Способ очистки стальных изделий от следов свинцовых расплавов и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2443802:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

Изобретение относится к очистке стальных изделий от следов свинцовых расплавов, остающихся на изделии после нанесения на них диффузионных покрытий. Способ включает обработку стальных изделий путем погружения их в предварительно нагретый до температуры отпуска материала изделия солевой расплав, содержащий хлориды Na, Ca, Ва при соотношении компонентов, соответствующем эвтектическому составу расплава, мас.%: NaCl - 21, BaCl - 31, CaCl2 - 48, а на погруженные в солевой расплав изделия осуществляют воздействие фокусированными ультразвуковыми колебаниями, создаваемыми в этом расплаве. Устройство содержит корпус с крышкой, в которой закреплен шток для подвески очищаемых изделий, внутри корпуса расположена цилиндрическая емкость с коническим днищем для солевого расплава, а под ней - емкость для сбора свинца с отверстием для вывода свинца и затвором, соединенные между собой каналом, и нагревательные элементы емкостей солевого расплава и расплава свинца, при этом на коническом днище емкости солевого расплава установлены излучатели ультразвуковых колебаний, соединенные с генератором ультразвуковой частоты. Изобретения позволяют осуществить высокоэффективную очистку поверхности стальных изделий от следов свинцовых расплавов без коррозионного поражения их поверхности при совмещении этого процесса с окончательной стадией термической обработки изделия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Способ очистки стальных изделий от следов свинцовых расплавов и устройство для его осуществления относятся к технологическим процессам и устройствам, предназначенным для очистки поверхности изделий в растворах и расплавах щелочей, и служат для формирования требуемого качества и состава поверхностного слоя изделия. В частности, они предназначены для очистки поверхности изделий от следов свинцовых расплавов, остающихся на изделии после нанесения на них диффузионных покрытий, а также после использования свинцовых расплавов для термической обработки изделий.

Существующие в настоящее время способы очистки поверхности изделий от свинцовых расплавов основаны на растворении свинца в химически активных по отношению к свинцу водных растворах уксусной кислоты. В частности, в растворе, содержащем 33% уксусной кислоты, 5% перекиси водорода (30%), остальное - дистиллированная вода [Гальванотехника: Справ. изд. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А. и др. - М.: Металлургия, 1987. с.549]. Недостатками этой технологии являются: длительность процесса и большой расход реактивов, безвозвратная потеря свинца, наводороживание материала изделия и невозможность совмещения данного технологического процесса с другими технологическими операциями.

Более эффективным способом удаления свинца с поверхности изделий является гальваническое растворение свинца в водном растворе едкого натра, содержащем 100-250 г/л NaOH и нагретом на температуру 70-80°С, при плотности тока 5-10 А/дм2. [Гальванотехника: Справ. изд. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А. и др. - М.: Металлургия, 1987. с.242].

Устройство для удаления свинца, в данном случае, состоит из ванны, выполненной из диэлектрического материала, которая заполняется раствором NaOH. На ванне установлены: устройство для подогрева ванны (теплообменник), токопроводящие подвески, на которых закрепляются очищаемые изделия. На некотором расстоянии от них на ванне закрепляется пластина из нержавеющей стали - электрод. Подвеска с очищаемыми изделиями и пластина-электрод подключаются к регулируемому источнику постоянного тока. На изделие подается положительный электрический потенциал, на электрод (катод) - отрицательный. Удаление свинца осуществляется за счет переноса ионов свинца с поверхности изделий к катоду.

Недостатками гальванического способа удаления свинца с поверхности изделий являются: безвозвратная потеря свинца, наводороживание материала изделия, неравномерность удаления свинца на изделиях сложной конфигурации и невозможность совмещения данного технологического процесса с другими технологическими операциями, в частности с термической обработкой материала изделия.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ очистки стальных изделий от следов свинцовых расплавов и устройство для его осуществления (патент РФ №2310699, МКИ7 C23G 1/28 (2006.01).

Согласно этому патенту, очистка стальных изделий от следов свинцовых расплавов путем погружения их в щелочно-солевой расплав, предварительно нагретый до температуры 500-700°С, содержащий NaOH и хлориды Na, K и Са, при следующем соотношении компонентов, мас.%: NaOH - 30-10; NaCl - 14-18; KCl - 21-28; CaCl2 - 35-44. Причем, после погружения изделия в щелочно-солевой расплав, их подвергают вибрационному воздействию.

Устройство для очистки изделий от следов свинцовых расплавов содержит корпус с крышкой, на которой смонтирован вибратор, соединенный со штоком для подвески очищаемых изделий, внутри корпуса расположены цилиндрическая емкость с коническим днищем для щелочно-солевого расплава и под ней емкость для сбора свинца с затвором и отверстием для вывода свинца, соединенные между собой каналом, причем вокруг емкости для щелочно-солевого расплава и под емкостью для сбора свинца расположены нагреватели.

Недостатком прототипа является коррозионное поражение поверхности очищаемых изделий и нарушение их товарного вида вследствие наличия в очищающем расплаве щелочи, а также низкая эффективность вибрационного механизма устройства очистки, вызывающего вибрацию очищаемых деталей, а не очищающей среды, что требует жесткой связи изделий с вибратором и вызывает повышенный шум, так как вибратор расположен на крышке устройства.

Задачей заявляемого изобретения является снижение коррозионной активности очищающей среды, повышение эффективности и снижение шумности устройства очистки изделий от следов свинцовых расплавов.

Технический результат - повышение качества поверхности и товарного вида очищаемых изделий, сокращение длительности, трудоемкости и шумности процесса очистки изделий от следов свинцовых расплавов.

Поставленная задача в заявляемом способе решается тем, что очистка стальных изделий от следов свинцовых расплавов осуществляется путем погружения изделий в предварительно нагретый до температуры отпуска материала изделий солевой расплав, содержащий хлориды Na и Са, после погружения изделий их подвергают механическому воздействию, в отличие от прототипа солевой расплав не содержит щелочи, а дополнительно содержит хлорид Ва и имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: NaCl - 21; BaCl - 31; CaCl2 - 48, при этом механическое воздействие на погруженные в солевой расплав изделия осуществляется фокусированными ультразвуковыми колебаниями, создаваемыми в этом расплаве.

Устройство для очистки изделий от следов свинцовых расплавов, содержащее корпус с крышкой, в которой закреплен шток для подвески очищаемых изделий, внутри корпуса расположена цилиндрическая емкость с коническим днищем для солевого расплава, и под ней емкость для сбора свинца с отверстием для слива свинца и затвором, соединенные между собой каналом, и нагревательные элементы емкостей солевого расплава и расплава свинца, отличающееся тем, что на коническом днище емкости солевого расплава установлены излучатели ультразвуковых колебаний, соединенные с генератором ультразвуковой частоты.

Благодаря применению для очистки стальных изделий от следов свинца расплава, нагретого до 450-780°С, представляющего собой эвтектическую смесь солей NaCl, BaCl и CaCl2, удаление свинца с поверхности изделий происходит в основном за счет ультразвуковых колебаний расплава солей, создаваемых излучателями ультразвуковых колебаний, которые закреплены на коническом днище корпуса заявляемого устройства. Расположение излучателей ультразвуковых колебаний на коническом днище корпуса обеспечивает фокусирование ультразвуковых колебаний в зоне очищаемых изделий и снижение термического воздействия солевого расплава на излучатели ультразвуковых колебаний.

Исключением из очищающего расплава щелочи устраняется его коррозионное воздействие на очищаемые изделия, а фокусированное ультразвуковое воздействие расплава на очищаемые изделия обеспечивает сокращение длительности процесса очистки, повышает его качество, снижение затрат на изготовление оснастки (нет необходимости жесткого закрепления изделий) и трудоемкости, при сохранении тех достоинств, которыми обладает прототип.

На фигуре 1 схематично представлен вариант выполнения заявляемого устройства.

Заявляемое устройство содержит корпус 1, в котором установлена цилиндрическая емкость 2, в которой находится смесь солей NaCl, BaCl, CaCl2 3, в коническом днище емкости 2 выполнен канал 4, соединяющий емкость 2 с емкостью для сбора свинца 5. На коническом днище закреплены излучатели ультразвуковых колебаний 6, связанные с генератором ультразвуковых колебаний 7. В нижней части емкости для сбора свинца 5 изготовлен канал для слива свинца 8, с затвором 9. На цилиндрической поверхности емкости 2 установлен нагреватель 10, а на емкости для сбора свинца установлен нагреватель 11. Емкость 2 сверху закрыта крышкой 12, на которой смонтирован шток 13 для подвески очищаемых изделий. На штоке 13 закрепляется очищаемое изделие 14. Для уменьшения тепловых потерь между боковыми и нижними поверхностями емкостей 2 и 5 и корпусом устройства 1 нанесен теплоизолирующий материал 15.

Очистка изделий от следов свинцового расплава осуществляется следующим образом. Смесь солей NaCl, BaCl, CaCl2 3 загружается в емкость 2, включаются нагреватели 10, и производится расплавление смеси 3 и нагрев ее на заданную температуру процесса. Изделия 14 закрепляются на штоке 13 и погружаются в расплав 3, где выдерживаются заданное время для прогрева и расплавления свинцового расплава на их поверхностях. Включается генератор ультразвуковых колебаний 7, и электрический сигнал подается на излучатели ультразвуковых колебаний 6. Излучатели ультразвуковых колебаний 6 вызывают ультразвуковые колебания соленого расплава 3, что обеспечивает удаление свинцового расплава с поверхности изделий 14. Под действием собственного веса капли свинцового расплава скатываются по коническому днищу емкости 2 через канал 4 в емкость для сбора свинца 5, где свинцовый расплав кристаллизуется. Аналогично производится очистка других изделий. После заполнения свинцом емкости 5 включается нагреватель 11, свинец расплавляется, открывается затвор 9 и через канал 8 производится слив свинцового расплава и его повторное использование.

Нагрев, который испытывают изделия в процессе очистки их поверхностей от следов расплава, может быть использован для проведения термической обработки материала изделия - отпуска. Для этого очистку изделий от следов расплава ведут при температуре, соответствующей температуре отпуска материала изделия.

Таким образом, благодаря изменению состава соленого расплава и созданию в соленом расплаве фокусированных ультразвуковых колебаний достигается решение поставленных задач - снижение коррозионной активности очищающей среды, что устраняет коррозию и потерю товарного вида изделий, повышение эффективности и снижение шумности устройства очистки изделий от следов свинцовых расплавов.

Пример. Очистке от следов свинцового расплава, оставшегося после нанесения диффузионных никель-хромовых покрытий из среды легкоплавкого расплава, подвергались оси роликовых ножей, изготовленные из стали 4Х5МФС, применяемые для перфорации стволов нефтяных скважин.

На поверхности осей после нанесения покрытий остался легкоплавкий расплав, состоящий из 87% свинца, 3% никеля, 3% хрома. Очистка осуществлялась путем погружения осей в расплав, содержащий NaCl - 21%, BaCl - 31%, CaCl2 - 48%, нагретый до температуры 520°С, с последующей выдержкой осей в расплаве в течение 1 часа. При выдержке ролика в расплаве через 10 минут после погружения их в солевой расплав включался генератор ультразвуковой частоты, что вызвало ультразвуковые колебания излучателей колебаний, а от них колебания соленого расплава. Частота колебаний составляла 20-25 КГц, длительность ультразвукового воздействия - 5-10 минут.

После извлечения осей из установки они были очищены от свинцового расплава, а выдержка ролика при температуре 520°С в течение 1 часа обеспечила проведение отпуска материала основы осей.

1. Способ очистки стальных изделий от следов свинцового расплава, включающий обработку изделий путем погружения их в предварительно нагретый до температуры отпуска материала изделия солевой расплав, содержащий хлориды Na и Са, причем после погружения изделий осуществляют механическое воздействие, отличающийся тем, что солевой расплав дополнительно содержит хлорид Ва при соотношении компонентов, соответствующем эвтектическому составу расплава, мас.%: NaCl - 21, BaCl - 31, CaCl2 - 48, а механическое воздействие на погруженные в солевой расплав изделия осуществляют фокусированными ультразвуковыми колебаниями, создаваемыми в этом расплаве.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие ультразвуковых колебаний осуществляют с частотой 20-25 кГц в течение 5-10 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплав нагревают до температуры 450-780°С.

4. Устройство для очистки стальных изделий от следов свинцовых расплавов, содержащее корпус с крышкой, в которой закреплен шток для подвески очищаемых изделий, внутри корпуса расположена цилиндрическая емкость с коническим днищем для солевого расплава, а под ней - емкость для сбора свинца с отверстием для вывода свинца и затвором, соединенные между собой каналом, и нагревательные элементы емкостей солевого расплава и расплава свинца, отличающееся тем, что на коническом днище емкости солевого расплава установлены излучатели ультразвуковых колебаний, соединенные с генератором ультразвуковой частоты.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что между стенками корпуса и емкостями для солевого расплава и расплава свинца расположен теплоизолирующий материал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к травлению горячекатаных полос из кремниевой стали и фильтрации травильных растворов, предназначенных для непрерывного травления этих полос при непрерывной очистке травильного раствора от образованного в нем кремнезема.

Изобретение относится к области эффективного удаления окалины, образующейся в процессе производства стального листа. .

Изобретение относится к химической обработке струйным методом поверхностей размещаемых на подвесках деталей машиностроения и приборостроения и применимо в гальваническом производстве, производстве печатных плат и других производствах, использующих данный метод обработки.

Изобретение относится к очистке поверхности деталей из различных жаропрочных никелевых сплавов, применяемые для изготовления лопаток турбин авиационных двигателей, физико-химическим воздействием растворами, а также к установке для его осуществления.

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к ремонту непрерывных травильных агрегатов цехов холодной прокатки стальных полос. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при обслуживании и ремонте систем отопления жилых зданий и производственных помещений. .

Изобретение относится к химической обработке металлов и может быть использовано для струйного травления внутренней поверхности труб, например труб для тепловыделяющих элементов из сплавов циркония.

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к непрерывным травильным агрегатам (НТА) цехов холодной прокатки полосы. .

Изобретение относится к области механики в химической промышленности и предназначено для подтравливания, например, фольгированных поверхностей заготовок печатных плат с целью улучшения адгезионных свойств перед прессованием или склеиванием заготовок.
Изобретение относится к очистке деталей газотурбинных двигателей из никелевых жаропрочных сплавов и может быть использовано в авиадвигателестроении, энергетике и других областях техники, где используются ГТД, и при ремонте.

Изобретение относится к технологическим процессам и устройствам для очистки поверхности изделий от следов свинцовых расплавов, остающихся на изделии после нанесения на них диффузионных покрытий, а также после использования свинцовых расплавов для термической обработки изделий.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способу удаления высокопрочных керамических стержней из полостей отливок лопаток, полученных литьем по выплавляемым моделям, и может быть использовано, в авиационном моторостроении и газотурбостроении.

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к способам травления медных печатных плат в рецикле с электрохимической регенерацией травильного раствора.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к удалению стержней твердофазного спекания и керамики из внутренних полостей сложнопрофилированных отливок, изготовленных по выплавляемым моделям.

Изобретение относится к облает пайки, в частности к составам для удаления графита перед пайкой чугуна, Целью изобретения является сокращение времени подготовки поверхности под пайку и уменьшение выделения вредных веществ в окружающую атмосферу .

Изобретение относится к очистке стальных изделий от следов свинцовых расплавов, остающихся на изделиях после нанесения на них диффузионных покрытий, а также после использования свинцовых расплавов для термической обработки изделий. В способе изделия погружают в предварительно нагретый расплав, не содержащий щелочей и представляющий собой солевой расплав, содержащий, мас.%: NaCl=20-30; CaCl2=80-70, причем после погружения изделий в солевой расплав их подвергают вращению. Устройство содержит корпус с крышкой, в которой закреплен шток для подвески очищаемых изделий, кинематически связанный с устройством, обеспечивающим вращение штока с частотой вращения от 50 об/мин до 3000 об/мин, и выполненным в виде мотор-редуктора. Внутри корпуса расположена цилиндрическая емкость с коническим днищем для солевого расплава, а под ней емкость для сбора свинца с отверстием для вывода свинца и затвором, соединенные между собой каналом. Устройство также снабжено нагревательными элементами емкостей солевого расплава и расплава свинца. Изобретение обеспечивает высокоэффективную очистку поверхности изделий от следов свинцовых расплавов без коррозионного поражения их поверхности, совмещение очистки с термической обработкой материала изделия, а также повышение надежности и долговечности устройства очистки изделий от следов свинцовых расплавов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.
Наверх