ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЙ

Химическал обработка

его применяют при наличии на деталях толстой жировой пленки.

Химический способ удаления жиров основывается иа взаимодействии с ними органических растворителей илн растворов щелочей, приводящих к их растворению, омылению или образованию эмульсий.

Органические растворители делят на горючие и негорючие. К горючим растворителям относятся бензин, керосин, бензол, толуол, кснлол, уайт-спирнт и др. Их в гальванотехнике не приме-някгг. Более эффективными растворителями являются негорючие и хлорированные углеводороды: трнхлорэтилен, теграхлорэтнлен, перхлорэтилен, четыреххлористый углерод, хладон-ИЗ (старое название фреон-113).

Растворяющая способность различных растворителей по отношению к маслам понижается в такой последовательности [кг/(м-ч>]: хладон-ИЗ - 4,45; трихлорэтилен - 3,10; ксилол - 2,20; тетрахлорэтиден - 1,70; бензин - 1,30; уайт-спирит - 0,90; керосин - 0,65.

Обезжириванию три хлорэти леном можно подвергать большинство металлов (С1аль, медь, ннкель, сплавы этих металлов и др.). Следует избегать обработки трихлорэтилеиом алюминия, магния и их сплавов, так как при этом происходят нежелательные реакции, сопровождающиеся выдече-нием большого количества теплоты, что приводит к раз.пожет1Ю реактива с образованием ядовитых еоединенин. Обработку трихлорэтилеиом ведут в жидкой илн паровой фазе. Если обезжиривание проводят в жидкой фазе, то детали следует обрабатывать последовательно в двух-трех ваннах с растворнтетем, нагретым до 60- 70 С. А\ожст быть применено cip5 иное обезжиривание. Продолжительность очистки детален составляет 3- 10 у.кн.

Хлорированные углеводороды весьла реякциониослособны. В особенности это относится к трихлорзтилену, который в нрисутствин влагн гидролнзу-егся, отщепляй хлор, в резулы ате чего образуется небольшое количество HCI, Это может привести к коррозии аппаратуры и деталей. Для повышения стабильности трихлорэтвлека следует вводить в него 0,01 г/л уротропина или триэтаполамииа.

Тетрахлорэтилен, по сравнен ню с трихлорэтилеиом, более устойчив к воздействию влаги, повышенной температуре н контакту с металлами, поэтому его можно использовать для обезжиривания всех металлов, bkjho-чая алюминий и магний. Хорошими обезжиривающими свойствами и универсальностью действия на раз.тнчпые металлы обладает хладон-113 Он хорошо смешивается с минеральиыуи маслами, смазками, большинством кремне- и фторорганических соединений, допускает нагрев до 20-50 С, может использоваться как в жндьсм, так н в паровом состоянии

В состав щелочного обезжиривающего водного раствора должны входить вещества, способные нейтрализовать жирные кислоты и омылять растительные и животные жиры и масла, з также эмулы агоры, способные уменьшать величину свободной межфазной энергии на границе масла с обезжиривающим раствором и масла с поверхиостт.ю детали. Вещества, входящие в обезжиривающий раствор, ие должны вызывать иор[юзню металла и должны легко удаляться при промывке водой. В большей степени этим требованиям соответствуют силикаты и фосфаты щелочных металлов, в меньшей - едкий и углс-киелый натрий (калий). Раствор Na3P04 способствует уменьшению жесткости воды и легче удаляется водой с поверхности изделий при нх промывке, растворы енликагов - труднее. Хуже всего смываются растворы Na-iCOs н NaOH.

Концентрация компонентов этих растворов должна обеспечивать оптимальную эффективность их эмульгирующего действия. Почти во всех растворах обезжиривании в качсстое эмульгатора реке)Мендуется использовать силикаты щелочных металлов, которые при гидролизе образуют HSiOa в коллон.чном состоянии, которая нерастворима, lie способность диспергировать твердые вещества улучшает качество очистки поверхностей и предотвращает повторное осаждение загрязнений на поверхность деталей. Присутствие силиката в растворе препятствует разъеданию щелочами алюминия, цинка, стали и ме.ти, а также потускнению и коррозии эти металлов между процессами обезжиривания и последующими операциями.

. Повышение концентрации щелочи в растворе до определенного предела приводит к П01ш;кснню межфазной энергии на границе двух взаимно нерастворимых жидкостей.

Оптимальную концентрацию щелочи в обс?жнривгюш,е,\1 растворе выбирают в зависимости oi того, какие поверх-востно-актлы.ис пнцества применяют. . Обычно концентрация щелочи составляет от 15 до 100 f/л.

В настоящее время используются ааноноакгив1!ые ПАВ: алкилсульфо- ват, суль.-юнол НП-1, НП-3. ДС-РАС. иеионогенные ПАВ: синтанол ДС-10. ДТ-7, ДТ-10, синтамнд-5, препараты ОП-7, ОП-10, 011-20, ОП-30 (выпускаются на основе иолиэтиленгликатевого

эфира). Они устойчивы в ще.точцой,

KHCiofi и нейтральной средах.

При подборе ПАВ необходимо учитывать возможность нейтрализации

сточных 1юд ьослс обезгкириьания.

В этом агно]пгнии препараты 011-7,

ОП-Ш, сульфонол НП-1, алкилсуль-

фонат малопраемлемы, так как они

ялгногся биатогически жссткимн ПАВ.

Биологически мягкие ПАВ - синтанол ДС-10 11 сИ1[тамид-5 успешно

прь.ченяют в кчес1ве заменителя ОП. Сравнение эффективное in действия

ряда ПАВ при концентрации 1 г/л

и температуре 60 показало, что их

Моющая способность возрастает в такой

последовательности: вторичные алкил-

сули(1аты, сульфонол, синтанол ДС-10,

сиптамнд-5, синтанол ДТ-7. Хорошей

моющей сноообиостью характеризуется

шктанол ДТ-10.

12. Составы растворов (г/л) для химического обезжиривания

Оптимальная концентрация добавок ПАВ в обезжиривающих растворах составляет 2-8 г/л. Температурный режим обезжиривания связан с типом примененных ПАВ.

В табл. 12 приведены составы растворов для химического обезжиривания различных металлов и сплавов.

Растворы № 1, 3, 6 используются для обезжиривания черных металлов; № 2,4, 5, 7, 8 - для меди и ее сплавов; №2,9, 10-для алюминия и его сплавов. Раствор № 5 сравнительно более универсален, в нем обезжириваются детали из черных н цветных металлов. Для очистки полированных деталей рекомендуется использовать растворы Ai 6, 8, 10; остатки полировальных паст на стальных деталях лучше отмываются в растворе К 6. Растворы 3, 4, 5 применяют для обработки сильно загрязненных деталей; раствор N2 4 -~ для обезжиривания деталей из меди, ее сплавов, а также детален с серебряными покрытиями, изгоюв-леиными с применением пайки припоями типа ПОС.

Для обезжиривания цинка, магиня, сплавов ковара и инвара применяют растворы следующих составов (г/л):

цинк и его спаапы 1. Na.CO., . . , . . Na,0-S10, . . . , препарат ОП-7 . . Ktpociu; . . . , i 2 N£,PO,. I21I.,0 . , NajO-SiOj ... iKiViKoe мило , . магниевые сг.лавы Кя.со, .... NajlO,. 12И,0 .

30-40 30-50

2 - 3 30-40 5С-60 25-30

50-00

. 40-50

10-15 J0 -4D

2 - 3

20-30

30-г.о

О-6Г 5-10

0-1:-

10-15 20-30] 2-4

80-100

10-15

40-5С ,0-5С1

15-20 25-30

Na,0- S10,....... 20-30

сплавы ковар, иивар

МвОН .......... 10-20

Na.COj ......... БО-во

Na,PO,- 12Н,0...... 50-60

Na,0-S10, ........ 3-6

Обезжиривание в растворах, содержащих ОП, синтанол, сульфоиол, ведут При 65-70 °С; при отсутствии этих компонентов - при 80-90 °С.

Высокие моющие и эмульгирующие качества показал следующий состав химического обезжиривания (г/л):

фосфаты натрия.....10-20

CHBTi-MHR-5 ....... 2

Увеличение или уменьшение содержания фосфатов натрия снижает эффективность очистки поверхности. Этот состав можно рекомендовать для всех металлов. С повышением температуры от 70 до 90 °С эффективность очистки значительно улучшается.Данные о времени очистки приведены в табл. 13.

Высокая эффективность химического и электрохимического обезжиривания достигается применением составов ДХТИ-301, ДХТИ.302ДХТИ-303 в количестве 1-5 г/л. После полирования с применением полировальных паст, детали обезжиривают струйным методом.

Последовательность обработки следующая: I) обезжиривание струей в растворе следующего состава (г/л):

Na,CO .......... 40-30

NaOH ........... 40-Зй

Режим обезжиривания: t ял

= 60-5-70 С: т = 2,s мни;

2) промывка в горячей воде (окунанием); /= 60-i-80°C; 1= I мни;

3) промывка в холодной воде (струйная); t = 1 мин;

13. Продолжительность удаления жировых аагрязнеиий прн оптимальной концентрации фосфатов (15 г/л)

4) пассивирование в растворе состава (г/л):

NaNO,.............4-

Na.COj ............1 - 2

Режим паосивироиання; = = 60-S-70 =С; т = 1 мня.

Лая обезжиривания стальных деталей струйным методом в автомобилестроении применяют раствор следующего состава (г/л):

NaOH ......... ь-7

Ne,P,0, . lOHjO....... 3-7

глюконат натрия ...... 0,5-1,5

трилон Б (нейтрализованный

NaOH)........... 1-3

авнроль or......... 0,1 - 0,2

Режим обезжиривания: / = = бо-г-бБ *С: т = 6 мнн.

Для омедненных полированных деталей применяют раствор следующего состава (г/л):

Na.CO,......... . . , 35

Na,PO,- 12Н,0.........3.5

Режим обезжирииаивя! ( = = 50-г60 С; т = 4 мни

После струйной очистки для химического обезжиривания наряду с названными растворами применяются также следующие составы (г/л): по стели

NaOH ........... 20-25

Na,P,0, 10Н,О....... 20-25

трилои Б.......... 3-4

Режим обезжиривания: / = = В0ч-90®С} т = 4-t-5 мни; по медн.

Na,PO ........... 25-30

Режим обезжиривания: ( - - 70 4-7Ъ С, г = 4 +Ъ мнн.

Интенсивное перемешивание растворов сжатым воздухом, предварительно очищенным от примеси масла, интенсифицирует процесс и улучшает качество очистки поверхности деталей.

Лучшим пеногасителем при обезжиривании в условиях перемешивания, циркуляции и барботажа является силоксановая жидкость А-154 в количестве 0.05-0,5 г/л. Кроме А-154, в качестве пеногаснтеля можно рекомендовать ЭАП-40. Пеногасящая способность силоксанов, выпускаемых промышленностью, увеличивается в такой последовательности: ПМС-ЮООА. ПМС-200А, КАВ-1, ЭАП-40, А-154.

В качестве заменителей органических растворителей при обезжиривании все чаще применяют ноющие препараты; щелочные пасты МЛ-51, МЛ-52, МС-5, МС-6, МС-8, лабомил-101.

лабомид-203, деталнн, триалон и син-

тегические - ТМС-31, ТМС-70, верто-лИН-74, аполир-К, нмпульс-К. Для удаления полировальных паст

е деталей из различных металлов, кроме алюминия, рекомендуется использовать раствор, содержащий 60- 80 г/л ТМС-31 или ТМС-70. Режим обезжиривания: i= 60-ь80°С; т=! = 5-!-20 мин.

Смазочио-охлаждающие жидкости хорошо удаляются с поверхности деталей из различных металлов в растворе, содержащем 15-35 г/л Л\Л-51 или МЛ-52. Режим обезжиривания: t = =. 60-!-80 °С; т = 5-20 мин.

Иногда при обработке стальных деталей, поверхность которых незначн-т льно загрязнена, перед нанесением защитных покрытий экономически целесообразно применять растворы, предназначенные для одновременного обезжиривания и травления. Составы растворов для одновремен-

,вого обезжиривания и травления стали приведены в табл. 14.

Минеральные масла и смазки плохо удаляются при нормальной температуре. Повышение температуры интенсифицирует процесс удаления жнров, во одновременно ускоряет процесс травления. Прн наличии на металле жировой пленки и окалины травление может происходить неравномерно, что скажется на внешнем виде поверхности негалла. Повышение температуры

. интенсифицирует этот процесс. В рас-

творе № 1 температуру можно повысить до 70-вес, в растворах Л 2, 3, 4 - до 60 °С, в растворе Л% 5 обработку можно вести при 20-30 С. Продолжительность обработки не должна быть слишком большой, чтобы ие происходило иаводорожнвання металла, В растворах № 2, 3 хорошо удаляются с поверхности металла штамповочные и консервационные смазки, минеральные масла. В растворе f 6 обрабатывают алюминиевые детали перед анодированием при температуре 50-70 °С в течение до 180 с.

Эмульсионное обезжиривание применяют для удаления с поверхности металла ие только жировых загрязнений, но и каких-либо твердых частиц н веществ, нерастворимых в органических растворителях, например, водо-масляных эмульсий, применяемы обычно при обработке металлов резанием, штамповке, прокатке и другия видах обработки деталей в машиностроении.

В табл. 15 приведены составы растворов для эмульсионного обезжиривания.

При использовании состава раствора № 1 для струйной обработки деталей концентрация ПАВ может быть снижена в 3-5 раз, а максимальное содержание трихлорэтилеиа не должно превышать 10 %. Обработку ведут при 20-35 С и давлении струи 0,1- 0,15 МПа. Состав раствора Кя 2 разводят водой в соотношении I : 10- I : 200. После обработки в этом рао-творе детали промывают горячей водой.

14. Составы растворов (г,л) для одновременного обезжиривания и травления

раствора

IS. составы растворов (мае. доля, %) Л>я вму.<1ьсиоиного обезжиривания

При струйном эмульсионном обезжиривании продолжительность обработки составляем 0,5-5 мин; температура раствора 60-65 С, давление струи 0,15 МПа.

Состав раствора Л 4 разбавляют водой в соотношении I : 1-I : 2, температура раствора 80-90 С. После эмульсионной обработки детали промывают горячей водой.

Обезжиривание мелких деталей осуществляют в химических моющих средствах с применением виброконтейнеров, барабвнных нлн шнековых устройств или с нснатьзовакисм ультразвуковых кстебаннй.

Применение ультразвуковой очистки ускоряет процесс обезжиривания в несколько раз, причем концентрация компонентов растворов химического обезжиривания может быть снижена в .3-5 раз. Некоторые составы растворов НрНЕНДСНЫ в тпбл. 16.

Наиболее часто применяют следующий режим ультразвуиовой очистки: частота 20-40 кГц, удельная мощность I-3 Вт/см. Для обработки сложных мелких деталей, имеющих небольшие узкие зазоры, щели, отверстия, частоту повышают до 2Q0- 500 кГц.

В растворе № 1 можно обрабатывать детали из черных н цветных металлов; в растворе № 2 обрабатывают гтедь, цинк, алюминий и некоторые спла[ 1 этих металлов; раствор Кч 3 рекомендуется для обезжиривании стальных деталей; растворы 4 и 5 - для деталей из меди и ее сплавов.

Травление. Его проводят с целью удаления с поверхности детален окалнны, ржавчины или окнсных пленок, образовавшихся под влиянием окружающей среды, механической, термической, химической обработки. Травлению подвергают детали, прошедшие процесс обезжиривания.

Процесс травления черных иеталлсв проводят в основном в растворах минеральных кислот НС1, HjSOj или нх смесей. Установлено, что НС1 снимает окислы с поверхности преимущественно за счет их растворения, в то время как HjSOj за счет подтравливания металла и механического удаления разрыхленного слоя окислов выделяющимся водородом. В 10 %-ной HjSOj жетезо растворяется в 70 раз быстрее окислов, тогда как в 10 %-ной НС1 только в Ю раз. Скорость растворения в HCI преимушествеиио возрастает с увеличениеи ее концентрации (табл. 17).

Скоросгь травления в HjSOj в основном зависит от температуры. Так, например, скорость травления стали

Г;..,ьтр вук :о Ге Обезжиривания

вЗ %-ном растворе при 80Т в 10 раз больше, чем в 8 %-иом растворе при 20 °С. Повышение концентрации h2so4 в растворе до 25 % приводит к увеличению скорости растворения.

При одинаковой температуре травления в НС1 происходит меньшее иаво-дорожнпаиис стали, чем в H2SO4.

С целью уменьшения травления чистого металла и преимущественного удаления окнсногоелоя, а также уменьшения вплоть до исключения наводороживания в растворы травителен вводят ингибиторы. Для HCI - ингибиторы ПБ-5, БА-(), ПКУ, КПП, И-1-А, И-1-В, H-1-F., катапин и др., для H2SO4 - БЛ-6, уротропин, катапин ЧМ и др. Ингибиторами моеут служить также NaCl, KJ, FeSOj. Наибольшей степенью защиты от перетравлеиия обладают ингибиторы ПКУ-М и ката-нины: 98-99,1 % в растворах HSOj и на прн 80-120 С; БА-6 - 98 % в НС1; И-1-А и И-1-В - 94-96 % в растворах HjSOj н НС1 при 80- 100 X.

Максимальная степень защиты поверхности стали при примевеннн ингибитора Ч\ в HuSO, составляет 48 % ,а максимально допустимая температура 60 °С.

Степень защиты зкачителвво определяет и степень наводороживания стали, так как водород выделяется лишь в случае травления самого металла, что резко подавляется действиями ингибиторов.

Составы травильных растворов, рекомендованных ГОСТ 9.047-75 для травления углеродистой стали и чугуна, приведены в табл. 18.

В растворах № 1 рекомендуется травить детали как нз стали, так н из чугуна. В растворе № 2 можно заменять НС1 иа эквивалентное количество NaCl, что уменьшает наводороживание стали вследствие уменьшения травления чистого металла. Бесшламное травление стали и ковара, обусловленное химическим растворением окислов в HCI, производят в растворе Мз 3.

В случае травления ответственных стальных деталей рекомендуются растворы № 4, 5, а для аналогичных деталей, имеющих одновременно поверхности с окалннон н без нее, лучше использовать раствор №6. Для углеродистых термообработанных сталей предназначен раствор Л 7. Чугунные от-

17. Растворимость Ге, FcO и Fe,0, в HCI

Кошеи-трация НС1. %

Гастпоримость, г/ч, иа ЮС г вещсстна

Fe,0,

0,48 0,63 0,75 0.88 1.8

79.7

лнвки рекомендуют травить в орто-фосфорной кислоте (раствор № 8).

Полученную в результате термообработки пружинящих деталей плотную окалину рекомендуют вначале разрыхлить в растворе 9, а затем травить в раст1!0)>ах № I и 2.

Наряду с перечисленными составами растворов для удаления толстой окалины со стали используют раствор, содержащий (г/л):

НС1 ......... 150-200

ингиОитор БА-6 , . . 5 - 8

Если детали имеют незначительный стой окалины, можно п[/оводнть травление в растворе, содержащем (г/л):

н,5о.........ВС-100

NaCl......... 150-200

кат.тпип....... 3 - 5

или Е растворе, содержащем (г/л):

H,SO, ........ 80-100

иигнСчпор БА-6 ... 10-15

По сравнению с сернокислыми н солянокислыми растворами менее агрессивными являются растворы Н3РО4. Образуя на чистом металле фосфаты железа, они не требуют ингибиторов коррозии, так как перетравления металла почти ие наблюдается.

Удаление окиспых пленок с поверхности деталей рекомендуют проводить при (- 80-90 С в растворе, содер-жащет.1 (г/л);

CrOi ..........200

Н,РО........... 50

Необходимо иметь в виду, что ттсле травления в растворах, содержлцих