2.1.2. Обезжиривание. Ультразвуковое, химическое и электрохимическое обезжиривание

Очистку поверхности изделий от жировых загрязнений производят с помощью органических растворителей или водных щелочных растворов. Первые из них пригодны для обработки жиров минерального происхождения, не растворяющихся в воде,– смазочных масел, полировочных паст, консистентных смазок. Вторые – жиров растительного и животного происхождения. Они не растворяются в воде, но вступают в реакцию с водными растворами щелочей или солей щелочных металлов с образованием водорастворимого мыла. Интенсификация и повышение качества очистки достигается использованием электрохимического обезжиривания в щелочных растворах. Для деталей, поверхность которых помимо жиров загрязнена мелкими твёрдыми частицами, возможно применение эмульсионного способа очистки.

«Растворяющая способность» растворителей понижается в следующем ряду [кг/(м²·час)]: хладон–113– 4,45; трихлорэтилен – 3,1; ксилол – 2,2; тет-рахлорэтилен – 1,7; бензин – 1,3; уайт-спирит – 0,9; керосин – 0,65.

Наибольшей универсальностью отличается хладон–113. Он хорошо смешивается с минеральными маслами, смазками, большинством кремний- и фторорганических соединений. Не оказывает агрессивного действия на полимерные материалы.

После обезжиривания органическими растворителями на поверхности металла может остаться тонкий слой инородных продуктов, который удаляется химической или электрохимической обработкой в водных щелочных композициях. Растворы для химического обезжиривания разделяют на 3 группы:

• сильнощелочные (рН 12–14) – для грубой очистки;

• среднещелочные (рН 10–12) – для подготовки деталей из чёрных металлов перед нанесением покрытий;

- слабощелочные (рН 8–10) – для очистки цветных и лёгких металлов.

Эффективность растворов существенно возрастает при введении в них органических ПАВ. ПАВ бывают анионоактивные и неионогенные. К первым относятся мыла карбоновых кислот, алкилсульфокислоты, алкилсульфа-ты, алкиларилсульфонаты, сульфонол НП–1, НП–3. Они диссоциируют в воде с образованием отрицательно заряженного органического иона. Неионоген-ные ПАВ в водных растворах не диссоциируют. К ним относят полиэтилен-гликолевый эфир, являющийся основой препаратов серии ОП (ОП–7, ОП–10, ОП–35), ситанол ДС–10, ДТ–7. Они устойчивы в щелочной и кислой средах. Используются в растворах для обезжиривания и травления металлов.

Составы для химического обезжиривания металлов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Составы для химического обезжиривания металлов, г/л

Компоненты раствора	Номер раствора
	1	2	3	4	5	6	7	8
NaOH	25-30	-	10-15	40-50	-	-	-	-
Na2CO3	25-30	-	20-25	100-150	10-20	20-30	15-20	50-60
Na3PO4	40-50	10-15	20-25	-	5-10	30-40	25-30	40-50
Na5P3O10	-	20-30	-	-	3-5	-	-	-
Na2SiO3	1-2	2-4	15-20	-	-	3-5	-	20-30
ОП-7 или ОП-10	-	3-5	-	-	-	-	-	-
Ситанол ДС-10	8-10	-	-	-	8-10	-	3-5	-
Контакт Петрова*	-	-	-	40-50	-	-	-	-
Сульфонол НП-3	1-2	-	-	-	-	-	-	-

* Контакт Петрова – впервые ПАВ было получено в 1912 г. русским учёным Г.С.Петровым. Позднее оно было названо «контактом Петрова». Это продукт сульфирования солярового и веретённого масла с последующей нейтрализацией образовавшихся сульфонефтяных кислот щелочами.

В таблице приведены составы растворов для химического обезжиривания чёрных (1-4) и цветных (5-8) металлов. Сильно загрязнённое изделие целесообразно обрабатывать в растворах 1,6; полированные – в 2, 7.Следы полировочной пасты хорошо удаляются в растворе 3. Раствор 5 используют для очистки поверхности меди, алюминия и их сплавов, 6 – серебряных покрытий и деталей из медных сплавов, паяных свинцово-оловянными припоями, 7 – алюминия и его сплавов. Раствор 4 наиболее универсален. В нём можно обезжиривать как чёрные, так и цветные металлы, за исключением алюминия и его сплавов.

Повышение интенсивности и качества очистки возможно с использованием ультразвукового (УЗ) поля. Таким путём удаляют до 10^–9 г/см² загрязнений, в несколько раз повышают скорость процесса.

Ультразвуковой метод очистки основан на преобразовании высокочастотного электрического тока в высокочастотные колебания жидкости. Благодаря ультразвуковым колебаниям на поверхности раздела «твёрдое тело-жидкость» образуются кавитационные пузырьки. В зоне разряжения образуется пустота, когда под действием местного давления с большой силой и скоростью поступает жидкость из пор и капилляров вместе с находящимися здесь твёрдыми частицами загрязнений. Эффективность зависит от удельной акустической мощности и частоты колебаний. Обычно процесс ведут при частоте равной 20–40 кГц и удельной мощности 1–3 Вт/см². В качестве рабочего раствора можно использовать органические растворители, водные щелочные составы. Концентрацию компонентов уменьшают в несколько раз по сравнению с применением без ультразвука.

Высокое качество очистки поверхности металлических изделий достигается при их электролитической обработке в щелочных растворах. Тогда удаляются тонкие плёнки неподдающихся омылению химических продуктов. Связано это с тем, что под влиянием поляризации металла уменьшаются поверхностное натяжение на границе «загрязнение-раствор» и сила прилипания жира к металлу.

При одинаковом количестве электричества на катоде выделяется по объёму вдвое больше газа, чем на аноде. Поэтому здесь процесс очистки поверхности проходит быстрее. Цветные металлы подвергают преимущественно катодному обезжириванию, так как анодная обработка может привести к их частичному оксидированию. При катодном обезжиривании чёрных металлов происходит наводораживание. Поэтому обработку стальных деталей начинают на катоде, а незадолго до окончания процесса переключают их на анод.

Возможность наводораживания снижает применение переменного, реверсированного постоянного или импульсного биполярного тока.

Таблица 2.2