1.5 Подготовка поверхности перед нанесением покрытия

Получение покрытий, прочно сцепленных с поверхностью основ-ного металла и с хорошим внешним видом, невозможно без тщатель-ной предварительной подготовки поверхности. Подготовка поверхно-сти включает в себя механическую, химическую и электрохимическую.

Механическая подготовка заключается в удалении неровностей, царапин, заусениц с целью получения блестящей поверхности. Для этого используют пескоструйную или дробеструйную обработку, гал-товку, крацевание, шлифовку и полировку.

Пескоструйную и дробеструйную обработку применяют для очи-стки поверхности отливок, поковок. При этом частицы песка или дробь выбрасываются на поверхность изделия под давлением сжатого воздуха и сбивают окалину и другие загрязнения. В результате поверхность изделия становится матовой с равномерной микрошероховатостью. В последнее время для улучшения условий труда применяется жидкостно-абразивная обработка, при которой абразивный или полирующий ма-териал выбрасывается на поверхность изделия вместе со струей жидко-сти (воды).

Галтовка заключается в обкатке деталей совместно с абразивом (стальные шарики, дробь, наждак, корунд, кварц, стекло) или поли-рующими материалами во вращающихся барабанах или колоколах. Чтобы смягчить трение абразива о деталь, галтовку ведут в растворах с нейтральной, щелочной или кислой средой. Можно применять раство-ры мыла, мыльного корня. Сильно замасленные детали следует пред-варительно обезжирить. Детали с большим количеством окалины нуж-но протравить.

Крацевание − очистка поверхности с помощью металлических ще-ток (кардощеток) из стальной или латунной проволоки, перемещае-мых в разных направлениях. Крацевание проводят на станках − моторах с удлиненным валом, на концах которых монтируются кра-цевальные щетки.

Шлифование осуществляется на шлифовальных станках при по-мощи абразивных кругов. Твердые шлифовальные круги изготавлива-ют из корунда (А1₂О₃), карборунда (SiC), наждака (60−70 % А1₂О₃ и 30−40 % окиси железа). Связкой для абразивных зёрен служат огне-упорная глина, жидкое стекло, бакелит, каучук.

Полированием снимают и сглаживают небольшие неровности и придают поверхности зеркальный блеск. Полирование производится на полировальных станках с применением полировальных паст. Полиро-вальные круги готовят из эластичных материалов − фетра или тканей (бязи, миткаля, фланели).

Химическая и электрохимическая подготовка − это обезжирива-ние, травление, декапирование, электрохимическое полирование.

Обезжиривание химическое или электрохимическое заключается в удалении с поверхности покрываемого металла следов жира, масел, полировочных паст и т.д.

Химическое обезжиривание проводят в щелочных растворах с применением ПАВ и в органических растворителях.

В щелочных растворах жиры растительного и животного проис­хождения омыляются, разлагаясь на растворимые в воде соли жирных кислот и глицерин.

Минеральные масла в щелочах не омыляются. Поэтому для их удаления в щелочные растворы для обезжиривания, содержащие, кроме едкого натра, тринатрийфосфат и кальцинированную соду, вводят эмульгаторы и смачивающие добавки: синтанол, жидкое стекло. На-пример, для обезжиривания стальных деталей, загрязнённых рабочими и консервационными маслами, используют раствор, содержащий (в г/л): NaOH от 5 до 35: Na₃PO₄, от 15 до 35; Na₂CO₃ от 15 до 35; синтанол ДС10 от 3 до 5. Температура процесса от 60 до 80 °С, время обработки от 3 до 20 мин.

При обезжиривании малозагрязненных стальных деталей приме-няют раствор (в г/л): едкий натр NaOH − 100, углекислый натрий Na₂CO₃, от 30 до 50; жидкое стекло Na₂SiO₃ от 5 до 10. Продолжительность процесса при перемешивании или покачивании деталей от 10 до 30 мин.

Обезжиривание в органических растворителях (керосине, бензи-не, трихлорэтилене. четыреххлористом углероде) сводится к растворе-нию омыляемых и неомыляемых жиров.

Обезжиривание, вместо обработки в органических растворителях, можно проводить в растворе сульфанола (50 г/л) и кальцинированной соды (50 г/л). Этот раствор устойчив в работе, хорошо обезжиривает поверхности, сильнозагрязненные маслами и смазками любого состава, а также после обработки деталей полировальными пастами.

Одним из наиболее эффективных способов обезжиривания явля-ется электрохимическое обезжиривание постоянным или переменным током. При использовании постоянного тока деталь завешивается в ванну, чаще на катодную штангу. В этом случае активную роль в удалении жиров играют пузырьки водорода, выделяющиеся на катоде, а также поляризация металла детали, которая снижает прочность прилипания масляной пленки и улучшает смачиваемость металла водой.

Растворы, применяемые при электрохимическом обезжиривании, аналогичны растворам для химического обезжиривания, но концентра-ция веществ в них примерно вдвое меньше из-за большей интенсивно-сти процесса.

Недостатком катодного обезжиривания является наводорожива-ние металлов на катоде, что может служить причиной плохого сцепления покрытия с основным металлом и вызвать снижение прочности металла изделия.

Наводороживание можно избежать, применяя для электрохимиче-ского обезжиривания переменный ток.

В некоторых случаях электрохимическое обезжиривание можно проводить и на аноде или с применением реверсирования тока.

Для определения качества обезжиривания методов не существует. Но есть простой способ убедиться в отсутствии жировых загрязнений. Для этого достаточно ополоснуть деталь в воде и посмотреть, как сте-кает вода; чистая поверхность металла хорошо смачивается, и плёнка влаги будет сплошной. Разрыв пленки или образование на поверхности капель служит признаком недостаточного обезжиривания.

Травление − это удаление поверхностных оксидов электрохимиче-ским, чаше всего химическим способом, а также удаление продуктов коррозии и моющего щелочного раствора. Травление проводят в рас-творах кислот. Для уменьшения растворения металла применяют инги-биторы травления: уротропин, тиомочевину, присадки 4М, катапин А и К, ингибиторы И-1-А, И-1-Б, уникод марок У-2, У-К, М-Н и др. При химическом травлении черных металлов часто используют ингибиро-ванные растворы серной и соляной кислот. Например, для химического травления деталей из углеродистой стали можно использовать раствор (в г/л): серная кислота H₂SO₄ − 150; хлористый натрий − NaCl от 3 до 5; ингибитор (4М КС, ПБ-5, М-Н-10 и др.) от 1 до 2. Режимы работы: температура раствора от 18 до 60 °С, продолжительность травления − до полного удаления окислов (от 10 до 60 мин) Травление А1 и его сплавов проводят в 5−10 % -ном растворе НС1 или 10−15 % -ном растворе NaOH с добавлением 30 г/л NaCl.

Электрохимическое травление основано на электрохимическом растворении металла и механическом отрывании окислов пузырьками выделившегося газа.

Декапирование − дополнительное травление в кислотах непосред-ственно перед нанесением покрытия с целью удаления пассивирующих пленок и активирования поверхности.

Химическое и электрохимическое полирование поверхности дета-лей применяют как до нанесения покрытия, так и после.

Электрохимическое полирование полированных изделий проводят постоянным током в ванне со специальным электролитом. Обрабаты-ваемые детали завешивают в качестве анодов. Катодами служат пла-стины из материалов, устойчивых в данном электролите (два катода). В процессе электролиза поверхность деталей в результате различной скорости растворения микровыступов и углублений сглаживается и становится блестящей.

Эффективность электрополирования в значительной степени за-висит от исходной чистоты поверхности обрабатываемых деталей, а также от режима электролиза. Наибольшая степень сглаживания поверхности наблюдается в первые минуты процесса. При полировке чистота увеличивается на 1−2 класса.

Например, для электрохимического полирования углеродистых сталей используют электролит (в %): ортофосфорная кислота (плотность 1,7 г/см³) Н₃РО₄ от 65 до 70; серная кислота (плотность 1,84 г/см³) H₂SO₄ от 12 до 15; хромовый ангидрид СгO₃ от 5 до 6, вода от 12 до 15. Плотность от 1,70 до 1,74 г/см³.

Режимы работы: температура от 70 от 90 °С; анодная плотность тока от 40 до 80 А/дм²; продолжительность от 5 до 10 мин; катоды из стали.

Преимущество химического полирования перед электрополирова-нием в том, что оно не требует источника тока.

Для химического полирования углеродистой стали используют раствор: азотная кислота HNO₃ (плотность 1,4 г/см³) − 500 мл; уксусная кислота СН₃СООН (плотность 1,06 г/см³) − 750 мл.

Режимы полирования: температура 125 °С, продолжительность 10 с.

После каждой операции необходима тщательная промывка дета­лей в воде.