СССР де делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 621.?9" .425(088. 8) В.Н. Паутов, Г. К.Лупенко, Б.П.НалетстеНК Васина и Е. Б. Андросова (72) Авторы изобретения

1 (71) Заявитель (4) СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮИИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ

Изобретение относится к обработке металлов и сплавов химическими способами, а именно к травлению металлов, и может быть использовано в машиностроении для получения высококачественных поверхностей.

Известен способ травления алюминия и его сплавов в щелочном растворе. При травлении в таком щелочном растворе поверхность сплава становит10 ся шероховатой. С увеличением глуби" ны травления шероховатость поверхности увеличивается на 2-4 класса по сравнению с исходнойГ1 j.

Недостатком данного способа травления алюминиевых сплавов в однокомпонентном щелочном растворе является резкое увеличение шероховатости обрабатываемой поверхности. Для снижения шероховатости в щелочной раствор вводят добавки - различного рода окислители, восстановители, поверхностно-активные вещества и т.д.

Наиболее близким к предложенному является способ травления деталей из алюминиевых сплавов в щелочном растворе, содержащем добавки, снижающие шероховатость обрабатываемой поверхности: надсернокислый аммоний, гипосульфид натрия и фтористый калий(2).

Недостатком этого способа травления является невозможность получе" ния поверхности с шероховатостью выше пятого класса, в то время, как например, для обе спе чения повышенной коррозионной стойкости требуется более высокое качество поверхности (шестой-девятый класс шероховатости) .

Цель изобретения " снижение шероховатости поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу травления, в щелочном растворе, содержащем добавки, снижактцие шероховатость поверхности, перед травлением в ванну с 92607 раствором устанавливают медную пластину и на период травления накоротко замыкают ее с обрабатываемой алюминиевой заготовкой, при этом площадь медной пластины в 40-50 раз больше площа- ди поверхности алюминиевой заготовки, а в качестве добавок вводят смесь железосинеродистого калия и желеэистосинеродистого калия при соотношении содержания каждой из солей к содержа- 10 нию щелочи 1:1-1:4.

Алюминиевая заготовка имеет более отрицательный потенциал, чем медная пластина, поэтому при их соединении, происходит перераспределение потенциалов, в результате чего повышается потенциал заготовки. Причем, чем больше площадь пластины, тем больше ее влияние на потенциал заготовки, Потенциал алюминиевых сплавов го при растворении без пластины примерно 1,4-1,6 В. Потенциал окислительно-восстановительной системы

Fe (CN )< Fe (CN) + e щелочной среде на медной пластине примерно + 0,6 В.

При замыкании детали из алюминиевого сплава и медной пластины накоротко устанавливается потенциал между значениями вЂ” 1,4 В и + 0,6 B. Так как площадь медной пластины во много раз больше площади алюминиевой детали (40- 0 раз), то средний потенциал устанавливается примерно + 0,4В и шероховатость травленой поверхности 0,2-1,8 мкм за счет снижения скорости растворения сплава и выравнивания скорости растворения его составляющих.

Роль добавок железосинеродистого и железистосинеродистого калия, в растворе заключается в том, что только при их совместном присутствии образуется окислительно-восстановительная система, которая при наличии медной пластины. замедляет скорость растворения сплава и выравнивает скорость растворения его составляющих, что приводит к снижению шероховатости.

В щелочном растворе соли низшей

50 и высшей валентности могут одновременно находиться, если не происходит образование гидроксидов железа, разрушающих комплексные ионы. Образоваwe гидроксидов железа не происходит так как количество свободных ионов

Fe . и Ге существенно меньше, чем

Яф их нужно для образования осадка гидроксидов. Количество свободных ио«в F6 + Ге 1+ в щелочной среде обусловлено константой равновесия гидроксидов Ее(ОЩ и Ге(ОН)г . При потенциале в диапазоне (-07) (+ 0, В 7 в зависимости от концентрации щелочи в растворе, значительно снижается выделение водорода Н из воды щелочного раствора на поверхность травящейся заготовки. В результате этого снижается экранирование водородом травящейся поверхности, что ведет к более равномерному растворению металла заготовки и за счет этого к значительному снижению шероховатости обрабатываемой заготовки. Если соотношение площадей медной пластины и обрабатываемой поверхности меньше, чем 40:1, то потенциал обрабатываемой заготовки смещается относительно указанного диапазона в более отрицательную сторону, и поэтому снижения шероховатости не наблюдается. При увеличении площади медной пластины более, чем в 50 раз по отношению к площади обрабатываемой поверхности, величина потенциала остается в указанном диапазоне и дальнейшего снижения шероховатости не наблюдается, поэтому дальнейшее увеличение площади медной пластины нецелесообразно. Изменение площади пластины внутри указанного диапазона мало влияет на эффект снижения шероховатости. Изменение содержания каждой из солей в указанном диапазоне влияет на эффект незначительно.

При отсутствии в растворе одного иэ факторов - добавки или медной пластины, эффект не проявляется.

Пример. Берут несколько ще"" лочных растворов с различным содержа- нием в них солей (от 16 до 160 г/л), при этом выдерживают соотношение каждой из солей к щелочи в растворе

1:0,5 1:5. Содержание солей в смеси берут в равных количествах.

Пример. Образец иэ алюминиевого сплава Д 16 размером 10х10 см с исходной шероховатостью поверхности седьмого класса обезжиривают, покрывают защитным лакокрасочным покрытием, вырезают в покрытии окно травления площадью 2 см : Для травления берут раствор едкого натра с концентрацией

80 г/л, содержащий добавку, снижающую шероховатость травленой поверхности. В качестве добавки используют смесь двух солей: железосинеродистого калия К (Ге(СИ )) в коли5 9260 честве 40 г/л и желеэистосинеродистого калия К4(Ге(СЩ ) в количестве

40 г/л, т.е. соотношение концентраций каждой из солей к щелочи в растворе равно 1:2. В процессе травления поддерживают температуру раствора 70 2оС. Перед травлением в ванну с раствором устанавливают медную пластину, после чего в раствор погружают образец и накоротко замыка- о ют медной проволокой пластину и образец на весь период травления. Образец травят на глубину 0,05 см.

Площадь медной пластины 80 см т.е. в

:,40 раз больше площади обрабатываемой 1s поверхности образца. В процессе травления стационарный потенциал заготовки замеряют на потенциостате, и он равен +0,42 В. Скорость травления 0,3 мм/ч. После травления шеро- 2о ховатость поверхности 1,3 мкм, что соответствует седьмому классу шероховатости. Замеры шероховатости проЗначение стационарного потенциала растворения, В

Величина шерохо" ватости обрабатываемой поверхности, мкм/класс

22, (4)

0,2, (9)

1,3, (7)

1,8, (7)

18, (5)

27-30, (4) 0,4б

1:0,5

+O,47

+О, 42

1:2

1:4

+0,4

-0,8

-1«5

1:5

Известный способ (2) 12 "20, (5 ) При соотношении соли к щелочи как 1:0,5, щелочи нужно брать в два раза меньше, что,вызывает умейьшение скорости травления и повышение шероховатости поверхности, поэтому соотношение 1:0«5 принимаем в качестве нижнего предела.

Из таблицы видно, что высокий класс" шероховатости имеет. образцы при соотношении концентрации каждо" соли к щелочи 1:1-1:4. При соотношении концентрации эа указанным пределом 1:5 потенциал растворения образцов изменяется в отрицательную сторону и шероховатость поверхности резко возрастает. Оптимальным является соотношение концентрации каждой из солей к щелочи 1:1. Изменение содержания каждой из солей в смеси в указанных пределах не оказывает существенного влияния на изменение ,шероховатости. При травлении меняют

Отношение концентрации каждой соли к концентрации щелочи

Способ, принятый за базу сравнения

74 б водят на профилометре - профилографе модели 201.

Предлагаемый способ химического травления обеспечивает высокое качество обработки поверхности деталей из алюминиевых сплавов. Так, после травления по предлагаемому спо. собу поверхность имеет шероховатость шестого-девятого класса, а по известному способу (2) до пятого класса. Одновременно проводят травление аналогичных образцов по известному спосо- бу(21 в растворе следующего состава, г/л: едкий натр 250; надсернокислый .аммоний 17; серноватистокислый натрий 20 калий фтористый 7 при

85t2 C, а также по способу, принятому за базу сравнения в растворе состава, г/л: едкий натр 170; триэтаноламин 20; тиомочевина 8 при 85 2 С.

Результаты экспериментов занесены в таблицу. для доводки поверхности деталей по шероховатости °

Способ травления деталей из алюминиевых сплавов в щелочном растворе, содержащем добавки, снижающие шероховатость поверхности, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения шероховатости поверхности, перед травлением в ванну с раствором устанавливают медную пластину, на период травления накоротко замыкают ее с обрабатываемой алюминиевой заготовкой, при этом плсщадь медной пластины в 40-50 раз больше площади поверхности заготовки, а в качестве добавок взята смесь железосинеродистого и железистосинеродистого калия при соотношении содержания каждой из солей к содержанию щелочи 1:11:4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу; Л., Лениздат, 1975, с.176.

2. Авторское свидетельство СССР

11 322423, кл. 23 F 1/04, 1970.

Составитель В.Олейниченко

Редактор Н.Ромжа Техред N. Кастелевич Корректор .Рошко

Заказ 2895/12 Тираж 1049 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

7 926074 8 соотношение площадей медной пластины и заготовки, опуская в раствор пластины с площадями от 70 до 120 см.

Если соотношение площадей меньше, чем 40;1, то потенциал обрабатывае- Формула изобретения мой заготовки смещается в более отрицательную сторону, что ведет к увеличению шероховатости.

При увеличении площади медной пластины более, чем в 50 раз по от- 10 ношению к площади обрабатываемой поверхности, величина потенциала остается в пределах +0,4 - +О, 5 и дальнейшего снижения шероховатос- ти не наблюдается, поэтому даль- 15 нейшее увеличение площади медной пластины нецелесообразно.

Предложенный способ обеспечивает высокое качество обработки поверхности деталей из алюминиевых спла- 2о вов. Так, после травления по предложенному способу поверхность имеет шероховатость шестого-девятого классов, а после травления по известному способу )2) - четвертого 25 класса, а по способу, принятому за базу сравнения - пятого класса.

1ри этом фактор травления и точность обработки не изменяются. Скорость травления снижается в 3-5 раз, поэто30 му способ целесообразно. испольэовать