книги из ГПНТБ / Лисовская Э.П. Физико-химические методы очистки поверхности деталей и изделий в судостроении обзор

О Р Д Е НА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ СУДОСТРОЕНИЯ

СОВРЕМЕННОЕ СУДОСТРОЕНИЕ

Э. П. Л И С О В С К А Я , л . я. п о п и л о в

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ И ИЗДЕЛИЙ

ВСУДОСТРОЕНИИ

ОБ З О Р

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ»

1973

АН Н О Т А Ц И Я

Вобзоре, предназначенном, в первую очередь, для техно­ логического персонала предприятий и работников заводских лабораторий, собран большой фактический материал о суще­ ствующих в СССР и за рубежом методах очистки поверхно­ стей от загрязнений, рецептуре составов для очистки и ре­ жимах их использования.

Цель обзора — дать общее представление о современном состоянии вопроса в целом, обобщить данные литературных источников и патентной информации и представить в распо­ ряжение читателей фактические сведения, могущие найти при­ менение в практике.

В настоящем обзоре освещены лишь те процессы очистки, которые осуществляются без разрушения поверхности очи­ щаемого материала.

Научный редактор — д-р техн. наук Е. В. Искра

Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения (ЦНИИТС), 1973

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОЧИСТКЕ

Очистка поверхности деталей и изделий от загрязнений — область технологии, существующая столь же давно, сколько вообще существует технология промышленного производства.

Однако на каждой стадии развития и совершенствования технологических процессов производства операции очистки при­ обретали новые особенности и обогащались новыми деталями процесса и материалами соответственно уровню представлений о природе процессов очистки, требованиям к качеству очищен­ ной поверхности и имеющимся в наличии материальным воз­ можностям.

От очистки протиранием ветошью, смоченной керосином, или промывкой в ванне из того же керосина, применявшейся в на­ чале века, был совершен постепенный, но весьма существенный переход к применению более эффективных и более технологич­ ных органических растворителей, затем к применению простых водных щелочных растворов постепенно усложнявшегося соста­ ва до современных составов, содержащих комплекс компонен­

Внастоящее время очистка поверхности деталей или изде­ лий от загрязнений превратилась в самостоятельный содержа­ тельный и специфический раздел технологии промышленного производства.

Впоследнее десятилетие в области очистки появилось много новых направлений и методов, значительно расширивших тех­ нологические возможности процессов очистки и способствовав­ ших повышению их эффективности.

Вчисле этих направлений и процессов можно перечислить, кроме уже упоминавшихся выше ПАВ, следующие: механиза­ ция процессов очистки и внедрение приемов, значительно ин­ тенсифицирующих их протекание, в том числе струйной очистки, очистки с введением ультразвуковых колебаний (ультразвуко­ вой очистки), барабанной и центробежной очистки с примене­ нием абразивных суспензий в моющих растворах, электролити­ ческой очистки, очистки в расплавах солей; очистка в паровой

5

фазе конденсирующимся растворителем, обеспечивающая до­ стижение высшей степени очищения поверхности; применение функционально совмещенных составов, позволяющих выполнять одновременно две и более операций (очистка + фосфатирование; очистка + пассивирование; очистка+травление; очистка+ фосфатирование+окраска и другие операции).

К новым, эффективным вариантам обезжиривания поверх­ ностей относится применение ультразвука в сочетании с обез­ жириванием в паровой фазе [11].

Представляет интерес вариант обезжиривания ферромагнит­ ных изделий, в котором последние приводятся в колебательное перемещение с помощью магнитного поля и одновременно по­ ливаются моющим раствором [12].

В значительной мере техническому прогрессу процессов очи­ стки способствовало накопление большого производственного опыта и проведение обширных исследований, позволивших за­ ложить теоретические основы науки об очистке поверхностей и совершенствовать технологию очистки на научной основе.

1.1. Классификация применяемых методов очистки

Как известно [13]—[15], удаление загрязнений с металличе­ ских поверхностей может производиться различными методами: физическим растворением загрязнений в растворителях; хими­ ческим разложением их при действии различных химических соединений, в результате различных физико-химических процес­ сов, в том числе электрохимически; механическим разрушением; химико-механически; удалением вместе с поверхностным слоем •очищаемого материала и т. д. и т. п.

Следовательно, очистка проводится либо воздействием жид­ ких сред (неводных растворителей, водных растворов, распла­ вов) на загрязненную поверхность, либо механическим или хи­ мико-механическим воздействием (протиранием) без жидкости (порошки), либо с жидкостью (пасты). Применяемая в прак­ тике очистка в парах растворителя, конденсирующихся на очи­ щаемой поверхности, по существу, также является очисткой в жидкой среде, образующейся непосредственно на очищаемой поверхности. Схема возможных вариантов процессов очистки следует ниже.

Загрязнения могут удаляться в процессе очистки по двум основным вариантам — без разрушающего (деструктирующего) воздействия очищающей среды на поверхность основного ма­ териала, находящегося под загрязнениями, или с одновремен­ ным разрушением поверхности основного материала вместе с находящимися на ней загрязнениями.

Соответственно этим, в равной мере хорошо известным в практике, вариантам различают — хотя между ними трудно про­ вести резкую границу — процессы очистки, мойки и обезжири­ вания, при которых поверхность основного материала не затра-

6

гивается, и процессы травления, при которых разрушается (рас­ творяется) верхний слой основного материала.

В данном обзоре, как уже отмечалось в предисловии, рас­ сматриваются лишь те методы и приемы очистки поверхности от загрязнений, которые осуществляются без какого-либо деструктирующего воздействия на очищаемую поверхность, т. е. без разрушения основного материала и без каких-либо дефор­ мирующих воздействий на него.

На рис. 1 перечислены основные разновидности современных методов очистки поверхности от загрязнений, классифицируе­ мые с точки зрения характера явлений, обусловливающих ме­ ханизм удаления загрязнений в ходе очистки.

Возможны и другие варианты классификации.

Однако при любой последовательности группирования ме­ тодов очистки надлежит учитывать, что практический выбор конкретного метода должен обусловливаться, в первую очередь, учетом характера взаимодействия очищающей среды с веще­ ством загрязнения и с основным материалом очищаемого изде­ лия, а затем уже всеми прочими факторами — техническими, технологическими и экономическими.

Это положение, учитывая большое разнообразие видов за­ грязнений поверхности (рис. 2), с которым встречается технолог современного судостроительного производства, определяет не­ обходимость научно обоснованного рационального выбора ме­ тода очистки в каждом конкретном случае.

1.2. Теоретические основы процессов очистки и обезжиривания

Теоретические основы физико-химических процессов очистки и обезжиривания достаточно обстоятельно освещены в ряде трудов [16], изложение которых не входит в наши задачи.

Многочисленные исследования природы моющего действия, механизма удаления загрязнений, функций отдельных компо­ нентов в моющих составах убедительно показали, что в боль­ шинстве реальных случаев сущность операции очистки не мо­ жет быть сведена к какому-либо одному физическому или хи­ мическому явлению, а представляет собой сложное сочетание различных видов воздействия на очищаемую поверхность и за­ грязнения, находящиеся на ней.

В данном обзоре следует отметить, что выбор и совершен­ ствование современных методов очистки характеризуется, как правило, стремлением сочетать в них большой комплекс явле­ ний, обусловливающих протекание процессов очистки (рис. 3), с целью возможно большей интенсификации и повышения эф­ фективности операции в целом.

Физические воздействия при очистке используются преиму­ щественно для удаления загрязнений, удерживающихся на по­ верхности чисто механическим путем (адгезия, зацепление за выступы шероховатостей), за счет гравитационного притяже-

7

ния и адсорбции, характеризующейся проявлением действия от­ носительно слабых сил Ван-дер-Ваальса.

Преимущественная область использования химических и ча­ стично физико-химических воздействий — удаление хемосорбированных загрязнений, удерживающихся силами химических связей.

2. СОСТАВЫ для М О Й К И , очистки

И О Б Е З Ж И Р И В А Н И Я О Ч И Щ А Е М Ы Х П О В Е Р Х Н О С Т Е Й

Разнообразие составов, рекомендуемых, опробованных или применяемых для целей очистки, весьма велико, но при неко­

8