Способ травления деталей из алюминиевых сплавов

Союз СоветсиикСоциалистичесиизРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ92607,4(51)М. Кл,С 23 1 1/04 9 кударстекнный комнтет СССР де делам нзобретеннй н открытий(54) СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХСПЛАВОВ Изобретение относится к обработке металлов и сплавов химическими способами, а именно к травлению металлов, и может быть использовано в машиностроении для получения высококачественных поверхностей.Известен способ травления алюминия и его сплавов в щелочном растворе. При травлении в таком щелочном растворе поверхность сплава становит 10 ся шероховатой. С увеличением глуби" ны травления шероховатость поверхности увеличивается на 2-4 класса по сравнению с исходной 1. 15Недостатком данного способа травления алюминиевых сплавов в однокомпонентном щелочном растворе является резкое увеличение шероховатости обрабатываемой поверхности. Для сни-жения шероховатости в щелочной раствор вводят добавки - различного рода окислители, восстановители, поверхностно-активные вещества и т.д. Наиболее близким к предложенномуявляется способ травления деталей из алюминиевых сплавов в щелочном растворе, содержащем добавки, снижающие шероховатость обрабатываемой поверхности: надсернокислый аммоний, гипосульфид натрия и фтористый калий 121.Недостатком этого способа травления является невозможность получе" ния поверхности с шероховатостью выше пятого класса, в то время, как например, для обеспечения повышенной коррозионной стойкости требуется более высокое качество поверхности (шестой-девятый класс шероховатости) . Цель изобретения " снижен ие ше роховатости поверхности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу травления, в щелочном растворе, содержащем добавки, снижаацие шероховатость поверхности, перед травлением в ванну с92607раствором устанавливают медную пластину и на период травления накоротко замыкают ее с обрабатываемой алюминиевой заготовкой, при этом площадь медной пластины в ч 0-50 раз больше площади поверхности алюминиевой заготовки,а в качестве добавок вводят смесь железосинеродистого калия и желеэистосинеродистого калия при соотношениисодержания каждой из солей к содержанию щелочи 1:1-1:1.Алюминиевая заготовка имеет болееотрицательный потенциал, чем меднаяпластина, поэтому при их соединении,происходит перераспределение потенциалов, в результате чего повышается1 потенциал заготовки. Причем, цем больше площадь пластины, тем больше еевлияние на потенциал заготовки,Потенциал алюминиевых сплавовгопри растворении без пластины примерно 1,1-1,6 В. Потенциал окислительно-восстановительной системыЕе (СИ 6)Ее (СИ) ь в щелочной среде намедной пластине примерно + 0,6 В. г 5При замыкании детали из алюминиевого сплава и медной пластины накоротко устанавливается потенциал междузначениями - 1, В и + 0,6 В. Таккак площадь медной пластины во много раз больше площади алюминиевойдетали (МОраз), то средний потенциал устанавливается примерно + 0,1 Ви шероховатость травленой поверхности 0,2-1,8 мкм за счет сниженияскорости растворения сплава и выравнивания скорости растворения егосоставляющих.Роль добавок железосинеродистого и железистосинеродистого калия,в растворе заключается в том, цтотолько при их совместном присутствииобразуется окислительно-восстановительная система, которая при наличиимедной пластины, замедляет скоростьрастворения сплава и выравнивает скорость растворения его составляющих,цто приводит к снижению шероховатости.В щелочном растворе соли низшей50и высшей валентности могут одновременно находиться, если не происходитобразование гидроксидов железа, разрушающих комплексные ионы. Образование гидроксидов железа не происходиттак как количество свободных ионовРе . и Ге существенно меньше, чемЯфих нужно для образования осадка гидроксидов. Количество свободных ионов. Ее+и Ге 1 в щелочной среде обусловлено константой равновесия гидроксидов Ре(ОЩи Ге(ОН)г . При потенциале в диапазоне (-07) (+ 0,7 В ) в зависимости от концентрации щелочи в растворе, значительно снижается выделение водорода Н из воды щелочного раствора на поверхность травящейся заготовки, В результате этого снижается экранирование водородом травящейся поверхности, что ведет к более равномерному растворению металла заготовки и за счет этого к значительному снижению шероховатости обрабатываемой заготовки, Если соотношение площадей медной пластины и обрабатываемой поверхности меньше, чем -10:1, то потенциал обрабатываемой заготовки смещается относительно указанного диапазона в более отрицательную сторону, и поэтому снижения шероховатости не наблюдается. При увеличении площади медной пластины более, чем в 50 раз по отношению к площади обрабатываемой поверхности, величина потенциала остается в указанном диапазоне и дальнейшего снижения шероховатости не наблюдается, поэтому дальнейшее увелицение площади медной пластины нецелесообразно. Изменение площади пластины внутри указанного диапазона мало влияет на эффект снижения шероховатости. Изменение содержания каждой из солей в указанном диапазоне влияет на эффект незначительно, При отсутствии в растворе одного иэ факторов - добавки или медной пластины, эффект не проявляется.П р и м е р, Берут несколько ще лоцных растворов с различным содержа- нием в них солей (от 16 до 160 г/л), при этом выдерживают соотношение каждой из солей к щелочи в растворе 1:0,5 1:5. Содержание солей в смеси берут в равных количествах.П р и м е р. Образец иэ алюминиевого сплава Д 16 размером 10 х 10 см с исходной шероховатостью поверхности седьмого класса обезжиривают, покрывают защитным лакокрасочным покрытием, вырезают в покрытии окно травления площадью 2 см: Для травления берут раствор едкого натра с концентрацией 80 г/л, содержащий добавку, снижающую шероховатость травленой поверхности. В качестве добавки используют смесь двух солей: железосинеродистого калия КГе(СИ) в коли5 9260 честве 40 г/л и желеэистосинеродис- того калия К 4 Ге(СЩ в количестве 40 г/л, т,е, соотношение концентраций каждой из солей к щелочи в растворе равно 1:2. В процессе травления поддерживают температуру раствора 70 Ф 2 оС. Перед травлением в ванну с раствором устанавливают медную пластину, после чего в раствор погружают образец и накоротко замыка ют медной проволокой пластину и образец на весь период травления. Образец травят на глубину 0,05 см. Площадь медной пластины 80 см т.е. в :,40 раз больше площади обрабатываемой 1 ь поверхности образца. В процессе травления стационарный потенциал заготовки замеряют на потенциостате, и он равен +0,42 В, Скорость травления 0,3 мм/ч, После травления шеро ховатость поверхности 1,3 мкм, что соответствует седьмому классу шероховатости, Замеры шероховатости проЗначение стационарногопотенциала растворения,В Величина шерохо"ватости обрабатываемои поверхности, мкм/класс 22, 4)0,2, (9)1,3,Я1,8, (7)18, (5)27-30, (4) О, 4 б 1:0,5-0,8 -1,5 1:5 Известный способ 2) 12"20, (5 ) При соотношении соли к щелочи как 1.0,5, щелочи нужно брать в два раза меньше, что,вызывает умейьшение скорости травления и повышение шероховатости поверхности, поэтому соотношение 1:0,5 принимаем в качестве нижнего предела.Из таблицы видно, что высокий класс шероховатости имеет. образцы при соотношении концентрации каждой соли к щелочи 1:1-1:4, При соотношении концентрации эа указанным пределом 1;5 потенциал растворения образцов изменяется в отрицательную сторону и шероховатость поверхности резко возрастает. Оптимальным являетсясоотношение концентрации каждойиз солей к щелочи 1:1. Изменение содержания каждой из солей в смесив указанных пределах не оказываетсущественного влияния на изменение,шероховатости. При травлении меняют Отношение концентрации. каждой соли к концентрации щелоци Способ, принятый за базусравнения 74бводят на профилометре - профилографе модели 201.Предлагаемый способ химического травления обеспечивает высокое качество обработки поверхности деталей из алюминиевых сплавов. Так, после травления по предлагаемому спо. собу поверхность имеет шероховатость шестого-девятого класса, а по извест" ному способу 2) до пятого класса. Одновременно проводят травление аналогичных образцов по известному спосо- бу 23 в растворе следующего состава, г/л: едкий натр 250; надсернокислый,аммоний 17; серноватистокислый натрий 20 калий фтористый 7 при 852 оС, а также по способу, принятому за базу сравнения в растворе состава, г/л: едкий натр 170; триэтанол" амин 20; тиомочевина 8 при 852 дС. Результаты экспериментов занесены в таблицу.для доводки поверхности деталей пошероховатостиСпособ травления деталей из алюминиевых сплавов в щелочном растворе, содержащем добавки, снижающие шероховатость поверхности, о т л и ц аю щ и й с я тем, что, с целью снижения шероховатости поверхности,перед травлением в ванну с растворомустанавливают медную пластину, напериод травления накоротко замыкаютее с обрабатываемой алюминиевой заготовкой, при этом плсщадь меднойпластины в 40-50 раз больше площадиповерхности заготовки, а в качестведобавок взята смесь железосинеродистого и железистосинеродистого калияпри соотношении содержания каждойиз солей к содержанию щелочи 1:11:4,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу; Л., Лениздат, 1975 с.176. 2. Авторское свидетельство СССР У 322423, кл. 23 Р 1/04, 1970.Составитель В.ОлейниченкоРедактор Н.Ромжа Техред Б, Кастелевич Корректор Рошко Заказ 2895/12 Тираж 1049 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/еФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7 926074 8соотношение площадей медной пластины и заготовки, опуская в растворпластины с площадями от 70 до 120 см,Если соотношение площадей меньше,чем 40;1, то потенциал обрабатывае- формула изобретениямой заготовки смещается в болееотрицательную сторону, что ведетк увеличению шероховатости.При увеличении площади меднойпластины более, чем в 50 раз по отношению к площади обрабатываемойповерхности, величина потенциала остается в пределах +0,4 - +О, 5 идальнейшего снижения шероховатос-ти не наблюдается, поэтому дальнейшее увеличение площади меднойпластины нецелесообразно.Предложенный способ обеспечиваетвысокое качество обработки поверхности деталей из алюминиевых спла овов. Так, после травления по предложенному способу поверхность имеетшероховатость шестого-девятогоклассов, а после травления по известному способу 21 - четвертого 25класса, а по способу, принятому забазу сравнения - пятого класса.1 ри этом фактор травления и точностьобработки не изменяются. Скоростьтравления снижается в 3-5 раз, поэто 30му способ целесообразно. испольэовать