Способ травления стальных изделий

А СОНИ СОВЕТСКИХнкникРЕСПУБЛИИК ЗО 00 9) С 23 Г 1/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН) СПОСОБ ТЛИЙ, включпри наложеющий сякации процеси уменьшениянакладываюьтных злекстотой О,0,01-1,(54) (57НИХ ИЗДЕраствореличаинтенсификолебаниявысоковопдов с чаимпульсе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛДМ ИЗОЬРЕТЕНИй И ОТНРЫТИИ(66) 1. Гииберг А. М.:Техноцогия гальванотезники, ЛфСудпромгизф, 1962,с, 26-34.2 Гинберг А. М. и Федотова Н, М.Уаьтразвук в гальванотезниие. М., Метацнургияф 1968 с67 77,РАВЛЕНИЯ СТАЛЬаюший обработку внии колебаний, о ттем, что, с цельюса, снижения потерьнаводораживаният путем воздействиятроимпуцьсных рэзмь0 Гц и энергией в,кдж,Изобретение относится к химическойобработке металлов, в частности к травлению, и может быть использовано приподготовке поверхности изделий дпя нанесения гальванического покрытия.В современной гальванотехнике наиболее распространенным способом травленияявляется погружение изделий в нагретый .травидьный раствор, чаще всего минераль-,ной кислоты (например, серной сопяной10,и др,) и выдерживание в нем в. течениеопределенного времени Я,Недостатками существующего способаявляются продолжительность травпения всвязи с тем, что обновление раствора у 15поверхности металла и отвод продуктовреакции затруднены ,большой расход химических реагентов и потери металла засчет его перетравпивания; образованиена поверхности металла травильного пцтама и необходимость последующей механической обработки дня его удаления; коррозионное растрескивание поверхности изделия; наводороживание металла, котороеприводит к снижению механической прочности (водородное охрупчивание); большие затраты на обогрев ванны и тяжелыеусловия труда, связанные с выдепениемвредных паров из горячего травидъногораствора, ЗОПроцесс кислотного травпения в неко. торой степени можно интенсифицировать путем подачи травильногораствора на изделие,;в виде струи - струйное травление иди путем циркуляции травидьного раствора,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому эффекту является способ травления с воздействием ультразвука. Очистка поверхностиметалла по этому способу производитсялибо путем непродопжитепьного обычноготраипения в растворе кислот с прспедующей удьтразвуковой обработкой в воде,либо путем травления в кислотах с иапожением ультразвуковых катебаний,45В качестве травидьного раствора применяют 10%-ный раствор серной тисдоты с добавдением 3-4% хлористого натрия. Оптимальная частота ультразвуковыхколебаний составляет 16-26 кГц, а удель-ная мощность 25-5,0 Вт/см. 21. Поставленная цедь достигается тем, что согласно способу травления стальных изделий включающему обработку в растворе при наложении колебаний, колебания накладывают путем воздействия высоко- вольных электроимпульсных разрядов (ВЭИР) с частотой 0,2-10 Гц и энергией в импульсе 0,01-1.,00 краж."ВЭИР сопровождается рядом явлений (ударной ватной, гидравлическим ударом, кавитацией, акустическим и электромагнитным воздействием), которые в совокупности, как оказалось, положительно влияют на процессы, происходящие при травлении металла. Удаление с поверхности металла окисной пленки (окалйны) под действием, например, серной кисдоты, происходит в основном за счет проникновения последней через поры и, трещины в окалине к металлу, химическому взаимодействию с ним с образованием водорода, пузырьки которого по мере своего роста механически отделяют разрыхленный слой окиспов от поверхности чистого металла, При прохождении ударной волны, вызванной ВЭИР, пузырьки водорода сначала резко сжимаютсяа за ее фронтом взрывоподобно расширяются, т.е. их механическое воздействие на окалину резко усиливается. Это приводит к тому, что время, необходимое для удаления окисной пленки сокращается в 2-6 раз, на 30- 60%.уменьшаются расход кисдоты и потери металла, так как не происходит его перетравпения. Под действием кавитации . .и гидравлического удара продукты травления - травидьный шлам удаляются с поверхности изделия. Поверхность оказывается без видимых раковин и признаков коррозионного растрескивания, травидьвый шдам на ней полностью отсутствует, Последнее обстоятельство позватяет искпючить посдедуюшую механическую обработку, которая является необходимой при травпении в ультразвуковом поде,Действие факторов, сопровождающих ВЭИР, сказывается и на процессе наводораживаниянаводороживание металла уменьшается по сравнению с травлением в обычных условиях в 2-3 раза; при ,этом механическая прочность образцов остается на уровне исходных, в то время как посде обычного травления ова снижается на 20-30%. Несмотря на то, что,ультразвуковой способ в некоторой степени ускоряет процесс травпония, он не лишен перечиФвных недостатков.55Ведь изобретения - сокращение времени травпения, снижение расхода химических реагентов и потерь металла и уменьшение наводороживавия иэделия. Полученные результаты достигатотся в усдовиях, когда травильный раствор имеет комнатную температуру, что важно дпя сокращения расхода тепла на нагрев ванны и улучшения условий труда,00 4 3 10230Травление стальных изделий под действием высоковольтнйх электроимпульсных разрядов (ВЭИР) осуществляют спецующим образом.Схема установки для травления (фиг,1) 5 состоит иэ разрядной камеры 1, на верхнюю грань которой. устанавливают травильную камеру 2, Для лучшей передачи удар-. ных волн и гидравлических импульсов дно травильной камеры 3 выполнено нз 1 ф попиуретана, С целью предотвращения выбросов раствора во время разрядов тра.вильную камеру закрывают крышкой 4, которая прижимается траверсой пресса.Стальное изделие 5, в данном случае, 15 пруток из стали 30 ХГСА диаметром 4 мм, помещают в травипьную камеру, : запивают травильным растворам, крышкукамеры закрывают и включают источник . напряжения.- Частоту импульсов регулируют с помощью коммутирующего устройства а их мощность путем изменения напряжения.от 15 до 30 кВ и емкости конденсаторной батареи от 0,5 до 80 мФ.При проведении контрольных опытов (без 25воздействия ВЭИР) электрический контур 6 в работу не включают, При травлении образцов под действием ультразвука под травильную камеру вместо разрядной устанавливают источник ультразвуко-. ЗО вых колебаний типа ПМС.Скорость процесса травления оценивают как весовым, так и объемньм методами, т.е, по убьщи веса образца и объему выделившегося газа в процессе травления,Данные по изменению веса образцов при травлении в различных условиях приведены на фиг, 2. На всех кривых можно выделить два характерных участка, Считают, чго первый участок соответствует удалению с поверхности изделия окнсной пленки, а вгорой - коррозии (растравпиванию) самого металла. По углу наклона этих кривых можно судить о скорости протекания указанных процессов, На рис.2 5 видно, что ВЗИР существенно ускоряет процесс снятия окалины как по сравнению с травлениемв обычных условиях,.так и по сравнению с травлением под действи- ем ультразвука, В то же время процесс растравпивания самого металла протекает с меньшей скоростью. Следствием этого является снижение расхода травипьного раствора и уменьшение потерь металла.Аналогичные результаты получены и по результатам кинетики выделения водоро-. да в процессе травления.Образцы, травпейие которых проводит ся под действием ВЭИР, огличаются ровпой, гладкой поверхностью, на ней отсу 1 ствуюг остатки окалины, травильный шпами признаки коррозионного раотравления,Опыты проводятся с образцами без термической обработки и не прошедшими траьпения - "сырые нетравпенные"; без термической обработки, но прошедшими травление - "сырые после травпения"; носкетермической обработки (до= 120 кгс/мм) не прошедшими травление - тер.мообработанные на травление"; послетермической обработки и прошедщимитравление - тэрмообработанные послетравления.П р и м е р, Проввыт травление образцов из стали ЗОХГСА: изготовленныхв виде прутка диаметрам 4 мм. Травле-.нию подвергают как сырую, так и термо.обработанную (доб= 120 кгс/мм )2сталь. В качестве травильного раствораиспользуют серную кислоту концентрацией 300 г/л. Образцы помещают в ячей-.ку заливают травильным растворОы ивыдерживают в нем определенное время.Травление контрольных образцов прово- .дят при 60 бС, опытных - . при 20 оС,Ячейку с опытными образцами подвергаютдействию ВЭИР с частотой импульсов1 Гц и энергией 73 Бж.Об окончании процесса травления судят по кривым газовыделения и визуально по частоте. поверхности образцов.,Банные по времени травления и расходу реагентов сведены в табл. 1,О наводороживании и водородном охрупчнвании стали в процессе травления судят по результатам определения содер-жания водорода в образце методом вац- умной экстракции и механической прочности на скручивание (ГОСТ 1545-63).В таба. 2 приведены данные.о влиянии травления на наводороживание и механическую прочность стали (продожительность травления 20 мин). Из табл. 1 н 2 видно, что воздействие ВЭИР позволяет сократить время травления более, чем в 4 раза, на 32-37% уменьшить расход материалов и предотвратить снижение механической прочности за счет наводороживания. Наилучшие результаты при этом получены. при частоте разряда от 0,2 до 10 Гц, и энергии импульса от 0,01 до 1,00 кОж. Уменьшение частоты и энергии импульсов ниже указанных пределов не дает должного эффекта, а увеличение этих показателей, соот ветственно, выше 10 Гц и 1,00 кдж,оказывается неоправданным как с технологи1023000, 6 ческой, так и с экономической точек эре- бами существенно интенсифицировать прония (табл Э). цесс, обеспечить экономию химическихВлияние параметров ВЗИР на покаэате- реагентов, устранить наводорокиванне и ли процесса траваения стали ЗОХГСА по- тем самым не допустить снижение мехаиазаны в табл. 3. , Б нической прочности иэделия. Проведениепроцесса при комнатной температуре. поэ-Таким образом, применение ВЭИР в воляет экономить тепловую энергию и процессе травления стааьиых иэделий поэ- улучшить условия груда в подготовительволяет по сравнению с известными спосо ных отделениях гальванических цехов,ЮТаблица 19 100 2 8 100 1 6 100 Травильныйшцам присчфствует иа асей поверхности, видныследы корроэионного растр ескивания 2 22 09 Под действием БЭИР 32 06. Травильный пщам и видимые дефекты травпения от. сутствуют Таблица 2 Сирые нетрав,ленные 7 в 2 0,22 5,1+ О,2 1,76 ырые послетравления под йствием ВЭИ 7,0+ 0 0,51 Терм ообработанные не травленные. 1,8 0 О 8 0,4 ления иод юеы ВЭИ102 ЗООО Составитжь В. ОйейниченкоЛ, Авраменко Техреа Л, Пека ь оРР О, Т Подписноета СССР тийнабд, 4/б фид Патент", г. УжгороА, уа. Проек П 4159/17 Тираж 956 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж, Раувскак