Способ подготовки поверхности проволоки перед сухим волочением

 

Изобретение относится к области подготовки поверхности высокоуглеродистой проволоки перед сухим волочением с применением фосфатирования и может быть использовано в металлургической промышленности, а также машиностроении при производстве проволоки, калиброванного металла и деталей машин. Предварительно проводят очистку поверхности от остатков волочильной смазки и остаточного фосфата в щелевом очищающем растворе следующего состава, г/л: едкий натр NaOH 20,0-50,0, соединение фтора 0,5-20,0, натрий углекислый Nа2СО3 3,0-30,0, натрия метасиликат Na2SiO3 9 H2O 1,0-15,0, органический комплексообразователь 0-8,0, поверхностно-активное вещество 0-5,0, вода остальное, протягиванием проволоки через очищающий раствор при перемешивании при температуре 70-95°С в течение 10-30 с либо погружением при перемешивании в течение 2-15 мин при температуре 80-95°С. Проводят активацию поверхности в растворе активатора фосфатирования на основе щавелевой кислоты, взятого в концентрации 3,0-5,0 г/л, при температуре 20-45°С в течение 1-5 мин погружением проволоки в активирующий раствор либо протягиванием через раствор при температуре 20-45°С в течение 10-40 с. Затем проводят фосфатирование в растворе фосфатирующего концентрата следующего состава, г/л: ионы Zn+2 8,0-35,0, фосфорный ангидрид P2O5 7,0-24,0, ионы NО-3 20,0-63,0, ионы Ni+2 0,05-1,0, ионы Fe+3 0-0,3, ионы F- 0-2,0, вода остальное, погружением проволоки в фосфатирующий раствор при температуре 70-95°С в течение 3-20 мин либо протягиванием проволоки через фосфатирующий раствор при температуре 70-95°С в течение 10-40 с. Предлагаемый способ подготовки поверхности позволяет получить проволоку высокого качества, повысить антифрикционные свойства фосфатного покрытия и стойкость волочильного инструмента. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области подготовки поверхности высокоуглеродистой проволоки перед сухим волочением с применением фосфатирования и может быть использовано в металлургической промышленности, а также машиностроении при производстве проволоки, калиброванного металла и деталей машин.

Известен способ подготовки поверхности проволоки (1), включающий активацию и фосфатирование, причем активацию осуществляют путем нагрева образцов в реакционной трубке, заполненной воздухом, до температуры 400oC в течение 60 с и вводят проволоку в фосфатирующий раствор в горячем состоянии (200-300oC).

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки проволоки (2), включающий активацию поверхности и фосфатирование, причем активацию поверхности ведут в газовой среде, содержащей окись и двуокись углерода в соотношении 3:(1-2) при 410-690oC.

Недостатками известных составов являются низкие антифрикционные свойства покрытия и высокий расход волочильного инструмента.

Задачей настоящего изобретения является создание способа подготовки поверхности проволоки, позволяющего повысить антифрикционные свойства фосфатного покрытия и стойкость волочильного инструмента.

Указанная задача достигается тем, что активацию поверхности ведут в растворе активатора фосфатирования на основе щавелевой кислоты, взятого в концентрации 3,0-5,0 г/л при температуре 20-45oC в течение 1-5 мин погружением проволоки в активирующий раствор либо протягиванием через раствор при температуре 20-45oC в течение 10-40 с, а фосфатирование ведут в растворе фосфатирующего концентрата следующего состава, г/л: Ионы Zn+2 - 8,0 - 35,0 Фосфорный ангидрид P2O5 - 7,0 - 24,0 Ионы NO3- - 20,0 - 63,0 Ионы Ni+2 - 0,05-1,0 Ионы Fe+3 - 0-0,3 Ионы F- - 0-2,0 Вода - Остальное погружением проволоки в фосфатирующий раствор при температуре 70-95oC в течение 3-20 мин либо протягиванием проволоки через фосфатирующий раствор при температуре 70-95oC в течение 10-40 с; предварительно проводят очистку поверхности от остатков волочильной смазки и остаточного фосфата в щелочном очищающем растворе следующего состава, г/л: Едкий натр NaOH - 20,0 - 50,0
Соединение фтора - 0,5 - 20,0
Натрий углекислый Na2CO3 - 3,0-30,0
Натрия метacиликaт Na2SiO39H2О - 1,0 - 15,0
Органический комплексообразователь - 0 - 8,0
Поверхностно-активное вещество - 0-5,0
Вода - Остальное
погружением при перемешивании в течение 2-15 мин при температуре 80-95oC либо протягиванием проволоки через очищающий раствор при перемешивании при температуре 70-95oC в течение 10-30 с.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Раствор для активации готовили путем разбавления до концентрации 3,0 - 5,0 г/л активатора фосфатирования АМ-2, имеющего следующий состав, мас.%:
Щавелевая кислота H2C2O4 - 80,0 - 87,0
Медь сернокислая CuSO45H2O - 13,0 - 20,0
Раствор для фосфатирования готовили путем разбавления до концентрации 130-300 г/л исходного фосфатирующего концентрата, имеющего следующий состав, мас.%:
Ионы Zn+2 - 8,0 - 12,0
Фосфорный ангидрид P2O5 - 5,0 - 10,0
Ионы NO3- - 17,0 - 23,0
Ионы никеля Ni+2 - 0,05 - 2,0
Ионы железа Fe+3 - 0 - 1,0
Ионы фтора F- - 0 - 1,0
Вода - Остальное
Корректирование раствора осуществляли корректирующим раствором следующего состава, мас.%:
Ионы цинка Zn+2 - 9,0 - 12,0
Фосфорный ангидрид P2O5 - 20,0 - 27,0
Ионы NO3- - 11,0 - 15,0
Ионы никеля Ni+2 - 0,05 - 2,0
Ионы железа Fe+3 - 0 - 1,0
Ионы фтора F- - 0 - 1,0
Вода - Остальное
В раствор для фосфатирования перед началом работы вводили нитрит натрия в количестве 0,3 - 0,4 г/л для создания автокаталитического режима работы ванны, обеспечивающего выведение ионов Fe+2 из раствора. Во всех примерах (по вышезаявленному способу и по прототипу) фосфатные покрытия наносились на образцы высокоуглеродистой проволоки из стали марки 70, диаметром 2,0 мм.

Усилие волочения определялось при протягивании образцов катанки с фосфатным покрытием на разрывной машине.

Скорость протягивания составляла 30 см/мин. Единичное обжатие на волоку 24,5%.

Маршрут волочения 2,0 - 1,8 мм.

Волочение осуществляли с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Расход волок при волочении фосфатированной проволоки из стали марки 70, диаметром 2,0 мм определяли на стане сухого волочения. Скорость волочения 300 - 520 м/мин, единичное обжатие 25%, суммарное обжатие 87%.

Маршрут волочения 2,0- 1,83- 1,65- 1,34- 1,16- 1,01- 0,9.

Пример 1
Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Очистка в очищающем растворе следующего состава, г/л:
Едкий натр NaOH - 20,0
Соединение фтора - 0,5
Натрий углекислый Na2CO3 - 3,0
Натрия метасиликат Na2SiO32О - 1,0
Органический комплексообразователь - 0
Поверхностно-активное вещество - 0
Вода - Остальное
погружением проволоки в течение 2 мин при температуре 80oC в очищающий раствор при перемешивании.

2. Промывка.

3. Термообработка.

4. Травление в растворе серной кислоты.

5. Промывка.

6. Активация в растворе активатора АМ-2 на основе щавелевой кислоты, взятого в концентрации 3,0 г/л при температуре 20oC в течение 1 мин погружением проволоки в активирующий раствор.

7. Фосфатирование в растворе следующего состава, г/л:
Ионы Zn+2 - 8,0
Фосфорный ангидрид P2O5 - 7,0
Ионы NO3 - 20,0
Ионы Ni+2 - 0,05
Ионы Fe+3 - 0
Ионы F- - 0
Вода - Остальное
погружением проволоки в фосфатирующий раствор при температуре 70oC в течение 3 мин.

8. Промывка.

9. Омыление в растворе хозяйственного мыла.

10. Сушка.

Фосфатное покрытие мелкокристаллическое плотное немажущееся серо-черного цвета.

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,56 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,24 шт./т.

Пример 1а.

Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Очистка в очищающем растворе следующего состава, г/л:
Едкий натр NaOH - 20,0
Соединение фтора - 0,5
Натрий углекислый Na2CO3 - 3,0
Натрия метасиликат Na2SiO3 2О - 1,0
Органический комплексообразователь - 0
Поверхностно-активное вещество - 0
Вода - Остальное
протягиванием проволоки через очищающий раствор при перемешивании в течение 10 с при температуре 70oC.

2. Промывка.

3. Термообработка.

4. Травление в растворе серной кислоты.

5. Промывка.

6. Активация в растворе активатора АМ-2 на основе щавелевой кислоты, взятого в концентрации 3,0 г/л при температуре 20oC в течение 10 с протягиванием проволоки через активирующий раствор.

7. Фосфатирование в растворе фосфатирующего концентрата следующего состава, г/л:
Ионы Zn+2 - 8,0
Фосфорный ангидрид P2O5 - 7,0
Ионы NO3- - 20,0
Ионы Ni2+ - 0,05
Ионы Fe+3 - 0
Ионы F- - 0
Вода - Остальное
протягиванием проволоки через фосфатирующий раствор при температуре 70oC в течение 10 с.

8. Промывка.

9. Омыление в растворе хозяйственного мыла.

10. Сушка.

Фосфатное покрытие мелкокристаллическое плотное немажущееся серо-черного цвета.

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,55 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,24 шт./т.

Пример 2
Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Очистка от остатков волочильной смазки и остаточного фосфата в очищающем растворе следующего состава, г/л:
Едкий натр NaOH - 30,0
Соединение фтора - 1,5
Натрий углекислый Na2CO3 - 15,0
Натрия метасиликат Na2SiO3 2O - 10,0
Органический комплексообразователь - 3,0
Поверхностно-активное вещество - 1,5
Вода - Остальное
протягиванием проволоки в течение 15 с при температуре 90oC через очищающий раствор при перемешивании.

2. Промывка.

3. Термообработка.

4. Травление в растворе серной кислоты.

5. Промывка.

6. Активация в растворе активатора АМ-2 на основе щавелевой кислоты, взятого в концентрации 3,6 г/л при температуре 40oC в течение 20 с протягиванием проволоки через активирующий раствор.

7. Фосфатирование в растворе фосфатирующего концентрата следующего состава, г/л:
Ионы Zn+2 - 24,2
Фосфорный ангидрид P2O5 - 15,4
Ионы NO3- - 44,3
Ионы Ni+2 - 0,24
Ионы Fe+3 - 0,1
Ионы F- - 0,2
Вода - Остальное
протягиванием проволоки через фосфатирующий раствор при температуре 90oC в течение 30 с.

8. Промывка.

9. Омыление в растворе хозяйственного мыла.

10. Сушка.

Фосфатное покрытие мелкокристаллическое плотное немажущееся серо-черного цвета.

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,49 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,21 шт./т.

Пример 2а
Проволока обработана по схеме, приведенной в примере 2, но очистка проводится погружением проволоки в течение 5 мин при температуре 90oC в очищающий раствор при перемешивании; активация проводится в растворе активатора, взятого в концентрации 3,8 г/л при температуре 40oC в течение 2 мин погружением, а фосфатирование - в растворе с составом, приведенным в примере 2, погружением при температуре 87oC в течение 10 мин.

Фосфатное покрытие мелкокристаллическое плотное немажущееся серо-черного цвета.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,53 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,22 шт./т.

Пример 3
Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Очистка в очищающем растворе следующего состава, г/л:
Едкий натр NaOH - 50,0
Соединение фтора - 20,0
Натрий углекислый Na2CO3 - 30,0
Натрия метасиликат Na2SiO3 2O - 15,0
Органический комплексообразователь - 8,0
Поверхностно-активное вещество - 5,0
Вода - Остальное
протягиванием проволоки в течение 30 с при температуре 95oC через очищающий раствор при перемешивании.

2. Промывка.

3. Термообработка.

4. Травление в растворе серной кислоты.

5. Промывка.

6. Активация в растворе активатора АМ-2 на основе щавелевой кислоты, взятого в концентрации 5,0 г/л при температуре 45oC в течение 40 с протягиванием проволоки через активирующий раствор.

7. Фосфатирование в растворе фосфатирующего концентрата следующего состава, г/л:
Ионы Zn+2 - 35,0
Фосфорный ангидрид P2O5 - 24,0
Ионы NO3- - 63,0
Ионы Ni+2 - 1,0
Ионы Fe+3 - 0,3
Ионы F- - 2,0
Вода - Остальное
протягиванием проволоки через фосфатирующий раствор при температуре 95oC в течение 40 с.

8. Промывка.

9. Омыление в растворе хозяйственного мыла.

10. Сушка.

Фосфатное покрытие мелкокристаллическое плотное немажущееся серо-черного цвета.

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,54 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,22 шт./т.

Пример 3а
Проволока обработана по схеме, приведенной в примере 3, но очистка проводится погружением в течение 15 мин при 95oC при перемешивании, активация - погружением в течение 5 мин при температуре 45oC, а фосфатирование - погружением при температуре 95oC в течение 20 мин.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило, 0,57 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,24 шт./т.

Пример 4 (по прототипу)
Проволоку из стали 70 диаметром 2,0 мм обработали по следующей схеме:
1. Термообработка.

2. Травление в растворе серной кислоты.

3. Промывка.

4. Активация в муфельной печи при температуре 480oC.

Образец проволоки помещают в кварцевую трубку, наполненную газовой смесью следующего состава: 13% CO, 6,5% CO2, остальное азот, после нагрева ее до требуемой температуры.

Образец выдерживали в течение 60 с, затем охлаждали и на холоду продували инертным газом.

5. Фосфатирование в растворе фосфатирующего концентрата КФЭ-1, взятого в концентрации 150 г/л протягиванием при температуре 90oC в течение 30 с.

6. Промывка.

7. Омыление в растворе хозяйственного мыла.

8. Сушка.

Фосфатное покрытие крупнокристаллическое.

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм.

При волочении наблюдалось дымление и скрип.

Усилие протяжки составило 0,85 кН.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,32 шт./т.

Предлагаемый способ подготовки поверхности позволяет:
1) провести подготовку поверхности катанки из высокоуглеродистой стали марок 55-80 перед операциями волочения на станах многократного волочения (в частности, станах девятикратного волочения) и получить проволоку высокого качества диаметром 1,8 - 2,6 мм с остаточным фосфатом 3,0 - 3,8 г/м2;
2) провести подготовку поверхности высокоуглеродистой проволоки на агрегатах скоростным методом (в потоке) перед волочением на станах среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла и получить качественную проволоку диаметром 0,8 - 1,0 мм с остаточным фосфатом 1,8 - 2,2 г/м2;
3) провести подготовку поверхности проволоки перед операциями тонкого (мокрого) волочения;
4) получить проволоку пружинную диаметром 0,35-0,4 мм, по своим техническим характеристикам соответствующую 1 классу по ГОСТ 9389-75, и проволоку стальную канатную, соответствующую требованиям ГОСТ 7372-79;
5) провести подготовку поверхности изделий перед другими операциями холодной деформации, например вытяжкой труб или выдавливанием.

Литература
1. Патент Франции N 1597725 от 7 августа 1970 г.

2. Авторское свидетельство N 1361196 от 08.01.1985 г.


Формула изобретения

1. Способ подготовки поверхности проволоки перед сухим волочением, включающий активацию и фосфатирование, отличающийся тем, что активацию поверхности ведут в растворе активатора фосфатирования на основе щавелевой кислоты, взятого в концентрации 3,0 - 5,0 г/л, при температуре 20 - 45°С в течение 1 - 5 мин погружением проволоки в активирующий раствор либо протягиванием через раствор при температуре 20 - 45°С в течение 10 - 40 с, а фосфатирование ведут в растворе фосфатирующего концентрата следующего состава, г/л:
Ионы Zn+2 - 8,0 - 35,0
Фосфорный ангидрид P2O5 - 7,0 - 24,0
Ионы NO3- - 20,0 - 63,0
Ионы Ni+2 - 0,05 - 1,0
Ионы Fe+3 - 0 - 0,3
Ионы F- - 0 - 2,0
Вода - Остальное
погружением проволоки в фосфатирующий раствор при температуре 70 - 95°С в течение 3 - 20 мин, либо протягиванием проволоки через фосфатирующий раствор при температуре 70 - 95°С в течение 10 - 40 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно проводят очистку поверхности от остатков волочильной смазки и остаточного фосфата в щелочном очищающем растворе следующего состава, г/л:
Едкий натр NaOH - 20,0 - 50,0
Соединение фтора - 0,5 - 20,0
Натрий углекислый Na2CO3 - 3,0 - 30,0
Натрия метасиликат Na2SiO3 x 9H2O - 1,0 - 15,0
Органический комплексообразователь - 0 - 8,0
Поверхностно-активное вещество - 0 - 5,0
Вода - Остальное
погружением при перемешивании в течение 2 - 15 мин при температуре 80 - 95°С либо протягиванием проволоки через очищающий раствор при перемешивании при температуре 70 - 95°С в течение 10 - 30 с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к составам для нанесения фосфатного слоя под лакокрасочное покрытие, и может быть использовано в машиностроении, энергомашиностроении, электро- и радиотехнике

Изобретение относится к области обработки металлических подложек, в частности к их пассивации

Изобретение относится к получению твердосмазочных антифрикционных покрытий и может быть использовано вмашиностроении, автомобилестроении, авторемонтном производстве, в частности для нанесения покрытий на гильзах цилиндров, шейках коленчатых валов, на пальцах и сухарях рулевых и реактивных тяг

Изобретение относится к технологии переработки фосфатного шлама, образующегося при фосфатировании металлических поверхностей

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к составам для нанесения фосфатного слоя под лакокрасочные покрытия , и может быть использовано в машиностроении, энергомашиностроении, электрои радиотехнике

Изобретение относится к области химической обработки поверхности металлов и может быть использовано в различных областях металлообрабатывающей промышленности, таких как машиностроение , судостроение, приборостроение , бытовая техника и др

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности к способу получения фосфатирующих концентратов, и может быть ис- .пользовано в химической промышленности

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам получения покрытий для защиты от коррозии стальных деталей

Изобретение относится к химическим методам обработки металла, в частности к составам, предназначенным для обработки изделий, имеющих сложные конфигурации
Изобретение относится к химической обработке поверхности металла, в частности к составам для обработки поверхности металла на основе железа и оцинкованной стали, которые особенно пригодны для обработки изделий, имеющих сложные конфигурации поверхности, такие как кузова автомобилей, перед нанесением лакокрасочных покрытий (ЛКП)

Изобретение относится к составам для получения защитного фосфатного покрытия, используемым для подготовки поверхностей металлических изделий и конструкций, и может быть использовано перед окраской в металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности
Наверх