Обезжиривание и травление металла

Обновлено: 20.05.2024

Известно, что на поверхности изделий, поступающих в гальванику после изготовления и механической обработки всегда присутствуют загрязнения. Ими могут быть остатки полировальных паст, масложировые пятна, СОЖ, окалина, старая краска или покрытие, а также обычная грязь. Перед нанесением качественного гальванического покрытия все загрязнения требуется удалить. Очистка происходит с помощью обезжиривания и травления. Далее рассмотрим процесс обезжиривания металлических поверхностей подробнее.

Виды загрязнений, удаляемых обезжириванием, могут быть разного происхождения:

Минерального. К ним относятся минеральные масла, полировальные пасты, СОЖ. Особенность в том, что они не растворяются в воде, поэтому для их удаления целесообразно использовать органические растворители;
Растительного и животного. Растворяются только в водных обезжиривающих растворах. Остановимся на них подробнее.

Часто загрязнения носят комбинированный характер, а к жидкой фазе добавляются частички твердой - пыль, асфальты, карбены, оксиды и пр.

Полный цикл обезжиривания обычно включает в себя следующие стадии:

Обработка растворителями;
Химическое;
Электрохимическое обезжиривание.

Чистая обезжиренная поверхность стали выглядит следующим образом:

2. Обезжиривание в органических растворителях.

Органические растворители имеют незначительное поверхностное натяжение (20-30 MH/M), хорошо смачивают обрабатываемую поверхность и легко проникают в труднодоступные участки.

Обработку проводят различными способами — погружением, струйной под давлением 0,03 до 0.1 МПа, обработкой, в паровой фазе и комбинированным методом.

Спирты: метиловый спирт, циклогексанол, этиленгликоль;
Эфиры: этилцеллозоль, этилацетат, бутилацетат;
Кетоны: ацетон, циклогексанон;
Ароматические углеводороды: безнол, толуол, ксилол, сольвент;
Нефтяные растворители: бензин, керосин, уайт -спирит, петролейный эфир;
Хлорированные углеводороды: метиленхлорид, четыреххлористый углерод, дихлорэтан, трихлорэтилен, трихлорэтан, тетрахлорэтилен;
Фторсодержащие растворители: 1,2,2-трифтортрихлорэтан - хладон 113, тетрафтордиброметан - хладон 114 BB.

Эффективность удаления жировых загрязнений наиболее популярными растворителями уменьшается в следующем порядке:

Исходя из таблицы все более широкое применение находят фтор- и хлорсодержащие углеводороды и прежде всего: хладон 113 и трихлорэтилен. Еще одним преимуществом хладона 113 и трихлорэтилена является пожаровзрывобезопасность. Пожароопасность растворителей характеризуется температурой вспышки, температурой самовоспламенения паровоздушной смеси и температурными пределами воспламенения.

Хлорированные углеводороды не огнеопасны, относительно устойчивы и стабильны, но токсичны и требуют строгого соблюдения правил техники безопасности. Эти вещества обладают высокой растворяющей способностью по отношению к маслам и смазкам растительного, животного и минерального происхождения.

2.1 Обезжиривание в растворяюще - эмульгирующих средствах.

Если очистку по каким-либо причинам необходимо производить при невысокой температуре (до 50°С) или загрязнения труднорастворимы, используются РЭС (растворяюще - эмульгирующие средства).

РЭС находят все более широкое применение в промышленности. Обезжиривание производят предварительно только в РЭС или в смеси ЭС c другими растворителями; далее обработанные детали погружают в воду или водный раствор СМС. Растворитель и оставшиеся загрязнения эмульгируются и переходят в раствор, обеспечивая очистку поверхности изделий.

Серийно выпускаются промышленностью средства AM-15 и «Ритм». Применять эти средства нужно в герметизированных установках - машинах погружного типа, соблюдая специальные инструкции и правила безопасности.

Растворы РЭС в сравнении с СМС при идентичных условиях обработки в 5 - 15 раз эффективнее и в 3 - 6 раз расходуют меньше тепловой энергии.

3. Химическое обезжиривание.

Удаление загрязнений с поверхности происходит обычно 2-мя путями: эмульгированием (для жидкой фазы) и диспергированием (для тверой фазы). Во всех случаях загрязнения переводятся в моющий раствор. Количество загрязнений, которое может "вместить" в себя раствор называется емкостью.

Химическое обезжиривание состоит из 4-х этапов:

1) Смачивание поверхности деталей, проникновение в трещины и поры пленки загрязнений. Смачивание (как явление) - растекание капли моющего раствора по обрабатываемой поверхности. Определяется краевым углом смачивания (Θ) - углом, образуемым касательной к поверхности растекающейся капли с твердой поверхностью. Если Θ

2) Уменьшение связи частиц загрязнения между собой и с поверхностью.В дальнейшем частицы отрываются и переходят в раствор. Одновременно может идти омыление жиров и масел.

3) Обволакивание частиц загрязнений в растворе молекулами моющего средства. препятствующее укрупнению частиц и оседанию их на отмываемой поверхности.

4) Стабилизация в растворе частиц загрязнений во взвешенном состоянии. Предотвращение их повторного осаждения на детали. Стабилизация повышается при образовании в растворе пены, т.е. системы, в которой средой выступает жидкость, а дисперсной фазой - газ.

Пенообразующая способность синтетических моющих средств:

Пенообразование по Россу-Майлсу,мм,на 200 мл раствора при темп.,°С

Устойчивость пены,мм при 80оС и продолжительности, мин

Слишком активное образование пены может создавать трудности при эксплуатации моющих растворов в механизированных и автоматизированных установках. Введение в pacтворы синетических моющих средств или пеногасителей (ПМС-200, КЭ-10-12 и др.) снижает пенообразование, но при этом уменьшается и их моющая способность.

Свойствами раствора химического обезжиривания являются:

Поверхностное натяжение;
Поверхностная активность;
Емкость по загрязнениям.

В состав раствора химического обезжиривания чаще всего входят:

Щелочной агент;
Фосфаты;
Силикаты;
Поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Существуют также кислые растворы обезжиривания, но они применяются реже.

Свойства неорганических компонентов растворов обезжиривания:

Плотность, кг\м 3

Температура плавления, °С

Показатель щелочности 1%-ного раствора

Содержание активного N а2О

Натр едкий (каустик)

Рассмотрим действие каждого компонента щелочного раствора подробнее.

3.1 Роль щелочного агента при химическом обезжиривании.

Обычно в этой роли выступает гидроксид натрия, реже - карбонат натрия (для более "мягких" составов).

Щелочность раствора обезжиривания влияет на:

его способность омылять жиры;
нейтрализовывать кислотные компоненты загрязнений;
снижать контактное напряжение;
уменьшать жесткость воды.

Щелочность бывает общей и активной. Моющее действие зависит от последней (рН раствора).

Воздействие раствора на определенные загрязнения зависит от рН:

С другой стороны, важно, чтобы обезжиривающий раствор не был агрессивен к обрабатываемым деталям. С этой целью рН нужно поддерживать:

С целью уменьшения агрессивности раствора в него могут добавляться ингибиторы коррозии.

Реакция омыления (щелочного гидролиза) жиров - одна из основных реакций обезжиривания, протекающая с участием щелочных агентов. Схема ее представлена ниже:

Промежуточным продуктом реакции являются жирные кислоты, которые потом и образуют соли.

Нагревание усиливает действие щелочного агента.

3.2 Роль фосфатов при химическом обезжиривании.

Действие фосфатов сводится к следующему:

Стабилизация рН по мере изработки раствора. О важности рН было сказано выше.
Связывание солей жесткости (Ca, Mg) в комплексы и умягчение воды. При этом растворимость карбонатов и кальциевых мыл повышается. Особенно сильным эффектом обладают полифосфаты.
Стабилизация загрязнений в растворе. Этому способствует суспензирующее и пептизирующее действие. Триполифосфаты в три раза более эффективны, чем фосфаты.
Улучшение смываемости раствора. Фосфаты не только хорошо смываются сами, но и улучшают смываемость щелочных агентов.

Избыток карбонатов может ингибировать действие фосфатов.

Количество триполифосфата требуемое для умягчения воды:

Массовая доля триполифосфата натрия, %(при t ° С)

Массовая доля триполифосфата натрия,% (при t оС)

3.3 Роль силикатов при химическом обезжиривании.

Силикат натрия (метасиликат натрия, жидкое стекло) - вещество переменного состава mNaO*nSiO2 с различным отношением (модулем) m:n. Это отношение составляет обычно от 1:2 до 1:4.

рН раствора силиката натрия равен:

Введение силиката натрия в моющий раствор приводит к следующим последствиям:

Снижение агрессивности раствора
Повышение его эмульгирующего действия
Формирование на обрабатываемой поверхности тонкой пленки, защищающей деталь от коррозии при межоперационном перемещении или хранении. Однако, эта пленка ухудшает адгезию наносимых далее покрытий.

3.4 Роль поверхностно-активных веществ (ПАВ) при химическом обезжиривании.

Что такое ПАВ? Для ответа на этот вопрос нужно начать с рассмотрения поверхностного натяжения и поверхностной активности.

Рассмотрим несколько слоев молекул жидкости, внешний из которых граничит с воздухом. Указанные явления возникают тогда, когда силы притяжения молекул внешнего слоя молекулами нижних слоев не уравновешиваются притяжением молекул воздуха.

Поэтому молекулы внешнего слоя стремятся втянуться внутрь жидкости, вследствие чего поверхность жидкости стремится к уменьшению.

Силы поверхностного натяжения - силы, стремящиеся сократить поверхность. Они измеряются работой, которую необходимо затратить для увеличения поверхности жидкости на 1 см 2 .
Свободная поверхностная энергия - произведение поверхностного натяжения на площадь поверхности.
Поверхностная активность - способность веществ понижать свободную поверхностную энергию.

ПАВ - вещества, понижающие поверхностное натяжение раствора. В моющем растворе они обеспечивают смачивание загрязненных поверхностей.

ПАВ разделяют на:

Катионные;
Анионные;
Неионогенные.

У синтетических ПАВ меньше критическая концентрация мицеллообразования, т.е. концентрация ПАВ, при которой достигается максимум моющего действия.

• К катионным ПАВ относят соли первичных, вторичных и третичных аминов, четвертичные аммониевые основания и другие соединения. Катионные ПАВ редко применяются, т.к. их эффективность при обезжиривании низка.

• К анионным ПАВ относятся мыла карбоновых кислот, алкилсульфокислоты, алкилсульфаты, алкиларилсульфонаты, например, сульфонол НП-1, сульфонол НП-З, ДС-. Анионные ПАВ диссоциируют в водной среде с образованием отрицательно заряженных органических ионов.

• Неионогенные ПАВ (в отличие от анионных) не имеют гидрофильной солеобразующей группы и не диссоциируют в водных растворах. Они устойчивы в щелочной, кислой и нейтральных средах. Примеры: полиэтиленгликолевый эфир (ОП-7, ОП-10, ОП-20, ОП-ЗО), синтанол (ДС-Ю, ДТ-7).

Особое внимание должно быть обращено на необходимость применения биологически мягких ПАВ, т.е. безвредных для бактериальной флоры. Биологически жесткие ПАВ приводят к загрязнению естественных водоемов. К ним относятся HП-l, ОП-7, ОП-10, контакт Петрова, альфапол 8, альфапол 9, алкилсульфонат, хлорный сульфонол.

4. В чем заключается электрохимическое обезжиривание?

После химического обезжиривания следует стадия электрохимического обезжиривания.

Во время э/х обезжиривания деталь загружается в раствор, аналогичный по составу раствору химического обезжиривания. При этом она может выступать как катодом, так и анодом. При подаче на нее тока на ней начинается выделение либо водорода, либо кислорода, в зависимости от полярности. На каждый ампер водорода всегда выделяется в 2 раза больше, чем кислорода. Кроме этого, пузырьки водорода мельче.

Э/х обезжиривание обладает следующими тремя действиями на загрязнения:

Удаление загрязнений химически по аналогии с раствором химического обезжиривания;
Снижение поверхностного натяжения жировой пленки за счет поляризации очищаемой поверхности;
Механическое удаление загрязнений активно выделяющимся с очищаемой поверхности водородом (на катоде) или кислородом (на аноде).

5. Что такое травление металлов?

После обезжиривания почти всегда выполняется операция травления. И если обезжиривание разнородных металлов происходит по схожему механизму, то травление всегда идет в разных растворах.

При травлении стали с ее поверхности удаляются видимая ржавчина и окалина. Разновидностью травления является активация - удаление невидимых оксидных пленок. Травлению может быть подвержена и стальная основа. Процессы, происходящие при травлении в соляной кислоте, выражаются следующими реакциями:

Аналогично с оксидами железа и железом реагирует и серная кислота. При этом серная кислота лучше растворяет оксиды одного состава, а соляная кислота - другого.

Медь почти не растворяется в соляной и серной кислоте, поэтому для травления меди применяют азотную кислоту или ее смесь с серной. При этом идут реакции:

Диоксид азота может частично реагировать с водой и вновь превращается в азотную кислоту.

Травление и активация алюминия имеет более сложный механизм, о нем подробнее написано в статье.

Механизм и методы обезжиривания поверхности металла. Травление стали, меди, алюминия.

Обезжиривание и травление

Для правильной организации подготовки деталей к наплавке выполнения наплавочных работ необходимо после осмотра и за-меров износа деталей составить карту технологического процесса ремонта. В ней должны быть отображены причины и характер из-носа, условия работы деталей, объем работ, вид и способ наплавки, марка и диаметр электродов или проволок, режим и технология на-плавки, время на выполнение работ, последовательность операций, припуск на механическую обработку, необходимость предварительной и последующей термической обработки.

В первую очередь необходимо обосновать выбор способа на-плавки. При выборе способа восстановления изделия, а также повышения его износостойкости следует учитывать особенности способов наплавки и применимость их к восстановлению тех или иных деталей. Особое внимание при выборе материала наплавки следует уделять тем свойствам наплавленного металла, которые наиболее характерны для работы детали, чтобы прочность и износостойкость ее была не ниже по сравнению с ненаплавленной деталью. Целесообразность применения какого-либо способа наплавки определяется и экономической эффективностью для каждого конкретного способа, для каждой детали. Если принять среднюю стоимость ручной дуговой наплавки за 100 %, то автоматическая наплавка под флюсом составит 74 %, вибродуговая наплавка

– 82 %. В значительной степени выбор способа наплавки (ручная или автоматическая) определяется однотипностью и массовостью восстанавливаемых деталей.

Средняя стоимость восстановления ручной дуговой наплавкой составляет 25…35 % от стоимости изготовления новых деталей. При экономическом расчете выбора способа наплавки должны быть учтены следующие факторы: стоимость восстановления детали наплавкой по сравнению со стоимостью изготовления новой заготовки обычными методами (ковкой, литьем, штамповкой и т. д.); стоимость механической и термической обработки (до наплавки и после) по сравнению со стоимостью обработки новой детали из заготовки; качество выпускаемой продукции (в тех случаях, когда оно зависит от детали, подвергающейся наплавке); затраты на эксплуатацию и ремонты машины или агрегата за длительные периоды времени до и после применения наплавляемых деталей; изменение их производительности; влияние наплавки на расход дефицитных материалов; организация труда и механизации наплавочных работ. Особого внимания при выборе рационального способа наплавки требует электросварочное оборудование. Некоторые металлы и сплавы можно наплавлять только определенным способом. Многие способы наплавки требуют специализированного оборудования.

На выбор способа наплавки оказывают влияние размеры и кон-фигурация деталей, производительность и доля основного металла в наплавленном слое. Несмотря на невысокие показатели по произ-водительности, ручная дуговая наплавка (РДН) штучными электро-дами является наиболее универсальным способом, пригодным для наплавки деталей различных сложных форм, и может выполняться во всех пространственных положениях. Для наплавки используют электроды диаметром 3…6 мм. При толщине наплавленного слоя до 1,5 мм применяются электроды диаметром 3 мм, а при большей тол-щине – диаметром 4…6 мм. Для обеспечения минимального про-плавления основного металла при достаточной устойчивости дуги плотность тока составляет 11…12 А/мм2. Основными достоинствами РДН являются универсальность и возможность выполнения слож-ных наплавочных работ в труднодоступных местах. Для выполнения РДН используется обычное оборудование сварочного поста.

К недостаткам РДН можно отнести относительно низкую про-изводительность, тяжелые условия труда из-за повышенной за-газованности зоны наплавки, а также сложность получения необ-ходимого качества наплавленного слоя и большое проплавление основного металла.

Очистка деталей

В большинстве случаев детали, поступающие в ремонт, сильно загрязнены, замаслены, покрыты ржавчиной или краской. Поэтому они должны быть предварительно очищены механическим путем или промывкой, а затем рассортированы по виду и степени износа.

Очистка может быть нескольких уровней:

Приведенные уровни очистки отличаются массой остаточных загрязнений. Процесс удаления с поверхности наиболее крупных частиц, мешающих разборке, дефектации и механической обработке, является макроочисткой. Удаление загрязнений от масла, остатков эмульсии, солей моющих растворов, пыли выполняется при микроочистке. Травление металла и очистка поверхности от остатков поверхностно-активных частиц, защитных пленок и посторонних веществ представляет собой активационную очистку, которую обычно выполняют при подготовке поверхностей деталей к хромированию, цинкованию и к другим видам электролитических покрытий.

Загрязнения с поверхностей деталей удаляют различными спо-собами. Так, широко применяют специальные моющие средства, которые удаляют жидкие и твердые загрязнения с поверхности,

а также синтетические моющие средства, растворы которых по мо-ющей способности в несколько раз превосходят растворы едкого натра и различных щелочных смесей. Растворами из синтетических моющих веществ можно очищать детали из черных, цветных и легких металлов и сплавов.

Удаляют загрязнения и с помощью растворителей – керосина, бензина, уайтспирита, дизельного топлива. В основном их исполь-зуют для очистки деталей и элементов масляных фильтров, блоков, каналов коленчатых валов, топливной аппаратуры, обезжиривания поверхностей от асфальтосмолистых загрязнений.

Очистку от нагара, накипи, коррозии можно осуществлять химическими, механическими, химико-термическими и иными способами. Стальные и чугунные детали от нагара можно очистить–48–химическим способом, который основан на использовании щелоч-ных растворов повышенной концентрации. Например, детали из алюминиевых сплавов обрабатывают в растворе, не содержащем каустической соды. На 3 часа их погружают в ванну с раствором при температуре 90 °С, затем размягченный нагар снимают метал-лическими щетками, после чего детали промывают в слабом ще-лочном растворе.

При очистке дробленой скорлупой фруктовых косточек поток сжатого воздуха, который движется с высокой скоростью, вместе

с косточковой крошкой подается на очищаемую поверхность под давлением 0,3…0,6 МПа, с силой ударяется о поверхность детали и разрушает нагар и другие загрязнения. Шероховатость поверхности детали при этом не изменяется, что важно для деталей из алюмини-евых сплавов, а также деталей и сборных единиц двигателей – шату-нов, головок блоков, коленчатых валов и др.

Внутренние поверхности охлаждающей системы двигателя очищают от накипи щелочными растворами. Карбонаты магния и кальция, содержащиеся в накипи, растворяются в соляной кислоте, а силикаты и сульфаты кальция и магния разрыхляются в щелочном растворе. Разрыхленный слой затем смывают водой.

Для очистки деталей от окалины, ржавчины, подготовки по-верхностей для окрашивания, нанесения гальванических и других покрытий, а также для различных отделочных операций английской фирмой Abrasives Development Limited разработан специальный процесс, использование которого позволяет обходиться без дорогих химикатов, применение которых часто требует дополнительной очистки поверхности. Сущность процесса заключается в том, что поверхности деталей подвергают бомбардировке твердыми части-цами, содержащимися в больших объемах циркулируемой в камере воды (обычно это частицы абразивов или стекла). Обработку детали производят в специальной камере при помощи пистолета, действу-ющего под высоким давлением. Регулируемая струя сжатого воздуха подается к пистолету, а от него распыленная суспензия направляется на деталь. Вода, в которой находятся очищающие частицы, служит своего рода «подушкой» между ними и поверхностью деталей и полностью предотвращает образование пыли. Таким образом, це-ликом устраняется вопрос техники безопасности, а также проблема загрязнения окружающей среды.

Пескоструйная обработка – это специальный технологический процесс механической очистки различных поверхностей от разного рода защитных покрытий, загрязнений, следов коррозии и т. д. Очистка производится за счет удара песчинок, разогнанных до большой скорости струей сжатого воздуха в специальной установке

и вылетающих через сопло, изготовленное из сверхпрочного мате-риала, с обрабатываемой поверхностью.

Преимущества пескоструйной обработки:

1) процесс более производителен по сравнению с обычной механи-ческой зачисткой;

2) позволяет обрабатывать участки и детали различных конструкций (внутренние поверхности), к которым ограничен доступ обыч-ным ручным или электроинструментом;

3) после пескоструйной обработки поверхность приобретает повы-шенные адгезионные свойства;

4) относительная дешевизна применяемых материалов.

При газотермическом напылении прочность сцепления покрытия с деталью определяют силы механического зацепления за неровности поверхности (степень адгезии). В этой связи подлежащую напылению поверхность детали подвергают специальной обработке с целью получения максимальной шероховатости. Наиболее широкое применение для этих целей находит метод обработки деталей колотой дробью с острыми кромками и твердостью не менее 60 HRС. В специальных устройствах (дробеструйных пистолетах) частицы дроби (0,5…2,0 мм) сжатым воздухом разгоняются до 30…40 м/с. Этот поток частиц дроби направляется на предварительно обезжиренную поверхность детали. При соударении с деталью частицы дроби создают шероховатость Rz 40…160 мкм (в зависимости от твердости обрабатываемой поверхности). Дробеструйная обработка малогабаритных деталей осуществляется в стационарных камерах (рис. 1.2)

Рис. 1.2. Камера для дробеструйной обработки деталей

Обезжиривание и травление

Обезжиривание деталей осуществляется в специальной ванне, содержащей раствор следующего состава:

• кальцинированная или каустическая сода – 100 грамм на один литр воды;

• мыло твёрдое – 30 грамм на один литр воды.

Обезжиривание ведётся при кипении раствора. После обезжи-ривания необходимо промыть детали в холодной проточной воде и охладить до комнатной температуры. Хорошо обезжиренная деталь должна полностью смачиваться водой. Если вода при промывке покрывает поверхность детали не полностью, а собирается каплями, то это указывает на недостаточное обезжиривание. При наличии на поверхности деталей толстого слоя смазки перед обезжириванием необходимо удалить её сухой ветошью.

Травление деталей должно осуществляться в специальной ван-не в вытяжном шкафу.

Для приготовления раствора в отмеренное количество воды влить ингибированную соляную кислоту; воду в кислоту лить нельзя, так как это может привести к разбрызгиванию кислоты и сильным ожогам. Температура травильного раствора и погруженных

Подготовка поверхности к горячему цинкованию

Защита металла от коррозии и окисления выполняется различными способами. Технология горячего цинкования – один из лучших вариантов обработки в промышленных условиях. Процедура является относительно недорогой и простой в реализации, позволяет получить на поверхности ровную, однородную пленку. Еще одним плюсом технологии является способность защиты металла от коррозии в случае механических повреждений покрытия, когда сплошной слой поврежден.

Для того, чтобы провести оцинковку в соответствии с требованиями ГОСТ, особое внимание необходимо уделять предварительной подготовке изделия к обработке.

Значение предварительной обработки

Соблюдение технологических этапов обработки металла перед цинкованием – гарантия нанесения качественного покрытия. Подобную процедуру должны проходить заготовки и детали, подлежащие цинкованию в промышленных условиях.

Цели предварительной обработки следующие:

поверхность металла должна быть абсолютно чистой и ровной. В противном случае любые оставшиеся дефекты способны нарушить однородность оксидной пленки после обработки;
характеристики адгезии или сцепления стали с цинковым раствором должны быть максимальными. Любые оставшиеся на поверхности загрязнения существенно снижают данный параметр. В результате возможно отслаивание защитного слоя от металла;
после пескоструйной обработки стали или некачественной промывки заготовки на поверхности остаются песок, соли железа, жировые отложения. Соответственно предварительная обработка должна быть максимально качественной. В противном случае цинкование не даст нужный уровень защиты, проявиться брак может уже через несколько месяцев.

В соответствии с требованиями ГОСТ и других нормативных документов к процедуре предварительной подготовки, используемым составам, условиям очистки металла от загрязняющих веществ предъявляются определенные требования. Их соблюдение позволяет провести цинкование качественно, получить однородную защитную пленку на поверхности изделия.

Этапы подготовки к цинкованию

Профессиональная обработка поверхности металла до начала цинкования является обязательной. В противном случае качественной адгезии стали с оксидами цинка добиться не удастся. Соответственно уровень защиты от коррозии и окисления существенно снижается.

В промышленных условиях этапы горячего цинкования следующие:

обезжиривание сплава, подлежащего обработке. В ходе данного этапа поверхность заготовки очищается от масляных пятен и загрязнений органического характера;
на стадии промывки с металла удаляются остатки жиров, пены и реагента. Поверхность полностью очищается от красителей, полировочных красок, коррозии, оксидной пленки и других веществ, ухудшающих адгезию;
операция травления проводится для удаления нагара, следов коррозии, окалины. После выполнения процедур поверхность становится ровной и блестящей;
этап флюсования предполагает окончательную подготовку к цинкованию. На поверхности образуется пленка, обеспечивающая хорошую адгезию и защищающая сталь от окисления.

Все указанные этапы обязательны для выполнения. Проводить подобные операции необходимо последовательно. Чистота обработки существенно влияет на качество последующего цинкования. Более подробно каждый этап описан ниже.

Обезжиривание металла

Качественно обезжиривание поверхности металла – первая операция подготовки детали к цинкованию. На данной стадии производится очистка сплава от загрязняющих элементов на основе масла и других органических соединений. Стандартная температура раствора, которым выполняется обезжиривание, составляет от 60 до 80 градусов.

Процедура проводится в промышленных условиях с применением кислотных и щелочных составов. Выбор реагента определяется уровнем загрязнения металла, характером присутствующих на поверхности элементов. После обезжиривания заготовка сразу поступает на промывку и дальнейшую обработку.

Промывка деталей

После обезжиривая деталей на поверхности остаются остатки жира, химических растворов, реагентов и пены. Операция промывки позволяет очистить металл от указанных веществ. Данная работа выполняется максимально тщательно. Для обработки поверхности используются специальные составы.

Травление металла

Следующая стадия подготовки к оцинкованию - травление поверхности металла. Процедура производится в подготовленном для этого цехе при комнатной температуре. Цель операции – удалить с поверхности следы коррозии, нагар, ржавчину, другие посторонние вещества. От качества травления зависит успешность последующей обработки.

Технологически травление перед цинкованием представляет собой погружение заготовки в ванну, заполненную соляной кислотой. Химический состав разъедает посторонние вещества, присутствующие на поверхности. В состав соляной кислоты добавляются специальные ингибиторы. Присутствие подобных элементов позволяет избежать разъедания металла при контакте с химически активной жидкостью.

После обработки кислотой заготовка выходит из ванны с блестящей и ровной поверхностью. При качественной обработке на металле отсутствуют следы коррозии, окисления, нагар и окалина. При соблюдении технологического процесса металл полностью подготовлен к дальнейшей обработке. Обязательной является промывка изделия для удаления остатков соляной кислоты.

Флюсование заготовок

Окончательная подготовка сплава к оцинкованию проходит на четвертом этапе. Флюсование – обязательная процедура, в ходе которой на поверхности изделия образуется тонкая защитная пленка. Задача данного слоя – защита металла от окисления, придание заготовке хороших адгезионных свойств перед цинкованием.

Флюсование также проводится в специальной ванне. Для обработки используется растворы на основе хлоридов цинка и аммония. Температура вещества должна быть в пределах 60 градусов. Состав флюсового раствора должен быть постоянным, концентрация его составляющих постоянно контролируется.

Кроме указанных этапов существует еще одна стадия подготовки металла к оцинкованию. После завершения флюсования заготовка сушится. Это делается для удаления с поверхности влаги и других жидкостей, способных негативно повлиять на качество последующей обработки. Сушка проводится в специальных печах при температуре порядка 100 градусов. Длительность данного этапа превышает время, затрачиваемое на цинкование.

Заключение

Технология горячего цинкования является одним из лучших способов защиты металла от коррозии и окисления. Для качественной обработки деталей любого размера и формы проводится их предварительная подготовка. Все стадии требуют использования специальных составов и создания определенных условий для проведения операций.

Полученный результат, при условии качественной подготовки, соответствует требованиям нормативных документов. Металлические детали получают однородный защитный слой, хорошо выдерживают воздействие влаги и сырости, имеют длительный срок эксплуатации. Стоимость предварительной обработки входит в цену услуги горячего цинкования.

Подготовка поверхности перед нанесением защитного покрытия

Подготовка поверхности перед нанесением защитного покрытия обязательна! На чистый металл, без каких-либо загрязнений, слой металла, ЛКМ и др. ложится равномерно, хорошо сцепляясь с поверхностью, и в дальнейшем не отслаивается. Даже самое хорошее и качественное покрытие не будет обладать высокими защитными свойствами, если неправильно произведена предварительная подготовка поверхности! Подготовка поверхности металла очень сильно влияет на коррозионную стойкость изделия.

Подготовка поверхности металла включает в себя очистку от жировых загрязнений, оксидных пленок, грязи и т.д. Осуществляется подготовка поверхности следующими способами: механической очисткой, обезжириванием и травлением. Иногда достаточно лишь одного метода удаления загрязнений, в других же случаях – применяются все. Каждый этап очистки, в зависимости от тяжести загрязнения, может повторяться несколько раз, например, стальные болты, которые хранились в смазочных материалах, могут подвергать процессу обезжиривания два-три раза.

Механическая очистка

Механическая обработка поверхности применяется для очистки металла от окалины, ржавчины, оксидных пленок, литейной корочки, старого лакокрасочного материала и т.п. При механической очистке удаляются вышеперечисленные загрязнения, зачастую, вместе с верхним слоем металла. Подготовка поверхности механическими методами включает в себя: абразивную обработку (пескоструйная, гидропескоструйная, дробеструйная и др.), шлифование, полирование, крацевание и т.п. Чаще всего применяется для очистки крупногабаритных изделий и объектов средних размеров, с довольно толстым поперечным сечением.

Осуществляется механическая обработка в специальных аппаратах барабанного, камерного и других типов. Их изготавливают из чугуна или сплавов высокой твердости. В качестве абразивного материала используется кварцевый песок, корунды, стальная или чугунная дробь и многое другое.

Под высоким давлением сжатый воздух (либо жидкость) с абразивным материалом выходит из сопла, направленного на обрабатываемую поверхность. Частички абразива, ударяясь о металл, очищают его. Обработанная поверхность металла отличается чистотой и равномерной шероховатостью.

Пескоструйная обработка – очень хороший способ подготовки поверхности практически для всех покрытий (которые не требуют отполированной поверхности).

Пескоструйная обработка с использованием сухого кварцевого песка сейчас уже не популярна, т.к. отличается большой вредностью для мастера, который ее проводит (развивается профессиональное заболевание – силикоз). Вместо обычной пескоструйной обработки широко используется обработка металлическим песком, стальной дробью, абразивными порошками, а также гидропескоструйная очистка.

Обработка металлическим песком получила очень широкое распространение, т.к. это один из самых эффективных методов. Для его реализации используется металлический песок или стальная дробь с размером частиц от 0,15 до 1,5 мм. Металлическим песком или мелкой дробью обрабатывают практически все металлы (кроме алюминия и его сплавов). При этом размер частицы и сила потока воздуха устанавливается в зависимости от толщины стенки металлического изделия.

Обработка абразивными порошками также является достаточно эффективным методом очистки поверхности от старого защитного покрытия и т.п. Данный метод – альтернатива сухой пескоструйной очистки, т.к. для его реализации используются сухие абразивы. Кроме того, оборудование используется то же самое.

Шлифование и полирование проводят для придания металлу блеска, а так же удаления неровностей. Реализуются эти способы на специальных станках, либо вручную (при помощи наждачной бумаги и т.д.).

Рыхлую окалину и шлам можно удалить при помощи щетки, которая изготавливается из тонкой латунной проволоки. Этот процесс получил название крацевание (кварцевание).

Шлифование – это способ подготовки поверхности перед нанесением защитного покрытия, для реализации которого необходимы абразивные инструменты (ленты, вращающиеся шлифовальные круги, бруски и т.п.).

Для грубого шлифования (обдира) часто используют круги, которые полностью состоят из абразивного материала (шлифовального или точильного камня). Грубым шлифованием можно удалить с поверхности толстый слой окалины, наплывы металла, заусенцы, бугры, раковины и т.д.

Абразивом часто служат крупные фракции корунда (Al₂O₃), карбида кремния (карборунда SiC), наждака (30-35% Fe₂O₃ и 60-70% Al₂O₃). Размер зерна составляет около 250–1200 мкм. В качестве связующего используются жидкое стекло, а также различного рода глины, смолы.

Декоративное шлифование (или тонкое) проводится с использованием уже не цельного круга, а специальных эластичных кругов, которые состоят из основы и абразивного материала. В качестве абразива служат мелкие фракции кварца, корунда, наждака. Их наносят на основание при помощи связующих веществ (жидкого стекла, клеев и т.д.). Основу (эластичный круг) изготавливают из брезента, кожи, войлока, хлопчатобумажной ткани, фетра и других материалов, которые дальше прессуют, склеивают и прошивают (один эластичный круг зачастую состоит из нескольких слоев). Зерно абразивного материала для тонкого шлифования по размерам составляет около 75 – 200 мкм.

После операции декоративного шлифования и перед последующим полированием часто проводят матирование. Матирование – это процесс шлифования, только для его реализации используют не круги с абразивом, а эластичные круги со специальными пастами. Если поверхность ровная, то можно использовать простой круг с маленьким ворсом или без него. Изделия, которые имеют сложную форму, матируют на специальных кругах, которые изготовлены из полимерных материалов (нейлон, капрон и т.п.) или морской травы (сизаль, фибер). Для матирования цветных металлов и черных могут быть использованы следующие составы: а) 10% парафина, 80,8% маршаллита, 9% солидола Т и 0,2% церезина; б) 43,4% солидола Т, 43,4% парафина, 13,2% очищенного петролатума; в) 76,1% кирпичной пыли, 13,5% стеарина, 1,4% наждак№3, 0,9% венской извести, 8,1% солидола Т.

Круги из войлока, фетра, кожи, наждачного полотна изготавливаются наборным способом. В качестве основы при этом служит деревянная либо металлическая основа.

Матерчатые круги изготавливают путем сшивания некоторого количества заранее подготовленных дисков. Эти диски могут быть вырезаны из парусины, фланели, брезента, байки, бязи и т.п. Наружный диаметр зачастую не превышает 25 – 40 см. В состав круга для шлифования или полирования входит от 12 до 15 секций, в свою очередь, в каждой из них 15 – 20 сшитых или склеенных между собой дисков. На крупномасштабных производствах диски вырезают при помощи прессов, а на мелких предприятиях и вручную. Твердость круга очень сильно зависит не только от материала, используемого для его изготовления, но и от способа прошивки. Чем чаще швы – тем тверже получается круг. Широкое распространение получили концентрический и спиральный способы прошивки.

Способы прошивки матерчатых кругов:

- спиральный и др.

После того, как круг прошили, его балансируют и центрируют на специальных машинах. Далее, когда поверхность стала уравновешенной, шлифовальный или полировальный круг обрабатывают клеящим составом (столярным или казеиновым). Клей сначала подогревают, и только потом наносят равномерным слоем на круг. Затем на специальных станках накатывают (вручную или автоматически) подогретый до 40 – 45 °С абразивный материал.

Кроме шлифовальных кругов могут использоваться еще и шлифовальные ленты. Это бесконечные ремни с абразивным материалом, тканевые ленты, склеенные между собой полосы шлифовальной шкурки на бумажной или матерчатой основе и т.п.

Обезжиривание

Обезжиривание проводят для удаления маслянистых и жировых загрязнений. Для этого применяют специальные растворители: керосин, уай-спирит, трихлорэтилен, бензин, растворы различных солей и щелочей. Изделие погружают в ванну с растворителем, омывают им или просто протирают поверхность металла.

Обезжиривание подразделяется на: химическое и электрохимическое, ультразвуковое, термическое.

Травление

Травление применяется для удаления ржавчины, окалины и других продуктов коррозии с поверхности многих металлов. Зачастую травление проводят в растворах различных кислот с добавками ингибиторов кислотной коррозии, иногда в щелочах. Замедлители коррозии способствуют удалению загрязнения, сводя при этом потери основного металла к минимуму.

Подразделяется травление также на: химическое и электрохимическое.

Химическое травление проводят в растворенных или концентрированных кислотах и их смесях. Иногда рабочий травильный раствор подогревают до определенной температуры для интенсификации процесса удаления загрязнений. Концентрированную соляную кислоту, подогретую до температуры 40°С применяют для травления углеродистых сталей. Процесс длится от пяти минут до получаса (зависит от загрязнения).

Электрохимическое травление чаще всего применяется для анодного либо катодного травления углеродистых и легированных сталей. Может проводиться в подкисленных растворах солей железа или растворах солей щелочных металлов, соляной, серной кислотах и их смесях.

Во время катодного травления восстанавливаются ионы водорода, образующие на поверхности металла множество пузырьков. При отрыве пузырьков от металла загрязнение удаляется механически. Анодное травление применяется реже, т.к. ускоряет растворение основного металла.

Ювелирные изделия подвергают электрохимическому или химическому полированию, мелкие детали очищают ультразвуком.

После травления металлическое изделие необходимо тщательно промыть, и просушить перед нанесением защитного покрытия.

Читайте также: