pdf.php@id=6114

ХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ

Д л я получения гальванического покрытия хорошего

качества нужно обеспечить возможно большую химическую чистоту покрываемой поверхности. Хорошее качество очистки поверхности металла от жировых загрязнений, окалины и ржавчины является необходимым условием для нанесения металлического покрытия. От степени химической подготовки поверхности металла зависят качество и свойства осажденного металлического покры­ тия, прочность его сцепления с основным металлом, пористость, сплошность и внешний вид.

Химическая подготовка заключается:

1)в очистке поверхности изделий от жировых загряз­ нений различными способами обезжиривания;

2)в снятии окислов, окалины и ржавчины с поверх­ ности металла изделий при помощи растворов кислот —• кислотным травлением;

3)в получении гладкой поверхности с высокой сте­ пенью блеска методом электрополировапия.

Взависимости от вида жировых загрязнений приме­ няют различные способы и схемы очистки.

1.Обезжиривание в растворителях применяется для очистки от минеральных масел, неомыляемых жиров и полировальных паст в случаях значительного загрязнения поверхности как предварительная очистка перед хими­ ческим или электролитическим обезжириванием.

2.Химическое обезжиривание в растворах щелочей для очистки загрязненных деталей от жиров раститель­ ного и животного происхождения омылением их, а также эмульгированием в горячих составах неомыляемых жи­ ров с добавлением в качестве эмульгаторов жидкого

121

щих более или менее правильную, несложную форму, без глубоких впадин и узких глубоких отверстий. Оно не рекомендуется для пружин, так как вызывает их хрупкость.

4. Обезжиривание венской известью применяется глав­ ным образом при износоустойчивом хромировании.

Рис. 48. Аппарат для обезжиривания в растворителях:

I — камера; 2—крышка; 3 —душирующее устройство; 4 —вентиляцион­ ный кожу\; 5 — фильтр; б — резервуар для растворителя

Обезжиривание в растворителях. Обезжиривание орга­ ническими растворителями основывается на растворении и смывании жиров. В качестве растворителей применяют бензин и керосин для предварительной очистки и снятия консервационной смазки. Изделия обычно промывают в специальных ваннах или баках с помощью щеток. Устройство аппарата для обезжиривания в растворителях показано -на рис. 48.

122

Если в качестве растворителя используются дихлор­ этан и трихлорэтан, обладающие высокой способностью растворять жиры, то для обезжиривания необходимо применять специальную герметизированную аппаратуру с устройством для циркуляции, подогрева, очистки и ре­ генерации отработанного растворителя.

ХИМИЧЕСКОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ

Способ обезжиривания в щелочных растворах основан на том, что животные и растительные жиры при действии на них горячих растворов щелочи, например едкого на­ тра (каустической соды), разрушаются, образуя мыло, которое легко смывается горячей водой. Минеральные неомыляемые жиры, например смазочные масла, под действием щелочей образуют эмульсии. При этом про­ цессе частички жира отделяются от поверхности изделий и остаются в растворе в мелкораздробленном взвешенном состоянии.

Некоторые вещества, названные эмульгаторами, при добавке их к щелочным растворам облегчают образование эмульсий,, что ускоряет и облегчает процесс обезжири­ вания. Такими веществами являются растворимое стекло, декстрин, канифоль, мыло и др., которые в растворе переходят в коллоидальное состояние.

и имеющий вид густой маслянистой жидкости бурого цвета с синеватым отливом. Контакт Петрова добавляют в щелочные растворы для обезжиривания в количестве 12—30 Г/л.

К сильнодействующим эмульгаторам, значительно уве­ личивающим скорость обезжиривания, относятся поверх­ ностно-активные вещества (этиленгликолевые эфиры), из­ вестные под марками ОП-4, ОП-7, ОП-Ю. Эти эмульга­ торы добавляют в растворы для обезжиривания в коли­ честве 5—10 Г/л.

Введение в полировальную пасту эмульгаторов ОП-7 и ОП-Ю в количестве 2—3% от веса пасты не влияет на полирующие свойства пасты, но значительно облегчает удаление пасты с деталей при обезжиривании.

123

Нагревание щелочных обезжиривающих растворов улучшает степень очистки и повышает скорость обезжи­ ривания, поэтому ванны для обезжиривания подогревают до температуры 75—85° С, при которой омыление и про­ цесс эмульгирования проходят более интенсивно.

Составы щелочных растворов для химического обез­ жиривания приведены в табл. 19.

Таблица 19

Составы щелочных растворов для химического обезжиривания

Продолжительность процесса обезжиривания зависит от степени загрязнения изделий и в среднем составляет 15—60 мин.

Плавающие на поверхности обезжиривающего раствора жировые загрязнения необходимо время от времени уда­ лять черпаком или через сливной карман, специально устроенный в ванне для обезжиривания. Потряхивание или перемешивание деталей ускоряет процесс очистки. Ванна для обезжиривания мелких деталей с качающимися контейнерами показана на рис. 49.

Для обезжиривания цветных металлов (меди, латуни, особенно алюминия и цинка) и их сплавов нельзя при­ менять растворы крепких щелочей, в этих случаях сле­ дует пользоваться слабыми растворами тринатрийфосфата.

После обезжиривания необходимо тщательно отмы­ вать с поверхности изделий следы щелочи, чтобы не занести щелочь в ванны покрытия. Первую промывку

124

Для ускорения и улучшения процесса очистки на­ ходят применение установки для струйного обезжирива­ ния.

Рис. 49. Ванна для химического обезжиривания с качающимся устрой­ ством:

/ — рама для подвеса; 2 — бортовой отсос; 3 — подшипники; 4 — дисковып кривошип; 5 — электродвигатель; 6 — муфта сцепления; 7 — шатун; 8 — рычаг; 9 — редуктор; 10 — корпус ванны; 1 1 —. контейнеры для деталей; 1 2 — паровой змеевик

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ

Для окончательной очистки поверхности металла, благодаря быстроте процесса и высокому качеству очи­ стки, наиболее часто применяется электрохимическое обезжиривание.

При электрохимическом обезжиривании детали заве­ шиваются в ванну со щелочным электролитом на катод­ ную штангу, где под влиянием пропускаемого тока под­ вергаются воздействию пузырьков водорода, бурно вы­ деляющегося на поверхности детали и механически сры­ вающего с нее жировую пленку. При электрохимическом обезжиривании одновременно с этим происходят также процессы омыления и эмульгирования жиров.

125

Водород также оказывает и вредное влияние, прони­ кая частично внутрь металла и увеличивая его хрупкость. Во избежание осложнений, связанных с наводороживанием металла, следует обезжиривание вести сначала на катоде (5—8 мин), а под конец процесса при помощи

Часто для некоторых деталей, тонкостенных, закаленных, а также для пружин применяют только анодное обезжи­ ривание, которое хотя и протекает более длительно, но не вызывает существенных изменений механических свойств металла.

Следует отметить, что если не применять анодной обработки, то в большинстве случаев на поверхностях деталей, поглотивших водород, гальванические покрытия получаются хрупкими, с мелкими пузырьчатыми взду­ тиями и «сыпью» (особенно при цинковании и кадмиро­ вании), которые обнаруживаются обычно после горячей сушки или же через некоторое время.

Составы растворов для электрохимического обезжири­ вания приведены в табл. 20.

Режимы обработки: плотность тока DK — 3-ь8 а!дмг\

напряжение 6— 10 в; температура 60—75° С; продолжи­

тельность процесса 5—10 мин.

126

В качестве электродов применяется сталь, которую во избежание загрязнения раствора железом предвари­ тельно следует покрыть слоем никеля толщиной 15—20 мк.

В течение процесса электрохимического обезжирива­ ния на поверхности ванны образуется загрязненная пена, в которой накапливаются кислород и водород в виде гремучего газа. Во избежание взрыва этого газа от искры короткого замыкания пену периодически удаляют с по­ верхности раствора через сливной карман.

Рис. 50. Ванна для электрохимического обезжиривания с электриче­ ским нагревателем

На рис. 50 приведена ванна для электрохимического обезжиривания с электрическим нагревателем. Детали

вванну электрохимического обезжиривания завешиваются

втех же приспособлениях (рамках, подвесках), в которых производится последующее покрытие в гальванических ваннах.

Мелкие детали обезжириваются в сетчатых корзинках, которые необходимо периодически встряхивать.

Детали из меди и ее сплавов следует обезжиривать только на катоде, так как при обезжиривании на аноде поверхность этих металлов покрывается трудно удаляе­ мой в слабых кислотах оксидной пленкой.

Пружины всех видов следует обезжиривать только на аноде.

Следует остерегаться загрязнения электролита со­ лями меди и ее сплавов, которые могут накапливаться в растворе при применении подвесок и проволоки из цветных металлов и образовывать на поверхности деталей налет, резко ухудшающий прочность сцепления покрытий.

127

В связи с внедрением в промышленности ускоренных методов гальванических покрытий предложены новые методы обезжиривания и в числе их — о б е з ж и р и ­ в а н и е п е р е м е н н ы м т о к о м .

Для обезжиривания стальных деталей переменным

(ОП-4, ОП-7, ОП-Ю или ОС-20). Обезжиривание произ­ водится при температуре 70° С, плотности тока 10 а!дм2, напряжении на ванне 12—15 в.

На ванну подается переменный ток промышленной частоты через понижающий трансформатор.

Продолжительность обезжиривания в зависимости от степени загрязнения составляет 0,3—2 мин.

При обезжиривании переменным током коэффициент использования электроэнергии увеличивается почти в 3 раза, лучше используется объем ванны, устраняется выделение водорода и кислорода, исчезает опасность наводороживания и высвобождаются источники постоян­ ного тока.

Применение эмульгаторов ОП требует особенно тща­ тельной промывки деталей после обезжиривания в горя­ чей воде для снятия остающейся на поверхности металла тонкой, прочно пристающей пленки, которая может вызвать последующее отслаивание покрытия.

Качество очистки при всех способах обезжиривания проверяют при промывке деталей, по смачиванию поверх­ ности водой.

Одновременное обезжиривание и травление. Введение в травильные растворы моющих поверхностно-активных веществ позволяет совмещать операции травления и обез­ жиривания, так как эти добавки эмульгируют находя­ щиеся на поверхности металла жировые загрязнения, а пузырьки выделяющегося при травлении водородаускоряют процесс отрыва жировой пленки с поверхности металла.

В качестве поверхностно-активных веществ применяют эмульгаторы ОП-7 и ОП-Ю или сульфанол, кроме того,

128

вводят противопенную добавку — кремнийорганическую полиметилсилоксановую жидкость ПС-200А или уайтспирит.

Одновременное обезжиривание и травление наиболее эффективно при обработке струйным методом, при обра­ ботке на подвесках методом погружения требуется пере­ мешивание раствора сжатым воздухом.

Для одновременного обезжиривания и травления дета­ лей на подвесках методом погружения применяют раствор состава в Г/л:

Режим процесса: температура 60—70° С, продолжи­ тельность 5—10 мин. Перемешивание — сжатым воздухом.

Для травления и одновременного обезжиривания угле­ родистых и легированных сталей без шламообразования и наводороживания рекомендуется раствор состава (в Г/л):

Режим травления: температура 18—25° С, продолжи­ тельность 3—30 мин при интенсивном перемешивании.

Хорошие результаты получают при одновременном обезжиривании и протравливании в растворе состава (в Г/л):

Температура раствора 40—50° С, продолжительность 10—50 мин. Поверхность протравленных деталей полу­ чается серой, без шлама. Нагревать раствор до 60° С в выше не рекомендуется, так как при этом добавки эмуль­ гатора и тиомочевины прекращают свое действие.

Для обработки струйным методом деталей простой я средней конфигурации рекомендуется раствор состава

(в Г!л):

Температура растворов — при применении соляной кислоты 20—30° С, серной кислоты 45—60° С, фосфорной кислоты 60—70° С.

Тиомочевину применяют только для серной и фосфоррой кислот; давление сжатого воздуха при подаче настворов 1,5—2,5 am.

ТРАВЛЕНИЕ

Травление черных металлов. Травление железоуглеро­ дистых сплавов применяется для очистки поверхности металла от окислов (окалины и ржавчины), полученных при горячей обработке, при прокатке, ковке, штамповке или при хранении металла на открытом воздухе. Разли­ чают: травление материала и заготовок перед штампов­ кой; травление полуфабрикатов и деталей перед шлифо­ ванием; травление деталей непосредственно перед галь­ ваническими покрытиями, когда производятся матовые и полублестящие покрытия.

Черные металлы обрабатывают почти исключительно водными растворами серной, соляной или смесями этих кислот. Кислоты, действуя на окислы, покрывающие металл, растворяют их с образованием солей железа. Окислы не представляют собой сплошной пленки на поверхности железа. Одновременно с окислами частичнд растворяется также и металлическое железо с образова­ нием солей железа и выделением водорода. Выделяющийся водород действует механически, разрыхляя пленку окис­ лов железа, отрывая ее от поверхности металла, что

13)