Способ обработки пористых изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (21 ) 382350! /22-02 (22) 10.12.84 (46 ) 15.07.86. Бюл. N 26 (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой метаплургии (72) С.Г. Барай, И.Г. Будкевич и И,Н. Дзикович (53) 621.762 ° 8 (088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

В 389888, кл. В 22 F 3/10, 1970.

Япольский А.М. Травление металлов. М.-Л.. Машиностроение, 1964, с. 43.

„„SU„„! 243904 А 1 (50 4 В 22 F 3/24, С 25 F 3/06>

С 23 G 5/00 (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОРИСТЫХ

ИЗДЕЛИЙ преимущественно из хромоникелевых сталей и нихрома, включающий электрохимическое травление и очистку, отличающийся тем, что, с целью улучшения проницаемости и чистоты поверхности, травление осуществляют в 20-25%-ном растворе хромового ангидрида в концентрированной фосфорной кислоте при плотности тока 0,1-0,2 А/см и г о температуре 80-85 С, а очистку проводят с наложением ультразвука пос- . ледовательно в водном растворе, ам " миака и ацетоне с промежуточной промывкой в дистиллированной воде.!

243904

ВреТемператуПлотность

Состав раствора для травления

Материал пособ браотки мя трав— ра тока, А/см ления,. мин электролита, С

ПХ23Н18

Известный ?00-250 г

80 45 хромового ангидрида

60-90 r

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных пористых изделий, и может быть использовано для изготовления особо чистых фильтрующих элементов из хромоникелевых сталей и нихрома с повышенной точностью геометрических размеров.

Целью изобретения является улучшение проницаемости и чистоты поверхности изделий.

Способ осуществляют следующим образом.

Из порошка хромоникелевой стали или нихрома любым известным с;пособом прессуют заготовку, спекают ее в вакууме и подвергают механической обработке резанием или шлифованием с припуском на геометрический размер, превышающим глубину закупори,.вания пор,. который затем снимают электрохимическим травлением в растворе хромового ангидрида в фосфорной кислоте до полного восстановления ° пористой поверхности. После травления изделие помещают в ультразвуковую ванну и проводят двухстадийную очистку с промежуточной промывкой в дистиллированной воде, а затем сушат в вакуумном сушильном шкафу в присутствии силикагеля.

Применение в качестве электролита при электрохимическом травлении

20-25 -. ного раствора хромового ангидрида в концентрированной фосфорной кислоте позволяет эффективно проводить процесс травления хромоникелевых сталей и нихрома, удаляя при этом внешний слой деформированного в процессе механической обработки металла толщиной до 1 мм.

Содержание в растворе хромового ангидрида больше 25 требует увеличения плотности тока, что связано с трудностями эксплуатационного характера, а результаты получаются невоспроизводимыми. При соотношении меньше 20 существенно уменьшается

10 растворимость фосфатов железа и никеля., что приводит к сокращению срока службы электролита.

Для снятия деформированного в результате механической обработки слоя

15 металла экспериментально подобраны режимы электрохимического травления (плотность тока 0,1-0,2 А/см и температура электролита 80-85 С), которые обеспечивают максимальную ско»

20 рост:ь съема металла.

При режимах меньше нижних предельных раэко замедляется скорость процесса, что приводит к увеличению времени травления ° Процесс травления становится неэффективным, особенно для стравливания припусков, полученных при обработке спеченных изделий резанием.

Ппотность тока больше 0,2 А/см

30 обусловливает интенсивный разогрев электролита, перегрев контактов. При температуре свьппе 85 С выделяется большое количество шлама, загрязняющего поверхность обрабатываемого

35 изделия, происходи1 быстро е истощение электролита.

С целью повьппения чистоты изделий разрабстан способ очистки после электрохимического травления, обеспечи40 ваюший полное удаление электролита

)243904

Сред Налиний чие

Пористость

Проницаемо сть, К ° 1О м

Геометрические размеры, мм следиа мет изделий, % дов травильного" фао.

=19 мм

Н=39,5 пор мкм раствора

38 8 5,6

+0,16 -0,10 +0,01

16 Да из пор изделия. Он включает промывку в водном растворе аммиака для связывания ионов хрома в растворимый аммначный комплекс и для нейтрализации фосфорной кислоты, промежуточную промывку в дистиллированной воде и вытеснение воды из пор ацетоном, который затем высушивается под вакуумом в присутствии силикагеля, адсорбирующего влагу. Очистка проводится в ультразвуковой ванне, способствующей проникновению очищающих жидкостей в поры изделия. Время каждой стадии промывки не менее 5 мин. Таким образом, обеспечивается гарантия получения особо чистых пористых изделий.

Пример. Необходимо получить особо чистые трубчатые фильтрующие элементы из порошков хромоникелевой стали и нихрома с геометрическими размерами )„„,= )9 мм;

Эвн 15,ого мм и Ь =39,5+0,2 мм, пористостью П щ = 35-30%, средним размером пор 2, = 20-40 мкм и проницаемостью по воздуху К = 1020Ф)P 43

Для этого иэ порошков ПХ23Н18 фракции 0,10 мм и ПХ20Н80 фракции

0,10 мм гидродинамическим методом при давлении 300 ИПа прессовали цилиндрические заготовки и спекали их в вакууме при Т = 1250 С и 7 =

= 4 ч. После спекания заготовки имели размеры Ъ„ „= 19,9-20,1 мм;

D s„ = 13,45-13,70 мм и L=40,5

41,2 мм, пористость По, = 36,037,9%, средний размер пор D = 2133 мкм и проницаемость К = 11"-: Ъ 2

15 ° 10 м . Спеченные заготовки под- . вергали механической обработке резанием по режимам: скорость резания

200 об/мин и подача 0,75 мм/об. При этом оставляли припуск на глубину закупоривания пор 450-500 мкм. В процессе механической обработки нарушалась поровая структура материалов вследствие закупорки пор в поверхностном „слое. !

Удаление внешнего слоя металла, закупорившего поры, проводили методом электрохимического травления в

20-25%-ном растворе хромового ангид-. !

5 рида в концентрированной фосфорной кислоте при плотности тока 0,1

0,2 А/см и температуре электролита 80-85 С. В зависимости от степеа ни истощения электролита время трав о ления составляло )0-15 мин. При этом за указанное время происходило стравливание деформированного. слоя металла и полное восстановление пористой поверхности заготовок. В качестве экспериментов проводились также исследования по электрохимическому травлению по режимам меньше нижних и больше верхних предельных, а также в электролите и по известным режимам.

Характеристики пористых проницаемых изделий повышенной точности после механической обработки, полученньгх методом гидродинамического прессования (p = 300 МПа) и вакуумного спекания (Т = 1250 С и ь =4 ч) из порошков,хромоникелевой стали

ПХ23Н18 и нихрома ПХ20Н80, приведены в таблице.

1243904

Способ обработки

Материал

Состав раствора для травления

Плотность

Вре

Температумя тока, А/см травления, мин ра элект— ролита, Ос ортофосфорной кислоты

Известный

80 11

То же

20%-ный раствор едкого натра в дистиллированной воде 0,20

20 15

20%-ный раствор хромового ангидрида в фосфорной кислоте 0 05

Предложенный

70 22

80 15

0,10

20%

0,15

22%

12

85

0,20

25%

0 25

90

30%

Известный 200-300 г хромового ангидрида

ПХ20Н80

80 45

60-90 г ортофосфорной кислоты

200-30g г хромового ангидрида

80 12

60-90 ортофосфорной кислоты

Известный 20%-ный раствор ед- 0 20 кого натра в дистиллированной воде 243904 продолжение таблицы

Пористость

ПроницаеНалиСред ний чие мо сть

1,10- з сле3

МQR

=19 мм

15 мм

Н39,5 ного раствора

-0,38

+0,35 +0,21

44 2 17 3 41 6 Да

37,2 0,23 — Да

38,3 12,8 28 Нет +0,05

+0,1

-0,01

30 Нет

38,4 13,1

-0,01

-0,06. +0,01

38,2 13,0 32 Нет -0,04 +0,01

-0,05

38;4 11,6 25 Нет

-0,02

385 82 22 Нет -0203 -005

+0,15

4,9 14 Да

37,9

14,2 35,2 Да

44,5.36 ° 4 О, 15 — Да

-0,28 +0,02

+0,29 иэделий, 7 диаметр пор, мкм дов травильГеометрические раэмеры, мм

+0,28 +0,26 . +0,05

+0 15 -0,10 Ф0,02

-0,43 +0,29 -0,45

1 243904

Способ обработки

ПлотНОСТЬ

ВреМатериал

Состав раст—

Температувора для травления ра тока, A/ñì трав— ления, мин электролита, с

Предложенный

70 21

0 10 80 12

0,15 82 1О

0,20 85 10

22%

25%

0,25 90

30%

После электрохимического травления спеченные пористые изделия подвергали двухстадийной очистке в ультразвуковой ванне последовательно в 3%-ном водном растворе аммиака и ацетоне с промежуточной промывкой в дистилли- З5 рованной воде. При этом время каждой

15%-ный раст- 0 05 вор хромового ангидрида в фосфорной кислоте

20% стадии промывки составляло 5-10 мин.

Окончательную сушку Осуществляли в вакуумном сушильном шкафу при комнатной температуре и вакууме 10 мм рт.ст. в присутствии силикагеля.

Таким образом, предложенный способ обработки пористых изделий обеспечи1243904

Продолжение таблицы

Пористог ть

Проницае—

НалиСред ний

Геометрические размеры, мм чие иэделий, 7. мость

К ° 10 м" диаслеметр пор, мкм дов

=15 мм

Э н — !9 мм

Н = 39,5 травильного раствора

+0,11

-0,02

+0,03

11,0 25 Нет

37,1

-0,1

-0,07 +0,01

37,0 11,5 26 Нет

37,1 11,2 27 Нет

37,3 10,1 24 Нет

-0,04 +0,02

-0,04 +0,02 +0,12

+0,083 -0,04 +0,05

37,8

21 Нет

7,4 навливаются средний диаметр пор и пористость изделия. вает по сравнению с известным способом следующие технико-экономические преимущества: улучшаются гидравлические характеристики пористых проницаемых изделий повышенной точности пос3. ле механической обработки; проницаемость повышается в 52-56 раэ восста Кроме того, улучшается чистота пористой поверхности изделия за счет исключения следов травильного раствора.

Составитель Т. Шевелева

Техред О.Гортвай

Редактор M. Бандура

Корректор О. Луговая

Заказ 3749/14

Тираж 757

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4