книги из ГПНТБ / Основы гальванотехники П. М. Вячеславов. 1960- 9 Мб

Глава II

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕД ПОКРЫТИЕМ

1. Механическая обработка

Основными способами механической подготовки изделий -перед покрытием являются шлифование, поли­ рование, пескоструйная очистка и крацевание. Шли­ фование заключается в удалении с поверхности изделия окалины, заусенцев, раковин и других неровностей. Оно осуществляется на специальных шлифовально­ полировальных станках с помощью абразивных кругов двух типов — твердых и эластичных. Первые состоят целиком из зерен абразивного материала на цементи­ рующей связке, а вторые — из эластичного материала, на шлифующую поверхность которых наклеиваются

материалов. Для закрепления на рабочей поверхности круга зерен абразива ее смазывают столярным клеем.

В соответствии с ГОСТ 3647 — 47 абразивные мате­ риалы разделяются на три группы: шлифовальные зерна (150 —2300 мк), шлифовальные порошки (20— 150 мк)

30

й микропорошки (3,5 — 28 мк). Выбор .зернистости абразива определяется характером обрабатываемой поверхности и материалом изделия. Наиболее крупные зерна абразива предназначаются для грубой шлифовки.

с мелкими зернами. Количество переходов должно быть тем больше, чем грубее поверхность изделий, поступающих на обработку.

Полирование производится на таких же станках, как и шлифование. Этот процесс заключается в тон­ кой обработке металла с целью удаления мельчайших неровностей с поверхности изделия и придания ей зеркального блеска. Полирование осуществляется с по­ мощью эластичных кругов, на рабочую поверхность которых наносится слой полировочной пасты. Приме­ няемые для полировки пасты очень разнообразны по составу. Абразивным материалом служат окислы железа (крокус), хрома, алюминия и некоторые другие. В качестве связующих веществ применяют стеарин, парафин, олеиновую кислоту, техническое сало, церезин или воск.

В табл. 5 приведены примерные составы полиру­ ющих паст.

Шлифование и полирование мелких изделий может производиться также во вращающихся барабанах. Та­ кая обработка изделий обычно называется галтовкой. Для ускорения галтовки в барабан добавляют абра­ зивные материалы: наждак, корунд, кварц или стекло. Более тонкая отделка поверхности мелких изделий достигается путем замены грубых абразивов сталь­ ными шариками, обрезками кожи, опилками и т. д.

обработки поверхности металлических изделий щет­ ками, изготовленными из стальной или латунной про­ волоки. Крацеванием преследуется цель удаления заусенцев и окислов; кроме того, крацевание приме-

31

няют для улучшения качества некоторых покрытий пониженной твердости (Sn, Ag, Au), т. е. для при­ дания поверхности однородного оттенка и уменьшения пористости.

Обычно крацевание производят круглыми щетками на специальных станках с применением какой-либо жидкости (раствор углекислой соды, мыльная вода или суспензия венской извести).

В некоторых случаях для очистки поверхности изделий (отливок или поковок) применяют пескоструй­ ную и дробеструйную обработку, которая заключается в обработке поверхности металла струей кварцевого песка или стальной дроби, выбрасываемой из песко­ струйного аппарата. С силой ударяясь о металл, песок или дробь сбивает окалину и другие загрязнения, но

32

одновременно делает поверхность изделия шерохо* ватой. В последние годы вместо сухого песка приме­

в жидкость добавляют ингибиторы (например, нитрит натрия или хромпик).

2. Химическое и электрохимическое полирование

Сравнительно новыми способами подготовки поверх­ ности металлов являются химическое и электрохими­ ческое полирование. Механизм этих процессов имеет много общего. В обоих случаях в процессе полирова­ ния на металле образуется тонкая окисная пленка, которая затрудняет растравливание металла под дей­ ствием раствора. Толщина окисной пленки меньше на микровыступах поверхности и больше в микровпади­ нах. Кроме того, в микровпадинах удерживается вяз­ кий слой продуктов реакции металла с раствором. Всё это приводит к тому, что микровыступы раство­ ряются быстрее, чем микровпадины, и, следовательно, происходит сглаживание неровностей на поверхности металла.

Электрохимическое и химическое полирование имеет ряд преимуществ по сравнению с механическим. К ним относятся прежде всего снижение трудоемкости опе­ раций, высокая эффективность и производительность процесса. Химическое полирование, в отличие от элек­ трохимического, не получило еще широкого приме­ нения в промышленности, так как с его помощью не удается достигнуть интенсивного блеска. Однако в тех случаях, где механическая полировка затруднена, а поверхность изделий не требует зеркального блеска (изделия из цветных металлов сложной формы и малых размеров), следует отдать предпочтение химическому полированию.

Для химического полирования меди и латуни ре­ комендуется следующий раствор (в °/0):

Ортофосфорная кислота (уд. веса 1,7) . . 40 (по объему)

Азотная кислота (уд. веса 1,4)........................ 20

Режим: температура раствора 20—60 °C, продолжи­ тельность процесса 0,5—1,0 мин.

большое число различных электролитов. Наибольшее распространение получили растворы, содержащие фос­ форную и серную кислоту и хромовый ангидрид.

Так, для полирования углеродистых, низколегиро­ ванных и нержавеющих сталей, никеля, меди, латуни и алюминия применяют составы электролитов, при­ веденные в табл. 6.

Режим полирования следующий: анодная плотность тока 30—50 а/дм2, температура раствора 20—40° для никеля и меди и 70—80° — для железа и алюминия. Продолжительность полирования — от 2 до 10 мин. Материалом катода служит свинец.

1 Электрополирование никеля часто производят в двухком­ понентном сернофосфорном электролите.

34

Необходимо указать, что не во всех случаях воз­ можна и целесообразна замена механической поли­ ровки электрохимической. Так, интенсивность сгла­ живания поверхности при электрополировании срав­ нительно невелика, и этот процесс целесообразно ис­ пользовать для изделий с чистотой поверхности 8—9-го классов. Зеркальный блеск удается получить на срав­ нительно небольших изделиях, причем плоские по­ верхности полируются значительно хуже, чем изделия сложной конфигурации. Однако в ряде случаев замена механического полирования электрохимическим имеет ряд преимуществ. Такая замена дает возможность повысить производительность труда и улучшить сани­ тарно-гигиенические условия на отделочных опера­ циях. В отечественной промышленности электрополи­ рование нашло применение при обработке деталей мотоциклов и велосипедов, в инструментальном деле, при изготовлении медицинской аппаратуры, в текстиль­ ной и других отраслях промышленности.

Следует указать, что в ряде случаев электрохими­ ческое полирование используется в качестве заклю­ чительной операции после электроосаждения (напри­ мер, глянцовка медных и никелевых покрытий).

3. Обезжиривание

Поверхность металла весьма часто бывает покрыта

вения рук, несущих на себе жировые вещества. Такая пленка не смачивается электролитом и препятствует осаждению металла. Поэтому все изделия перед галь­ ваническим покрытием проходят стадию обезжири­ вания.

При обезжиривании различают два вида загрязне­ ний: жиры и смазочные (минеральные) масла. Жиры могут быть растительного или животного происхо­ ждения и представляют собой глицериды высокомоле­ кулярных кислот (стеариновой, пальмитиновой, олеи­ новой и др.). Животные и растительные жиры хорошо омыляются, т. е. реагируют со щелочами с образова-

йием растворимого в воде мыла. Смазочные масла состоят из смеси углеводородов (парафин, вазелин, соляровое масло и т. п). Эти масла не реагируют со щелочами и поэтому называются неомыляемыми.

Применяют различные способы обезжиривания из­ делий. К ним прежде всего следует отнести обез­ жиривание органическими растворителями и в щелоч­ ных растворах. Обезжиривание органическими раство­ рителями сводится к процессу растворения жиров

иминеральных масел.

Вкачестве органических растворителей можно применять: бензин, четыреххлористый углерод, бензол, толуол, дихлорэтан, трихлорэтилен и ряд других.

Наиболее дешевым растворителем является бензин,

но работа с ним связана с опасностью пожара и взрыва. В отличие от бензина, бензола и толуола, хлоропро­ изводные (например, дихлорэтан и трихлорэтилен) не воспламеняются и прекрасно растворяют масла и жиры.

Общим недостатком органических растворителей является их токсичность (ядовитость), поэтому работа с ними должна производиться на рабочих местах,

применении легковоспламеняющихся органических рас­ творителей (бензин) обезжиривание производят по­ гружением в них изделий с последующей протиркой волосяными щетками.

В случае использования негорючих органических растворителей лучше всего применять обезжирива­ ние в конденсирующихся парах. Для этого исполь­ зуют специальные аппараты закрытого типа. Изделия, помещенные в этот аппарат, входят в соприкоснове­ ние с парами растворителя, которые конденсируются на их поверхности и растворяют жиры и масла. Об­ разующаяся жидкость стекает в нижнюю часть аппа­ рата. В новых аппаратах предусматриваются непре­ рывная циркуляция и очистка растворителя.

Обезжиривание щелочами основано на том, что жиры омыляются горячим щелочным раствором, а ми­ неральные масла образуют эмульсии и благодаря этому относительно легко отделяются от поверхности изделий. Образование эмульсий связано с изменением поверхностного натяжения на поверхности раздела

36

двух жидкостей: масла и щелочного раствора. По этой причине при погружении металлического изде­ лия в щелочной раствор сплошная пленка масла на нем разрывается и происходит собирание масла в от­ дельные капли. Последние при определенных усло­ виях отрываются от металла и образуют эмульсию.

Для облегчения эмульгирования к щелочному рас­ твору добавляют поверхностно-активные вещества, или эмульгаторы. В качестве их используются жид­ кое стекло, мыло, добавки ОП-7 или ОП-10 (полиэти­ ленгликолевый эфир) и др.

Для обезжиривания черных металлов, а также меди и ее сплавов применяют растворы едкого натра или едкого кали с концентрацией не более 100 г/л, так как при слишком высоких концентрациях щелочи эмульсия получается неустойчивой. При обезжирива­ нии цинка, алюминия, свинца, олова и их сплавов при­ меняют соли, гидролизующиеся с образованием ед­ кой щелочи (например, кальцинированную соду и три­ натрийфосфат). Щелочность таких растворов обычно находится в пределах 9—11. Обезжиривание произ­ водят в растворах, нагретых до 70—90 °C. Продолжи­ тельность обезжиривания в зависимости от степени загрязнения и свойств металла колеблется от долей минуты до получаса.

Весьма широко применяется электрохимическое обезжиривание. Для него используют те же щелоч­ ные растворы, что и при химическом обезжиривании, но с меньшей концентрацией компонентов.

Механизм процесса электрохимического обезжири­ вания сводится к эмульгированию масел и жиров вы­ деляющимися пузырьками газов (водорода или кисло­ рода), причем вести его можно на катоде или на аноде. При катодном обезжиривании выделяющийся водород может проникнуть в поры металла и вызвать повышенную хрупкость стальных изделий, а также вздутие и отслаивание покрытий, поэтому предпочи­ тают вести комбинированную обработку — сначала на катоде, а затем на аноде. В некоторых случаях при­ меняют только анодное обезжиривание. В табл. 7 при­ ведены данные о составах растворов и режимах ра­ боты при обезжиривании.

Обезжиривание грубообработанных изделий из

37

черных металлов можно вести в же­ лезных барабанах, сочетая этот про­ цесс с галтовкой.

Значительный интерес представ­ ляет применение ультразвука для очистки изделий. Ультразвуковой ме­ тод очистки изделий основан на преоб­ разовании электри­ ческого тока в вы­ сокочастотные ко­ лебания жидкости.

Наиболее ответ­ ственной частью ультразвуковой ус­ тановки является ге­ нератор электриче­ ских колебаний. Для этой цели в про­ мышленности ис­ пользуют ламповые генераторы с диапа­ зоном частот 6,5—

100кгц.

Вкачестве вибра­

торов могут приме­ няться пакеты нике­ левых пластин тол­ щиной ~ 0,1 мм.При пропускании пере­ менного тока по на­ ружной обмотке вибраторов пластин­ ки начинают од­ новременно коле­ баться, передавая жидкости то растя­ гивающее, то сжи­

38