Раствор для виброобразивной очистки цинка и его сплавов
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 121 079 (21) 2828343/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5l)M. Кл .
С 23 G 5/02
С 09 К 13/06
Государственный комитет яо. делам изобретений н открытий
Опубликовано 230981. Бюллетень ¹ 35 (53) УДК 621..7.024.4 (088.8) Дата опубликования описания 250981
Г ""---Л.А. Никитина, А.А. Берещенко и М.Е. Шаинск
>
Ворошиловградский машиностроительный инстиФ т
4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОЧИСТКИ
ПИНКА И ЕГО СПЛАВОВ
Изобретение относится к средствам химико-механической обработки металлов и сплавов, в частности к растворам для виброабразивного шлифования цинка и его сплавов.
Известен водный раствор, используемый при виброабразивном шлифовании деталей из цинковых сплавов, который содержит хромпик в количестве 3 г/л и поверхностно-активное вещество
ОП-7 или ОП-10 в количестве 5—
/ Г11.
Однако процесс шлифования деталей в таком растворе длителен — 6 — 10 ч в зависимости от исходного состояния по15 верхности обрабатываемых деталей.
Кроме того, использование хромпика приводит к тому, что подлежащие сбросу в качестве сточных вод отходы рабочего раствора содержат ионы хрома, концентрации которых превышают предельно допустимые нормами промышленной санитарии. Это требует дополнительной очистки сточных вод.
Известен раствор для виброочистки цинка и его сплавов, содержащий олеиновую кислоту, хромпик, едкое кали, соду кальцинированную, триэтанол мин, нитробензол, карбоксиметилцеллюлоэу, сульфонол и воду (2 J.
Недостатком этого раствора является невысокая эффективность очистки.
Наиболее близким к предлагаемому является водный раствор, применяемый для химической обработки черных и цветных металлов и их сплавов при виброабразивной очистке и полировке (шлифовании), который содержит продукт реакции полиоксиэтиленалкилфенола (ПАВ) с фосфорной кислотой в количествах, соответствующих отношению
Р Ос и алкилфенолу от 1: 3 до 3:4 13).
Недостатком этого раствора является также его сравнительно малая эффективность воздействия на обрабатываемые детали из цинка и его спла вов, в результате чего процесс виброшлифования с применением такого
865980
1, 0-2,-5 раствора длится 3-5 ч при температуре около 90-100 С.
Цель изобретения — повышение производительности процесса.
Поставленная цель достигается тем, что раствор содержащий фосфорную кислоту поверхностно-активное вещест— во и воду, дополнительно содержит азотнокислый алюминий, сернокислый алюминий, треххлористое железо и тропеолин 00 свободную кислоту а в качестве поверхностно-активного вещества — пиридинобетаин (бетаналь) при следующем соотношении компонентов, вес. X:
Фосфорная кислота (уд.вес 1,6) 4,7-5,6
Азотнокислый алюминий
Серокислый алюминий 0,1-0,3
Тропеолин 00 свободная кислота 0,02-0,05
Треххлористое железо 0,03-0,07
Бетаналь 0,01-0 015
Вода Остальное
Фосфорная кислота является основным шлифующим реагентом, активное воздействие которого на поверхность обрабатываемого металла обусловлено рядом протекающих реакций, в результате которых металл растворяется. В начале обработки, когда концентрация фосфорной кислоты достаточно высока, образуются первичные фосфаты цинка, составляющие основу сплавов ЦАМ 4-1, ЦАИ 10-5, ВЛ 9-1,5 Zn(H Уменьшение концентрации Н РО по мере истощения раствора с течением времени обработки вызывает образование вторичных фосфатов ZnHP04 — труднорастворимых в воде, а затем и третичных фосфатов Zn (Ð04) - вовсе нерастворимых, которые, отлагаясь на поверхности металла в виде плотной прочной пленки, тормозят растворение, его сводя к минимуму активность воздействия фосфорной кислоты, что снижает производительность виброобработки. К тому же, с уменьшением концентрации Н Р04 повышается рН раствора, что способствуетначалу гидролиза первичных фосфатов, скорость которого увеличивается с дальнейшим повышением рН, н peзультатс чего бразовавшаяся ппенк» на мет;ыле дополнительно упрочняется. Для предотвращения нежелательного гидролиза и поддержания определенной кислотности среды в течение ВН6р006работки в раствор вводят тропеонин 00 свободную кислоту, которая является активатором, поддерживая растворение металла с необходимой скоростью при заданных значениях рН. Конечной целью виброобработки деталей из цинковых сплавов в химически активных растворах является получение микрорельефа поверхности, характеризуемого минимальной шероховатостью, соответствующей 9-му классу (достижение класса шероховатости обусловлено . требованиями, предъявляемыми к ловерхности металла). Для предотвращения коррозионного воздействия кислой среды (возникновения растравов) О раствор вводят ионы Fe и АР в виде солей АР(МО )3, 25 гесе3, лед(80,1) Химически — активное вещество неионогенного типа — пиридинобетаин (бетаналь) является в растворе поверхностно-активным веществом, состав которого определяется структурной формулой 0-С-"0 и соответствует МРТУ 6-14-55 68. Будучи поверхностно-активным веществом при виброобработке, в предлагаемом растворе бетональ является еще и смачивающе-моющим реагентом, что позволяет исключить предварительное обезжиривание деталей перед виб45 рообработкой, упрощая таким образом технологию использования раствора. При этом присутствие бетаналя, по сравнению с другими ПАВ, сохраняет естественный цвет поверхности металла, который в его отсутствие при виброобработке в растворе предлагаемого состава становится темным. Таким образом, избирательное воздействие каждого компонента раство55 ра при виброобработке деталей из цинка и его сплавов заключается в том, что Н Р04 действует как шлифующий реагент, тропеолин 00 свободная кисРезультаты виброабразивного шлифования деталей из сплава ЦАМ-4 в пред35 лагаемом растворе с различным содержанием химически активных компонентов представлены в табл. 1. Таблица 1 Приме(чание MI /см 1 ч 2 мкм Состав раствора, вес.X До обработ- После обки работки Следы механической подготовки поверхности (механические дефекты) удалены полностью, коррозионных повреждений Фосфорная кислота Азотнокислый алюминий 1,0 Сернокислый алюминий 0,1 Бетаналь 0,01 Тропеолин 00 нет 5 86598 лота, как буферный реагент и активатор. Fe и АР действуют как пас + сиваторы NO и СС вЂ” как активаторы 2Ф S04 — в качестве регулятора активирующего действия ионов СС, а бетаналь- 5 пов ерхностно-ак тив ного смачивающего, моющего и осветляющего реагента. В результате комплексного воздействия этих компонентов на металл в области оптимальных концентраций не 1О только з ичительно интенсифицируется процесс за счет сокращения времени виброобработки, но и удается получить требуемую микрошероховатость поверхности, соответствующую высокому клас- 15 су, без коррозионных повреждений микрорельефа. Раствор готовят перемешиванием в воде указанных компонентов. При этом смесь не подогревают. 20 Раствор испытывают в лабораторных условиях, для чего готовят три смеси (см, табл. 1), в каждой из которых в качестве твердого наполнителя используют бой шарошлифовальных кругов 25 КЧ-6, ВТ-ЧТ грануляцией 25-30 мм. 10 л раствора с наполнителем заливают в U-образный резервуар емкостью 120 л и обрабатывают им детали из цинкового сплава ЦАМ-4-1.Исходная ше- З0 роховатость поверхностей деталей соответствует R = 2,36-2,49 мкм, общий вес обрабатываемых деталей 35,5 кг. Виброшлифование.производят с частотой колебаний 2050 кол/мин при амплитуде 1,5-2,0 мм. Машинное время обработки 60 мин. Полученные результаты приведены в табл. 1, в табл. 2 даны сравнительные результаты обработки в разных растворах. Хорошее качество поверхности получают также при виброабразивном шлифовании литых под давлением деталей из цинковых сплавов ЦАМ-4, -1в, ЦАМ4-10, ЦАМ10-5 и ЦАМ9-1,5. Таким образом, предлагаемый раствор позволяет беэ замены рабочей среды получить требуемый класс чистоты обработанной поверхности {9-й класс). В предлагаемых концентрациях раствор не вызывает коррозии деталей при обработке. Максимальное машинное время виброабразивного шлифования каждой партии деталей составляет 60 мин, что в несколько раэ увеличивает производительность процесса обработки. К тому же, раствор прост в приготовлении, он не требует подогрева и может быть получен простым смешиванием необходимых компонентов. Отходы рабочего раствора, сбрасываемые в качестве сточных вод, не содержат опасных для окружающей среды концентраций химических реактивов и потому не требуют очистки перед сбросом. 865980 свободная кислота 0,02 Треххлористое железо 0,03 Остальное 2, 36 Вода 0,23 66, 73 Фосфорная кислота 5,2 Азотнокислый алюминий 1,5 Сернокислый алюминий 0,2 0,012 Бетаналь 0,03 Треххлористое железо 0,05 Ос тальное 2, 49 0,21 Вода 67,87 Фосфорная кислота 5,6 Азотнокислый алюминий 2,0 Сернокисльп" алюминий 0,3 0,015 Бетаналь нет 0,05 Треххлористое железо 0,07 2,46 66,71 0,22. Вода Остальное Тропеолин 00 свободная кислота Тропеолин 00 свободная кислота Сравнительные результаты виброаб-. разивного пшифования деталей из сплаПродолжение табл. ) Следы механической подготовки поверхности (механические дефекты) удалены полностью, коррозионных повреждений ва ПАХ 4-1 в предлагаемом и в известных растворах приведены в табл. 2. 865980 Колич ес тзо а 1 мг/см 1 ч После обработки в течение 1 ч До обработки вес. Х Фосфорная кислота 5, 2 1,5 Серокислый ( алюминий 0,2 0,03 0,05 0,012 Бетаналь 1,0 0,21 2,20 3 г/л 6 г/л 6,5 2,00 2,17 8,3 1 ч 4,0 1,28 2,18 l6,5 2,0 0,5 1,0 0,8 О,1 0,01 Карбоксилметилцеллюло за Сульфонол 0,01 0,01 1 5 0 35 2,22 Остальное 46,2 Вода Раствор и его состав, Предла raемый Азотнокислый алкминий Тропеолин 00 свободная кислота Треххлористое железо Вода Известный (1) Хромпик ОП-7 Известный 3) Фосфорная кислота в пересчете Рго Алкилфенол (a=90 С) Из в естный f2 ) Триэтаноламин Сода кальцини— рованная Олеиновая кислота Хромпик Едкое кали Нитробензол Остальное 66,5 Иеталлосъем, мкм Таблица 2 времени, необходимое для получения шероховатости поверхности, соответствующей 9-му классу 865980 Формула изобретения 0,1-0,3 0,0?-О, 05 0,03-0,07 0,01-0,015 Остальное 1О Составитель В. Олейниченко Редактор H. Егорова Техред Т. Маточка Корректор У. 11ономаренко Тираж 1051 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11.3 035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 8009/42 Филиал П1Ш "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Раствор для виброабраэивной очист. ки цинка и его сплавов, содержащий фосфорную кислоту поверхностно-актив ное вещество и воду, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, он дополнительно содержит азотнокислый алюминий, сернокислый алюминий. тропеолин 00 свободную кислоту, треххло. ристое железо и в качестве ПАВ пиридинобетаин (бетаналь) при следующем соотношении компонентов, вес.Ж: Фосфорная кислота (уд, вес 1,6) 4,7--5,6 Азотнокислый алюминий l,0-2,5 Сернокислый алюминий Тропеолин 00 свободная кислота Треххлорис тое железо Бетаналь Вода Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Объемная вибрационная обработка, ЭНИИМС, 1970, с. 53. 15 2. Авторское свидетельство СССР Ф 567738, кл. С 09 К 3/14, 1974. 3. Патент США Р 3932243, кл. 156-20, !976.
