Раствор для химического маркирования стальных деталей Советский патент 1992 года по МПК C23F1/02 C23C22/84 C23C18/48 

Изобретение относится к химической обработке металлов, в частности к составам для химического маркирования деталей из черных металлов.

Известен раствор для химической маркировки деталей, содержащий, мас.%: Азотная

кислота (уд. в. 1,4)35-70

Хлорное железо1-20

Хлористый

палладий0,05-1

Вода25-50

Однако маркировочное клеймо, полученное на основе этих чернил, в процессе работы подвергается истиранию в условиях щелочных растворов, а также в масляной среде.

Известен безкислотный раствор для маркирования стальных изделий, содержащий, мас.%:

Йод20-25

Спирт этиловыйОстальное

Наиболее близким к предлагаемому является раствор для химического маркирования стальных изделий, содержащий, г/л: Медный купорос50

Таннин50

Спирт этиловый100

Вода дистиллированнаяДо 1 л.

Однако данный раствор характеризуется недостаточно четким отпечаток клейма. При этом клейма в процессе работы в масляной среде, а также щелочных моечных растворах и ЛВЖ подвержено истиранию, а при длительном хранении - коррозии. Входящий в состав раствора этиловый спирт видимых улучшений в качестве отпечатка клейма не придает, а только является социально опасным продуктом для общества. Приготовление раствора требует точного взвешивания составляющих.

Целью изобретения является повышение четкости, механической и химической стойкости изображения клейма.

VJ

СО СО

ел о

со

Поставленная цель достигается тем, что раствор для химического маркирования стальных изделий, содержащий сернокислую медь, таннин и воду, в своем составе дополнительно содержит хлористый ко- бальт, гипохлорит натрия и водорастворимый нигрозин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислая медь60-70

Таннин50-60

Хлористый кобальт60-70

Гипохлорит натрия5-7

Нигрозин водорастворимый 8-10

Повышение четкости изображения клейма, а также механической и химической его стойкости достигается за счет введения в состав дополнительно травильных присадок: хлористого кобальта, выступающего в роли травильного компонента и гипохлори- та натрия, выполняющего роль ингибитора коррозии.

Химизм получения маркировочного клейма заключается в следующем.

Известно, что соли при растворении в воде диссоциируют, отщепляя положитель- ные и отрицательные ионы, которые и вступают между собой в реакцию.

В данном случае при растворении в воде хлористого кобальта CoCl2 (соли образованной слабым основанием - гидроокисью кобальта СО(ОН)2 и сильной соляной кислотой HCI), ионы кобальта, соединяясь с гид- роксильными ионами, образуют ионы СоОН1.

В ионной форме реакция протекает так:

Со + СоОН1 +Н1.

В результате этой реакции в растворе появляется избыток водородных ионов и раствор хлористого кобальта имеет кислую реакцию.

При нанесении этого раствора на поверхность стальных изделий происходит следующее химическое взаимодействие. Так как железо является более активным металлом в сравнении с кобальтом, то это- мы его легко отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного кобальта, тем самым превращаясь в ионы железа, а ионы кобальта разряжаются и выделяются на поверхности в виде рыхлого слоя металличе- ского кобальта, который легко удаляется при механическом воздействии.

В ионной форме реакция протекает так:

Fe + Со Со1 + Fe.

Хлористый кобальт Coda бНаО структурной формулы С1-Со-С +6Н-0-Н представляет собой ярко-розовые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Он широко используется в металлургии как составной

компонент в производстве специальных легированных и жаропрочных сталей.

В предлагаемом составе хлористый кобальт выполняет роль травильного компонента.

Параллельно описанной реакции происходит и химическое взаимодействие рас- творенной сернокислой меди с маркируемой поверхностью. Таким образом, эффект травления поверхности значительно увеличивается и глубина вытравленных знаков при нанесении маркировочного раствора достигает 40-60 мкм за 1-3 мин взаимодействия раствора с материалом изделия. Оставшийся невысохший раствор удаляется путем промывания маркируемой поверхности раствором нейтрализатора. В противном случае в месте нанесения маркировочного знака развивается коррозия. Поэтому с целью предотвращения появления коррозии, а следовательно, и увеличения срока хранения маркировки в предлагаемый состав дополнительно вводят гипохлорит натрия, выполняющий роль ингибитора коррозии.

Гипохлорит натрия (натрий хлорновати- стокислый) формулы Na-0-CI в своем составе содержит ионы активного хлора (Cl), которые, взаимодействуя с металлом и ионами коррозионно-активной среды (SO 4), образуют малорастворимые соединения. Происходит явление химической адсорбции. При этом вступившие в реакцию атомы металла не порывают связи с другими атомами пространственной решетки этого же металла и не выделяются в виде новой фазы. Так образуется защитная пленка, предохраняющая металл от коррозии.

Гипохлорит натрия представляет собой прозрачную зеленовато-желтую жидкость, не содержащую осадка и взвешенных частиц, хорошо смешивающуюся с водой. Применяется в качестве окислителя в цветной металлургии и производстве органических полупродуктов и красителей.

В предлагаемом составе используется как вещество, ингибирующее процесс кислотной коррозии углеродистой стали в местах нанесения маркировочного клейма.

При взаимодействии таннина (дубителей: дубового, елового, ивового и др.) в рстворе с железной солью FeS04 происходит качественная (цветная) реакция и раствор приобретает коричневый цвет.

Для придания маркировке черного, более отчетливого изображения, в предлагаемый раствор наряду с таннином вводят в небольшом количестве нигрозин водорастворимый. В предлагаемом составе нигрозин используется по назначению. Он представляет собой порошок черного цвета, хорошо растворимый в воде.

Таким образом, предлагаемый состав раствора для химической маркировки изделий из черных металлов отличается повы- шенным качественным и четким изображением маркировки, ее длительным сроком хранения.

Приготовлено 5 рецептур предлагаемого состава.

Данные приведены в табл.1

В сравнении с прототипом определялись четкость изображения клейма, стойкость к истиранию, к воздействию щелочных моечных растворов, бензина, ке- росина и масел.

Результаты представлены в табл.2.

Испытания приготовленных составов и раствора по прототипу показали, что оптимальным составом, дающим наиболее чет- кий отпечаток клейма, стойкий к истиранию, воздействию щелочных моечных растворов, бензина, керосина и масел, являются растворы 2,3 и 4, отвечающие концентрации предлагаемого раствора.

Содержание компонентов ниже нижнего предела (раствор 2) и выше верхнего (раствор 4) приводит к ухудшению характеристик маркировочного клейма.

Предлагаемый раствор устойчив к воз- действию окружающей среды, вследствие чего срок его хранения не ограничен при условии хранения его в герметически закрытой емкости.

Приготовление раствора осуществляет- ся в следующем порядке.

В предварительно подогретой до 50- 60о дистилированной воде растворяют составные компоненты: сернокислую медь, хлористый кобальт и таннин. Растворяют нигрозин в небольшом количестве воды. Полученные растворы смешивают, добавляют гипохлорит натрия и полученный состав перемешивают до получения однородной массы. Перед применением раствор отфильтровывают через несколько слоев марли.

Маркировочный состав легко наносится на предварительно обезжиренную поверхность изделия с помощью пера, кисточки или резинового штемпеля, который прижимается к ней на несколько секунд. Нанесенное изображение остается на поверхности в течение 1-3 мин с тем, чтобы раствор мог прореагировать с материалом изделия. Оставшийся невысохший раствор удаляется промыванием в 5-10%-ном растворе,кальцинированной соды или другого нейтрализатора. Пассивирования не требуется.

Формула изобретения Раствор для химического маркирования стальных деталей, содержащий сернокислую медь и таннин, отличающийся тем, что, с целью повышения четкости, механической и химической стойкости изображения, он дополнительно содержит хлористый кобальт, гипохлорит натрия и водорастворимый нигрозин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислая медь60-70

Таннин50-60

Хлористый кобальт60-70

Гипохлорит натрия5-7

Водорастворимый нигрозин 8-10

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение относится к растворам для химического маркирования стальных деталей. Цель изобретения - повышение четкости, механической и химической стойкости изображения. Раствор содержит, г/л: сернокислая медь 60-70; таннин 50-60; хлористый кобальт 60-70; гипохлорит натрия 5-7, водорастворимый нигрозин 8-10. Введение в раствор хлористого кобальта, гипохлорита натрия и водорастворимого нигрозина позволяет обеспечить четность маркировки и ее длительное хранение. 2 табл.