- •Введение
- •1. Общие сведения о гальванических покрытиях
- •1.1. Методы нанесения покрытий на металлические основы
- •1.2. Классификация и область применения гальванических покрытий
- •Виды и назначение покрытий
- •1.3. Основные технологические операции
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Механическая подготовка поверхности деталей
- •Режим полирования эластичными кругами
- •2.3. Обезжиривание
- •Составы растворов (масс, доли, %) для электрохимического обезжиривания
- •2.4. Травление и активация
- •2.5. Химическое и электрохимическое полирование
- •Контрольные вопросы
- •3. Защитно-декоративные покрытия
- •3.1. Меднение
- •Неполадки при меднении в сернокислом электролите
- •3.2. Никелирование
- •Неполадки при никелировании, их причины и способы устранения
- •3.3. Хромирование
- •Основные неполадки при хромировании, их причины и способы устранения
- •Контрольные вопросы
- •4. Защитные покрытия
- •4.1. Цинкование
- •Основные неполадки при цинковании в цианистых электролитах
- •Основные неполадки при цинковании в аммиакатных электролитах
- •4.2. Кадмирование
- •4.3. Оловянированне
- •Неполадки при оловянировании в кислом электролите, причины возникновения и способы устранения
- •4.4. Свинцевание
- •Контрольные вопросы
- •5.2. Повышение износостойкости деталей путем химического никелирования
- •5.3. Повышение твердости и износостойкости деталей с помощью железнения
- •Контрольные вопросы
- •6. Осаждение сплавов
- •6.1. Условия электрохимического осаждения сплавов
- •6.2. Латунирование и бронзирование
- •6.3. Сплавы олово-свинец, олово-цинк и олово-никель
- •Контрольные вопросы
- •7. Оксидирование и фосфатирование
- •7.1. Оксидные и оксидно – фосфатные покрытия на стали
- •Неполадки при получении оксидных и оксидно – фосфатных покрытий на стали
- •7.2. Оксидирование цветных металлов
- •7.3. Оксидирование алюминия и его сплавов
- •7.4. Эматалирование
- •Неполадки при эматалировании алюминия, причины их возникновения и способы устранения
- •7.5. Оксидирование магния и его сплавов
- •7.6. Фосфатирование металлов
- •Неполадки при фосфатировании черных металлов, их причины и способы устранения
- •Контрольные вопросы
- •8. Контроль качества покрытий
- •8.1. Контроль внешнего вида и толщины покрытий
- •8.2. Определение пористости покрытий
- •8.3. Измерение блеска покрытий
- •8.4. Механические испытания покрытий
- •8.5. Определение коррозийной стойкости покрытий
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.3. Обезжиривание
Способы очистки поверхности деталей от жировых загрязнений определяются их природой. Для удаления неомыляемых жиров минерального происхождения (минеральные масла, полировочные пасты, консистентные смазки), которые не растворяются в воде, применяются специальные органические растворители. Омыляемые жиры животного или растительного происхождения взаимодействуют с водными растворами щелочей или солей щелочных металлов и образуют растворимые в воде мыла.
Органические растворители токсичны и использовать их можно лишь при наличии специального оборудования и соблюдения правил техники безопасности. Пожароопасные растворители (бензин, керосин) применять не следует. Другие растворители (уайт-спирит, бензол, толуол) также пожароопасны и заменяются негорючими хлорированными углеводородами (такими как трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, фреон-113). Благодаря низкой температуре испарения растворители легко подвергаются перегонке, что облегчает их регенерацию. Тетрахлорэтилен и фреон-113 обладают хорошими обезжиривающими свойствами и универсальностью действия на различные металлы.
Учитывая высокую токсичность органических растворителей, все работы с ними нужно вести в специальных (желательно герметичных) установках (особенно в паровой фазе трихлорэтилена и фреона-113) и обеспечивать соответствующие меры по технике безопасности. Предельно допустимые концентрации (ПДК) в промышленной атмосфере паров бензина, трихлорэтилена, тетрахлорэтилена составляют соответственно 300, 10 и 10 мг/м3.
После обезжиривания в органическом растворителе и удаления следов растворителя детали подвергаются химическому или электрохимическому обезжириванию. Растительные или животные жиры омыляются горячим щелочным раствором и удаляются с поверхности металла. Под воздействием щелочных растворов неомыляемые жиры, не участвуя в реакции, могут образовывать водные эмульсии, облегчающие их удаление с поверхности. Для усиления эмульгирующего действия на неомыляемые жиры в щелочные растворы рекомендуется вводить ПАВ. Под воздействием горячего щелочного раствора, содержащего эмульгаторы и ПАВ, происходит разрыв жировой пленки, уменьшение ее толщины, образование отдельных капель масла и отрыв их от вания и декоративной отделки поверхности. Щетки из гофрированной проволоки более упругие и служат дольше, чем из прямой проволоки.
Водные растворы для химического обезжиривания содержат компоненты, образующие растворимые соединения с омыляемыми жирами, понижающие силу сцепления жировой пленки и механических загрязнений с поверхностью металла, облегчающие смывание раствора и предотвращающие коррозию обрабатываемого металла при обезжиривании. Этими компонентами являются щелочи, фосфаты, силикаты и ПАВ.
Введение ПАВ уменьшает продолжительность процесса обезжиривания, снижает щелочность обезжиривающих растворов, улучшает качество очистки поверхности детален от различных загрязнении. В настоящее время применяются анионоактивные ПАВ: алкилсульфонат, сульфонал НП-3, сульфонол НП-1, ДС-РАС, неиногенные ПАВ: синтанол ДС-10, синтамид-5, препараты ОП-7 и ОП-10, а также контакт Петрова и другие. Необходимо помнить, что препарат ОП трудно превратить в без вредные для природы соединения и поэтому рекомендуется заменить ОП синтанолом ДС-10. В табл.6 приведены составы растворов для химического обезжиривания различных металлов и сплавов.
Растворы 1, 3, 4, 7, 8 используются для обезжиривания черных металлов; 2, 5,6,9, 10 — меди и ее сплавов; 2, 11, 12 — алюминия и его сплавов. Для очистки полированных деталей рекомендуется использовать растворы 3, 7, 10, 12. Растворы 4, 5, 6, 8 применяют для обработки сильно загрязненных деталей; раствор 5 —для обезжиривания деталей из меди, ее сплавов, а также деталей, имеющих серебряное покрытие, изготовленных с применением пайки припоями типа ПОС.
Для обезжиривания цинка, магния, ковара, инвара рекомендуется применять растворы для химического обезжиривания цинковых (раствор 1), магниевых (раствор 2) и сплавов ковара и инвара (раствор 3)
Обезжиривание в растворах, содержащих добавки ОП, синтанол, сульфонол, ведут при температуре 65—70 °С; при отсутствии этих компонентов — при 80—90 °С. Для интенсификации процесса и улучшения качества очистки поверхности деталей рекомендуется перемешивание растворов сжатым воздухом, предварительно очищенным от примеси масла. Для уменьшения количества пены при обезжиривании следует добавить в раствор 10—20 мл/л уайт-спирита или 0,05—0,2 мл/л кремнеорганической жидкости ПМС-200.
Для очистки поверхности некоторых деталей применяется кислый раствор, содержащий 15—30 г/л ортофосфорной кислоты и 5—10 г/л синтанола ДС-10. Обезжиривание осуществляется погружением в раствор при 50—60°С или протиркой тампоном или щетками при температуре 18—25°С.
Хорошие результаты в автомобильной промышленности при подготовке деталей под окраску с предварительным фосфатированием дает моющая композиция КМ-1 следующего состава (масс, доли, %): триполифосфат натрия —50; тринатрийфосфат—16,6; углекислый натрий —22,4; препарат ОП-10 —6; сульфонол—3; алкамон ОС-2—2,0.
При длительном межоперационном или складском хранении деталей из стали, меди и ее сплавов и алюминия рекомендуется раствор следующего состава (г/л): тринатринфосфат — 25— 30; триэтаноламин — 2,5—3,0; уайт-спирит — 20—25. Температура раствора — 60—70°С, продолжительность обработки 1—2 мин. Для деталей из меди и медных сплавов рекомендуется обработка при температуре 18—25°С в растворе для хроматирования, содержащем 90—100 г/л К2Сг2О7 (калиевого хромпика) и 20—25 г/л Н2S04.
Кроме стационарных ванн, для обезжиривания используются специальные моющие устройства со струйной подачей раствора на поверхность деталей под давлением от 0,2 до 3 МПа. С целью повышения эффективности обезжиривания и для исключения пожароопасных и токсичных органических растворителей разработаны и выпускаются промышленностью следующие моющие препараты: техническое моющее средство ТМС-31, пасты МЛ-51, МЛ-52, МС-5, МС-8 и ряд других (табл. 8). Эти пасты отличаются различной концентрацией углекислого натрия, фосфатов, силикатов и типом используемых ПАВ. Моющие препараты растворяют в такой воде, чтобы температура полученного рабочего раствора была 65—70 °С.
В растворах МЛ-51 (15—20 г/л) и МЛ-52 (330—50 г/л) смываются минеральные масла и некоторые консервационные смазки, но удаление полировочной пасты затруднено. Препарат «Тракторин» предназначен для расконсервации машин и межоперационного обезжиривания.
Растворы моющих препаратов с успехом заменяют очистку поверхности деталей в органическом растворителе. Качество очистки улучшается при добавлении в раствор моющих препаратоd в небольших количествах фосфатов и ПАВ. Введение в раствор фосфатов приводит к снижению жесткости воды, в результате чего моющий препарат используется полностью для процесса обезжиривания.
При обработке черных металлов возможно применение растворов для одновременного обезжиривания и травления, где правильным компонентом является серная или фосфорная кислота, очистка от жировых загрязнений в данном случае осуществляется с помощью ПАВ, а введенные в раствор ингибиторы смягчают коррозионное действие раствора на металл. В табл. 4 приведены составы для химического обезжиривания различных металлов и сплавов.
Таблица 4
Компоненты |
Номер раствора |
|||||||
раствора |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Гидроксид натрия |
- - |
- 10-20 |
25-30 25-30 |
10-15 30-40 |
- 20-30 |
- - |
- - |
80-100 - |
Углекислый натрий Тринат-рийфосфат |
10-20 5-8 - |
5-10 3-5 - |
40-50 - 1-2 |
50-70 - 2-3 |
30-50 - 3-5 |
50-60 5-10 10-12 |
10-15 20-30 2-4 |
30-40 - - |
Триполи-фосфат натрия |
- 8-10 |
- 5-10 |
- - |
3-5 - |
- - |
- 8-10 |
- - |
- - |
Метасиликат натрия Препарат ОП-7(ОП-10) |
- - |
- 1-2 |
1.2 - |
- - |
- - |
- - |
- 4-6 |
40-50 - |
Синтанол ДС-10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Контакт Петрова Сульфонол НП-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Составы растворов для одновременного обезжиривания и травления приведены в табл.5. В растворах 1 и 2 температура повышена до 60°С, а в растворе 3 обработку можно вести при 20—30°С. Продолжительность обработки не должна быть длительной во избежание наводороживания металла. Одновременное обезжиривание и травление может осуществляться в стационарных ваннах и струйным методом.
При электрохимическом обезжиривании растворы используются с такими же компонентами, как и при химической очистке, но концентрация компонентов может быть уменьшена.
Таблица 5
Составы растворов (г/л) для одновременного обезжиривания и травления
Компоненты |
Номер раствора |
||
раствора |
1 |
2 |
3 |
Ортофосфорная кислота |
200— 220 |
200- 220 |
150- 200 |
Серная кислота Синтанол ДС-10 Уротропин Соляная кислота |
100-120 10—12 — — — |
— 10-12 — —
|
— — 30-40 150- 180 |
Сульфонол НП-3 |
— |
--- |
10-15 |
из-за активной роли выделяющихся на электроде пузырьков газа, которые помогают отрываться загрязнениям от металла и облегчают эмульгирование загрязнений. Присутствие фосфатов в растворах для электрохимического обезжиривания облегчает смываемость загрязнений, эмульгирующее действие оказывает мета-силикат натрия. Углекислый натрий используется для очистки малозагрязненных поверхностей деталей.
Поверхностно-активные вещества вводят в малых дозах или не вводят совсем, так как обильное образование пены на поверхности ванны затрудняет удаление выделяющихся на электродах газов и может привести к образованию взрывоопасной газовой смеси. Для устранения пенообразования рекомендуется добавлять в электролит кремнеорганическую жидкость ПМС-200.
Электрохимическое обезжиривание деталей из черных и цветных металлов ведут на катоде, а для деталей из черных металлов перед окончанием процесса меняют полярность, т. е. детали делают анодами. 1—2 мин.
Для избежания хрупкости стальные пружины и детали из тонкого закаленного металла обезжириваются только на аноде. Для предотвращения наводороживания металла рекомендуется использовать переменный ток промышленной частоты напряжением 10—15В, плотностью 8—10 А/дм2; продолжительность очистки 10—15мин. Ускорение процесса обезжиривания стальных деталей с уменьшением возможности их наводороживания достигается электрохимическим обезжириванием с использованием реверсивного постоянного тока. Оптимальный режим обезжиривания следующий: продолжительность катодного периода — 20 с; анодного—10—15 с; плотность тока 6—8 А/дм2.
Таблица 6