SU1023000A1 - Способ травлени стальных изделий - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий обработку в растворе при наложении юэпебаннй, о т ли ч а ю щ и и с   тем, что, с цепью интенсификации процесса, снижеав  потерь металла и уменьшени  наводораживтав , колебани  накладывают путем возаейстм  высоковопьтных электроимпупьсных разр  дов с частотой 0,2-10 Гц и эне йгвей в импульсе 0,О1-1,ОО кЛж. О DO О э

Description

Изобретение относитс  к химической обработке металлов, в частности к травлению , и может быть использовано при подготовке поверхности изделий дл  нанесени  гальванического покрыта , В современной гальванотехнике наиболее распространенным способом травлени  вл етс  погружение изделий в нагретый травильный раствор, чаще всего минераль ной кислоты (например, серной сол ной :И др,) и выдерживание в нем в: течение определенного времени , Недостатками существующего способа  вл ютс  продолжительность травлени  в св зи с тем, что обновление раствора у поверхности металла и отвод продуктов реакшш затруднены; большой расход химических реагентов и потери металла за счет его перетравливани ; образование iaa поверхности металла травильного шлама и необходимость последующей механической обработки дн  его удалени } коррозионное растрескивание поверхности издели ; наводороживание металла, которое приводит к снижению механической прочности (водородное охрупчивание); большие затраты на обогрев ванны и т желые услови  труда, св занные с выделением вредных паров из гор чего травильного раствора. Процесс кислотного травлени  в неко . торой степени можно интенсифицировать путем подачи травильного раствора на изделие ;в виде струи - струйное травление или путем циркул ции травильного раствора, Наибс ее близким к изобретению по технической сущности и достигаемог зу эффекту  вл етс  способ травлени  с воздей ствием ультразвука. Очистка поверхности металла по этому способу производи тс  либо путем непродолжительного обычного травлени  в растворе кислот с прспедующей ультразвуковой обработкой в воде, либо путем травлени  в кислотах с наложением ультразвуковых колебаний. В качестве травильного раствора примен ют 10%-ный раствор серной 1шс оты с добавлением 3-4% хлористого натри . Оптимальна  частота ультразвуковых колебаний составл ет 16-25 кГц, а удедь над мощность 2,5-5,0 Вт/см2 Щ. Несмотр  на то, что,ультразвуковой способ в некоторой степени ускор ет про цесс травгаони , он не лишен перечисданшх недостатков. Цель изобретени  - сокращение времени травлени , снижение расхода химических реагентов н потерь металла и уменьшение наводорожЕвани  издели . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу травлени  стальных изделий, включающему обработку в растворе при наложении колебаний, колебани  накладывают путем воздействи  высоковольных электроимпульсных разр дов (ВЭИР) с частотой 0,2-1О Гц и энергией в импульсе 0,01-1,00 кДж;ВЭИР сопровождаетс  р дом  влений (ударной волной, гидравлическим ударом, кавитацией, акустическим и электромагнитным воздействием), которые в совокупности , как оказалось, положительно вли ют на процессы, пройсход: шие при травлении металла. Удаление с поверхности металла окисной пленки (окалины) под действием, например, серной кислоты, происходит в основном за счет проникновени  последней через Поры и, трещины в окалине к металлу, химическому взаимодействию с ним с образованием водорода, пузырьки которого по мере своего роста механически отдел ют разрыхленный слой окислов от поверхности чистого металла. При прохождении ударной волны, вызванной ВЭИР, пузырьки водорода сначала резко сжимаютс , а за ее фронтом взрывоподобно расшир ютс , т..е. их механическое воздействие на окалину резко усиливаетс . Это приводит К тому, что црем .:, необходимое дл  удалени  окисной пленки сокращаетс  в 2-6 раз, на 30- 60%. уменьшаютс  расход кислоты и потери металла, так как не происходит его перетраЕлени . Под действием кавитации и гидравлического удара продукты травлени  - травильный шлам удал ютс  с поверхности издели . Поверхность оказываетс  без видимых раковин и признаков коррозионного растрескивани , травильный шлам на ней полностью отсутствует. Последнее обсто тельство позвол ет ис1д1ючить последующую механическую обработку , котора   вл етс  необходимой при травлении в ультразвуковом попе. Действие факторов, сопровождающих ВЭИР, сказываетс  и на процессе наводор ш:ивани ; наводороживание металла угденьшаетс  по сравнению с травлением в обычных услови х в 2-3 раза; при агом механическа  прочность образцов остаетс  на уровне исходных, в то врем  как после обычного травлени  она снижаетс  на 20-30%. Полученные результаты достигакгтс  в услови х, когда травильный раствор ю. комнатную температуру, что важно д   сокращени  расхода тепла на наrjteB ванны и улучшени  услоы й труда. Травление стальных иадегаий под действием высоковопьтньж электроимпупьсных разр дов (ВЭИР) осуществл ют следующим образом, Схема установки дл  травлени  (фиг,1 состоит из разр даой камеры 1, на верхнюю грань которой устанавливают травиль ную камеру 2. Дл  лучшей передачи ударных волн и гидравличе9кихимпульсов дно травильной камеры 3 выполнено из Полиуретана, С целью предотвращени  выбросов раствора во врем  разр дов тра .вильную камеру закрывают крышкой 4, котора  прижимаетс  траверсой пресса. Стальное изделие 5, в данном случае, пруток из стали ЗО ХГСА диаметром 4 Мм, помещаютв травильную камеру, заливают травильным растворим, крышку камеры закрывают и включают источник напр жени  Частоту импульсов регулируют с помощью коммутирующего устройства а их мощность путем изменени  напр жени , от 15 до ЗО кВ. и емкости конденсаторной батареи от 0,5 до 8О мФ. При проведении контрольных опытов (без воздействи  ВЭИР) электрический контур 6 в работу Не включают. При травлении образцов под действием ультразвука под травильную камеру вместо разр дной устанавпивают источник ультразвукевых- колебаний типа ПМС-6, Скорость процесса травлени  оценивают как весовым, так и объемным методами , т,е. по убыли веса образца и объему выделивщегос  газа в процессе травлени  /1анные по изменению веса образцов при травлении в различных услови х приведены на фиг. 2, На всех, кривых можно выделить два характерных участка. Считают , что первый участок соответствует удалению с поверхности издели  окисной пленки, а второй - коррозии (растравливанию ) самого металла. По углу наклона этих кривых можно судить о скорости протекани  указанных процессов. На pHC,2 видно, что ВЭИР существенно ускор ет процесс сн ти  окалины как по сравнению с травлени1ем в обычных услови х, так и по сравнению с травлением под действием ультразв.ука, В то же врем  процесс растравливани  самого металла протекает с меньщей скоростью. Следствием этого  вл етс  снижение расхода травильного раствора и уменьшение потерь металла, Аналоги 1ные результаты по/ гчены и по результатам кинетики вьщелени  водорода в процессе травлени . Образцы, травление которых проводитс  под действием ВЭИР, отличаютс  ров1O D ПОЙ, гладкой поверхностью, на ней отсутствуют остатки окалины, травильный щлам и признаки коррозионного растравлени , Опыты провод тс  с образцами без тер мической обработки и не пртиедшймй травлени  - сырые нетраБленные{ без термической обработки, но прошедщими травление - сырые после травлени  j после термической обработки (до уа 120кгс/ /мм) не прошедщими травление - тер |Мообработанные на травление; после ; термич;еской обработки и прошедшими травлё1ше - тармообработанные после Отравлени ,; Прим е р. Провод т травление образцов из стали ЗОХГСА: изготовпенных в виде прутка диаметром 4 мм. Травле-, нию подвергают как сырую, так и термо-обработанную (до(7в 12О KrcAai ) сталь, В качестве травильного раствора используют серную кислоту концентраш - ей ЗОО г/л. Образцы помещают в  чей-; ку, заливают травильным раствором и : выдерживают в нем определенное врем . Травдение контрольных образцов прово- . д т при , опытных - при , ; Ячейку с опытными образцами подвергают действию ВЭИР с частотой импульсов 1 Гц и энергией 73 Дж, Об окончании процесса травлени  суд т по кривым газовыделени  и визуально по частоте поверхности образцов, Данные по времени травлени  и расходу реагентов сведены в табл, 1,;. О наводороживании и водородном ох- рупчива ии стали в процессе травлени  , суд т по результатам определени  содержани  водорода в образце методом вакуумной экстракции и механической прочности на скручивание (ГОСТ 1545-63), В таб , 2 приведены данные.о вли нии травлени  на наводороживание и механическую прочность стали (продожите ьность травлени  2О мин). Из таб , 1 и 2 видно, что воздействие ВЭИР позвол ет сократить врем  травлени  более, чем в 4 раза, на 32-57% уменьшить расход материалов и предотвратить снижение механической проч ости эа счет наводороншвани , Наилучгиие резулп таты при этом получены, при ча стоте разр да от 0,2 до 10 Гц, и энергии импульса от О,О1 до 1,ОО кДж, Уменьщение частоты и энергии импульсов ниже указанных пределов не дает должного эффекта , а увеличение этих показателей, соответственно , выше 10 Гц и 1,ОО кДж, оказываетс  неоправданным как с техногеоги1О2ЭООО

ческой, так и с экономической точек аре-бами «дгщесгеенно интенси(}иц фовать проии  (табл. 3).иесс, обеспечить экономию химических

Вли ние параметров ВЭИР на показате-реагентов, устренить наводороживанве в ли процесса травлени  стали ЗОХГСА по-тем самым не аххаустгъ снижение мехаказаны в табл. 3. 5нической 1фочности издели . Проведение .проаесса прк комнатвЫ температуре, поэ-1

Таким образом, применение ВЭИР ваоп ет экдаомить тепловую эиергйю и .

процессе травлени  сте ьных издел поэ-улучшить услови  тигда в подготовительвол ет по сравнению с известными спосо-ных отделени х гальванических цехов.

. Т а б л,   да 1

Обычное Под дейс ем ВЭИР

7,210,3 5 ,1 ±0,2

7,О±О,4

32,812,0

Та б л в а а 2

1ОО,6

О,54

7О,а 1,76

1,22

97,2

О,51

1,02

100 , 6 10О Травильный шаам npHcyiv. на всей поверхности , видны следы коррозионного растрескивани  , 6 Травильный вшам и видимые дефекты травлени  отсутствуют

7

iO23QOO

Пройопжевве ifaCik 2 BptM травлени 

Claims (1)

1. СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛЙЙ, включающий обработку в растворе при наложении колебаний, о т лича ю щ и й с я тем, что, е целью интенсификации процесса, снижения потерь металла и уменьшения наводораживания, колебания накладывают путем воздействия высоковольтных электроимпульсных разрядов с частотой 0,2—10 Гц и энергией в импульсе 0,01-1,00 кДж.