Гідроксидний розплав для травлення електрокорунду

Гідроксидний розплав для травлення елекгрокорунду, який містить гідроксид натрію, який відрізняється тим, що має в складі хлорид калію при таких співвідношеннях компонентів, мол % гідроксид натрію 75 - 85 хлорид калію 15-25 Винахід стосується галузі обробки металів немеханічними способами, а саме, очистки точного литва від ливарної кераміки з електрокорунду і може бути використаний в ливарних цехах машинобудівних заводів Електрокорунд знаходить все більш широке застосування завдяки своїм перевагам як основа для стержневих сумішей при виготовленні литва по виллавлавляемим моделям (так зване точне литво), а саме при виготовленні литих деталей методом направленої кристалізації Стержні з електрокорунду (АЬОз), на відміну від таких з кремнезему (S1O2) характеризуються високою механічною МІЦНІСТЮ, не здатні до деформації при заливці металу Вони використовуються в промисловості для виготовлення склад нолрофільних прицезійних відливок з жароміцних сплавів, наприклад для виробництва лопаток турбін двигунів літаків, морських суден і т д Але електрокорунд є достатньо ХІМІЧНО інертною речовиною, тому процес розчинення стержнів з нього - це складна задача травлення в ньому, необхідність проводити процес при високій температурі (590 - 700°С), висока в'язкість, термічне розкладення КВГ-4 з виділенням токсичного газу BF3 (КВГ-4 —> KF + BF3) Відомий розплав для травлення електрокорунду, який складається з суміші тетрафторборату натрію та тетрафторборату калію при наступному співвідношенні компонентів NaBF-4 (20 - 65мол %} KBF-4 (35 - 80мол %) [3], Недоліком цього розплаву є невисока швидкість травлення в ньому, компоненти його дорогі та дефіцитні, висока в'язкість розплавленої суміші, необхідність вести процес при підвищеній температурі (600 - 680°С), корозійна агресивність по відношенню до металічних відливок, виділення токсичного газу BF-4 в зв'язку з термічною нестійкістю вихідних солей NaBF-4 KBF4 Відомий гідроксидний розплав для травлення елекірокорунду [4], який містить гідроксид натрію, гідроксид калію та фторид натрію Недоліком цього розплаву є невисока швидкість травлення в ці розплавлені суміші, наявність в його складі дорогої та дефіцитної солі NaF Наступна переробка відпрацьованого такого розплаву (розчинення в воді) ускладнена тим, що розчини, які отримуються містять токсичні фтор-юни Найбільш близьким до винаходу по технічному рішенню (прототипом) є розплав для травлення ливарної кераміки (що містить електрокорунд), який складається з перекису натрію (3,5 6,5мас %) порошку алюмінію (0,1 - 0,5мас %) та гідроксиду натрію - решта [5] Але в даному розплаві інтенсивність травлення елекірокорунду низька, тому що можливе видалення кераміки на основі кремнезему, яка містить лише 10 - 20% або інших тугоплавких оксидів Крім того, Відомий розплав для очистки відливок від ХІМІЧНО стійкої кераміки на основі АЬОз [1] Він складається з кальцинованої соди (ІЧагСОз) та бури (N326407) в співвідношенні 2 1 Але підвищена в'язкість даного розплаву знижує швидкість розчинення кераміки на відливках та приводить до збільшення виносу компонентів розплаву з відливками при їх вилученні з ванни Суттєвим недоліком цього розплаву є його висока температура плавлення, що обумовлює необхідність проводити процес при 900 - 950°С Відомий розплав для травлення електрокорунду, який складається з тетрафторборату калію [2] Недоліком цього розплаву є низька швидкість О ю 44504 перекис натрію - відносно дорога та дефіцитна ду, оброблених NaOH и NaOH - КСІ, зроблено виречовина, нестійка та розкладається при підвищесновок про різний характер взаємодії АІ2О3 з цими них температурах розплавами У чистому гідроксиді NaOH утворюється щільний безпористии метаалюмінатнии шар В задачу даного технічного рішення входило основний дифузійний опір реакції пов'язаний з зменшення агресивності розплаву при одночаснонаявністю цього шару В розплаві NaOH - КСІ при му підвищенні його реакційної здатності по травпевних концентраціях хлориду (10 - ЗОмас %) на ленню елекірокорунду, а також зменшення вартосповерхні корунду утворюється пористий та неодті розплаву та виключення з нього дефіцитних норідний шар метаалюмінату натрію В розплавкомпонентів (перекис натрію та порошок алюміленій суміші NaOH - КСІ в зоні реакції відбувається нію) кристалізація хлориду калію та його вбудова в шар Поставлена задача вирішується шляхом вводу метаалюмінату, що й є причиною підвищення дедо розплаву їдкого натру хлориду калію при такофектності цього шару Кристалізація КСІ є можлиму співвідношенні компонентів (мол %) вою із збільшенням концентрації цієї солі Крім гідроксид наїрію 75 - 85 цього, вода яка утворюється під час реакції корунхлорид калію 15-25 ду із гідроксидом, дифундує в мікропорожнини Суттєвою ВІДМІННІСТЮ даного винаходу є те, алюмінатного шару дефектної структури, утворює що в розплав гідроксиду натрію додатково внотам підвищений тиск та руйнує його механічно ситься хлорид калію, а також співвідношення комЗначне підвищення концентрації КСІ у NaOH веде понентів розплаву до зниження швидкості процесу, тому що відбуваПід час пошуків ефективного, недорогого, неється сильне розбавлення електроліту по його дефіщшюго, екологічно безпечного, низькоплавкоактивному компоненту (NaOH) го та неагресивного по відношенню до компонентів сплаву відливки, нами було знайдено непердбачеСуть винаходу ілюструється такими прикланий вплив саме хлориду калію, який міститься в дами розплаві гідроксиду натрію, на швидкість травленПри випробуванні запропонованого способу ня корунду Отримані експериментальні дані предрозплав готують з зневоднених реактивів Гідроставлені на рисунку 3 нього видно, що в певному ксид натрію зневоднювався термічним шляхом при діапазоні концентрацій хлориду калію (10 - ЗО температурі 823К Хлорид калію попередньо підмол %) швидкість травлення (розчинення) корунду давали переплавці Вихідну суміш певного співвідсуттєво збільшується в порівнянні зі швидкістю ношення вагою 250г плавили при температурі 400 цього процесу в чистому гідроксиді натрію В то й ± 5°С Для травлення використовували прямокутні же час при внесенні аналогу хлористого калію, а зразки електрокорунду (25 - ЗО) х (25 - ЗО) х (3 саме хлористого натрію, такого явища не спостеріЗ 5)мм Після обробки зразку в розплаві його відгається з ростом концентрації NaCI в NaOH швидмивали теплою водою, сужили та зважували кість розчинення корунду весь час зменшується Отримані результати досліджень наведено у таблиці Нами було проведено дослідження цього явища 3 використанням методів решгенофазового аналізу та мікрофотометри поверхні зразків корунТаблиця Серія ДОСЛІДІВ 1 2 3 4 5 6 Склад розплаву, мол % NaOH КСІ 100 95 85 80 75 50 5 15 20 25 50 Вага зразку, г До обробки 7,7083 7,3980 7,9315 7,2790 7,9530 7,9315 Після обробки 7,6981 7,3875 7,9112 7,2574 7,9349 7,9176 З наведених даних видно, що швидкість розчинення зразку корунду суттєво зростає при ВМІСТІ хлориду калію в розплаві гідроксиду натрію, коли концентрація КСІ сягає 15 - 25мол % Максимальне збільшення швидкості розчинення АЬОз спостерігається в суміші NaOH (80мол %) - КСІ (20мол %) порівняно з чистим NaOH в 2 раз При ВМІСТІ хлориду калію менше 15мол% збільшення швидкості травлення корунду у суміші незначне Коли вміст хлориду калію вищий за 25мол % відбувається зменшення швидкості процесу і вона практично стабілізується при ВМІСТІ хлориду калію більше ЗО - 40мол % В результаті проведених досліджень по корозії нержавіючої сталі 12Х18Н9Т, сплаву ЖС6К не встановлено її підви Втрата ваги, г Площа 2 зразку, см Швидкість розчинення корунду, г/м2 год 0,0102 0,0105 0,0203 0,0216 0,0181 0,0139 17,00 17,76 17,72 17,97 17,05 17,72 5,14 5,05 9,80 10,32 9,10 6,72 щення в розплавах NaOH - КСІ порівняно з корозією в чистому NaOH Заявлений розплав має такі переваги щодо прототипу - підвищення швидкості травлення елекгрокорунду в 1,7 - 2 раз, - виключення зі складу розплаву дорогих, дефіцитних та нестійких компонентів, а саме перекисі натрію та порошку алюмінію, - внесення недорогого, недефіцитного, стійкого нетоксичного компоненту - хлориду калію, - здешевлення розплаву, - зменшення корозії компонентів сплаву відливки за рахунок вилучення із складу агресивного перекису натрію 44504 Джерела інформації, взяті до уваги під час складання заявки 1 Авторское свидетельство СССР №358433, MnK 6 C23G 1/28,1970 2 Авторское свидетельство СССР №1413997, MnK 6 C23G 1/28, 1986 3 Авторское свидетельство СССР №1642772, MnK 6 C23G 1/28, 1989 4 Патент США №3015589, МПК6134-42, 1976 5 Авторское свидетельство СССР №804263, MnK 6 C23G 1/28,1980 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90