SU865980A1 - Раствор дл виброобразивной очистки цинка и его сплавов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к средствам химико-механической обработки металлов и сплавов, в частности к растворам дл  виброабразивного шлифовани  цинка и его сплавов. Известен водный раствор, использу емый при виброабразивном шлифовании деталей из цинковых сплавов, который содержит хромпик в количестве 3 г/л и поверхностно-активное вещество ОП-7 или СП-10 в количестве 5 7 г/л . Однако процесс шлифовани  деталей в таком растворе длителен - 6-10 ч в зависимости от исходного состо ни  п верхности обрабатываемых деталей. Кроме того, использование хромпика приводит к тому, что подлежащие сбро су в качестве сточных вод отходы рабочего раствора содержат ионы хрома, концентрации которых превышают предельно допустимые нормами промьтшленной санитарии. Это требует дополнительной очистки сточных вод. Известен раствор дл  виброочистки цинка и его сплавов, содержащий олеиновую кислоту, хромпик, едкое кали, соду кальцинированную, триэтанолэ ин, нитробензол, карбоксиметилцеллюлозу, сульфонол и воду 2 J. Недостатком этого раствора  вл етс  невысока  эффективность очистки. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  водный раствор, примен емый дл  химической обработки черных и цветных металлов и их сплавов при виброабразив ной очистке и полировке (шлифовании ) , который содержит продукт реакции полиоксиэтиленалкилфенола (ПАВ) с фосфорной кислотой в количествах , соответствующих отношению РдОу и алкилфенолу от 1:3 до 3:4 fSj. Недостатком этого раствора  вл етс  также его сравнительно мала  эффективность воздействи  на обрабатываемые детали из цинка и его сплавов , в результате чего процесс виброшлифовани  с применением такого раствора длитс  3-5 ч при температур около 90-100 с. Цель изобретени  - повышение производительности процесса. Поставленна  цель достигаетс  тем что раствор содержащий фосфорную кислоту поверхностно-активное вещест во и воду, дополнительно содержит азотнокислый алюминий, сернокислый алюминий, тре-ххлористое железо и тро пеолин 00 свободную кислоту а в качестве поверхностно-активного вещест ва - пиридинобетаин (бетанапь) при следующем соотношении компонентов, вес.%: Фосфорна  кислота ( уд.вес 1,6) 4,7-5,6 Азотнокислый алюминий1,0-2,-5 Серокислый алюминий0,1-0,3 Тропеолин 00 свободна  кислота 0,02-0,05 Треххлористое железо0,03-0,07 Бетаналь0,01-0,015 ВодаОстальное Фосфорна  кислота  вл етс  основным шлифующим реагентом, активное воздействие которого на поверхность обрабатываемого металла обусловлено р дом протекающих реакций, в результате которых металл раствор етс . В начале обработки, когда концентраци  фосфорной кислоты достаточно высока образуютс  первичные фосфаты цинкaj доставл ющие основу сплавов ДАМ 4-1 ДАМ 10-5, ДАМ 9-1,5 ), которые хорошо растворимы в воде и не преп тствуют дальнейшему процессу растворени  поверхностного сло  металла при виброобработке.. Уменьшение концентрации по мере истощени  раствора с течением времени обработки вызывает образование вторичных фосфатов ZnHPO - труд норастворимых в воде, а затем и третичных фосфатов Zn(PO),|, - вовсе н растворимых, которые, отлага сь на поверхности металла в виде плотной прочной пленки, тормоз т растворение , его свод  к минимуму активност воздействи  фосфорной ки и1Оть1, что снижает производительность виброобработки . К тому же, с уменьшением концентрации повьшаетс  рН раствора, что способствуетначалу ги ролиза первичных фосфатов, скорость которого увеличиваетс  с дальнейшим 4 повышением , и результате чего образовавша с  пленка на мет;и1ле дополнительно упрочн етс . Дл  предотвращени  нежелательного гидролиза и поддержани  определенной кислотности среды в течение виброобработки в раствор ввод т тропеолин 00 свободную кислоту, котора   вл етс  активатором, поддержива  растворение металла с необходимой скоростью при заданных значени х рН. Конечной целью виброобработки деталей из цинковых сплавов в химически активных растворах  вл етс  получение микрорельефа поверхности, характеризуемого минимальной шероховатостью, соответствующей 9-му классу (достижение класса шероховатости обусловлено требовани ми, предъ вл емыми к поверхности металла). Дл  предотвращени  коррозионного воздействи  кислой среды (возникновени  растравов) в г1аствор ввод т ионы Ре и виде солей AE(NO)a, FeCe,, Ае,(50д). Химически-активное вещество неионогенного типа - пиридинобетаин (бетаиаль )  вл етс  в растворе поверхностно-активным веществом, состав которого определ етс  структурной формулой I 0-CtO и соответствует МРТУ 6-14-53 68. Будучи поверхностно-активным в еществом при виброобработке, в предлагаемом растворе бетональ  вл етс  еще и сма-чивающе-моющим реагентом, что позвол ет исключить предварительное обезжиривание деталей перед виброобработкой , упроща  таким образом технологию использовани  раствора. При зтом присутствие бетанал , по сравнению с другими ПАВ, сохран ет естественный цвет поверхности металла , который в его отсутствие при виброобработке в растворе предлагаемого состава становитс  темным. Таким образом, избирательное воздействие каждого компонента раствора при виброобработке деталей из цинка и его сплавов заключаетс  в том, что действует как шлифующий реагент, тропеолин 00 свободна  кислота , как буферный реагент и активан АЕ тор, Fe действуют как пасN0 и Ct - как активаторы, сиваторы, ,, 50 - в качестве регул тора активирующего действи  ионов СС7 э бетанал ловерхностис-активного смачивающего, моющего и осветл ющего реагента. В результате комплексного воздействи  этих комлонентов на металл в области оптимальных концентраций не только значительно интенсифицируетс  процесс за счет сокращени  времени виброобработки, но и удаетс  получит требуемую микрошероховатость поверхности , соответствутощуто высокому клас су, без коррозионных повреждений мик рорельефа. Раствор готов т перемешиванием в воде указанных компонентов. При этом смесь не подогревают. Раствор испытывают в лабораторных услови х, дл  чего готов т три смеси (см. табл. 1), в каждой из которых в качестве твердого наполнител  используют бой шарошлифовальных кругов КЧ-6, ВТ-ЧТ гранул цией 25-30 мм. 10 л раствора с наполнителем зали вают в и-образный резервуар емкостью 120 л и обрабатьшают им детали из цинкового сплава ДАМ-4-1.Исходна  ше роховатость поверхностей деталей соответствует RQ 2,36-2,49 мкм, общий вес обрабатываемых деталей 35,5 кг. Виброщлифование-производ т с частотой колебаний 2050 кол/мин при амплитуде 1,5-2,0 мм. Машинное врем  обработки 60 мин.

Таблица 1 Полученные результаты приведены в табл. 1, в табл. 2 даны сравнительные результаты обработки в разных растворах. Хорошее качество поверхности пблучают также при виброабразивном шлифовании литых под травлением деталей из цинковых сплавов ЦАМ-4, -1в, ЦАМ4-10, ЦАМ10-5 и ЦАМ9-1,5. Таким образом, предлагаемый раствор позвол ет без замены рабочей среды получить требуемый класс чистоты обработанной поверхности {9-й класс). В предлагаемых концентраци х раствор не вызывает коррозии деталей при обработке. Максимальное машинное врем  виброабразивного шлифовани  каждой партии деталей составл ет 60 мин, что в несколько раз 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 дл  окружающей среды концентраций химических реактивов и потому не требуют очистки перед сбросом . Результаты виброабразивного пшифовани  деталей из сплава ЦАМ-4 в предлагаемом растворе с различным содержанием химически активных компонентов представлены в табл. 1.

Фосфорна  кислота

Азотнокислый алюминий

Сернокислый алюминий

Ветаналь Тропеолин 00

Следы механической подготовки поверхности (механические дефекты ) удалены полностью, коррозионных повреждений

нет

свободна 

0,02 кислота

Треххлористое

0,03 железо Остальное

2,36

Вода

Фосфорна 

5,2 кислота

Азотнокислый 1,5 алюминий

Сернокислый

0,2 алюминий 0,012

Бетаналь

Тропеолин 00 свободна 

0,03 кислота

Треххлористое

0,05 елезо

2,49

Вода Остальное

осфорна 

5,6 кислота

зотнокислый 2,0 люминий

ернокислый

0,3 алюминий 0,015

етаналь

Тропеолин 00

свободна 

0,05

кислота

Треххлористое

0,07 железо

2,46

Вода Остальное

Сравнительные результаты виброабразивного шлифовани  деталей из сплаПродолжение табл. 1

0,23

66,73

0,21

67,87

Следы механической подготовки поверхности (механические дефекты ) удалены полностью, коррозионных повреждений

нет

66,71

0,22

ва ПАМ 4-1 в предлагаемом и в известных растворах приведены в табл. 2.

р е дл а г а е мый

Фосфорна  кислота 5,2

Азотнокислый

алкминий1,5

Серокислый1

алюминий 0,2

Тропеолин 00

свободна 

кислота0,03

ТреххлориСтое

железо0,05

Бетамаль 0,012

ВодаОстальное

звестный р

Хромпик 3 г/л

ОП-76 г/л

звестный р31

Фосфорна  кислота в пересчете

1,0

0,21

2,20

66,5

6,5

2,00

2,17

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Раствор дл  виброабразивной очистки цинка и его сплавов, содержащий фосфорную кислоту поверхностно-актив ное вещество и воду, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности процесса, он дополнительно содержит азотнокислый алюминий, сернокислый алюминий, тропеолин 00 свободную кислоту, треххпористое железо и в качестве ПАВ пиридинобетаин (бетаналь) при следующем соотношении компонентов, вес.%:

   Фосфорна  кислота

   (уд. вес 1,6) 4,,6

   Азотнокислый

   алюминий1,0-2,5

   0,1-0,3

   о0 ,02-0,05

   0,03-0,07

   0,01-0,015

   Остальное

   Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе 1. Объемна  вибрационна  обработка , ЭНИИМС, 1970, с. 53.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 567738, кл. С 09 К 3/14, 1974.
3. 3. Патент США № 3932243, кл. 156-20, 1976.