[发明专利]清理金属工件表面的方法

说明书

本发明涉及金属的加工技术，特别是清理金属工件表面的方法。本工艺方法可以成功地用于制造与加工多元合金的铸件以及各种形状的金属工件，对于这些工件的表面质量，清洁程度、金相组织与表面显微层性能的要求正在不断提高，並且还要求不影响金属工件本体的性能，在冶金、化工、能源、原子能及其它高技术工业部门中，这样的要求尤为重要。

目前，对金属工件的表面进行清理的过程，要耗费很多劳动力和能量，在许多场合下，表面清理的质量完全不能满足用户的要求与愿望。

传统的机械方法，例如使用滚筒抛丸、砂轮、砂纸及抛光法，不但效率低，而且还伴随产生工件的表面局部缺陷，大大地降低工件的工件寿命。

在车床上对，例如，在电炉中用电弧熔炼而成的铸件进行粗加工，一方面，要损失多达15～20%的金属，费时费电，而当清理多元合金的铸件时，在许多情况下，甚至使用金钢石刀具都无能为力。

一种公知的清理金属工件的方法是把待清理的表面在真空度不很高的真空（负压为100～500牛顿/米²）中，借助于移动的弧光的放电作用进行清理。

该方法是使管件与杆件作相对移动，管件的内表面应经过清扫，以备在工艺过程中相互起作用，杆件则在不同理化参数的蒸发区段上产生真空电弧放电。

上述方法的缺点是不能清理外形复杂的金属工件的表面，如管接头、管道弯曲处所用的异径接头以及其它不能做到使工件待清理表面（阴极）相对于杆件（阳极）作直线进给的工件。另外，也不排除因为电弧参数的变动面对表面造成局部侵蚀。

工件表面的电解清理法已广为人知。这种清理方法是将金属工件浸入液态介质，即电解质中，在工件（阴极）与专门设置的阳极（也浸入电解质中）之间通过液体介质通以电流，这时，工件是静止地固定在电解槽理。

尽管采用电解法清理金属工件表面时电解质可以渗入由各种曲面组成的形状复杂的工件上不易接近的表面，但电解清理法仍有下列缺点：不能清理金属工件表面上存在着的不导电膜层，清理速度受到电解槽内极为缓慢的电子转移过程的限制，故生产率很低。除此之外，还必须把通过电网向工厂供应的交流电转换成直流电，而转换时电能会有损失。电解过程本身是很耗能的，其能量利用率低于1%，因为电解法单位产量的电力消耗值最大，例如，甚至大于机械方式的清理。

在溶融的盐与碱中进行工件的热化学清理的方法也广泛地为公众所知。应该指出，不但可以在液体介质中，也可以在气体介质中实现热化学清理。

热化学法清理金属工件的缺点在于，当在加热到高达数百度的熔融的盐或碱中处理贵重的多元合金牌号的钢材的表面时，工件表层深达15～80微米处会因钛、钼、镁等合金元素的损失而破坏其化学成分。由于因此会造成抗蚀性能的恶化，所以实际上使得金属工件不能再继续使用了。此外，热化学清理法所用的熔融的盐的适用范围都很狭窄，必须根据工件上污垢的化学性质的不同而选用各种不同组分的盐类来进行清理。还应该指出，该方法只能初步地去除污垢，而金属工件在以后的使用过程中将与工艺过程中所使用的介质中的工作物质发生反应而产生复杂的易熔组织。

所以，在熔融的盐中清理污垢时，清理的质量不佳，金属工件表面在化学成分与几何形状方面出现不均匀性，这就大大降低了工件的抗蚀性能，而且，如不进一步处理，例如，采用电化学浸蚀、钝化及洗涤等等，工件就不能使用。

本发明的目的是消除上述公知的清理金属工件表面的方法的缺陷。

本发明的基本任务是创立一种多元合金组织的金属工件的表面清理方法，即在一定的温度范围内，利用温度因素与高反应性能的液态介质对被污颈砻娴墓餐饔美唇星謇怼?

所提出的任务是这样解决的：借助于将金属工件浸入处于熔融状态的工作介质来对表面进行清理。按照本发明，使用对氧的亲和作用大于对待清理工件材料的亲和作用的熔融的金属氧化物作为工作介质。

所用的熔融的金属氧化物最好是温度介于950℃～1250℃之间的熔融的电熔渣。

合理选取的电熔渣组分的重量百分数为：CaO45%、AL₂O₃55%。

使用该方法可大大提高生产率，即清理速度，可降低金属工件单位清理面积的耗电量，减少在去除污垢的同时工件基体金属的无谓损失，减少工件表面层合金元素的损失，从而提高工件的抗蚀能力，並使工件具有可以长期使用的表面性能，尽可能延长工件的寿命。