Способ химического полирования металлических деталей

 

Изобретение относится к химическому полированию поверхности метал лов , в частности к управлению процессом полирования, может быть использовано в электронной технике. Цель изобретения - повьппение точности съема металла. Способ сводится к определению времени вьздержки деталей в травящем растворе ( 2 выд Причем плотность загрузки деталей в растворе должна быть 1-2 . Детали погружают в разогретый раствор ,и после установления минимума температуры (Г(„„„ ) раствора вьщерживают детали Ъ течение .времени, которое задается ( ) соответственно требуемому съему металла с деталей. Общая продолжительность выдержки деталей в растворе определяется по формуле выдт 1,,„„ . Изобретенный способ позволяет получить определенный заданный заранее съем металла с деталей. 3 ил. 2 табл. сл 00 ел со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (II) 41 А1 (Р11 4 С 23 F 3/00, 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3984660/23-02 (22) 27.11.85 (46) 15.12.87. Бюл. Ф 46 (72) P.И.Федукина, В.А.Евцихевич, Л.С.Семенова и Н.H.Ùèòoâà (53) 621.794:621.7.025 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 138445, кл. С 23 F 1/00, 1957.

Авторское свидетельство СССР

У 185180, кл. С 23 F i/28, 1964. (54) СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к химическому полированию поверхности металлов, в частности к управлению процессом полирования, может быть использовано в электронной технике. Цель изобретения — повьппение точности съема металла. Способ сводится к определению времени выдержки деталей в травящем растворе (С „, ). Причем плотность загрузки деталей в растворе должна быть- 1-2 см /см . Детали погружают в разогретый раствор и после установления минимума температуры (Гц„„) раствора выдерживают детали в течение -времени, которое задается (Г с,д ) соответственно требуемому съему металла с деталей, Общая продолжительность выдержки деталей в растворе определяется по формуле5 (g + g Изобретенный способ позволяет получитЬ определенный заданный заранее съем. металла с деталей. 3 ил. 2 табл.

1359341

"eblis, =

1 5

/ мнн Эадс н где 0 . мн н

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов при автоматическом управлении химическим полированием, может быть использовано в электронной технике.

Цель изобретения — повышение точности съема металла.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

Раствор для полирований нагревают до заданной температуры, нагрев отключают, и погружают детали в раствор. Одновременно включают устройство для отсчета времени пребывания деталей в растворе. Температуру раствора измеряют, фиксируют время достижения минимума температуры раствора после погружения в него деталей, далее по приведенной формуле рассчитывают необходимое время выдержки деталей. По истечении расчетного времени детали переносят на промывку.

При погружении деталей в предварительно нагретый раствор температура последнего резко падает. Уже в момент погружения начинается реакция растворения металла в кислотах, но- сящая экзотермический характер. 3а счет выделяющейся в ходе реакции теплоты температура раствора начинает расти. Изменение температуры в ходе полирования деталей представлено на графиках, где на фиг. 1 показа%а зависимость изменения температуры от активности травильного раствора; на фиг. 2, 3 — зависимость изменения температуры от плотности загрузки. Перегиб на температурной кривой означает, что в данной точке достигнута скорость реакции, при которой ее тепловой эффект равен тепловым потерям в окружающую среду. Таким образом, точки перегиба на температурных кривых являются характеристическими точками для каждого данного процесса, и их можно принять за опорную точку отсчета по-. стоянного времени обработки. Разница в абсолютном значении минимума температуры приводит к разности во времени выхода на линейный участок температурной кривой после начала с разогревания раствора (точки 1, 2

3 на фиг.1), а время выхода на этот участок составляет примерно 1,5Г„„н

Время достижения минимума температуры зависит от травильной активности раствора, т.е. от содержания кислот в нем, и температуры при погружении

50 в него деталей, а также от свойств обрабатываемой поверхности, в частности наличия невидимой невооруженным глазом окисной пленкИ, адсорбированных загрязнений, которые так или иначе задерживают начало активного растворения. Поэтому данный способ позволяет не учитывать подготовку поверхности (режимы формирования деталей, их отжига и т.д.).

Чем более активен раствор, чем меньше теплопотери в окружающую среду, тем быстрее достигается минимум температуры и выше его абсолютное значение.

Экспериментально установлено, что в растворах с различной активностью по прошествии с момента погружения времени, равного 1,5 о „„„, съем получается одинаковым, а в процессе дальнейшей обработки приращение съема в пределах работоспособности раствора пропорционально времени.

При отсчете времени выдержки не с момента погружения, а с момента

1,5 ь „н, съем при одном и том же времени (с „) получается одинаковым независимо от активности раствора и характера предварительной обработки деталей, поскольку точка отсчета „ определяется непосредственно ходом реакции.

Для определения времени, соответствующего минимуму-температуры раст- вора (< „„) при погружении в него деталей для обработки, используется зависимость сопротивления терморезистора от температуры Т раствора.

В момент времени, когда температура раствора минимальная, сопротивление терморезистора достигает максимума.

Для автоматического управления процессом химического полирования деталей из нержавеющей стали отыскивается максимум сопротивления терморезистора (минимума Т), а выдержка времени определяется с учетом времени достижения минимальной температуры по формуле — общее время выдержки деталей в растворе; — время достижения минимума температуры раствора после погружения в него деталей, 1359341 в растворах с различной активностью представлены в табл.1.

Пример 2 ° Детали из никеля марки НП-2 полируют в растворе, состав которого приведен в табл.2. Исо ходная температура раствора 40 С, 2 плотность загрузки 1 см /см . Требуемая точность съема +10K на уровне

1р 17 мг/см

Результаты сравнительного полиро-вания никелевых деталей в растворах с различной активноСтью по известному и предлагаемому способам представ15 лены-,в табл.2.

Предлагаемый способ химического полирования позволяет повысить качество обработки путем обеспечения высокой точности съема металла в про20 цессе обработки в растворах с различной активностью и независимо от свойств. поверхности обрабатываемого металла, тем самым создаются предпосылки для автоматизации процесса

25 размерного химического полирования с обеспечением точности съема +5% на уровне 10 мкм.

Предлагаемый способ прошел лабораторные испытания и будет реализован

30 в автоматической установке химического полирования деталей ЭОС ЦЭЛТ. !

Пример 1. Детали электроннооптических систем цветных электрон-но-лучевых трубок (ЭОС ЦЭЛТ), изготовленные из нержавеющей стали

07.18Н10-М-О и ОЗХ18Н12-ВИ толщиной

0,2 мм, полируют в растворе, составы которого приведены в табл.1.

Исходная температура раствора 50 о г э

90+2 С. Плотность загрузки 1,8 см /см.

Требуемая величина съема 8,8+0,4 мг/см

2.

Результаты сравнительного полирования при постоянном времени обработки с момента погружения деталей в 55 раствор и по предлагаемому способу

Г „д время обработки для определенной партии деталей, подбираемое по заданной величине. съема металла, Информация об изменении сопротивления термореэистора, находящегося в растворе для полирования, поступает в,ЭВМ от цифрового вольтметра

В7-27А/1, к которому подключен терморезистор. Частота измерений задается генератором импульсов.

В момент, когда последующее измерение становится меньше или равно предыдущему, что, по определению, соответствует точке максимума (R„„„,), выбирается для сравнения некоторое измерение с,, предшествующее Р„ „, и ожидается равное ему (или меньшее) измерение во время спада кривой.

Среднее арифметическое времени, соответствующего этим измерениям, есть время достижения минимума температура (максимума R). Такой метод исключает ошибки в определении минимума температуры (RMavc) ° !

В раствор погружают изделия, количество которых определяется по плотности загрузки. Поскольку количество выделившейся теплоты зависит от объемной плотности загрузки, численно равной площади поверхности деталей, приходящейся на единицу объема раствора,.то для данного способа важно, чтобы плотность загрузки быпа величиной постоянной и находилась в пределах 1-2 см /см . При меньшей г плотности загрузки раствор не разо гревается в процессе обработки, а при большей — ухудшается качество полирования.

Формула изобретения

Способ химического полирования металлических деталей преимущественно при автоматическом управлении процессом, включающий погружение деталей в раствор, выдержку в растворе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности съема металла, создают плотность загрузки деталей 1-2 см /см, фиксируют г э время достижения минимума температуры раствора после погружения дета-. лей, а общее время выдержки ав„д в растворе определяют по формуле

"вь!д "мин + эадан где „„ — время достижения минимальной температуры раст= вора после погружения в него деталей

" дд, — время обработки, подобранное по заданной величине съема металла.

1359341

Способ управления

Предлагае>е>й

Известный

Съем, иг/смг

Съем, Средний мг/си объем мг/си вреия обработки, с редняя ве. ичина съе. а, мг/си г

9>2

255

11,9

8,4

10,5

245

8,2

240

В,В О,З

66 . 135 9,2

235

11; 1 .11,4+О ° 4

В,7

220

11,7

8,6

205

240

8,6

12,1

9,2

230

11,6

9,1

127

325

8,0

8,7

136

340

9,1

8,2

140

345

8,7+0,3

8,3

146

355

9,0

135 9,3

280

8,4+0,6

7,8

103

8 8

290

7,6

8,9

1iO

300

7 ° 9

8,3

265

8iS

8,5

ll97

430

5,5

9 2

202

438

5,4

9,0

177

400

6,8

415

8,7+0,4

8>4

135

187

5,7+0,6

4,3

320

9 4

180

40$

5,8

187

9,0

415

400

6,4

8,2

177

6,6

8,3

39(>

170

6,4

Состав раствора, г/л Н SO - 172

Н(PO(, - 397

НС1 — 45

Нно — 37

Синтанол ДС-10-2

Н SO> — 150 н,ро — 345

1(С) - 39 нно, - З2

Синтанол ДС-10-2

H>SO - 138

Н Роа - 293

HCl - 33

Нно - 27

Синтанол ДС-10-2

320 11,6

320 8,9

Общее время обработки, с

>аы4

Р »»» > "»>4a»> с с

Таблица 1

1359341

Т а б л и ц а 2

1 .

Состав -" раствора, г/л

Способ обработки

Предлагаемый

Известный

Средняя величина

Величина оАан > с

Величина "мин > с съема, мг/см съема, мг/см съема, мг/см

605

310

17,0

420 10,5+0,7 600 300 150 17,2

i7,5

630 320

17,6

585 290

18,0

540 260

17, 7.

645

290 210 20,7

20,0

19,8

20,5

19,4

19,5

420 17,0+0,7 390

160 150

16,8

1.7, 2

17,0

17,7

17,9

16,5

20,5

20,4

20,0

20,1

20 6

H S0 — 228

H РО„- 446

HN0 — 338 з

Н 80 -217

Н PO — 425 э

HNO — 3 14

Время обработки, с

Общее время обработки, Ю выл с

685 316

690 320

630 280

705 330

430 187 .420 180

440 195

410 173

495 190 210 20,9

475 175

445 157

475 175

510 200

1359341

Известный

Средняя величина 9аАяк с

Величина съема, мг/см бщее ремя браотки, съема, мг/см ьыд ° с

17,5

70 150

18 ° 1

17,4

235

17,7

210

18,0

16,9

280

21,0

210 . 20,8

300

330

20,9

20,9

325

21,7

315

280

t ñ

N с А р сг&ль,юг

Состав раствора, г/л

На80 — 206

Н Р04 — 404 .

HN0 " 290

Способ обработки

Время Величина обра- съема ботки, мг/см с

420 24,5+0,5 265 м ь ь. ь Вг ь ю ь ф И

Ъ 4

Предлагаемый

Продолжение табл.2

1359341

Ю бР УР 1Ю ЮР

Гс

Составитель В.Олейниченко

ТехРед М.Ходанич

Редактор И.Сегляник

Корректор Л.Патай

Тираж 937

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6118/28

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4