment include the placing of the pieces to be subjected to finishing in vibrating machines, mixed with processing means, which are called granules and which perform an abrasive function on the surfaces to be treated. To facilitate the action of the granules on the pieces and to improve their action, in the vibrating machine we operate in the presence of water containing chemical compounds with a detergent function, to keep the surfaces of both the granules and the pieces clean, and protective, to avoid the '' oxidation of clean surfaces which, due to the abrasive action, are in a particularly reactive state.
La Richiedente, che ha una lunga esperienza nel settore del finissaggio, ha ideato e realizzato numerose macchine per risolvere problemi di finitura delle superfici metalliche, compresi quelli relativi all'asciugatura dei pezzi trattati. The Applicant, who has a long experience in the finishing sector, has devised and manufactured numerous machines to solve finishing problems of metal surfaces, including those relating to the drying of the treated pieces.
In particolare si ricordano i brevetti europei N. In particular, the European patents N.
155438, 238864, 318672 e le domande di brevetto europeo 353601, 426045 e 572958. 155438, 238864, 318672 and European patent applications 353601, 426045 and 572958.
Nelle operazioni di trattamento di finitura con macchine a vibrazione di pezzi in leghe di ottone, si impiegano normalmente granuli abrasivi composti da agglomerati di resina ed abrasivo di granulometria e natura diversa a seconda del tipo di lavorazione che si vuole ottenere; una granulometria grossolana del materiale abrasivo utilizzato per formare il granulo elimina le sbavatura o le malformazioni grossolane del pezzo in lavorazione ma si sgretola più facilmente e rapidamente che non nel caso dei granuli ottenuti con abrasivo fine, che vengono invece utilizzati per operazioni più delicate. La lucidatura finale dei pezzi avviene sempre con granuli di ceramica, particolarmente duri, che praticamente non esercitano un'azione abrasiva sui pezzi. In the operations of finishing treatment with vibration machines of pieces in brass alloys, abrasive granules are normally used composed of resin and abrasive agglomerates of different granulometry and nature depending on the type of processing to be obtained; a coarse particle size of the abrasive material used to form the granule eliminates the deburring or coarse malformations of the workpiece but crumbles more easily and quickly than in the case of the granules obtained with fine abrasive, which are instead used for more delicate operations. The final polishing of the pieces always takes place with particularly hard ceramic granules, which practically do not exert an abrasive action on the pieces.
Per ottenere il grado di finitura desiderato delle supera ci trattate è normalmente necessaria eseguire più cicli di lavorazione, con granuli a grado di abrasione diversa seguiti da un ciclo finale di lucidatura con granuli ceramici. To obtain the desired degree of finish of the treated surfaces, it is normally necessary to carry out several processing cycles, with granules with different abrasion levels followed by a final polishing cycle with ceramic granules.
Il consumo di granuli nel corso delle suddette operazioni è rilevante e provoca la formazione di considerevoli quantità di melme, con i conseguenti problemi di eliminazione delle stesse. The consumption of granules during the above-mentioned operations is significant and causes the formation of considerable quantities of sludge, with the consequent problems of elimination of the same.
Inoltre il veloce consumo dei granuli ne riduce le dimensioni, fino a renderne possibile l'incastro nelle eventuali scanalature o cavità presenti nei pezzi in lavorazione. La diminuzione del volume della massa di granuli presente in macchina viene compensata mediante l'aggiunta di granuli nuovi e quindi si ha l'ulteriore problema di una difficile separazione dei granuli dai pezzi in lavorazione dovuto alla forte dispersione di dimensioni dei granuli, già dopo alcuni cicli di lavorazione. Furthermore, the fast consumption of the granules reduces their size, up to making it possible to fit them into any grooves or cavities present in the workpieces. The decrease in the volume of the mass of granules present in the machine is compensated by the addition of new granules and therefore there is the further problem of a difficult separation of the granules from the workpieces due to the strong dispersion of size of the granules, even after a few processing cycles.
Il procedimento secondo la presente invenzione risolve in modo semplice e definitivo i problemi suddetti in quanto permette l'utilizzo di un unico tipo di granuli sia per le operazioni di sgrassatura dei pezzi in lavorazione sia per le operazioni finali di lucidatura degli stessi, detto tipo di granuli essendo di natura ceramica e quindi praticarne a consumo zero e dimensionalmente stabili, sia infine permettendo di ottenere -finitura e lucidatura in un unico ciclo di lavorazione The process according to the present invention solves the aforementioned problems in a simple and definitive way since it allows the use of a single type of granules both for the degreasing operations of the workpieces and for the final polishing operations of the same, said type of granules being ceramic in nature and therefore practicing them at zero consumption and dimensionally stable, and finally allowing to obtain finishing and polishing in a single processing cycle
E'noto utilizzare soluzioni acquose di acido cloridrica o nitrico per decapare leghe -ferrose o anche di ottone, ma purtroppo la loro efficacia nel tempo è molto problematica e si ha svolgimento di ossidi di azoto che inquinano l'atmosfera. Si sono quindi studiate soluzioni di decapaggio che non utilizzassero acido nitrico, come ad esempio soluzioni acquose di acido solforico e sol-fato ferrico. Il solfato ferrico svolge una efficace azione ossidante nei confronti del metallo decapato e questo tipo di bagni di decapaggio è stato ampiamente utilizzato per trattare l'acciaio inossidabile. Dato che nel decapaggio delle leghe -ferrose con acido solforico si -forma solfato -ferroso, si è trovato utile utilizzare acqua ossigenata per ossidare direttamente nel bagno di decapaggio il sol-fato ferroso a ferrico ed ottenere così un effetto ossidante nella soluzione il più costante possibile. L'uso di soluzioni acquose di acido solforico e solfato ferrico non ha tuttavia dato risultati soddisfacenti con le leghe di ottone a causa di colorazioni variabili ed incontrollate delle super-fici trattate. Quando si è cercato di ottenere una ossidazione passivante più costante della superficie decapata mediante aggiunta di acqua ossigenata alla soluzione, si è peggiorata la situazione, rendendo lenta e disuniforme l'azione decapante e pulente della superficie. It is known to use aqueous solutions of hydrochloric or nitric acid to pickle iron or even brass alloys, but unfortunately their effectiveness over time is very problematic and there is development of nitrogen oxides that pollute the atmosphere. Pickling solutions were therefore studied which did not use nitric acid, such as for example aqueous solutions of sulfuric acid and ferric sulphate. Ferric sulphate has an effective oxidizing action on pickled metal and this type of pickling bath has been widely used to treat stainless steel. Since in the pickling of iron-ferrous alloys with sulfuric acid -ferrous sulphate is formed, it has been found useful to use hydrogen peroxide to directly oxidize the ferrous sulphate to ferric in the pickling bath and thus obtain a more constant oxidizing effect in the solution. possible. However, the use of aqueous solutions of sulfuric acid and ferric sulphate has not given satisfactory results with brass alloys due to variable and uncontrolled coloring of the treated surfaces. When an attempt was made to obtain a more constant passivating oxidation of the pickled surface by adding hydrogen peroxide to the solution, the situation worsened, making the pickling and cleaning action of the surface slow and uneven.
Si è ora trovata che è possibile combinare in un'unica operazione eseguita in macchina vibrante sia l'azione pulente di tipo chimico che la finitura lucida di tipo meccanico su minuterie metalliche in leghe di ottone. It has now been found that it is possible to combine in a single operation performed in a vibrating machine both the cleaning action of a chemical type and the polished finish of a mechanical type on small metal parts in brass alloys.
Secondo una sua caratteristica fondamentale, il procedimento chimico-meccanico per la finitura di minuterie metalliche in ottone mediante una macchina a vibrazione secondo l'invenzione è caratterizzato dal fatto che detta macchina è caricata con granuli ceramici e che le operazioni di finitura sono eseguite alimentando alla macchina alternativamente ed in successione fra loro, una soluzione acquosa contenente acido solforico, solfato ferrico, tensioattivi, inibitori di corrosione ed una soluzione acquosa di acqua ossigenata. According to one of its fundamental characteristics, the chemical-mechanical process for finishing small brass metal parts by means of a vibration machine according to the invention is characterized by the fact that said machine is loaded with ceramic granules and that the finishing operations are carried out by feeding the machine alternately and in succession, an aqueous solution containing sulfuric acid, ferric sulphate, surfactants, corrosion inhibitors and an aqueous solution of hydrogen peroxide.
Secondo una ulteriore caratteristica fondamentale del procedimento secondo l'invenzione, le soluzioni acquose utilizzate vengono immesse nella macchina mantenendo lo scarico della stessa aperto in modo che i granuli ed i pezzi in lavorazione sono semplicemente bagnati dalle soluzioni acquose immesse ma non risultano mai immersi nelle stesse. Questo modo di procedere permette di eliminare continuamente le soluzioni esauste dal ciclo di lavorazione e di avere quindi le superfici dei pezzi in lavorazione continuamente bagnate da soluzione nuova. L'alternanza di alimentazione -fra soluzione acida e soluzione di acqua ossigenata permette inoltre di ottenere immediatamente l'ossidazione dello strato superficiale attivato dalla soluzione acida: lo strato ossidato è particolarmente morbido per cui è sufficiente la blanda azione abrasiva dei granuli di ceramica per rimuoverlo completamente. L'alternanza di immissione della soluzione acida e della soluzione di acqua ossigenata viene ripetuta più volte, fino ad avere la totale asportazione delle rigature o delle malformazioni dovute al processo di formatura dei pezzi in lavorazione. According to a further fundamental characteristic of the process according to the invention, the aqueous solutions used are introduced into the machine by keeping the discharge of the same open so that the granules and the workpieces are simply wetted by the aqueous solutions introduced but are never immersed in them. . This way of proceeding allows to continuously eliminate the exhausted solutions from the processing cycle and therefore to have the surfaces of the pieces being processed continuously wet with new solution. The alternation of power supply between acid solution and hydrogen peroxide solution also allows to immediately obtain the oxidation of the surface layer activated by the acid solution: the oxidized layer is particularly soft so that the mild abrasive action of the ceramic granules is sufficient to remove it completely. The alternation of introducing the acid solution and the hydrogen peroxide solution is repeated several times, until the scratches or malformations due to the forming process of the workpieces are completely removed.
L'utilizzazione dell'azione combinata di un'azione chimica e di un'azione meccanica rende il procedimento secondo l'invenzione estremamente più veloce dei procedimenti in uso, senza dar luogo ai difetti di detti procedimenti- In particolare viene totalmente eliminata la formazione di fanghi dovuti al consumo dei granuli in plastica+abrasivo, la formazione di vapori di ossidi di azoto dovuti all'uso di acido nitrico, la possibilità di separare i pezzi finiti dai granuli presenti in macchina in modo automatico, perché i granuli in ceramica non hanno variazioni di dimensione durante le operazioni di finitura. The use of the combined action of a chemical action and a mechanical action makes the process according to the invention extremely faster than the processes in use, without giving rise to the defects of said processes. sludge due to the consumption of plastic + abrasive granules, the formation of nitrogen oxide vapors due to the use of nitric acid, the possibility of separating the finished pieces from the granules present in the machine automatically, because the ceramic granules have no size variations during finishing operations.
Nelle forme preferite di realizzazione del procedimento secondo l'invenzione la soluzione acquosa acida contiene da IX a 157- in peso di acido solforico, da 0,57.a 107. in peso di un sale di ferro ferrico, da 0,17. a 27.in peso di inibitori di corrasione e da 0,17.a 57.in peso di tensioattivi. Qualsiasi sale di ferro ferrico organica o inorganico è utile per il procedimento dell'invenzione. I sali preferiti sono il cloruro ed il solfato di ferro. La soluzione di acqua ossigenata alimentata alla macchina ha una concentrazione da 17.a 307. in peso di acqua ossigenata. In the preferred embodiments of the process according to the invention, the acid aqueous solution contains from IX to 157- by weight of sulfuric acid, from 0.57 to 107. by weight of a ferric iron salt, from 0.17. to 27 by weight of corrosion inhibitors and from 0.17 to 57 by weight of surfactants. Any organic or inorganic ferric iron salt is useful for the process of the invention. The preferred salts are iron chloride and sulphate. The hydrogen peroxide solution fed to the machine has a concentration of from 17 to 307 by weight of hydrogen peroxide.
Tipicamente il rapporto ponderale fra la quantità di soluzione acida e quella di acqua ossigenata immesse nella macchina alternativamente è compreso fra 10:1 e 1:10. Typically the weight ratio between the quantity of acid solution and that of hydrogen peroxide introduced into the machine alternatively is between 10: 1 and 1:10.
Il tempo intercorrente -fra l'alimentazione della soluzione acida e di quella dì acqua ossigenata è compreso -fra 1 e 15 minuti. The time elapsing between the feeding of the acid solution and that of hydrogen peroxide is between 1 and 15 minutes.
Fra i tensioattivi particolarmente adatti al procedimento secondo l'invenzione si ricordano i tensioattivi ionici e non-ionici di normale uso, come alcoli poiietossilati, alcoli aventi da 12 a 30 atomi di carbonio sol-fatati, alchilfenoli condensati con da 8 a 12 molecole di ossido di etilene, alchilbenzeni lineari solfonati, ligninsalfonati. Among the surfactants particularly suitable for the process according to the invention are mentioned the ionic and non-ionic surfactants of normal use, such as polyethoxylated alcohols, alcohols having from 12 to 30 sulphated carbon atoms, condensed alkylphenols with from 8 to 12 molecules of ethylene oxide, linear sulphonated alkylbenzenes, ligninsalfonates.
Gli inibitori utili per l'utilizzo nel procedimento secondo l’invenzione sono del tipo complessante dei metalli, come butindioli, gluconati, ossalati, eti1endiamminotetraacetati. The inhibitors useful for use in the process according to the invention are of the complexing type of metals, such as butindiols, gluconates, oxalates, ethylenediaminetetraacetates.
Altri vantaggi del procedimento secondo l'invenzione appariranno dal seguente esempio di una forma tipica di realizzazione dell'invenzione. Other advantages of the process according to the invention will appear from the following example of a typical embodiment of the invention.
ESEMPIO EXAMPLE
Una macchina a vibrazione del tipo messo in commercio dalla Richiedente secondo la denominazione RC 300 ed avente una vasca del volume di 300 litri, venne caricata con 360 Kg di granuli di ceramica di forma cilindrica aventi 5 mm di diametro ed altrettanti di altezza. Avviato il movimento di vibrazione, si immisero nella vasca della macchina 100 Kg di corpi di rubinetti in lega di ottone di dimensione 100x50x30 mm ed 1 1 di una soluzione acquosa acida corltenente 57. in peso di acido solforico, 27. in peso di cloruro ferrico, 0,17. in peso di ligninsolfonato di provenienza vegetale e 17. in peso di Triton X 100 (marchio registrato della Rohm & Haas per l'ottilfenolo condensato con 10 moli di ossido di etilene). A vibrating machine of the type marketed by the Applicant according to the name RC 300 and having a tank with a volume of 300 liters, was loaded with 360 kg of cylindrical ceramic granules having a diameter of 5 mm and an equal height. Once the vibration movement was started, 100 kg of brass alloy tap bodies measuring 100x50x30 mm and 1 1 of a corltening acid aqueous solution were placed in the machine tank 57. by weight of sulfuric acid, 27. by weight of ferric chloride 0.17. by weight of lignosulfonate of vegetable origin and 17. by weight of Triton X 100 (registered trademark of Rohm & Haas for octylphenol condensed with 10 moles of ethylene oxide).
Si apri lo scarico della macchina e, dopo 10 minuti, si introdusse nella vasca della macchina 1 1 di una soluzione acquosa al 57. in peso di acqua ossigenata; dopo altri 10 minuti si riimmise un altro litro di soluzione acida. Le alimentazioni di soluzione acida e di soluzione di acqua ossigenata furono ripetute, sempre in quantità di 1 1 per volta, ogni 10 minuti per un periodo totale di lavorazione di 2 ore. Al termine si risciacquarono i pezzi finiti con acqua. I pezzi finiti avevano il colore voluto, erano privi di sbavature od altri segni superficiali ed erano perfettamente lucidi. The machine drain was opened and, after 10 minutes, an aqueous solution at 57% by weight of hydrogen peroxide was introduced into the tank of the machine; after another 10 minutes another liter of acid solution was reintroduced. The feedings of acid solution and hydrogen peroxide solution were repeated, again in quantities of 1 1 at a time, every 10 minutes for a total working period of 2 hours. At the end the finished pieces were rinsed with water. The finished pieces had the desired color, were free of smudges or other surface marks and were perfectly shiny.
Il consumo di granuli ceramici dopo 100 cicli di lavoro nelle condizioni sopra riportate fu determinato in Kg 1, pari a 5 grammi per ogni ora di funzionamento della macchina. The consumption of ceramic granules after 100 working cycles under the above conditions was determined in kg 1, equal to 5 grams for each hour of operation of the machine.
Utilizzando la stessa macchina riempita con granuli di plastica ed abrasivo ed operando con le normali soluzioni acquose con tensioattivo sugli stessi rubinetti, il consumo di granuli era pari a 2 Kg per ogni ora di -funzionamento della macchina in -fase di sbavatura. Il ciclo di lavorazione completo, comprendente la sbavatura eseguita in una macchina con i granuli di plastica e la lucidatura eseguita in un'altra macchina con granuli ceramici, era di 12 ore contro le 2 (e su un'unica macchina) del sistema chimico-meccanico del procedimento secondo l'invenzione. Using the same machine filled with plastic and abrasive granules and operating with normal aqueous solutions with surfactant on the same taps, the consumption of granules was equal to 2 kg for every hour of operation of the machine in the deburring phase. The complete processing cycle, including deburring performed in a machine with plastic granules and polishing performed in another machine with ceramic granules, was 12 hours against 2 (and on a single machine) of the chemical system. mechanics of the process according to the invention.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITVA940007A IT1274178B (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | Chemical/mechanical process for the finishing of small metal parts made of brass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITVA940007A IT1274178B (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | Chemical/mechanical process for the finishing of small metal parts made of brass |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITVA940007A0 ITVA940007A0 (en) | 1994-03-28 |
| ITVA940007A1 true ITVA940007A1 (en) | 1995-09-28 |
| IT1274178B IT1274178B (en) | 1997-07-15 |
Family
ID=11423281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ITVA940007A IT1274178B (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | Chemical/mechanical process for the finishing of small metal parts made of brass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT1274178B (en) |
-
1994
- 1994-03-28 IT ITVA940007A patent/IT1274178B/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITVA940007A0 (en) | 1994-03-28 |
| IT1274178B (en) | 1997-07-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 0001 | Granted |