Раствор для виброобразивной очистки цинка и его сплавов

(5 3 6 5/02 9 К 13/О арстеснный комитет о. делам нзобретенн Опубликовано 2 Вата опублнков 981. Бктллетень йе 3ия описания 250931 3) УДК 621. .7.024,4 (088.8) и откры Авторы зобретени(71) Заявител РАСТВОР ДЛЯ ВИБРОАБРАЗИВНОИ ОЧИСТКИ ЦИНКА И ЕГО СПЛАВОВ Известен раствор для виброочистки цинка и его сплавов, содержащий олеиновую кислоту, хромпик, едкое кали, соду кальцинированную, триэтанолатин, нитробензол, карбоксиметилцеллюлоэу, сульфонол и воду 2.Недостатком этого раствора является невысокая эффективность очистки.Наиболее близким к предлагаемому является водный раствор, применяемый для химической обработки черных и цветных металлов и их сплавов при виброабразивной очистке и полировке (шлифовании), который содержит продукт реакции полиоксиэтилецалкилфенола (ПАВ) с фосфорной кислотой в количествах, соответствующих отношению РО и алкилфенолу от 1:3 до 3:4 13).Недостатком этого раствора явля" ни тельно йствия на цинка и е ется также его сра эффективность возд алая браба- сплатываемые деталивов, в результат его процесс ви енением такого рошлифования с при Изобретение относится к средствам химико-механической обработки металлов и сплавов, в частности к растворам для виброабразивного шлифования цинка и его сплавов.Известен водный раствор, используемый при виброабразивном шлифовании деталей из цинковых сплавов, который содержит хромпик в количестве 3 г/л и поверхностно-активное вещество ОПили ОПв количестве 5 -1 О 7 г/л 1.Однако процесс шлифования деталей в таком растворе длителен - 6-10 ч в зависимости от исходного состояния по 15 верхности обрабатываемых деталей. Кроме того, использование хромпика приводит к тому, что подлежащие сбросу в качестве сточных вод отходы рабочего раствора содержат ионы хрома, концентрации которых превышают предельно допустимые нормами промышленной санитарии, Это требует дополнительной очистки сточных вод. Г "-" .Е. Шаинск1,0-2, 5 раствора длится 3-5 ч при температуреоколо 90-100 С,Цель изобретения - повышение производительности процесса.Поставленная цель достигается тем,что раствор содержащий фосфорнуюкислоту поверхностно-активное вещест -во и воду, дополнительно содержитазотнокислый алюминий, сернокислыйалюминий, треххлористоежелезо и тропеолин 00 свободную кислоту а в качестве поверхностно-активного вещества - пиридинобетаин (бетаналь) приследующем соотношении компонентов,вес.Е:Фосфорная кислота(уд,вес 1,6) 4,7-5,6АзотнокислыйалюминийСерокислыйалюминий 0,1-0, 3Тропеолин 00свободная кислота 0,02-0,05Треххлористоежелезо 0,03-0,07Бетаналь 0,01-0,015Вода Остальноеф Фосфорная кислота является основным шлифующим реагентом, активноевоздействие которого на поверхностьобрабатываемого металла обусловленорядом протекающих реакций, в результате которых металл растворяется. Вначале обработки, когда концентрацияфосфорной кислоты достаточно высока,образуются первичные фосфаты цинка,составляющие основу сплавов ЦАМ 4-1,ЦАМ 10-5, ЦАМ 9-1,5 Еп(НР 04), которые хорошо растворимы в воде и непрепятствуют дальнейшему процессурастворения поверхностного слоя металла при виброобработке.Уменьшение концентрации НРО помере истощения раствора с течениемвремени обработки вызывает образование вторичных фосфатов 1 пНР 04 - труднорастворимых в воде, а затем и третичных Фосфатов Еп(Р 04)2 - вовсе не.растворимых, которые, отлагаясь наповерхности металла в виде плотнойпрочной пленки, тормозят растворение, его сводя к минимуму активностьвоздействия фосфорной кислоты, чтоснижает производительность виброобработки. К тому же, с уменьшениемконцентрации НР 04 повышается рНраствора, что способствуетначалу гидролиза первичных фосфатов, скоростькоторого увеличивается с дальнейшимповышением рН, н результа ге чего образовавшаяся 11 ненк на нет 3.;ле дополнительно упрочняется.Для предотвращения нежелательного гидролиза и поддержания определенной кислотности среды в течение виброобработки в раствор вводят тропеонин 00 свободную кислоту которая является активатором, поддерживая растворение 1 О металла с необходимой скоростью при заданных значениях рН.Конечной целью виброобработки деталей из цинковых сплавов в химически активных растворах является получение микрорельефа поверхности, характеризуемого минимальной шероховатостью, соответствующей 9-му классу (достижение класса шероховатости обусловлено . требованиями, предъявляемыми к ловерхности металла), 20Для предотвращения коррозионного воздействия кислой среды (возникновения растравов) о раствор вводят ионы Ге+ и АР+в виде солей АР(МО)3, 25 гесе 3, дед(80,1)Химически - активное вещество неионогенного типа - пиридинобетаин (бетаналь) является в растворе поверхностно-активным веществом, состав которого определяется структурной формулой 30 350-С-"0 и соответствует МРТУ 6-14-55 68.Будучи поверхностно-активным веществом при виброобработке, в предлагаемом растворе бетональ является еще и смачивающе-моющим реагентом, что позволяет исключить предварительное обезжиривание деталей перед виб рообработкой, упрощая таким образом технологию использования раствора. При этом присутствие бетаналя, по сравнению с другими ПАВ, сохраняет естественный цвет поверхности метал ла, который в его отсутствие при виброобработке в растворе предлагаемого состава становится темным,Таким образом, избирательное воздействие каждого компонента раство ра при виброобработке деталей из цинка и его сплавов заключается в том, что НЗР 04 действует как шлифующий реагент, тропеолин 00 свободная кисРезультаты виброабразивного шлифования деталей из сплава ЦАМв пред лагаемом растворе с различным содержанием химически активных компонентов представлены в табл. 1. Таблица 1 Приме чание 7мг/см 1 ч2 км Состав раствора, вес,7,До обработ- После обки работки Следы механической подготовки поверхности (механические дефекты) удалены полностью, коррозионных повреждений фосфорнаякислота Азотнокислыйалюминий 1,0 Сернокислыйалюминий 0,1 Бетаналь 0,01 Тропеолин 00 нет 5 86598 лота, как буФерный реагент и активатор, Ге и АР действуют как пас+сиваторы ИО и СС - как активаторы2 Ф 504 - в качестве регулятора активирующего действия ионов С 6, а бетаналь поверхностно-активного смачивающего, моющего и осветляющего реагента.В результате комплексного воздействия этих компонентов на металл в области оптимальных концентраций не О только значительно интенсифицируется процесс за счет сокращения времени виброобработки, но и удается получить требуемую микрошероховатость поверхности, соответствующую высокому клас су, без коррозионных повреждений микрорельефа.Раствор готовят перемешиванием в воде указанных компонентов, При этом смесь не подогревают. 20Раствор испытывают в лабораторных условиях, для чего готовят три смеси (см, табл, 1), в каждой из которых в качестве твердого наполнителя используют бой шарошлифовальных кругов 25 КЧ, ВТ-ЧТ грануляцией 25-30 мм.10 л раствора с наполнителем заливают в О-образный резервуар емкостью 120 л и обрабатывают им детали из цинкового сплава ЦАМ-1.Исходная ше- ЗО роховатость поверхностей деталей соответствует й = 2,36-2,49 мкм, общий вес обрабатываемых деталей 35,5 кг. Виброшлифование производят с частотой колебаний 2050 кол/мин при амплитуде 1,5-2,0 мм, Машинное время обработки 60 мин. Полученные результаты приведены в табл, 1, в табл. 2 даны сравнительные результаты обработки в разных растворах. Хорошее качество поверхности пблучают также при виброабразивном шлифовании литых под давлением деталей из цинковых сплавов ЦАМ, -1 в, ЦАМ 4-10, ЦАМ 10-5 и ЦАМ 9-1,5.Таким образом, предлагаемый раствор позволяет беэ замены рабочей среды получить требуемый класс чистоты обработанной поверхности (9-й класс). В предлагаемых концентрациях раствор не вызывает коррозии деталей при обработке.Максимальное машинное время виброабразивного шлифования каждой партии деталей составляет 60 мин, что в несколько раэ увеличивает производительность процесса обработки. К тому же, раствор прост в приготовлении, он не требует подогрева и может быть получен простым смешиванием необходимых компонентов.Отходы рабочего раствора, сбрасываемые в качестве сточных вод, не содержат опасных для окружающей среды концентраций химических реактивов и потому не требуют очистки перед сбросом..Вода Остальное ешаю и е шеюю Тропеолин 00свободнаякислота Тропеолин 00свободнаякислота Сравнительные результаты виброабразивного пшифования деталей из сплаПродолжение табл. 1 Следы механической подготовки поверхности (механические дефекты) удаленыполностью, коррозионныхповреждений ва ПАХ 4-1 в предлагаемом и в известных растворах приведены в табл. 2.Послеобработки в течение 1 ч До обработки вес. 7 Фосфорная кислота 5, 2 Серокислыйалюминий 0,2 0,03 0,05 0,012 Бетаналь 1,0 0,21 2,20 3 г/л 6 г/л 6,5 2,00 2,12 8,3 1 ч 4,0 1,28 2,18 6,5 2,0 0,5 1,0 0,8 О,0,01 КарбоксилметилцеллюлозаСульфонол 0,01 0,01 1 5 0 35 2,22 Остальное 46, 2 Вода Раствор и его состав, Пр едла га емый Азотнокислыйалкминий Тропеолин 00свободнаякислота Треххлористоежелезо ВодаИзвестный 1 Хромпик ОП Известный 3фосфорнаякислота впересчетеРгоАлкилфенол(й=90 С) Известный 2 Триэтаноламин Сода кальцини -рованная ОлеиноваякислотаХромпикЕдкое калиНитробензол Остальное 66,5 Иеталлосъем, мкм 10Таблица 2 времени, необходимое дляполучения шероховатостиповерхности,соответствующей9-му классу865980 Формула изобретения СернокисльйалюминийТропеолин 00 свободная кислотаТреххлористоежелезоБетанальВода 0,1-0, 3 0,02-0, 05 0,03-0,070,01-0,015Остальное 1 О Составитель В. Олейниченко Редактор Н. Егорова Техред Т. Маточка Корректор У, ПономаренкоТираж 1051 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 8009/42 Филиал 111 П "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Раствор для виброабраэивной очист ки цинка и его сплавов, содержащий фосфорную кислоту поверхностно-актив ное вещество и воду, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния производительности процесса, он дополнительно содержит азотнокислый алюминий, сернокислый алюминий. тропеолин 00 свободную кислоту, треххло ристое железо и в качестве ПАВ пиридинобетаин (бетаналь) при следующем соотношении компонентов, вес.Ж:фосфорная кислота(уд, вес 1,Ь) 4,75,6 Азотнокислыйалюминий 1,0-2,5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Объемная вибрационная обработка, ЭНИИМС, 970, с. 53. 5 2. Авторское свидетельство СССР В 567738, кл. С 09 К 3/14, 974. 3, Патент США 9 3932243,кл. 156-20, 976.