專利名稱：金屬表面的超聲波綜合處理方法和設備的制作方法
本申請涉及一種金屬表面的處理方法和設備，更確切地說，本發明尤其涉及一種用超聲波對金屬表面進行綜合處理的方法，以及實施該方法的設備。
金屬表面的綜合處理包括對金屬表面進行除油、去銹、去氧化皮及零件加工過程中產生的過液膜層和磷化處理等，傳統的金屬表面去銹、去氧化皮層的方法多采用機械法和酸洗法，去油和污物的方法大多采用超聲波清洗法，中國專利第CN87105801A號公開了一種鋼制品鍍膜前凈洗工藝，該工藝采用以表面活性劑為主要成分的金屬去油凈洗劑、無水乙醇和工業乙酸乙酯進行去油清洗和脫水凈化，采用含磷酸、過氧化氫的“金屬活化凈洗劑”進行去除污垢的清洗。英國專利第2021649號中公開了一種在金屬構件表面形成一種磷化膜和方法。
上述已有技術只涉及對金屬表面進行單一的處理，當處理的金屬工件既需要涂油、去銹、去氧化皮，又需要磷化處理時需要分別進行處理，用四個步驟來完成上述四項處理，因此，這種方法對金屬表面的清洗與處理效率都不高，操作復雜，處理時間長。
本發明的目的是提供一種能將上述處理結合為一體的綜合處理方法，該方法不僅可以一次對金屬表面進行除油、去銹、去氧化皮處理，同時還可以進行磷化處理，處理效率高，操作簡單，而且處理時間短。
本發明的另一個目的是提供一種實施上述方法的處理設備，該設備可以一次完成對金屬表面的除油、去銹、去氧化皮以及磷化處理。
下面結合附圖，詳細描述本發明的內容。


圖1是本發明的超聲波綜合處理設備的簡圖。
圖2是換能器位于處理槽底部時的處理設備簡圖。
圖3是換能器位于側壁外側時的處理設備簡圖。
圖4是多臺超聲波電源驅動一組換能器盒時的處理設備簡圖。
本發明的金屬表面綜合處理方法指的可以根據工藝要求和需要時金屬表面進行除油、去銹、去氧化皮(包括零件加工過程中產生的過液膜層)和磷化中的任一項或任幾項處理。
如圖1所示，本發明的對金屬表面進行超聲波綜合處理的方法包括(1)將被處理的工件3浸入處理液6中，該處理液是市場上銷售的三合一、四合一等多功能處理液或清洗劑，(2)通過換能器2對處理液6施加超聲波，(3)處理0.5～20分鐘后，(4)將被處理工件從處理液中提出，即完成了對被處理工件的除油、去銹、去氧化皮和磷化處理。此時金屬表面的油、銹、氧化皮不僅都被清除了，而且處理后的金屬表面上還生成了一層質地優良的磷化膜。經權威部門測定，本方法所形成的磷化膜達到了國家標準。
在上述方法中由超聲波電源1供能換能器2超聲波，超聲波電源的工作效率為16～40KHz，單機輸出功率為100～5000W，單只換能器的功率為300～500W，換能器盒的聲發射功率密度為0.35～1.0W/cm2。
通過調換處理液，可以實現不同的工藝要求，如果金屬表面需要進行除油處理，那么就將市售的除油液倒入處理槽中，以此類推，當金屬表面只需要進行除銹及氧化皮處理時，就倒入市售除銹液，需要進行磷化處理時，就倒入磷化液，如果同時需要進行上述幾項處理時就根據要求倒入市售的二合一、三合一或四合一綜合處理液。
本發明另一方面還涉及一種實施上述方法的設備，對金屬表面進行綜合處理的設備，如圖1所示，該設備包括，一個作為超聲波發生器的超聲波電源1，一個與超聲波發生器1相連接的超聲波換能器2或換能器盒7，超聲波電源1向超聲波換能器2供給超聲波，超聲波換能器2將超聲波傳遞給處理液6，該設備還包括一個盛裝處理液6的處理槽4，被處理工件3，以及加熱水套5。
處理槽4是一個長方形的池子，大小可根據被處理工件的大小而定，在處理槽4的周圍設一個加熱水套5，可根據需要使對金屬表面的綜合處理在較多的溫度下進行，如果無需加熱時，也可以閑置不用。
處理液6就是上述的那些處理液，都是市場有售的。
超聲波換能器2是一種常規的采用特種鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷片組成的單螺釘夾心式換能器。
通常將多個換能器2密封地裝在一個盒子里，組成一個換能器盒7，根據需要，一個換能器盒中可以裝1～100只換能器。
超聲波換能器2是將超聲波電源1發出的超聲波傳遞給處理液6，它與處理6的連接方式有兩種一種是將換能器粘貼在處理槽上，通過處理槽將超聲波傳遞給處理液；另一種是將換能器盒直接浸在處理液中。
如圖2和3所示，換能器2分別粘在處理槽4的底部或側壁外側，所有的換能器粘貼于同一個剛性平面上，由同一臺電源驅動。
圖1表示的是換能器盒浸入式的連接方式，所有換能器粘貼于一個密封的盒體內，電源驅動線通過管道引出處理槽，換能器盒體浸入到處理槽內適當位置處，所有換能器由同一臺電源驅動，浸入式換能器能長期穩定地工作在較高溫度下。
一臺超聲波綜合處理設備可以包括一個超聲波電源，也可以包括多個超聲波電源，圖4表示的就是這種情況，一個或多個換能器盒由同一臺超聲波電源驅動，一臺超聲波電源可以驅動1～20個換能器盒，一臺超聲波處理設備最多可以包括100個超聲波電源，這種組合方式具有很強的適應性和靈活性，可以根據需要，用于不同形狀和不同大小的被處理工件。
本發明的超聲波電源的工作頻率為16～100KHz，單機超聲波電源輸出功率為100W～10KW，單只換能器的功率為30～500W，換能器盒聲發射功率密度為0.35～1.0W/cm2。
本發明的實施例描述如下實施例1在一個長50cm，寬30cm的處理槽內處理-金屬工件，處理液為市售的三合一處理液，超聲波處理5分鐘后，將工件取出，不僅去掉了工件表面上的油和氧化皮，還形成了一層質地均勻的磷化膜。
實施例2如圖1所示的綜合處理設備，超聲波電源的工作效率為50KHz，單機輸出功率為5KW，一臺超聲波電源與三個換能器盒相連，換能器盒浸入到處理液中，每個換能器盒中裝有20個換能器。
本申請的方法和設備的優點是1、提高了生產效率，使用本申請的方法及設備比常規的處理方法相比較，可以提高工效5～10倍。
2、提高了產品質量，一般的處理方法難于處理到邊、角、拐彎處及復雜形狀的內里，而利用本發明的方法及設備可以輕而易舉地解決這個問題，只要是處理液能夠達到的地方，都能進行上述綜合處理，生成的磷化膜膜層均勻、致密。
3、設備簡單，操作簡便，由于本申請的方法和設備將除油、除銹、去氧化皮、磷化等處理過程一步完成，所以操作和維修非常方便，降低了勞動強度，設備的結構也很簡單。
4、輸出功率在數十至數百千瓦的范圍內，可適用于大規模的連續化工業生產。
5、減少或消除了環境污染，由于使用該方法排除了傳統工藝中的三強酸，對環境的污染大大降低，處理液可經再生處理后重復使用。
6、在超聲波作用下，處理溫度可以相對放寬，對處理溫度的要求不必非常嚴格。
權利要求
1.一種用超聲波對金屬表面進行除油、去銹、去氧化皮以及磷化綜合處理的方法，其特征在于，該方法包括(1)將被處理工件浸入到處理液中，(2)通過超聲波換能器對處理液施加超聲波。(3)處理0.5～20分鐘，(4)將被處理工件從處理液中取出，即完成了對金屬表面的除油，去銹、去氧化皮以及磷化處理。
2.一種如權利要求1所述的金屬表面綜合處理方法，其特征在于所用的超聲波電源的工作頻率為16～40KHz，單機輸出功率為100W～10KW。
3.一種如權利要求1所述的金屬表面綜合處理方法，其特征在于所用的單只換能器的功率為30～500KHz，換能器盒的聲發射功率密度為0.35～1.0W/cm2。
4.一種如權利要求1所述的金屬表面綜合處理方法，其特征在于所用的處理液為市售的除油液、除銹液、磷化液。以及二合一、三合一和四合一清洗液或綜合處理液。
5.一種按上述權利要求1～4所述方法對金屬表面進行綜合處理的設備。其特征在于該設備包括一個作為超聲波發生器的超聲波電源1，一個與超聲波電源1相連接的超聲波換能器2或換能器盒7，超聲波電源1向超聲波換能器2供給超聲波，超聲波換能器2粘附在處理槽4上，或換能器盒7浸入在處理液中，該設備還包括一個盛裝處理液6的處理槽4，浸在處理液中的被處理工件3，以及套在處理槽外圍的加熱水套5。
6.一種如權利要求5所述的金屬表面綜合處理設備，其特征在于上述超聲波電源1的工作效率為16～40KHz，單機輸出功率為100W～10KW。
7.一種如權利要求5所述的金屬表面綜合處理設備，其特征在于上述單只換能器的功率為30～500W，換能器盒的聲發射功率密度為0.35～1.0W/cm2。
8.一種如權利要求5所述的金屬表面綜合處理設備，其特征在于超聲波換能器2粘貼在處理槽4的底部。
9.一種如權利要求5所述的金屬表面綜合處理設備，其特征在于超聲波換能器2粘貼在處理槽4的側壁外側。
10.一種如權利要求5所述的金屬表面綜合處理設備，其特征在于有1～100臺超聲波電源1與換能器盒7連接在一起。
11.一種如權利要求10所述的金屬表面綜合處理設備，其特征在于一臺超聲波電源1連接1～20個換能器盒。
全文摘要
本發明涉及一種用超聲波對金屬表面進行綜合處理的方法，以及實施該方法的設備。該方法可以一次完成對金屬表面的除油、去銹、去氧化皮以及磷化處理；該方法包括將被處理的工件浸入處理液，對處理液施加超聲波，處理一段時間后從處理液中取出即完成了對金屬表面的除油、去銹、除氧化皮和磷化的綜合處理。本發明的設備由超聲波電源1、換能器2或換能器盒7、處理槽4，處理液6，被處理工件3以及加熱水套5等組成。
文檔編號C23C22/73GK1073897SQ9310169
公開日1993年7月7日 申請日期1993年2月25日 優先權日1993年2月25日
發明者臧金明, 高俊華 申請人:北京海淀區金星超聲波應用技術研究所