Способ ультразвукового травления металлов Советский патент 1987 года по МПК C23F1/00 

25

Г1305

Изобретение относится к ультразвуковому травлению металлов в кислых растворах.

Целью изобретения является исключение растравливания металла и сниже- ние наводороживания.

В таблице представлены состав раствора, условия и качество обра- ботки.

Как видно из данных таблицы, на- Ю иболее удовлетворительное качество обработки поверхности, а именно: отсутствие перетрава и остатков окалины на поверхности при минимальном наво- дороживании и потерях металла дости- 5 гается в интервале амплитуд колебательной скорости 88,8-190,3 см/с (примеры 2-4), что соответствует диапазону амплитуд колебательной скорости выше порога кавитации применяемого 20 травильного раствора (пороговая амплитуда колебательной скорости раствора V 88,8 см/с), но не ниже порога кавитации ингибитора С-5 (пороговая амплитуда колебательной скорости ингибитора V 190,3 см/с).

Ведение процесса травления в условиях одновременного действия ингибитора -и ультразвуковых колебаний, воз- зо буждаемых с амплитудой колебательной скорости выше, порога кавитации травильного раствора, но ниже порога кавитации ингибитора, обеспечивает следующее.. ,,

1. В связи с изменением микросостава раствора у поверхности чистого от окалины металла (повышение концентрации катионов ингибитора с образованием пленки) и изменением Q вследствие этого физических свойств травильного раствора (вязкости, плотности, поверхностного натяжения, упругости паров) в зоне, прилегающей к поверхности металла, кавитационные пузырьки водорода образуются и удерживаются не у поверхности металла, а на некотором расстоянии от нее.

2. При взрывоподобном расширении кавитационных пузырьков оболочка гп ингибитора у поверхности металла слуит своего рода демпфером ударной звуковой волны.

В результате перераспределение онов травильной жидкости (как ин- гс гибитора, так и кислоты) происходит аким образом, что образовавшаяся трицательно заряженная пленка из онов ингибитора на поверхности чисто5

5 0

о ,

Q

п

с

196-2

го от окалины металла за счет своего отрицательного потенциала удерживает на некотором расстоянии образующиеся пЪло- жительно заряженные пузырьки водорода. Вследствие этого уменьшается доступ ионов водорода вглубь металла, снижается время взаимодействия кислотного раствора с поверхностью отдельных оголенных участков металла.

Это обеспечивает значительное снижение наводороживания протравленной поверхности металла, исключение питтинговой коррозии (перетрав металла) , а также снижение потерь основного металла.

Кроме того, демпфирующая пленка ингибитора на поверхности металла принимает на себя ударное воздействие звуковой волны, тем самым предотвращает возникновение изменений в структуре металла (а именно, дислокаций, ва кансий, упругих напряжений и т.д.) .

Это позводяет исключить разрушение основного металла за счет приникно- вения кислоты вдоль дефектов, границ зерен, что также значительно снижает потери металла.

Пленка ингибитора проявляет демпфирующее свойство в том случае, когда амплитуда колебательной скорости ультразвуковой волны больше порога кавитации кислотного раствора, но меньше порога кавитации ингибитора.

При наложении ультразвука с амплитудой колебательной скорости ниже порога 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 травильного шлама на поверхности металлических изделий после травления.

В случае, когда амплитуда колебательной скорости выше порога кавитации, в ингибиторе кавитация происходит непосредственно в защитной оболочке ингибитора, что вызывает разрыв ее сплошности и, в конечном счете, приводит к разрушению металла кислотой, питтинговой короззии (перетрав металла) и наводороживанию металла.

Травлению подвергают горячекатаные прутки из углеродистой стали в течение 15 мин. Вводимый в раствор инги31

битор С-5 представляет собой смесь отходов сероочистки коксового газа и полупродукта коксохимического производства. Измерение порогов кавитации травильного раствора и ингиби- тора осуществляют кавитационным щупом, помещаемым в раствор серной кислоты и ингибитор. Появление кави- тационного шума при медленном увеличении амплитуды колебательной ско- рости 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 удалени окалины (0,25%/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 предлагаемому способу концентрация

Условия обработки:

амплитуда колебательной скорости, см/с

частота колебаний, кГц

мощность, Вт/мм Качество обработки:

наличие перетрава

(да, нет) наличие остатков окалины и шлама (да, нет) Содержание водорода,

10 %

потери MeTajuia,

% (от массы образ

расход кислоты, кг/т

24 12,3

, O

5 0

5

964

кислорода в поверхностных слоях металла снижается в 8 раз по сравнению с известным.

Достига емое в результате обработки по предлагаемому способу снижение содержания водорода и кислорода в поверхностных слоя х металла позволяет улучшить качество поверхности после холодного волочения за счет снижения количества и размера микродефектов на поверхности.

Формула изобретения

Способ ультразвукового травления металлов, включающий ведение процесса в режиме кавитации в ингибиро- ванных кислых растворах, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью исключения растравливания металла и снижения наводороживания, процесс ведут при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой колебательной скорости вьше порога кавитации раствора, но ниже порога кавитации ингибитора.

20

8 0,03

Нет Нет

Нет Нет 10,3 23,0 0,72 2,85

Нет

Нет

20,0

2,85

10,5 12,6 49,9

49,9

Изобретение относится к ультразвуковому травлению металлов в кислых растворах. Целью изобретения является исключение растравливания металла.и снижение наводороживания. Способ ультразвукового травления металлов, осуществляемый в режиме кавитации в ингибированных кислых растворах, проводят при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой колебательной скорости выше порога кавитации раствора, но ниже порога кавит;ации ингибитора. Ведение процесса в указанном режиме позволяет обеспечить качественную обработку металла. 1 табл. krt СО О СЛ