Раствор для химической маркировки станных деталей Советский патент 1993 года по МПК C23F1/02 

Настоящее изобретение относится к области химической обработки металлов, в частности, к клеймению металлических изделий, изготовленных из сталей.

Химическое маркирование и клеймение основано на взаимодействии материала изделия с химическими веществами, входящими в состав травильных растворов. Применяется в основном при нанесении знаков и изобретений на изделиях из металлов и их сплавов.

В ряде конкретных случаев химическое маркирование выгодно, отличается от известных механических и других методов. Это прежде всего отсутствие силового воздействия на изделие, что важно при маркировании высокоточных изделий и изделий с ограниченной жесткостью.

Целью изобретения является повышение четкости и стойкости клейма.

Поставленная цель достигается тем, что раствор для маркировки содержит, г/л:

Азотная кислота

(концентрированная) 300-350

Соляная кислота

(концентрированная)10-20

Окись меди50-60

Кислый сернокислый калий -50-100

Аммоний лимоннокислый двухзамещенный10-50

Водадо 1 л.

Новизна предложенного состава по сравнению с прототипом заключается во введении в состав кислого сернокислого калия в количестве 50-100 г/л и аммония лимоннокислого в количестве 10-50 г/л.

Кислый сернокислый калий в заявке выполняет неизвестную ранее функцию - травление металлической поверхности.

КНЗОл - ГОСТ 4223-75, белое кристаллическое вещество.

Кислый сернокислый калий хорошо растворим в воде. Известен, как компонент для получения смешанных удобрений, сульфирующий агент в производстве красителей, в аналитической химии для перевода трудносл

с

с

СлЭ

о ь. о о

{

со

растворимых соединений в легкорастворимые.

Кислый сернокислый калий при взаимодействии с соляной и азотной кислотой хорошо травит металл и обеспечивает четкий оттиск клейма.

Механизм усиления травления за счёт применения заключается в следующем:

КН5СЦ + HNOa H2S04 + КМОз

В растворе, в данном случае остается избыток ионов Np3j которые осуществляют травление металла:

Ме + МОз МеМОз . В другом случае:

KHSO4 + HCI H2S04 + KCI в избытке остаются ионы СГ - за счет чего происходит травление:

Ме++СГ :МеС1

В предложенном составе аммоний лимоннокислый двухзамещенный выполняет неизвестную ранее функцию-используется как ингибитор коррозии.

Аммоний лимоннокислый двухзамещенный (ГОСТ 3653-78) - белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, водных растворах кислот.

NH400CCH2C(OH)(COOH)CH2COO NH4

Получается неполной нейтрализацией лимонной кислоты раствором NH/jOH. Применяется как буфер в гальванических ваннах, для удаления накипи, как комплексообразо- ватель,

Аммоний лимоннокислый выполняет функцию ингибитора коррозии, образует защитную пленку вокруг растравленного места, вызванного действием кислого сернокислого калия и входящих в состав соляной и азотной кислот.

Влияние ингибитора на склонность металла к ржавлению было исследовано на плоских образцах из стали 20 размером 70 х 100 мм.

Образцы зачищались мелкой шкуркой, затем обезжиривались бензином и выдерживались в эксикаторе 30 мин.

Травление производили в растворе с ингибитором разной концентрации (табл. 1) и в растворе без ингибитора в течение 30 мин температура 70 ± 2°С.

После травления образцы промывались, просушивались и выдерживались в эксикаторе 30 мин. Затем образцы были помещены в камеру Г-4. Испытания проводились по циклу 8 час., нагрева при .температуре 40 ± 2°С и влажности 98 ± 2°С. Затем 16 час без нагрева. На вторые сутки,цикл повторялся снова. Образцы регулярно вынимались из камеры для определения заржавевшей поверхности.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Испытания показали, что в растворе без аммония лимоннокислого по истечению 3-х

часов испытаний уже появляется коррозионное ржавление. С увеличением времени испытания площадь ржавления увеличивается. Добавление аммония лимоннокислого в количестве 5 г/л, 10 г/л предупреждает

0 появление коррозии; однако с течением времени она появляется. Увеличение содержания аммония лимоннокислого приводит к устойчивому состоянию предупреждения коррозионного ржавления. Из этого можно

5 сделать вывод о действии компонента для ингибитора коррозии,

Приготовление раствора по заявляемому решению отличается простотой приготовления, заключающееся в смешивании

0 компонентов с последующей добавлением азотной кислоты.

Для определения оптимального варианта процентного содержания компонентов было приготовлено 5 композиций, приве5 денных в табл. 3.

В сравнении с прототипом определялись четкость клейма, стойкость к истиранию, к воздействию щелочных моечных растворов, бензина и масел, Результаты

0 представлены в табл. 4.

Выбранная концентрация компонентов раствора является оптимальной, дающей четкий отпечаток клейма, стойкий к истиранию и воздействию моечных растворов, как

5 при естественной температуре, так и на горячо. Раствор I и V приводят к ухудшению характеристик.

Предлагаемый состав раствора для химической маркировки деталей можно при0 менять как при ручном маркировании по известной технологии (например, путем нанесения раствора на резиновый штамп с последующим отпечатком его на металле) так и при автоматизированном процессе.

5 Формула изобретения

Раствор для химической маркировки стальных деталей, содержащий азотную (конц.) и соляную (конц.) кислоты, окись меди и растворитель, отличающийся тем,

0 что, с целью повышения четкости и стойкости клейма, он дополнительно содержит кислый сернокислый калий и аммоний лимоннокислый двухзамещенный, а в качестве растворителя - воду при следующем соотно5 шении компонентов: азотная кислота (конц.), г - 300-350 г; соляная кислота (конц.), г 10-20; окись меди, г 50-60; кислый сернокислый калий, г - 50-100; аммоний лимоннокислый двухзамещенный, г-10-50; вода, л - до 1.

Таблица 1

Использование: химическая обработка металлов, в частности, химическая маркировка стальных деталей. Сущность изобретения: раствор содержит: азотная кислота (конц.) 300-350 г, соляная кислота (конц.) 10-20 г, окись меди 50-60 г, кислый сернокислый калий 50-100 г, аммоний лимоннокислый двухзамещенный 10-50 г, вода -до 1 л. 4 табл.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Продолжение табл.4