2. Бейорганикалық бояғыштармен бояу.

Кесте 13. Бейорганикалық бояғыштар ерітінділерінің құрамы

Еріт. 1-тобы		Еріт. 2-тобы		Қабықша түсі	Боялған қоспа
Компонент	С, г/л	Компонент	С,г/л
К4[Fe(CN6)] K4[Fe(CN)6] KCr2O7 Pb(CH3COO)2 K2CrO4	10-15 10-115 50-100 10-50 5-10	FeCl3 CuSO4 Pb(CH3COO)2 Na2SO4 AgNO3	10-100 10-100 100-200 10-50 50-100	Көк Қоңыр Сары Ақ Қызғылт сары	Fe4[(CN)6]3 Cu2[Fe(CN6)]3 PbCrO4 PbSO4 Ag2CrO4

Бірінші ерітінді құрамында өңдегеннен кейін бұйымды сумен жуып екінші ерітіндіге салады. Бұл ерітінділерді өңдеу 5-10 мин. аралығында жүргізіледі температурасы -15-30ºС. Қабықша кеуектерінде түрлі түсті қиын еритін қоспалар түзіледі. Бұдан соң жуып кептіреді.

Электрохимиялық бояу. Алюминий және оның балқымаларындағы кеуекті оксид қабықшаларын бояу келесі ерітінді құрамында жүзеге асырылады, г/л:

NiSO₄ 20-30

MgSO₄ 15-20

(NH₄)₂SO₄ 20-30

H₃BO₃ 20-30

рН 4,5-5,0

Т, ºC 15÷30

Өңдеуді катодты токта екі стадиямен жүреді: алдымен 10В кернеуде 0,5 мин. содан соң 15В кернеуде 1-12мин. ұстайды. Екінші стадияның ұзақтығы қажетті бояу түріне байланысты жүреді. Электрохимиялық бояудан кейін ыстық сумен жуып кептіреді.

Бақылау сұрақтары:

1. Анодты оксидтеу кезінде жүретін процестердің механизмі.

2. Алюминий балқымаларын анодты оксидтеу ерітіндісінің құрамы.

3. Анодты оксидтеу кезінде жүретін процесстің түрлері.

4. Анодты оксидирлеу айнымалы токты қолдану арқылы қолданылатын ерітінді құрамы.

5. Оксидті қабықшаны сумен толтыру қандай мақсатта жргізіледі ?

6. Хром қышқылында анодты оксидтеудегі ерітінді құрамы.

7. Оксид қабықшасын органикалық және бейорганикалық бояғыштармен толтыру жолы

8. Бейорганикалық бояғыштар ерітінділерінің құрамы қандай ?

Дәріс 19. Хроматтау. Хромат қабықшасының түзілу әдістері.

Жоспары:

1. Химиялық хроматтау.

2. Электрохимиялық хроматтау.

Хроматтау процесінде металдар мен балқымалардың аудан беттерінде, құрамына қиын еритін хроматтар кіретін қабықшалардың түзілуі жүреді. Хроматтау химиялық және электрохимиялық әдіспен жүзеге асырылады:

1.Химиялық хроматтау. Zn,Cd,Mg,Al және олардың балқымаларын химиялық хроматтауда, оларды құрамында Сl₂O₇ және F^-,SO₄^2-анион антиваторлары бар қышқылданған ерітіндіде өңдейді. Анион активатор қосылған ерітінділерінде мысалы, сульфат-анионы қосылғанда, сульфатанионы және (III) хромның ерігіш комплексті қоспасы түзілуі мүмкін. Қабықша кейбір жерлерінен бұзылады, бұл жерде кеуек түзіледі, осы жерде хроматтайтын ерітіндімен негізгі металл әрекеттеседі. Н₂SO₄ қосылған калий, натрий немесе алюминий бихроматы ерітінділерінде мырыш пен Сd-ді өңдеу уақытын ұзартқан сайын, хромат қабықшасының қалыңдығы жоғарылайды. Қабықшаның ең негізгі массасы алғашқы 20 с түзілуі, содан соң түзілу жылдамдығы төмендейді, 60 с кейін қабықшаның қалыңдағаны байқалмайды.

Сутектің иондарының концентрациясын жоғарылатқан сайын, алдымен хромат қабықшасының өсу жылдамдығы жоғарылайды, ең жоғары мәнге жетіп, содан соң төмендейді.

Хромат қабықшасының қорғаныс қасиеті қабықшадағы қиын еритін хроматтардың болуымен анықталады, олар металдардың эффективті пассиваторлары болып табылады. Металдарды хромат аниондарымен пассивирлеу бірінші адсорбциялы қабықшаның түзілуімен және сонымен қатар металдардың бетінде құрамында хром оксиді мен металдардың оксидтері бар қабықшаның түзілуімен жүреді [24].

Хроматталған мырышты ыстық суда жуып және 110 ⁰ С –да қыздырса, онда қабықшаның құрамындағы хромат-аниондарының мөлшері азаяды, нәтижесінде хромат қабықшасының қорғау қаситі төмендейді.

Кестеде хроматтау, сонымен қатар бірге жүретін мырыш және кадмий қаптамаларын хроматтау мен жарықтандыру ерітіндісінің құрамы келтірілген. № 1 ерітіндіде тек қана хроматтау процесі жүреді, ал № 2-5 ерітінділерде хроматтау мен жарықтандыру бірге қосарлана жүреді.

Кесте 14. Мырыш және кадмиді хроматтаудың ерітінділерінің құрамы және өңдеу режимдері

Ерітінді құрамы және режимі	Ерітінді
	1	2	3	4	5
HNO3 H2SO4 CrO3 K2Cr2O7 , Na2Cr2O7 Na2SO4 tº c ﺡ,мин.	- 8-12 - 150-200 - 15-30 0,1-0,3	- 3-5 80-110 - - 15-30 0,05-0,1	3-7 - 4-6 - 10-15 15-30 0,5-1,0	3-7 - - 25-30 10-15 15-30 0,5-1,0	15-30 - - 15-20 10-10 15-30 0,1-0,5

2 Электрохимиялық хроматтау. Электрохимиялық хроматтау құрамында (4) 10л хромы бар ерітіндіде, катодты, анодты поляризациямен жүзеге асырылады. Ең көп тарағаны катодты хроматтау әдісі. Катодты хроматтау темірді коррозиядан қорғау үшін қолданылады. Өңдеу келесі ерітінді құрамында жүргізіледі:

Na₂Cl₂O₇ 25-30г/л;

рН 4-6;

t, ºC 50-80;

i_к, А/дм² 5÷10;

өңдеу уақыты 1-2с.

Дәріс 20. Хроматтау процестерінде қолданылатын ерітінділер. Пассивтендіру.

Жоспары:

1. Хроматтау процестерінде қолданылатын ерітінділер.

2. Пассивтендіру.

1. Хроматтау процестерінде қолданылатын ерітінділер. Сапалы хромат қабықшалары болаттарда және басқа да металдарда кадмий гидролизімен қаныққан ерітіндіде кадмий хроматы ерітіндісінде түзіледі . Ерітінді құрамы:

СdClO₄ 146-270

Cd (OH)₂ қаныққанға дейін

Т , ºC 15-30,

i_k, А/дм² 2-16

өңдеу уақыты 10÷2мин.

Бұл ерітіндіден болат бетінде құрамы (CdOH)₂CrO₄ кадмидің дигидроксохроматынан тұратын қабықша түзіледі. Хромат ерітіндісімен өңделмеген болаттарда 0,08 тәуілікте коррозия дақтары пайда болады, ал хроматталған болаттарда 4-11 тәуілікте байқалады.

Кесте 15. Хроматтау ерітіндісінің құрамы

Ерітінді құрамы және режимі	Ерітінді номері
	1	2
Na2Cr2O7 (NH4)2Cr2O7 CH3COOH HNO3(p=1.4г/см3)	2-20 - 3-30 -	- 100-500 - 100-700мл/л
tºC ik,A/дм2 ﺡмин.	15-30 1-10 0,01-0,1	20 0,1-10 2-3

2. Пассивтендіру. Коррозияға төзімді болат, мыс, қалайы, күміс және мыс қаптамаларына пассивтендіру процесі жүргізіледі [25].

12Х18Н 9Т типті хромникелді болаттан дайындалған бұйымдар татын кетіргеннен кейін НNO₃-тің ерітіндісінде пассивтендіріледі. HNO₃ 250-500 г/л, t=45-55⁰C, τ =15-20 мин, ал жоғары хромды бұйымдар типі 20Х13 HNO₃- ке Na₂Cr₂O₇- немесе K₂Cr₂O₇- қосылған ерітіндіде жүргізіледі. HNO₃ -180-220 г/л, Na₂Cr₂O₇ 20-25 г/л, t =55⁰C, τ =20-30 мин немесе келесі ерітінді құрамында жүргізіледі: H₃PО₄ (50-100г/л), CrO₃ 150- 200г/л, t =70-80 ⁰C 20-30 мин аралығында.

Пассивтеу процесінен кейін бұйым бетінің сапасын бақылау CuSo_4-16г/л және H₂So₄ (10г/л ) ерітіндісінде жүргізіледі. Осы ерітіндіден аудан беті сүртілгеннен кейін 5-6 мин аралығында ұстап тұрады, содан соң кептіріп сүртеді. Бұйым бетінде мыспен әрекеттесу түзілсе, онда коррозияға төзімділігі төмен екендігі байқалады. Мыс және оның құймалары келесі ерітінді құрамында пассивтендіреді, (г/л):

K₂Cr₂O₇ немесе Na₂Cr₂O₇ 90-130;

H₂So₄ 15 – 20;

t=15-30⁰C;

τ =0,25 – 0,60 мин.

Қaлайы қаптамалары келесі ерітінді құрамында пассивтендіріледі, (г/л):

K₂Cr₂O₇ немесе Na₂Cr₂O₇ -80-100;

t=80-95⁰C;

τ =10-20 мин.

Күміс қаптамаларды қышқылдардағы ерігіштігін сақтау үшін келесі ерітінді құрамында пассивтендіріледі, г/л:

K₂Cr₃O₄ -30-50;

KOH 30-50;

t=15-30⁰C;

τ = 5-10 мин.

Пассивтенуден кейін бұйымдарын жуып кептіреді.

Бақылау сұрақтары:

1. Хромат қабықшасының түзілу әдістері.

2. Химиялық хроматтау әдісінің артықшылығы мен кемшіліктері.

3. Химиялық хроматтауда қолданылатын ерітінді құрамы.

4. Электрохимиялық хроматтауда қолданылатын ерітінді құрамы.

5. Электрохимиялық хроматтау әдісінің артықшылығы мен кемшіліктері.

6. Пассивтеліну процесі туралы түсінік.

7. Пассивтеу процесінен кейін бұйым бетінің сапасын бақылау қандай ерітінді құрамында жүргізіледі ?

8. Сутектің иондарының концентрациясының хромат қабықшасының қасиетіне әсері.

Дәріс 21. Фосфат қаптамасының алынуы. Фосфат қаптамасының түзілу механизмі. Ерітінді құрамы.

Жоспары:

1. Фосфат қаптамасының алынуы.

2. Ерітінді құрамының оның құрылымына әсері. Қабықша сапасына оның процес режимінің әсері.

1. Фосфат қаптамасының алынуы. Фосфаттау – болат беттерінде фосфор қышқылының тұздар пленкасын алу процесі. Фосфорсыз пайда болатын пленканың түсі қара және омдық кедергісі жоғары.

Фосфат пленкасының қорғау механизмі механикалық экраниованизмге әкеліп соғады. Саңлаулардың нәтижесінде оның қорғау әсері зор. Сондықтан фосфаттауды болат бұйымдарын атмосферасыз коррозиядан қорғауда қолданады.

Фосфат пленкасы коррозияға тұрақты болу үшін оны пассивті хромат ерітінділеріне сіңіреді және лак пленкасымен жабады.

Фосфаттаудың нәтижесінде детальдардың бастапқы өлшемдері үлкейеді және металдардың морттылығы (сынғыштығы) жоғарылайды. Сондықтан оксидтеуге қарағанда жұқа детальдарды коррозиядан қорғауға жарамайды. Тек орташа детальдарды коррозиядан қорғайды.

Темірдің бетінде фосфордың пленкасының үлгі бойынша электрохимиялық ерігіштігі:

Қарсы анод бөлігінде: Ғе®Ғе +2е

Катодта сутегі бөлінеді: 4Н₂О + е® ½ Н₂+ Н₂О

Фосфаттауда «Мажеф» препараты қолданылады. Құрамы: тұздар темірдің гидрофосфаттарының комплексті құрамы. Гидрофосфаттаудың ерітіндісінде металдың катионы және фосфат анионы үш сатыдан диссоцация нәтижесінде түзіледі. Реакция ағымы төменгі мәнді ескере отырып Ғе және Мn фосфат ерігіштігі белгіленбеген уақыт аралығында ерітінді қабатында өтеді:

Ме(Н₂РО₄)« Ме²⁺+ 2(Н₂РО₄)

(Н₂РО₄) « Н⁺+ (НРО ₄ )^2-

(НРО₄ ) « Н ⁺ + (РО₄)^3-

Бұйымның шеткі беті келесі кристалданған екі және фосфаттаудың орын басуы темір және марганецтік фосфаттауды қаптауы мына реакция бойынша жүреді:

Ме²⁺ + НРО₄^2- = Me HPO₄

3Me ²⁺ + 2PO₄^3- =Me( PO₄)₂

Фосфат қаптамасы процесінің алынуын күшейтуге болады, фосфаттау үшін мыс иондарының ерітіндісі құйылады. Контактінің тұнбаға өтуі, катод беттерінің бөлігінде катодтық процесс тездетіледі. Сондықтан сутегінің асқын кернеуі мыста төмен болады.

Металдардың бейорганикалық қоспаларыннан тұратын металл емес бейорганикалық қаптамаларға фосфатты, оксидті, хромотты қаптамалар жатады. Химиялық фосфаттау процесін көміртекті төмен легирленген, және орта легирленген болаттар, шойын, алюминий, және магний құймалары мырыш және кадмий қаптамаларына жүргізуге болады .

Химиялық фосфаттаудың негізі – металдарды, Fe, Mn, Zn, Bo, Co және басқаларының монофосфаттарының немесе бір орын басқан фосфаттардың қышқылдан және ерітінділеріде өңдеу [26].

Химиялық фосфаттау процесі металлдардың фосфаттарының бір орын басқан -гидролизіне негізделген, нәтижесінде бір, екі, үш орын басқан металл фосфаттары мен H₃PO ₄ арасында теңдік орнайды. Осы кезде түзілген бос H₃PO₄ фосфаттау процесінде негізгі металл мен әрекеттеседі, нәтижесінде, қиын еритін, екі және үш орын басқан фосфаттар түзіледі, бұл фосфат қабықшасының негізі болып табылады.

Фосфат қабықшасының сапасынa фосфаттайтын ерітіндінің жалпы және бос қышқылдылығы, оның құрамы, металл бетінің дайындалуы, және технологиялық параметрлері (температурасы, өңдеу уақыты ) әсер етеді .

Фосфаттайтын ерітіндінің жалпы және бос қышқылдылығы нүкте санымен көрсетіледі, яғни, 10 мл фосфаттайтын ерітіндіге титрлеуге жұмсалған, 0,1Н NaOH ерітіндісінің миллилитр мөлшері.

Ерітіндінің жалпы қышқылдылығын анықтау үшін титрлеу фенолфталейннің қатысуымен жүргізіледі, ал бос қышқылдылық метил қызылдың қатысуымен анықталады.