
- •Физико-химические основы технологии электронных средств
- •Предисловие
- •Введение.
- •Физические, химические и электрохимические процессы в производстве эвс
- •Раздел 1. Удаление материала
- •1. Очистка поверхности в процессе изготовления эва и рэа
- •1.1. Механические и комбинированные методы очистки
- •1.2. Обезжиривание
- •1.2.1. Методы физического и химического обезжиривания
- •1.2.2. Обезжиривание в щелочных растворах
- •1.2.3. Электрохимическое обезжиривание
- •1.3. Ультразвуковая очистка
- •1.4. Интенсификация процессов очистки
- •1.4.1. Физические методы интенсификации очистки
- •1.4.2. Применение пав
- •1.4.3. Применение комплексообразователей
- •1.5. Очистка от окислов
- •1.6. Контроль качества жидкостной обработки
1.2.3. Электрохимическое обезжиривание
Электрохимическая очистка деталей протекает быстрее, чем химическая. В качестве электролитов в основном применяют щелочные растворы, аналогичные моющим химическим растворам, но с меньшей концентрацией компонентов. Очистка с применение электрического тока улучшается в результате уменьшения поверхностного натяжения пленки загрязнений на поляризованной поверхности и облегчения диспергирования жидких и твердых частиц загрязнений пузырьками выделяющихся газов — водорода на катоде и кислорода на аноде.
Пузырьки газов адсорбируются на поверхности загрязнений и по мере увеличения размеров пузырьков за счет включения в них новых порций газа они всплывают, унося с собой частицы загрязнений. Кроме того, выделяющиеся газы создают высокий уровень возбуждения в жидкости.
Очищаемая деталь может помещаться как на катоде, так и на аноде электролитической ванны. На катоде ванны выделяется газа в 2 раза больше, чем на аноде. Однако катодная очистка обладает рядом недостатков:
1) наводораживание поверхностного слоя металла деталей, вызывающее появление водородной хрупкости;
2) осаждение на поверхности детали металлов, растворяемых в щелочах (цинка, свинца, олова), что ухудшает сцепление поверхности с последующим гальваническим покрытием;
При катодной очистке рекомендуется перед выемкой детали из ванны изменить направление тока и подключить деталь анодно. При этом адсорбированные атомы водорода реагируют с выделяющимся кислородом, что уменьшает водородную хрупкость металла, и осажденные пленки металлов -загрязнений растворяются:
Мео— nеМеn+.
Для уменьшения нежелательного воздействия на металл электрохимическую очистку целесообразно применять кратковременно для удаления небольших загрязнений. Обычно такая очистка является окончательной (особенно если на деталь будут наносить гальваническое покрытие), и следует за другими стадиями удаления загрязнений.
Рис. 1.9. Эскиз электрохимической отмывки
Раствор для электрохимической очистки должен содержать ПАВ, образующие на поверхности ванны стабильный слой пены толщиной 2575 мм, улавливающий захваченную пузырьками газов жидкость и уменьшающий едкие испарения. Однако чрезмерно толстый слой пены создает опасность взрыва из-за наличия в нем водорода и кислорода.
Скорость электрохимической очистки повышается с увеличение плотности тока, так как при этом выделяется большее количество газов. Однако увеличение плотности тока инициирует нежелательные процессы — подтравливание, окисление и наводораживание основного металла (техническое противоречие).
Оптимальная плотность тока (как инженерный стандартный способ разрешения технического противоречия) определяется материалом детали, ее формой и др. Так, для очистки стали плотность тока 515 А/дм2, бронзы 25 А/дм2, цинка 0,31 А/дм2, никеля 28 А/дм2, алюминия 38 А/дм2и меди 310 А/дм2. Длительность очистки обычно не превышает 0,52 мин.
Электрохимическое обезжириваниеприменяют после полировки, предварительной химической или механической очистки и после монтажа изделий на подвески для удаления последних остатков жировых загрязнений перед декапированием или перед покрытием. Благодаря быстроте процесса и высокому качеству очистки, электролитическое обезжиривание является наиболее целесообразным видом обезжиривания для всех изделий. Очистка изделий при электрохимическом обезжиривании происходит в процессе электролиза – пропускания постоянного тока через электролит, когда сами изделия играют роль катода или анода. В первом случае на поверхности обезжириваемых деталей бурно выделяются пузырьки водорода, во втором – кислорода. При этом они в течение первых же секунд разрывают и удаляют пленку жировых загрязнений. Роль щелочного раствора является вспомогательной и заключается в образовании эмульсии с частицами масла, а также омылении жиров животного и растительного происхождения. В отличие от химического обезжиривания в крепких растворах щелочей скорость электро-обезжиривания почти не зависит от температуры и концентрации электролита и определяется плотностью тока. В качестве электродов завешивают листы никелированного железа или нержавеющей стали. Переключение на анод имеет своей целью дополнительную очистку кислородом и частичное устранение вредного воздействия водорода. Для получения хороших результатов обезжиривания необходимо соблюдение следующих правил:
не допускается длительная передержка процесса, так как это приводит к насыщению изделий водородом, т.е. к созданию водородной хрупкости и потемнению поверхности;
тонкостенные стальные каленые детали до 1 мм, пружины всех видов следует обезжиривать лишь на аноде для устранения насыщения водорода;
детали из меди и ее сплавов, а также из драгоценных сплавов обезжиривают только на катоде, так как на анодном процессе они оксидируются и чернеют;
перед обезжириванием с подвесок должны быть стравлены гальванические покрытия / цинк, олово /, загрязняющие электролит при их растворении;
с поверхности электролита должна удаляться пена жиров и масел в процессе работы или загрязненный раствор должен заменяться новым.
После окончания вышеописанных операций обезжиривания изделия промывают последовательно в горячей /50-70 град./ и холодной, дистиллированной для драгметаллов, воде. Наиболее простые и распространенные составы и режимы для химического и электрохимического обезжиривания перед нанесением драгметаллов приведены в таблице.
Таблица 1._
Компоненты раствора, г/л |
Химическое обезжиривание |
Электрохимическое обезжиривание | |||||
золочение |
серебрение |
родирование |
золочение |
серебрение |
родирование | ||
NaOH /KOH/ |
10-20% |
20-30 |
20 |
20-40 |
15-30 |
5-10 | |
Na2CO3 |
--- |
20-30 |
25 |
20-30 |
20-30 |
30-50 | |
Na3PO4*12H2O |
--- |
50-60 |
80 |
50-60 |
50-60 |
30-50 | |
Na2SiO2 |
--- |
5-10 |
1-50 |
5-10 |
5-10 |
1-5 | |
Температура 0С |
100 |
100 |
15-20 |
70-90 |
70-80 |
70-80 | |
Время мин |
2-4 |
20-30 |
2-3 |
2-15 |
1-15 |
3-5 | |
Плотность тока А/дм2 |
--- |
--- |
--- |
3-10 |
1,5-2,0 |
3-10 |
Большинство деталей обезжириваются на катоде. Исключение составляют тонкие детали, для которых опасно насыщение водородом. При помещении детали в щелочной, нагретый до температуры 70 - 80° электролит жиры, имеющиеся на детали, омыляются, а масла переходят в эмульсию. Отрыву масла от детали способствуют выделяющиеся пузырьки газа. Кроме того, выделяющиеся пузырьки газа создают вертикальный поток электролита, который энергично омывает поверхность.
Для облегчения перехода масел в эмульсии в электролит добавляют эмульгаторы (мыло, жидкое стекло). В этих случаях очень опасно подвешивать и снимать детали, через которые проходит ток, так как возможны сильные взрывы гремучего газа.
Ванны для электрохимического обезжиривания изготовляют из облицованного свинцом или необлицованного железа. Ванны оборудуют устройствами для подогрева и бортовой вытяжки. Аноды делают из свинца или гартблея (сплав из 94 % свинца и 6 % сурьмы). Режим электрохимического обезжиривания: плотность тока 3 - 10 а/дм2;