Электрохимическое обезжиривание

Электрохимическое обезжиривание проводится с использованием постоянного электрического тока. Обрабатываемая деталь может служить как катодом, так и анодом. В качестве электролита используется раствор тех же веществ, что и при химическом обезжиривании, но с меньшей концентрацией.

На катоде и на аноде идет электролиз воды:

К: 2Н₂О + 2е = Н₂ + 2ОН^-

А: 2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺

В процессе электролиза на электродах происходит интенсивное выделение пузырьков газа, которые захватывают капельки масла и выносят их на поверхность, то есть наблюдается эффект флотации. Скорость обезжиривания на катоде выше, чем на аноде, так как при электролизе воды на катоде выделяется водород и происходит образование ионов ОН^-, а на аноде выделяется кислород и происходит образование ионов Н⁺. Кроме того объем образующеегося водорода в два раза больше объема кислорода.

На катоде происходит наводороживание деталей, в результате чего они становятся более хрупкими. Однако существуют специальные вещества (ингибиторы наводороживания), которые уменьшают процесс наводороживания. Обычно в качестве ингибиторов наводороживания используют органические полимерные вещества, например, азотсодержащий полимер КСХИ-40.

Травление

Травление – это процесс удаления оксидных пленок с поверхности металлов с помощью кислых или щелочных растворов. При травлении также происходит выявление кристаллической структуры металла. Для травления черных металлов обычно используют разбавленные растворы серной или соляной кислоты или их смеси. Травление бывает химическое и электрохимическое.

Химическое травление

При травлении наблюдаются два процесса: растворение оксидов и растворение железа, находящегося под слоем оксидов. Эти два процесса могут протекать одновременно. Механизм травления серной и соляной кислотой различен: при травлении соляной кислотой происходит преимущественно растворение оксидов железа, а при травлении серной кислотой – самого железа, находящегося под слоем оксидов, с выделением водород, который механически разрыхляет и удаляет окалину. Поэтому при травлении серной кислотой поверхность после травления бывает менее гладкой.

В процессе травления идут следующие химические реакции:

При травлении серной кислотой:

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + FeSO₄ + 4H₂O

FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑

Скорость травления зависит от следующих факторов: концентрации кислоты, концентрации солей железа, температуры раствора.

Влияние концентрации кислоты на скорость травления:

Скорость травления увеличивается с ростом концентрации кислоты. Наибольшая скорость травления наблюдается при концентрации кислот 20-25%. Однако, во избежание сильного разъедания металла, рекомендуется использовать растворы с концентрацией не более 20%. Скорость травления в растворе соляной кислоты в большей степени зависит от концентрации, чем в растворе серной кислоты.

Влияние температуры на скорость травления:

Увеличение температуры приводит к росту скорости травления, причем скорость травления в растворах серной кислоты сильно зависит от температуры (при повышении температуры от 15 до 60⁰ С скорость травления возрастает в 10-15 раз), а повышение температуры растворов соляной кислоты не оказывает сильного влияния на интенсивность процесса. Поэтому в серной кислоте процесс травления ведут при температуре 50-60⁰ С, а в соляной кислоте травят при комнатной температуре, тем более, что при повышенных температурах выделяется большое количество паров хлористого водорода и происходит интенсивное растворение основного металла.

Таблица

Продолжительность травления в зависимости от температуры

Концентрация кислоты,%	Продолжительность травления, мин при температуре
	18оС	40 оС	60 оС	18 оС	40 оС	60 оС
	Соляная кислота			Серная кислота
5,0	55	15	-	135	45	13
10,0	18	6	-	120	32	8

Влияние содержания солей железа на скорость травления.

На скорость травления большое влияние оказывает содержание солей железа в травильном растворе. При накоплении солей железа в растворе активность серной кислоты падает. А активность соляной кислоты сначала возрастает (примерно до накопления примерно 16% солей железа в растворе), а затем начинает падать. Предельно допустимая концентрация солей железа составляет: для серной кислоты – 15-18%, а для соляной кислоты – 20-22% .

Преимущества сернокислых травильных растворов:

- невысокая стоимость;

- нелетучесть даже при 100 ^оС;

- возможность извлечения сульфатов железа из отработанных травильных растворов;

- возможность использования отработанных травильных растворов для обезвреживания хромсодержащих сточных вод.

Преимущества солянокислых травильных растворов:

- низкая температура обработки;

- более высокая скорость травления;

- возможность получать более чистую и менее шероховатую поверхность.

При травлении железа, покрытого толстым слоем окалины целесообразно применять смесь серной и соляной кислот с добавкой хлорида натрия. Добавка хлорида натрия увеличивает скорость растворения окалины и замедляет процесс растворения металла.

Для травления коррозионно-стойких сталей применяют смесь азотной и соляной кислот.