Способ обработки пористых изделий

; Будкевич во СССР 1970. е метал 1964етельс Р 3/10 равлен оен с с 4 ь О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ преимущественно из хромо- никелевых сталей и нихрома, включающий электрохимическое травление и очистку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения проницаемости и чистоты поверхности,травление осуществляют в 20-25%-ном растворе хромового ангидрида в концентрированной фосфорной кислоте при плотности тока 0,1-0,2 А/см иготемпературе 80-85 С, а очистку проводят с наложением ультразвука последовательно в водном растворе, ам" миака и ацетоне с промежуточной промывкой в дистиллированной воде.1243904 ВреТемператуПлот- ность Состав раствора длятравления Материал пособ бра- отки мя трав -ра тока, А/смления,.мин электролита,СПХ 23 Н 18 Известный 00-250 г 80 45 хромового ангидрида 60-90 г Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных пористых изделий, и может быть использовано для изготовления особо чистых фильтрующих элементов из хромоникелевых сталей и нихрома с повышенной точностью геометрических размеров,Целью изобретения является улучшение проницаемости и чистоты поверхности изделий.Способ осуществляют следующим образом.Из порошка хромоникелевой стали или нихрома любым известным с,пособом прессуют заготовку, спекают ее в вакууме и подвергают механической обработке резанием или шлифованием с припуском на геометрический размер, превышающим глубину закупори,вания пор, который затем снимают электрохимическим травлением в растворе хромового ангидрида в фосфорной кислоте до полного восстановленияпористой поверхности. После травления изделие помещают в ультразвуковую ванну и проводят двухстадийную очистку с промежуточной промывкой в дистиллированной воде а затем сушат в вакуумном сушильном шка 4 у в присутствии силикагеля.Применение в качестве электролита при электрохимическом травлении 20-25 . в , ного растворахромового ангидрида в концентрированной фосфорной кислоте позволяет эффективно проводить процесс травления хромоникелевых сталей и нихрома, удаляя при этом внешний слой деформированного в процессе механической обработки ме.талла толщиной до 1 мм.Содержание в растворе хромовогоангидрида больше 25 требует увеличения плотности тока, что связанос трудностями эксплуатационного характера, а результаты получаются невоспроизводимыми, При соотношениименьше 20 существенно уменьшается 1 О растворимость фосфатов железа и никеля что приводит к сокращению срока службы электролита.Для снятия деформированного в результате механической обработки слоя 15 металла экспериментально подобранырежимы электрохимического травления(плотность тока 0,1-0,2 А/см и температура электролита 80-85 С), которые обеспечивают максимальную ско 20 рост:ь съема металла.При режимах меньше нижних предельных раэко замедляется скорость процесса, что приводит к увеличению времени травления. Процесс травления 25 становится неэффективным, особеннодля стравливания припусков, полученных при обработке спеченных изделийрезанием,Ппотность тока больше 0,2 А/см ЗО обусловливает интенсивный разогревэлектролита, перегрев контактов, Притемпературе свьппе 85 С выделяетсябольшое количество шлама, загрязняющего поверхность обрабатываемогоиэделия, происходит быстрое истощение электролита.С целью повьппения чистоты изделийразработан способ очистки после электрохимического травления, обеспечи ваюшИй полное удаление электролита1243904 из пор изделия. Он включает промывку в водном растворе аммиака для связывания ионов хрома в растворимый аммначный комплекс и для нейтрализации фосфорной кислоты, промежуточную промывку в дистиллированной воде и вытеснение воды из пор ацетоном, который затем высушивается под вакуумом в присутствии силикагеля, адсорбирующего влагу. Очистка проводится в ультразвуковой ванне, способствующей проникновению очищающих жидкостей в поры изделия. Время каждой стадии промывки не менее 5 мин, Таким образом, обеспечивается гарантия получения особо чистых пористых изделий.П р и м е р, Необходимо получить особо чистые трубчатые фильтрующие элементы из порошков хромоникелевой стали и нихрома с геометрическими размерами 1 = 19мм; р = 15 оог мм и Ь =39,5+0,2 мм, пористостью П щ = 35-30%, средним размером пор 2 , = 20-40 мкм и проницаемостью по воздуху К = 10- 20 10-43 Для этого иэ порошков ПХ 23 Н 18фракции 0,10 мм и ПХ 20 Н 80 фракции010 мм гидродинамическим методомпри давлении 300 ИПа прессовалицилиндрические заготовки и спекалиих в вакууме при Т = 1250 С и Т == 4 ч. После спекания заготовкиимели размеры Ъ= 19,9-20,1 мм;Эц = 13,45-13,70 мм и Б=40,541,2 мм, пористость По, = 36,037,9%, средний размер пор Э = 2133 мкм и проницаемость К = 11"-:-1 Ь1510 м . Спеченные заготовки подСред Налиний чие Пористость Проницаемо сть,К АЙ 0 м Геометрические размеры, мм диа- слеметр дов изделий, % фао,+0,01 38 8 5,6 16 Д вергали механической обработке резанием по режимам: скорость резания200 об/мин и подача 0,75 мм/об. Приэтом оставляли припуск на глубинузакупоривания пор 450-500 мкм. Впроцессе механической обработки нарушалась поровая структура материалов вследствие закупорки пор вповерхностном слое.О Удаление внешнего слоя металла,закупорившего поры, проводили методом электрохимического травления в 20-25%-ном растворе хромового ангид-. 5 рида в концентрированной фосфорнойкислоте при плотности тока 0,1 0,2 А/см и температуре электроли" та 80-85 С. В зависимости от степеани истощения электролита время трав О ления составляло 10-15 мин. При этомза указанное время происходило стравливание деформированного. слоя металла и полное восстановление пористойповерхности заготовок. В качестве экспериментов проводились также исследования по электрохимическому травлению по режимам меньше нижних и больше верхних предельных, а также в электролите и по известным режимам. Характеристики пористых проницаемых изделий повышенной точности после механической обработки, полученных методом гидродинамического прессования (р = 300 МПа) и вакуумного спекания (Т = 1250 С и ь =4 ч) из порошков,хромоникелевой стали ПХ 23 Н 18 и нихрома ПХ 20 Н 80, приведены в таблице.1243904 Способобработки Материал Состав раствора длятравления Плот- ность ТемператуВремя тока, А/см ра травления,мин элект -ролита,фС ортофосфорной кислоты Известный 80 11 То же 20%-ный раствор едкогонатра в дистиллированнойводе 0,20 20 15 20%-ный раствор хромового ангидрида в фосфорной кислоте 0,05 Предложенный 70 22 80 15 0,10 20% 82 0,15 22% 12 16 25% 0,20 0,25 10 90 30% Известный 200-300 г хромового ангидридаПХ 20 Н 80 80 45 60-90 гортофосфорной кислоты 200-ЗОД г хромового ангидрида 80 12 20 60-90 ортофосфорной кислоты Известный 20%-ныйраствор ед,20.кого натра в дистиллированной воде243904 лродолжение таблицы Пористость ПроницаеНалиСредний чие мо стьК 10"слеР Исю1243904 10 Способобработки Плот- ность ВреМатериал Состав раст -Температувора длятравления ра тока, А/см трав -ления,мин электролита,с Предложенный О 21 0,10 80 12 0,15 82 1 О 0,20 85 10 22% 25% 10 0,25 90 30% 30После электрохимического травления спеченные пористые изделия подвергали двухстадийной очистке в ультразвуковой ванне последовательно в 3%-ном водном растворе аммиака и ацетоне с промежуточной промывкой в дистилли- З 5 рованной воде. При этом время каждой 15%-ный раст,05 вор хромового ангидрида в фосфорной кислоте20% стадии промывки составляло 5-10 мин. Окончательную сушку осуществляли в вакуумном сушильном шкафу при комнатной температуре и вакууме 10 "мм рт,ст. в присутствии силикагеля.Таким образом, предложенный способ обработки пористых изделий обеспечи1243904 12 Продолжение таблицы Пористогть Проницае -Средний Геометрические размеры, мм чие иэделий, 7. мость,К10 м" диаслеметрпор,мкм дов 2-0,04 +0,02 +0,12 +0,083 -0,04 +0,05 37,8 21 Нет 7,4 навливаются средний диаметр пор ипористость изделия. вает по сравнению с известным способом следующие технико-экономические преимущества: улучшаются гидравлические характеристики пористых проницаемых изделий повышенной точности посЗ ле механической обработки; проницаемость повышается в 52-56 раэвосста Кроме того, улучшается чистотапористой поверхности изделия за счетисключения следов травильного раствора. Составитель Т. Шевелева Техред О.Гортвай Редактор М, Бандура Корректор О. Луговая Заказ 3749/14 Тираж 757 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д; 4/5