Стали и сплавы

Категория:
Сварные соединения


Стали и сплавы

Травление деталей из других металлов производят аналогично травлению легких сплавов в соответствующих растворах.

Для травления меди и ее сплавов наиболее часто применяют водные растворы 10%-ной серной кислоты (H2S04), способствующие разрыхлению и растворению поверхностных окислов меди и не действующие на основной металл.

При подготовке титановых сплавов необходимо учитывать некоторые их особенности. Обычно после предварительных операций, связанных с термообработкой и штамповкой, на поверхности деталей образуется окисел из рутила (ТЮг), прочно сцепляющийся с металлом. Под слоем окисла образуется малопластичный альфи-рованный слой, обогащенный кислородом и азотом.

Подготовка поверхности деталей из титановых сплавов ведется комбинированным способом: обдувка песком для удаления окалины и последующее химическое травление для удаления альфирован-ного слоя.

Для травления используются несколько различных составов, состоящих из смеси кислот. Широко используется следующий состав в см3/л воды:
Соляная кислота НС1 — 34 — 35
Азотная кислота HN03 — 55 — 60
Плавиковая кислота HF — 50 г/л

Травление ведется при температуре 45 — 55° С в течение 10 — 30 мин (в зависимости от толщины альфированного слоя).

После травления детали промывают в теплой воде при температуре 40 — 50 °С, протирают волосяными щетками и просушивают сжатым воздухом или в шкафах при температуре 100 — 120° С в течение 10 — 15 мин.

Хорошие результаты получаются при травлении в таком растворе:
Серная кислота H2SO4 — 10%
Плавиковая кислота HF — 20%
Вода — остальное.

Отношение объема раствора к поверхности травления составляет 1,3. При температуре 80 — 95 °С скорость травления достигает 30 мк/мин. При таком травлении происходит равномерный съем металла без растравливания поверхности и без заметного влияния на свойства металла.

Детали из сталей и черных сплавов после заготовительных операций всегда имеют на поверхности слой окалины или окислов. Для подготовки таких деталей применяется и механический и химический способы обработки. Химический способ подготовки чаще всего используется для деталей, соединяемых контактной сваркой или пайкой. Для сварки плавлением детали чаще всего очищаются щетками или металлическим песком. После обдувки требуется удалить песок с обрабатываемой поверхности сжатым воздухом. Детали из нержавеющих аустенитных сталей и жаропрочных сплавов обдувать песком не рекомендуется, так как после этого снижается их устойчивость против коррозии. Для нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов можно использовать специальный металлический песок из малоуглеродистой стали с высоким содержанием кремния, после чего для повышения антикоррозионной устойчивости поверхности деталей применяют травление и пассивирование в 30%-ном растворе азотной кислоты (HNO3).

Не рекомендуется обдувать песком также детали под пайку, так как по такой поверхности плохо растекается припой, в связи с чем требуется дополнительная химическая обработка ее в травильной ванне следующего состава:
Плавиковая кислота HF — 50 г/л
Азотная кислота HNO3 — 10% от объема
Серная кислота H2SO4 — 5,5% от объема.

Выдержка при температуре 20 °С в течение 30 — 60 мин с последующим пассивированием в 30%-ном растворе HN03 в течение 30 мин.

Для механической очистки деталей используются щетки, в которых проволока должна быть толщиной не более 0,2 мм и достаточно жестка.

Для травления используются определенные составы из смеси водных растворов кислот. Для малоуглеродистых и конструкционных сталей обычно используются смеси растворов серной и соляной кислот. Хорошие результаты дает травление в ванне из 1 части соляной кислоты (НС1) и 3,5 частей серной кислоты (H2S04).

Окислы на поверхности деталей из нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов более прочные, поэтому для их растворения используют смеси кислот соляной, серной и азотной.

Для снятия тонкого слоя окислов на поверхности хорошие результаты дает обработка в ванне водным раствором 11%-ной соляной кислоты и 10%-ной азотной кислоты при температуре 65 °С. Хорошо идет травление в «царской водке» (3% азотной кислоты; 7% соляной кислоты и 90% воды) при температуре 80 °С.

После травления нержавеющих и жаропрочных сталей необходима тщательная их промывка щетками в горячей воде в 10%-ном растворе соды и вновь в проточной воде.

Весьма однородную поверхность деталей из нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, а также медных сплавов (латуни, нейзильбер и др.) под контактную сварку и пайку (особенно для деталей приборов) получают путем применения электролитического полирования (травления).

Вследствие значительной сложности процесса электролитическое полирование применяется в тех случаях, когда к изделиям предъявляются особенно высокие требования в отношении состояния поверхности, коррозионной стойкости и т. п., а также при очень малой толщине соединяемых деталей. Это процесс анодной обработки, выполняемый в специальных электролитах при определенном режиме. Электролитическое полирование особенно зарекомендовало себя как способ подготовки под сварку и пайку деталей сложной формы.

Для такой обработки деталей из нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов применяется следующий технологический процесс: промывка в холодной воде, электрополирование, промывка в холодной воде, нейтрализация в содовом растворе, промывка в холодной проточной воде, сушка.

Детали, поступающие на электрополирование, должны иметь чистую поверхность без окалины, ржавчины, масла, влаги и других загрязнений. Обработку перед электрополированием можно производить путем обдувки песком.

В ваннах детали подвешиваются на положительный полюс в вертикальном положении с определенным интервалом между ними.

Полирование проводится в электролите следующего состава по весу чистого вещества (в %): Серная кислота H2S04 — 40 Ортофосфорная кислота Н3Р04 — 44 Хромовый ангидрид СгОз — 3 Вода Н20 — 13

Режим процесса электрополирования: Анодная плотность тока — 10 — 15 а/.см2; Температура электролита — 70 — 90° С; Продолжительность электрополирования — 10 — 15 мин При этом толщина снятого слоя составляет в среднем 0,5 — 0,6 мк. После электрополирования для нейтрализации остатков электролита детали тщательно промывают и немедленно погружают на 1 — 2 мин в 5%-ный водный раствор едкого натра (NaOH) при комнатной температуре. Затем детали вновь Промывают холодной проточной водой и немедленно обдувают сухим и чистым воздухом до полного удаления влаги.

Для подготовки деталей под пайку электрополирование производится в ванне следующего состава в г/л: Серная кислота H2S04 — 230 — 280 Хромовый ангидрид СгОз — 70 — 90 Фосфорная кислота Н3Р04 — 850 — 1110 Вода Н20 — 6 — 7% от объема ванны.

Температура ванны 50 — 60 °С; плотность тока 20 — 30 а/см2. Электрополирование создает хорошую поверхность для растекания припоя и значительно способствует повышению прочностных характеристик паяного соединения.

Для удешевления процесса вместо электрополирования можно использовать травление в ванне, применяемой для обработки после обдувки песком:
Плавиковая кислота HF — 50 г/л
Азотная кислота HN03 — 10% от объема ванны
Серная кислота H2S04 — 5,5% от объема ванны.

Выдержка при температуре 20° С в течение 30 — 60 мин с последующим пассивированием в 30%-ном растворе ITN03.

После электрополирования детали должны иметь гладкую, светлую или глянцевую поверхность, а после травления матовую без раковин, питингов, трещин и других поверхностных дефектов.

Аналогичный процесс используется для электролитического полирования медных сплавов (латуни, бронзы).

В этом случае применяют электролит следующего состава в г/л:
Серная кислота (H2SO4) уд. вес 1,84 — 330
Ортофосфорная кислота (Н3Р04) уд. вес 1,4 — 1,6 — 620
Хромовый ангидрид (Сг03) — 50

Процесс ведется при температуре электролита 18 — 20° С в течение 5 — 10 мин при плотности тока 6 — 8 а/см2. В этом случае толщина снятого слоя составляет 0,2 — 0,3 мк и детали приобретают гладкую и блестящую поверхность.

Для подготовки под пайку деталей из титановых сплавов используется травление в водном растворе азотной кислоты — 20% и плавиковой кислоты — 3%. При этом травление, кроме удаления окисных пленок, способствует созданию более благоприятного для пайки микрорельефа поверхности.

После операции подготовки качество поверхности контролируется. В зависимости от вида материала, способа подготовки и последующего метода соединения используются различные виды контроля: внешний осмотр, измерение контактного сопротивления, осмотр поверхности с помощью лупы с 8-кратным и более увеличением.

В подготовку поверхности деталей под пайку, кроме зачистки и травления, в отдельных случаях включается нанесение металлических покрытий и облуживание.

Нанесением тонких металлических слоев на поверхность паяных деталей преследуются две цели:
1) улучшение смачивания паяемой поверхности припоем;
2) изменение характера взаимодействия припоя с основным металлом путем замены их непосредственного взаимодействия взаимодействием с металлом покрытия.

Требования, предъявляемые к покрытию, зависят от того, какая функция на него возлагается.

В первом случае имеет основное значение изменение характера взаимодействия основного металла с окружающей атмосферой и покрытия чаще всего наносятся химическим или электролитическим способом. Покрытие, нанесенное таким способом на тщательно обработанную поверхность основного металла, защищает ее от взаимодействия с окружающей средой при комнатной температуре и, особенно, в процессе пайки. После растекания припоя по паяемой поверхности надобность в покрытии отпадает и оно может раствориться частично или полностью в припое. Примером такого покрытия может быть меднение или никелирование нержавеющих сталей, используемое в некоторых случаях пайки этих материалов.

Во втором случае свойства и толщина покрытия, вид припоя и флюса (или защитной атмосферы) и метод пайки должны выбираться исходя из необходимости сохранить покрытие в течение всего цикла пайки и обеспечить полное разобщение основного металла и припоя. При этом, в отличие от первого случая, имеет большое значение прочность сцепления покрытия с основным металлом, так как от этого зависит прочность соединения в целом. Примером такого рода покрытия является электролитическое хромирование с последующим никелированием при пайке деталей из титановых сплавов.

Облуживанием называют покрытие соединяемых мест деталей любым более легкоплавким, чем основной материал, металлом или сплавом-припоем при температуре выше температуры плавления металла-покрытия и ниже температуры плавления основного материала. При этом металл-покрытие (припой) расплавляется в контакте с основным металлом и вступает во взаимодействие с ним, что приводит к образованию характерной для пайки межкристал-литной формы связи припоя и паяемого металла. Припой наносится на поверхность деталей одним из способов — химическим, электролитическим, напылением, укладкой и т. п., после чего детали нагреваются в соответствующих условиях до температуры плавления припоя-покрытия. Облуживание позволяет упростить и ускорить процесс самой пайки. Наиболее распространено предварительное облуживание при пайке легкоплавкими припоями. При пайке высокотемпературными припоями крупных изделий с большой поверхностью соединения облуживание используют как способ введения припоя.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум