专利名称：金属表面的超声波综合处理方法和设备的制作方法
本申请涉及一种金属表面的处理方法和设备，更确切地说，本发明尤其涉及一种用超声波对金属表面进行综合处理的方法，以及实施该方法的设备。
金属表面的综合处理包括对金属表面进行除油、去锈、去氧化皮及零件加工过程中产生的过液膜层和磷化处理等，传统的金属表面去锈、去氧化皮层的方法多采用机械法和酸洗法，去油和污物的方法大多采用超声波清洗法，中国专利第CN87105801A号公开了一种钢制品镀膜前净洗工艺，该工艺采用以表面活性剂为主要成分的金属去油净洗剂、无水乙醇和工业乙酸乙酯进行去油清洗和脱水净化，采用含磷酸、过氧化氢的“金属活化净洗剂”进行去除污垢的清洗。英国专利第2021649号中公开了一种在金属构件表面形成一种磷化膜和方法。
上述已有技术只涉及对金属表面进行单一的处理，当处理的金属工件既需要涂油、去锈、去氧化皮，又需要磷化处理时需要分别进行处理，用四个步骤来完成上述四项处理，因此，这种方法对金属表面的清洗与处理效率都不高，操作复杂，处理时间长。
本发明的目的是提供一种能将上述处理结合为一体的综合处理方法，该方法不仅可以一次对金属表面进行除油、去锈、去氧化皮处理，同时还可以进行磷化处理，处理效率高，操作简单，而且处理时间短。
本发明的另一个目的是提供一种实施上述方法的处理设备，该设备可以一次完成对金属表面的除油、去锈、去氧化皮以及磷化处理。
下面结合附图，详细描述本发明的内容。
图1是本发明的超声波综合处理设备的简图。
图2是换能器位于处理槽底部时的处理设备简图。
图3是换能器位于侧壁外侧时的处理设备简图。
图4是多台超声波电源驱动一组换能器盒时的处理设备简图。
本发明的金属表面综合处理方法指的可以根据工艺要求和需要时金属表面进行除油、去锈、去氧化皮(包括零件加工过程中产生的过液膜层)和磷化中的任一项或任几项处理。
如图1所示，本发明的对金属表面进行超声波综合处理的方法包括(1)将被处理的工件3浸入处理液6中，该处理液是市场上销售的三合一、四合一等多功能处理液或清洗剂，(2)通过换能器2对处理液6施加超声波，(3)处理0.5～20分钟后，(4)将被处理工件从处理液中提出，即完成了对被处理工件的除油、去锈、去氧化皮和磷化处理。此时金属表面的油、锈、氧化皮不仅都被清除了，而且处理后的金属表面上还生成了一层质地优良的磷化膜。经权威部门测定，本方法所形成的磷化膜达到了国家标准。
在上述方法中由超声波电源1供能换能器2超声波，超声波电源的工作效率为16～40KHz，单机输出功率为100～5000W，单只换能器的功率为300～500W，换能器盒的声发射功率密度为0.35～1.0W/cm2。
通过调换处理液，可以实现不同的工艺要求，如果金属表面需要进行除油处理，那么就将市售的除油液倒入处理槽中，以此类推，当金属表面只需要进行除锈及氧化皮处理时，就倒入市售除锈液，需要进行磷化处理时，就倒入磷化液，如果同时需要进行上述几项处理时就根据要求倒入市售的二合一、三合一或四合一综合处理液。
本发明另一方面还涉及一种实施上述方法的设备，对金属表面进行综合处理的设备，如图1所示，该设备包括，一个作为超声波发生器的超声波电源1，一个与超声波发生器1相连接的超声波换能器2或换能器盒7，超声波电源1向超声波换能器2供给超声波，超声波换能器2将超声波传递给处理液6，该设备还包括一个盛装处理液6的处理槽4，被处理工件3，以及加热水套5。
处理槽4是一个长方形的池子，大小可根据被处理工件的大小而定，在处理槽4的周围设一个加热水套5，可根据需要使对金属表面的综合处理在较多的温度下进行，如果无需加热时，也可以闲置不用。
处理液6就是上述的那些处理液，都是市场有售的。
超声波换能器2是一种常规的采用特种锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷片组成的单螺钉夹心式换能器。
通常将多个换能器2密封地装在一个盒子里，组成一个换能器盒7，根据需要，一个换能器盒中可以装1～100只换能器。
超声波换能器2是将超声波电源1发出的超声波传递给处理液6，它与处理6的连接方式有两种一种是将换能器粘贴在处理槽上，通过处理槽将超声波传递给处理液；另一种是将换能器盒直接浸在处理液中。
如图2和3所示，换能器2分别粘在处理槽4的底部或侧壁外侧，所有的换能器粘贴于同一个刚性平面上，由同一台电源驱动。
图1表示的是换能器盒浸入式的连接方式，所有换能器粘贴于一个密封的盒体内，电源驱动线通过管道引出处理槽，换能器盒体浸入到处理槽内适当位置处，所有换能器由同一台电源驱动，浸入式换能器能长期稳定地工作在较高温度下。
一台超声波综合处理设备可以包括一个超声波电源，也可以包括多个超声波电源，图4表示的就是这种情况，一个或多个换能器盒由同一台超声波电源驱动，一台超声波电源可以驱动1～20个换能器盒，一台超声波处理设备最多可以包括100个超声波电源，这种组合方式具有很强的适应性和灵活性，可以根据需要，用于不同形状和不同大小的被处理工件。
本发明的超声波电源的工作频率为16～100KHz，单机超声波电源输出功率为100W～10KW，单只换能器的功率为30～500W，换能器盒声发射功率密度为0.35～1.0W/cm2。
本发明的实施例描述如下实施例1在一个长50cm，宽30cm的处理槽内处理-金属工件，处理液为市售的三合一处理液，超声波处理5分钟后，将工件取出，不仅去掉了工件表面上的油和氧化皮，还形成了一层质地均匀的磷化膜。
实施例2如图1所示的综合处理设备，超声波电源的工作效率为50KHz，单机输出功率为5KW，一台超声波电源与三个换能器盒相连，换能器盒浸入到处理液中，每个换能器盒中装有20个换能器。
本申请的方法和设备的优点是1、提高了生产效率，使用本申请的方法及设备比常规的处理方法相比较，可以提高工效5～10倍。
2、提高了产品质量，一般的处理方法难于处理到边、角、拐弯处及复杂形状的内里，而利用本发明的方法及设备可以轻而易举地解决这个问题，只要是处理液能够达到的地方，都能进行上述综合处理，生成的磷化膜膜层均匀、致密。
3、设备简单，操作简便，由于本申请的方法和设备将除油、除锈、去氧化皮、磷化等处理过程一步完成，所以操作和维修非常方便，降低了劳动强度，设备的结构也很简单。
4、输出功率在数十至数百千瓦的范围内，可适用于大规模的连续化工业生产。
5、减少或消除了环境污染，由于使用该方法排除了传统工艺中的三强酸，对环境的污染大大降低，处理液可经再生处理后重复使用。
6、在超声波作用下，处理温度可以相对放宽，对处理温度的要求不必非常严格。
权利要求
1.一种用超声波对金属表面进行除油、去锈、去氧化皮以及磷化综合处理的方法，其特征在于，该方法包括(1)将被处理工件浸入到处理液中，(2)通过超声波换能器对处理液施加超声波。(3)处理0.5～20分钟，(4)将被处理工件从处理液中取出，即完成了对金属表面的除油，去锈、去氧化皮以及磷化处理。
2.一种如权利要求1所述的金属表面综合处理方法，其特征在于所用的超声波电源的工作频率为16～40KHz，单机输出功率为100W～10KW。
3.一种如权利要求1所述的金属表面综合处理方法，其特征在于所用的单只换能器的功率为30～500KHz，换能器盒的声发射功率密度为0.35～1.0W/cm2。
4.一种如权利要求1所述的金属表面综合处理方法，其特征在于所用的处理液为市售的除油液、除锈液、磷化液。以及二合一、三合一和四合一清洗液或综合处理液。
5.一种按上述权利要求1～4所述方法对金属表面进行综合处理的设备。其特征在于该设备包括一个作为超声波发生器的超声波电源1，一个与超声波电源1相连接的超声波换能器2或换能器盒7，超声波电源1向超声波换能器2供给超声波，超声波换能器2粘附在处理槽4上，或换能器盒7浸入在处理液中，该设备还包括一个盛装处理液6的处理槽4，浸在处理液中的被处理工件3，以及套在处理槽外围的加热水套5。
6.一种如权利要求5所述的金属表面综合处理设备，其特征在于上述超声波电源1的工作效率为16～40KHz，单机输出功率为100W～10KW。
7.一种如权利要求5所述的金属表面综合处理设备，其特征在于上述单只换能器的功率为30～500W，换能器盒的声发射功率密度为0.35～1.0W/cm2。
8.一种如权利要求5所述的金属表面综合处理设备，其特征在于超声波换能器2粘贴在处理槽4的底部。
9.一种如权利要求5所述的金属表面综合处理设备，其特征在于超声波换能器2粘贴在处理槽4的侧壁外侧。
10.一种如权利要求5所述的金属表面综合处理设备，其特征在于有1～100台超声波电源1与换能器盒7连接在一起。
11.一种如权利要求10所述的金属表面综合处理设备，其特征在于一台超声波电源1连接1～20个换能器盒。
全文摘要
本发明涉及一种用超声波对金属表面进行综合处理的方法，以及实施该方法的设备。该方法可以一次完成对金属表面的除油、去锈、去氧化皮以及磷化处理；该方法包括将被处理的工件浸入处理液，对处理液施加超声波，处理一段时间后从处理液中取出即完成了对金属表面的除油、去锈、除氧化皮和磷化的综合处理。本发明的设备由超声波电源1、换能器2或换能器盒7、处理槽4，处理液6，被处理工件3以及加热水套5等组成。
文档编号C23C22/73GK1073897SQ9310169
公开日1993年7月7日 申请日期1993年2月25日 优先权日1993年2月25日
发明者臧金明, 高俊华 申请人:北京海淀区金星超声波应用技术研究所