Способ подготовки поверхности магниевых сплавов под контактную сварку Советский патент 1981 года по МПК C23F7/26 C23F1/00 

Изобретение относится к подготовке поверхности магниевых сплавов, в частности, под контактную точечную и шовную сварку и может быть испольэовано в авиа- и ракетостроении. Для получе 1ия высокочастотных . сварных соединений необходимо обеспе ить низкие и стабильные контактные сопротивления, что достигается приме нением специальных методов подготовки поверхности. Критерием оценки любого способа подготовки поверхности под контактную сварку является величина контактного сопротивления и чис ло сварок без зачистки электродов. Величина контактного сопротивления должна находиться непосредственно -; после подготовки в пределах 2080 МкОм, а после вьвдержки образцов в течение 5 сут не превышать 150 МкО Число сварок без зачистки электродов - не менее 100 точек. Известен способ подготовки поверх ности магниевых сплавОв под контактную сварку, включающий предварительное обезжиривание и обработку в раст .воре, содержащем 150-200 г/л хромово го ангидрида, 25-35 г/л азотнокислог натрия, 2-3 г/л фтористого кальция.. Температура раствора комнатная, вре- мя проведения процесса 0,5-2 мин 1. В этом растворе одновременно протекают три процесса, травление для снятия старой хроматной пленки, снятие естественной окисной пленки, создание новой пассивной пленки. Совмещение этих процессов в одном растворе приводит к быстрому его загрязнению и выходу из строя в течение 5-10 сут, что снижает технико-экономическую эффективность процесса. Кроме того, в этом растворе не удается стабильно получать низкие контактные сопротивления. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому.является способ подготовки поверхности магниевых сплавов под контактную сварку, включающий обезжиривание, травление для снятия защитной пленки в растворе, содержащем, г/л: 550-700 Едкий натр Азотнокислый натрий Азотистокислый 170-250 натрий при 130-140°с в течение 5-50 ч, травление для снятия естественной окисной

пленки и одновременно пассивирование для создания новой пассивной пленки в одном растворе, содержащем хромовы ангидрид 140-220 г/л, при 15-20с в течение 2-20 мин 2.

Существенным недостатком известного способа является низкое качество подготовки поверхности - получение высоких контактных сопротивлений (180-350 мкОм) и как следствие этого образование дефектных сварных соединений (выплески, трещины и раковины) и низкая технико-экономическая эффективность растворов из-за малой работоспособности.

Цель изобретения - повышение качества подготовки поверхности магниевых сплавов под контактную сварку.

Указанная цель достигается тем, что в способе подготовки поверхности магниевых сплавов под контактную сварку, включающем обезжиривание, травление для снятия защитной пленки удаление окисной пленки и пассирование, удаление окисной пленки ведут в растворе, содержащем 30-60 г/л двухромовокислого калия, 60-90 г/л . азотной кислоты и 0,2-1,5 г/л сернокислого аммония, при 40-80с в течение 3-5 мин, а пассавирование - в растворе, содержащем 20-30 г/л хромового ангидрида и 0,3-1,8 г/л бифторида аммония, при 5О-70°С в течение .15-30 мин.

.П р и м е р. Испытаниям подвергают образцы из магниевого сплава марки №.2-1.,Поверхность деталей сначала обезжиривают в водном растворе следующего состава, г/л:

Тринатрийфосфат 40-60

Едкий натр 10-25

Жидкое стекло 20-30 . при 80-90 С в течение 5-15 мин. Зате промывают и горячей проточной воде при .35-50°С в течение 3-5 мин и в холодной проточной воде в течение 35 мин. Старое хроматное покрытие удаляют в растворе NaOH с концентрацией 200-300 г/л при 70-90°С в течение 5-15 мин (по известному способу старое хроматное покрытие удаляют в растворе щелочи с концентрацией 550-700 г/л при 130-140°CJ. Снижение концентраций и температуры раствора травления в щелочи стало возможным благодаря введению раствора для удаления естественной окисной пленки.

После Обработки в растворе щелочи детали промывают в горячей и холодной воде, а затем травят для удаления естественней окисной пленки в водном растворе следующего состава, г/л:

-Двухромовокисльй

калий30-60

Азотная кислота 60-90

Сернокислый ам- .

моний0,2-1,5

при 60-800С в течение 3-5 мин. Затем проводят промывку в холодной воде в течение 3-5 мин. .

Пассивирование деталей проводят в водном растворе следующего состава, г/л:

Хромовый ангидрил20-30Бифторид аммония 0,3-1,8 при 50-70С в течение 15-30 мин. Затем детали промывают в горячей проточной воде в течение 3-5 мин и сушат теплым воздухом, после чего проводят контроль качества подготовки поверхности. Контактное сопротивление на деталях, подготовленных по предлагаемому способу не превышает 25-40 мкОм сразу после обработки и находится в пределах 90-150 мкОм через 10 сут после обработки. Поверхность деталей светлая, матовая без следов старой хроматной пленки и не имеет затравов. Работоспособность растворов высокая. Замену требуется проводить только через 8-12 мес, в то время как по известным способам через 10-20 сут.

Эксперименты с растворами на основе серной фосфорной, фтористоводородной, хромовой, азотной кислоты . с добавками различных компонентов показывают, что для удаления естественной окисной пленки наиболее целесообразно применение растворов, содержащих азотную кислоту, двухромовокислый калий и сернокислый аммоний. Установлено, что если удаление естесвенной окисной пленки проводить в дргих растворах с последующим пассированием в растворе хромового ангчдрида, то при этом не достигается необходимое контактно е, сопротивление.Если же проводить обработку только в растворе, содержащем азотную кислоту Iдвухромовокислый калий и сернокислый аммоний, без последующей обработки в растворе хромового ангидрида, то также не достигается необходимое контактное сопротивление.

Наличие в растворе для удаления естественной окисной пленки таких компонентов как двухромовокислый калий и сернокислый аммоний способствует более равномерному травлению. При увеличении концентраций азотной кислоты, двухромовокислого калия и сернокислого аммония выше предлагаемых отмечается неравномерное травление и появление питтингов. Аналогично действует повышение температуры свыше 80°С и времени выдержки более 5 мин. При снижении концентрации компоненто ниже предлагаемых, равно как и температуры раствора ниже 40°С и времени выдержки менее 3 мин контактное сопротивление превышает допустимый предел, что связано с неполным удалением естественной окисной пленки.

Повышение температуррл раствора пассивирования выше и времени выдержки более 30 мин приводит к созданию толстой пассивной пленки с высоким контактным сопротивлением. При снижении температуры раствора пассивирования ниже 50С и времени выдержкименее 15 мин получается рыхлая пленка, на которой.быстро нарастает контактное сопротивление (за 34 ч после обработки до 180 мкОм) . Наличие бифторида аммония в растворе пассивирования с концентрацией 0,3-1,8 г/л способствует удалению интерметаллидов с поверхности деталей при образовании пассивной пленки. Увеличение концентрации бифторида аммония в растворе пассиыирования более 1,8 г/л приводит к получению нестабильных результатов по величине контактного сопротивления.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество подготовки поверхности под контактную сварку - получать низкие и стабильные контактные сопротивления и, соответственно, качественные сварные соединения, техникоэкономическую эффективность способа подготовки за счет высокой работоспособности растворов; улучшить санитарно-гигиенические условия работы за счет резкого снижения концентраций щелочи и ее температуры в растворе удаления старой хроматной пленки.

При внедрении предлагаемого способа подготовки экономическая эффективность может составить на одном из предприятий отрасли не менее 35 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Способ подготовки поверхности магниевых сплавов под контактную сварку, включающий обезжиривание, травление для снятия защитной пленки, удаление окисной пленки и пассивирование, отличающийся тем, что, с целью повышения качества подготовки поверхности, удаление .окисной пленки ведут в растворе содержсццем 30-60 г/л двухромовокислога калия, 60-90 г/л азотной кислоты и 0,2-1,5 г/л сернокислого аммония при 40-80 0 в течение 3-5 мин, а пассивирование - в растворе, содержащем 20-30 г/л хромового ангидрида и 0,3-1,8 г/л бифторида аммония при 50-70 С в течение 15-30 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Магниевые сплавы. Справочник. М./ Металлургия, 1978, ч. 2,

с. 296.

2.Авторское свидетельство СССР № 101315, кл. С 23 F 1/00, 1955.