Способ ультразвукового травления металлов

.,: 1 ВИБЛИОТсО,едовательталей,ва,М.Пудино ание, травллов, Л.:7-70,тразвук,8, с. 39 ь ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТ СССР. ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ н двтоЕСковв свиДетельСт(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ТРАВЗЖНИЯМЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к ультразвуковому травлению металлов в кислырастворах, Целью изобретения являетсисключение растравливания металла иснижение наводороживания. Способ ультразвукового травления металлов, осуществляемый в режиме кавитации вингибированных кислых растворах, проводят при наложении ультразвуковыхколебаний с амплитудой колебательнойскорости выше порога кавитации раствора, но ниже порога кавитации ингибитора. Ведение процесса в указанном режиме позволяет обеспечить качественную обработку металла. 1 табл.Изобретение относится к ультразвуковому тр авле нию ме таллов в кислыхрастворах,Целью изобретения является исключение растравливания металла и снижение наводороживания.В таблице представлены составраствора, условия и качество обработки,Как видно из данных таблицы, наиболее удовлетворительное качествообработки поверхности, а именно: отсутствие перетрава и остатков окалинына поверхности при минимальном наводороживании и потерях металла достигается в интервале амплитуд колебательной скорости 88,8-190,3 см/с(примеры 2-4), что соответствует диапазону амплитуд колебательной скорости выше порога кавитации применяемого 20травильного раствора (пороговая амплитуда колебательной скорости раствора Ч, = 88,8 см/с), но не ниже порогакавитации ингибитора С(пороговаяамплитуда колебательной скорости25ингибитора Ч= 190,3 см/с) .1Ведение процесса травления в условиях одновременного действия ингибитора и ультразвуковых колебаний, возбуждаемых с амплитудой колебательнойскорости выше порога кавитации травильного раствора, но ниже порогакавитации ингибитора, обеспечиваетследующее,351. В связи с изменением микросостава раствора у поверхности чистогоот окалины металла (повышение концентрации катионов ингибитора собразованием пленки) и изменениемвследствие этого физических свойствтравильного раствора (вязкости, плотности, поверхностного натяжения, упругости паров) в зоне, прилегающей кповерхности металла, кавитационныепузырьки водорода образуются и удерживаются не у поверхности металла,а на некотором расстоянии от нее.2. При взрывоподобном расширениикавитационных пузырьков оболочкаингибитора у поверхности металла служит своего рода демпфером ударнойзвуковой волны,В результате перераспределениеиОнОВ траВильной жидкОсти (как ингибитора, так и кислоты) происходиттаким образом, что образовавшаяся.отрицательно заряженная пленка изионов ингибитора на поверхности чистого от окалины металла за счет своего отрицательного потенциала удерживает на некотором расстоянии образующиеся положительно заряженныепузырьки водорода. Вследствие этого уменьшается доступ ионов водорода вглубь металла, снижается время взаимодействия кислотного раствора с поверхностью отдельных оголенных участков металла. Это обеспечивает значительноеснижение наводороживания протравленной поверхности металла, исключениепиттинговой коррозии (перетрав металла), а также снижение потерь основного металла.Кроме того, демпфирующая пленкаингибитора на поверхности металлапринимает на себя ударное воздействиезвуковой волны, тем самым предотвращает возникновение изменений в структуре металла (а именно, дислокаций,вакансий, упругих напряжений ит.д,).Это позводяет исключить разрушениеосновного металла за счет приникновения кислоты вдоль дефектов, границзерен, что также значительно снижаетпотери металла.Пленка ингибитора проявляет демпфирующее свойство в том случае, когдаамплитуда колебательной скоростиультразвуковой волны больше порогакавитации кислотного раствора, номеньше порога кавитации ингибитора.При наложении ультразвука с амплитудой колебательной скорости нижепорога кавитации травильного раствора ударный эффект пульсирующих пузырьков и кавитационных полостей отсутствует, Это приводит к резкому торможению процесса удаления окалины,ухудшению качества поверхности, появлению остатков окалины и травильногошлама на поверхности металлическихизделий после травления,В случае, когда амплитуда колебательной скорости выше порога кавитации, в ингибиторе кавитация происхо,цит непосредственно в защитной оболочке ингибитора, что вызывает разрыв ее сплошности и, в конечном счете, приводит к разрушению металлакислотой, питтинговой короззии (перетрав металла) и наводороживанию металла.Травлению подвергают горячекатаныепрутки из углеродистой стали в течение 15 мин, Вводимый в раствор инги3 13051 битор Спредставляет собой смесь отходов сероочистки коксового газа и полупродукта коксохимического производства. Измерение порогов кавитации травильного раствора и ингиби 5 тора осуществляют кавитационным щупом, помещаемым в раствор серной кислоты и ингибитор. Появление кавитационного шума при медленном увеличении амплитуды колебательной скорости на излучателе свидетельствует о достижении порога кавитации.Поверхность металла, обработанного по предлагаемому способу, гладкая, матовая, без признаков питтин говой коррозии, без остатков окалины и травильного шлама, При обработке металлов по предлагаемому способу достигается высокая скорость удаления окалины (0,257./мин), а также сокра щение потерь металла и снижение расхода, кислоты. Кроме того, послойный анализ поверхности металла с применением ионной бомбардировки показывает, что при обработке стали по 25 предлагаемому способу концентрация 3 4 Известный Состав раствора: Н 80 , мас.7. 17 172,5 2,5 17 172,5 2,5 17 17 С, г/л 2,5 Условия обработки: 38, 1 88,8 126 190,3 253,7 20 частота колебаний,кГц 18 180,11 0,56 18 18 18 мощность, Вт/ммКачество обработки; 1,0 2,5 4,0 0,03 наличие перетрава(да, нет)налйчие остатков Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да Нет20,5 10,0 Нет Нет Нет Нет 20,0 1,370,7 2,85 расход кислоты,кг/т 49,9 24 123 105 126 499 Состав раствора, условия обработки, качествообработки амплитуда колебательной скорости, см/с окалины и шлама(да, нет)Содержание водорода,10 7потери металла,Е (от массы образца) 96 4кислорода в поверхностных слоях металла снижается в 8 раз по сравнению с известным. Достигаемое в результате обработки по предлагаемому способу снижение содержания водорода и кислорода в поверхностных слоях металла позволяет улучшить качество поверхности после холодного волочения за счет снижения количества и размера микродефектов на поверхности. ф ор мула из об ре те ни я Способ ультразвукового травления металлов, включающий ведение процесса в режиме кавитации в ингибированных кислых растворах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения растравливания металла и снижения наводороживания, процесс ведут при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой колебательной скорости выше порога кавитации раствора, но ниже порога кавитации ингибитора.1 Показатели по примерам 9,6 10,3 23,0 0,6 0,72 2,85