МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЯ

МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЯ

1 ОСНОВНЫЕ ВЛИЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ

Предварительная, промежуточная и отделочная обработка металлических поверхностей не сводится к какому-либо одному процессу, но представляет собой технологию, состоящую всегда из нескольких операций. Применяемые методы обработки могут быть классифицированы согласно рис. 1. При их выборе необходимо учитывать основные влияющие факторы, перечисленные на рис. 2. Имеются в виду следующие факторы:

Рисунок 1 Способы подготовки металлических поверхностей перед нанесением покрытий

Вид обрабатываемого основного металла (исходного материала). Наиболее широко в качестве исходного материала (основного металла) применяется углеродистая сталь. Однако широко используют в технике и легированную сталь, медь, латунь, алюминий и цинковое литье под давлением. Для каждого металла необходимо выбирать подходящий способ предварительной и отделочной обработки.

Состояние поверхности. Состояние поверхности обусловливается предварительной обработкой (способом получения) заготовок или деталей. Технологические операции, например горячее и холодное волочение, механическая обработка со снятием стружки, термическая обработка, приводят к различному исходному состоянию поверхности. Степень загрязнения, легкость или трудность удаления грязи и характер последующего метода нанесения покрытия на подготовленную поверхность предопределяют выбор способа предварительной обработки, число ступеней очистки, а также ее режимы, например скорость движения очистителя или применение ультразвука.

Размер изделий и их число. Размер изделий и их количество в партии важны для рационального выбора метода обработки и агрегатов. Очень крупные изделия обычно поступают лишь в очень небольшом количестве и могут иногда обрабатываться частично даже вручную. Для изделий, которые обрабатывают на подставках, применяют полуавтоматические и автоматические агрегаты. Мелкие детали следует обрабатывать в барабанах, стойких к воздействию повышенных температур. Смотанную полосу и смотанную катанку (проволоку) обрабатывают поэтапно в проходных агрегатах непрерывного действия. Количество изделий, обрабатываемых в единицу времени, является основным фактором для выбора между агрегатами типа ванн с ручным управлением, полуавтоматами и автоматами. Для различных случаев применения изделий требуются особые способы обработки с различными рабочими режимами.

Издержки производства. Издержки производства обусловливаются факторами, перечисленными на рис. 2. При расчете стоимости химикатов необходимо учитывать стоимость растворов и электролитов в расчете на всю площадь обрабатываемой поверхности. Для предварительной и отделочной обработки целесообразно определять издержки на 1 м² площади поверхности.

Производительность агрегата по величине площади, обработанной за единицу времени, играет решающую роль и поэтому должна определяться специально. Многоэтапный технологический процесс обычно выбирают эмпирически на основе предварительных испытаний, поскольку точно предсказать ожидаемые результаты другими путями в большинстве случаев невозможно.

Рисунок 2 Основные факторы, влияющие на выбор способов предварительной, промежуточной и отделочной обработки

2 ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ

Все промышленные способы обработки влекут за собой некоторое загрязнение поверхности. Требования к чистоте перед отдельными способами нанесения покрытия или иного облагораживания поверхности различны. Целесообразно классифицировать загрязнения по способам, которые необходимо применять для их удаления, например по такой схеме:

Гетерополярные вещества. В соответствии с табл. 1 – это преимущественно неорганические вещества, например металлы, оксиды металлов, водорастворимые и водонерастворимые соли (с ионной связью). Их целесообразно удалять тоже гетерополярными веществами, например неорганическими кислотами (травление).

ТАБЛИЦА 1

ГЕТЕРОПОЛЯРНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ

ПРИРОДЫ (В ТОМ ЧИСЛЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ И ТИПА СОЛЕЙ)

Группа веществ, вид загрязнения	Происхождение загрязнения	Характеристика физико-химического поведения (свойств)
Металлы, например крошки и продукты абразивного износа основного металла, сталь, медь, латунь, алюминий, цинк	Механическая обработка, например прокатка, волочение, токарная обработка, фрезерование, нагружение на износ	Нерастворимы в органических растворителях; растворяются в сильных кислотах и иногда в щелочах
Металлосходные вещества, например графит	Графитсодержащие смазки при обработке давлением и антифрикционные материалы; компонент структуры, например в литейном чугуне	Нерастворимы в органических растворителях, кислотах и щелочах; могут разрушаться сильными окислителями
Оксиды металлов FeO, Fe₂О₃, Fe₃О₄, например окалина, SiО₂	Разливка (заливка), горячая обработка давлением, термическая обработка, остатки шлака	Нерастворимы в органических растворителях; растворимы в неорганических кислотах
Оксиды металлов и карбиды, например SiО₂, SiC, A1₂О₃, Fe₂О₃, Cr₂0₃	Остатки средств, применявшихся при шлифовании или полировании, продукты предшествовавшей механической обработки, процессы коррозии на воздухе, разливка (заливка), горячая обработка давлением, термическая обработка	Труднорастворимы или нерастворимы в органических кислотах
Гидроксиды металлов, например Аl(ОН)₃, Fe(OH)₃	Электрохимическая коррозия, например на воздухе	Растворимы в неорганических кислотах
Сульфиды, фосфаты, силициды металлов, например FeP, AgS, CuS	Компоненты структуры основного металла	В воде частично растворимы; в неорганических кислотах превращаются в соединения водорода, например РН₃
Металлические соли неорганических кислот, например Fe(SО₄), Fe₂(SО₄)₃, FeCl₃, ZnC0₃	Остатки и продукты реакций при травлении и удалении ржавчины	Обычно растворимы в воде, благоприятствуют коррозии
Щелочные соединения, соли, гидроксиды	Остатки обезжиривающих растворов, коррозия, вызываемая потом рук	Растворимы в воде, резко усиливают коррозию, в некоторых случаях трудно смываются
Алифатические спирты, например изопропилалкоголь, бутанол	Остатки кислых очищающих средств и очистителей типа эмульгаторов	Смешиваются с неорганическими кислотами, Н₃Р0₄, растворяют тонкие слои жира
Алифатические органические кислоты (низкомолекулярные), например молочная кислота	Коррозия, вызываемая потом рук	Усиливают коррозионное действие солей
Тенсиды, смачивающие вещества, например анионоактивные, неионогенные (см. рис. 3)	Остатки травильных и очистительных растворов	Снижают поверхностное натяжение, обычно растворяются в воде

Гомеополярные вещества. В соответствии с табл. 2 – это преимущественно органические вещества, например углеводороды из смазочных материалов или паст, применявшихся для полирования. Эти вещества удаляют гомеополярными органическими растворителями и очистительными средствами на коллоидно-химической основе (щелочными очистителями, очистителями типа эмульгаторов).

ТАБЛИЦА 2

ГОМЕОПОЛЯРНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

Группа веществ, вид загрязнения	Происхождение загрязнения	Характеристика физико-химического поведения (свойств)
Хлорированные углеводороды, например с замещением трех или всех атомов водорода хлором, и продукты их разложения	Органические растворители, применявшиеся для обезжиривания	Разложение с образованием соляной кислоты или хлоридов; усиливают коррозию
Углеводороды повышенной молекулярной массы, например парафин, керосин	Смазочные средства для процессов обработки давлением, масла и пластичные смазки для защиты от ржавления	Затрудняют смачивание водными растворами, ухудшают прочность сцепления покрытий
Аморфный углерод, например сажа, угольная пыль, обожженные угольные слои	Осаждение из дымовых газов, коксование органических веществ при термической обработке	Пыль поддается эмульгированию щелочными очистительными средствами; слой загрязнений держится очень прочно и может быть удален только механической обработкой или сильными окислителями

Вещества, имеющие частично гетерополярную и частично гомеополярную структуры. В соответствии с табл. 3 – это преимущественно вещества органического происхождения, например высшие алифатические жирные кислоты, эфиры жирных кислот и глицерина из смазочных средств или полировальных паст. Их удаляют следующими способами: водными растворами щелочей; расплавами щелочей; галогенированными и негалогенированными растворителями; безводными органическими кислотами (например, уксусной).

ТАБЛИЦА 3

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ ЧАСТИЧНО

ГЕТЕРОПОЛЯРНЫМИ И ЧАСТИЧНО ГОМЕОПОЛЯРНЫМИ

Группа веществ, вид загрязнения	Происхождение загрязнения	Характеристика физико-химического поведения (свойств)
Средне- и высокомолекулярные алифатические кислоты, например масляная, стеариновая и олеиновая	Остатки применявшихся при шлифовании и полировании паст, содержащих жиры (пластичные смазки)	Затрудняют смачивание водными растворами, ухудшают прочность сцепления покрытий; затрудняют прохождение тока; держатся в некоторых случаях очень прочно
Глицерины и эфиры жирных кислот, например пальмитат, стеарат, деинат глицерина	Остатки применявшихся при шлифовании и полировании паст, содержащих жиры; продукты окисления и осмоления
Производные высокомолекулярных углеводородов, например нафтиновая кислота, битумы, асфальт	Остатки от временной защиты от коррозии, дешевые органические покрытия, продукты осмоления жиров и других углеводородов
Прочие вещества, например целлюлоза, частицы шерсти, волокна, пыль, опилки	Механическая обработка, воздух в цехе, атмосфера	Структура неопределенная; могут удаляться щелочными очистителями

Во многих случаях удаление смазочно-охлаждающих жидкостей, применявшихся при шлифовании и полировании, играет очень важную роль. Компоненты таких жидкостей (паст) представлены в табл. 4.

После удаления загрязнений следует иметь в виду, что особо чистая металлическая поверхность имеет высокую химическую и электрохимическую реакционную способность при взаимодействии с атмосферой или, например, с промывочной водой. В связи с этим требуется временная защита от коррозии. В частности, к очищающей среде на последнем этапе обработки можно добавлять пассивирующие средства, например хроматы, нитраты или фосфаты, если это не помешает последующим операциям обработки.

ТАБЛИЦА 4

КОМПОНЕНТЫ ПАСТ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ШЛИФОВАНИИ И ПОЛИРОВАНИИ

Связка	Абразивное вещество	Добавки
Твердые парафины с температурой плавления 48–62 °С и содержащие 0,5–6 % масла.	А1₂О₃: обычный и отмученный корунд различной зернистости;	Красители для маркировки анионоактивных тенсидов, например алкилсульфат
Среднемолекулярные парафины и масла для синтеза по Фишеру–Тропшу с температурой плавления 45–50 или 83–89 °С.	BaSО₄ – тяжелый шпат; SiО₂ – кварцевая мука; СаСО₃ – мраморная мука;	Неионогенные тенсиды, например алкиловый полигликолевый эфир
Жирные кислоты с температурой плавления 47–54 °С, бутиловые эфиры жирных кислот и спиртов, веретенное масло.	СгО₃ – хромовая зелень	–

3 СПОСОБЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

Предварительная обработка имеет важное значение для последующей операции нанесения покрытия, например электролитического, полимерного, покрытия погружением в металлический расплав, осаждения из паровой фазы, эмалирования, металлизации из пистолета и фосфатирования или алоксидирования (анодирования алюминия). Практикам известно, что правильная предварительная обработка – это выполнение всей обработки наполовину. Поэтому далее дается краткий общий обзор предварительной обработки.

3.1. Механическая обработка поверхности

Способы механической обработки (Табл. 5) предназначаются преимущественно для удаления грубых загрязнений (продуктов разложения и обугливания, остатков песка и шлака, оксидов, окалины, ржавчины), а также для выравнивания и сглаживания (когда очистка сочетается с обработкой). Применение этих способов различается особенно в зависимости от размеров и формы изделий. В большинстве случаев они являются лишь предварительным этапом для других операций очистки.

ТАБЛИЦА 5

МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА

Метод	Классификация	Средство	Цель
Очистка с обдувом от вентилятора, пескоструйная (дробеструйная) обработка, способы с применением центрифугирования, сухие или мокрые	Грубая механическая обработка	Стальная сечка, стальная дробь, карборунд, окатыши	Удаление окалины, формовочной земли, остатков шлака
Шлифование и полировка, галтовка, крацевание, очистка щетками, полировка тканевым кругом	Механическая и тонкая механическая обработка	Круг (диск), лента, бахромчатая метелка, барабан, колокол, вибраторы, щетки	Выравнивание и сглаживание, удаление оксидов
Щеточная обработка, зачистка литья, очистка вручную или с механизацией (например, на проходных агрегатах непрерывного действия)	Механическая и химическая обработка	Венская известь, обезжиривающая кашица, органические растворители, кислые травильные агенты, щеточные валки	Обезжиривание, тонкая очистка, зеркальная доводка

3.2. Очистка и обезжиривание

К ним относят методы химической или физико-химической природы (Табл. 6) с большим разнообразием различных процессов, имеющие множественное функциональное назначение. Очистка и обезжиривание в узком смысле слова являются лишь частью решаемой задачи. Нередко за ними следуют или предшествуют им другие процессы очистки или переработки.

ТАБЛИЦА 6

ОЧИСТКА И ОБЕЗЖИРИВАНИЕ

Метод	Классификация	Средство	Цель
Щелочные очистительные средства: погружением, обливом, обрызгиванием (орошением)	Преимущественно химический процесс	Водные щелочные растворы, щелочные соли, карбонаты, фосфаты, силикаты, бораты, тенсиды с силикатами или без силикатов	Обезжиривание, удаление средств, применявшихся для шлифования и полировки, а также пыли и крошек металла
Обезжиривание в растворителях: погружением, в паровой фазе, комбинированное	Физико-химический процесс	Органические растворители: горючие – бензин, керосин; негорючие – три- или перхлорэтилен	Удаление масла, жира, пыли и средств, применявшихся для шлифования и полировки
Обезжиривание эмульсией: обрызгиванием (орошением)	То же	Эмульсия «масло в воде» и «вода в масле», эмульгаторы, смачивающие средства, растворители	То же
Электролитическое обезжиривание: анодное, катодное, катодно-анодное	Электрохимический процесс	Щелочные электролиты, щелочные соли, гидроксиды, карбонаты, фосфаты, силикаты, сульфаты, комплексообразователи, тенсиды (без цианидов и с цианидами)	Тонкое обезжиривание, удаление масла, жира, пыли, средств, применявшихся для шлифования и полировки, а также остатков от травления

3.3 Специальные способы обезжиривания и травления

Все более широкое применение находит травильное обезжиривание (Табл. 7). Одноступенчатый процесс удобен в технологическом отношении, но не всегда выгоден экономически.

Практическое значение приобретают также способы с применением соляных расплавов, особенно с одновременной катодной или анодной обработкой (например, способ Колен-Э). Они дают возможность очищать чугунные отливки от песка, удалять окалину с листов высоколегированной стали и графитовые пластинки из серого чугуна.

Благодаря разработке погружных источников ультразвука расширилось применение ультразвуковой очистки Ее можно теперь экономично применять и для более крупных изделий.

Гидродинамические методы особенно подходят для проходных агрегатов. Получение кавитационных пузырьков в растворе благодаря специальной организации потока дает такое же действие, как ультразвуковая очистка. Дополнительное воздействие очень высоких скоростей потока позволяет сократить время выдержки до минимума (примерно до 0,5–3 с).

При термических процессах окалина и остатки шлака отскакивают от основного металла благодаря различию в их коэффициентах термического расширения; органические вещества, например остатки масла и жира при этом выгорают.

ТАБЛИЦА 7

СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ С ЭФФЕКТОМ ОБЕЗЖИРИВАНИЯ И ТРАВЛЕНИЯ

Метод	Классификация	Средство	Цель
Травильное обезжиривание погружением	Преимущественно химический процесс	Неорганические (H₃PО₄, H₂SО₄) кислоты и их соли, водорастворимые органические кислоты, тенсиды, ингибиторы коррозии, пассиваторы	Удаление жиров, масел, остатков средств (паст), применявшихся при шлифовании и полировке, остатков оксидов; удаление ржавчины, пассивирование, удаление смазок
Очистка в расплавах	Химический или электрохимический процесс	Кислые расплавы, окислительные соли, содержащие катализаторы; щелочные расплавы (едкий натр и гидрид натрия). Щелочные расплавы при катодной или анодной схеме	Удаление формовочной земли, окалины, оксидов металлов, сажи, графита, масел и жира. Восстановление оксидов металлов, очистка высоколегированных сталей, чугунных отливок. Удаление окалины и формовочной земли, удаление пластинок графита в чугунных отливках; очистка высоколегированных стальных листов
Ультразвуковая очистка	Акустический (механо-химический) процесс	Щелочные очистительные средства или органические растворители, а также кислые травильные ванны, высокочастотные колебания от 20 кГц до 10 МГц, кавитация	Обезжиривание, очистка, травление, высокая чистота для трудно удаляемых загрязнений с недоступными участками (трубы, фасонные профили)
Гидродинамические методы (ЭК – электролиз и кавитация)	Механический и электрохимический процесс	Щелочные очищающие средства (едкий натр или солянокислый травильный раствор), максимально высокая плотность тока и высокая скорость истечения, кавитация (например, сопла Лаваля)	Проходные агрегаты для проволоки (катанки) и полосы (ленты), обезжиривание, удаление окалины за кратчайшее время, в том числе и с легированных сталей
Выжигание пламенем, огнеструйная зачистка	Термический процесс	Вентилятор, светильный газ, ацетилен, кислород	Удаление масла, жира (смазки); отслаивание окалины и остатков шлака; удаление остатков краски

3.4 Травление, очистка от окалины, обработка кислотами

Методы, приведенные в Табл. 8, предназначаются для удаления неорганических загрязнений, например приставших частиц ржавчины и других продуктов коррозии, с помощью жидкостей. При этом загрязнения должны удаляться по возможности быстро и при малом разъедании основного металла.

При химическом травлении по способу погружения выгодно предусмотреть движение травимого материала в растворе. Проволоку (катанку), ленту и полосу протягивают через травильную ванну. Мелкие детали вращают в барабанах и колоколах, причем в барабаны загружают также ударные и абразивные элементы. Выгодно также движение травильного раствора, обеспечиваемое путем вдувания воздуха или струйной обработки.

Электролитическое травление на постоянном токе – катодное, анодное или с переключением полярности – особенно хорошо зарекомендовало себя в проходных агрегатах с токоподводящими роликами или с бесконтактной передачей тока. При катодной схеме подключения происходит механическое отслаивание загрязнений под действием выделяющегося водорода (в случае обработки стали необходимо учитывать опасность водородного охрупчивания). При анодной схеме растворяется окалина и одновременно отслаивается выделяющимся кислородом.

При травлении в газовой фазе действие реагента не зависит от формы деталей. Высокие температуры обеспечивают одновременное удаление жиров. По одной из непрерывных схем травление выполняется, например, непосредственно в газообразном хлористом водороде в течение 1 мин при температуре 500–800 °С, причем происходит превращение окислов железа, но для таких процессов требуется газоплотная аппаратура.

ТАБЛИЦА 8

ТРАВЛЕНИЕ, УДАЛЕНИЕ ОКАЛИНЫ, ОБРАБОТКА КИСЛОТАМИ

Метод	Классификация	Средство	Цель
Химическое травление	Химический процесс	Неорганические и органические кислоты НСl, H₂SO₄, H₃PO₄, СгO₃, HF, HNO₃, H₂BF₄, винная, лимонная, сульфамидная, аминосульфоновая кислоты, ингибиторы, растворы солей щелочных металлов NaOH, Na₂CO₃, Na₃PO₄, NaCN, органические комплексообразователи	Удаление толстых слоев окислов и прочих отложений по возможности без разъедания основного металла
Электролитическое травление и удаление окалины: анодное, катодное, бесконтактное в проводящей среде	Электрохимический процесс	Кислоты различной концентрации вплоть до высокой, действие которых слабо зависит от накопления в растворе ионов металла, переключение полярности, H₂S0₄, HC1, смеси. Сильно щелочные растворы NaOH, NaCN или органические комплексообразователи, глюконаты	Отслоение (отрыв) плотных слоев оксидов, малая продолжительность травления, проходные агрегаты. Удаление окалины без разъедания основного металла, сохранение точности размеров
Обработка кислотами: предварительная, для придания блеска. Травление в газовой фазе	Химический процесс. Химико-физический процесс	Концентрированные смеси кислот на основе азотной кислоты, добавки, действие при комнатной температуре. Пары НСl, газообразная НСl, хлористый и фтористый водород, пары хлористого аммония NH₄Cl, флюорит, обработка при высокой температуре (300–800 °С)	Удаление оксидов и сглаживание поверхности (в случае меди и ее сплавов). Быстрое удаление оксидов, крупные установки с регенерацией травильного реагента

3.5 Химическое или электрохимическое полирование

Современные методы такой обработки стали основываются на применении водных растворов фосфорной, серной и хромовой кислот, а для алюминия – растворов солей щелочных металлов (Табл. 9). Эти средства оказывают сглаживающее действие в сочетании с некоторой (частичной) пассивацией поверхности. Соответствующие рабочие режимы позволили в последнее время применить эти методы также и для предварительной обработки в автоматических агрегатах. Особенно выгодным в технологическом отношении может быть электролитическое удаление грата.

ТАБЛИЦА 9

ХИМИЧЕСКАЯ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ПОЛИРОВКА

Метод	Классификация	Средство	Цель
Химическая полировка; зеркальное травление	Химический процесс	Концентрированный раствор кислот и солей, щавелевая кислота, уксусная кислота, HNО₃, H₂SО₄; щелочные растворы с едким натром, нитратом, нитритом, фосфатом	Сглаживание поверхности деталей особого фасонного профиля из материалов, трудно поддающихся механической обработке; снятие микронеровностей; экономия энергии и затрат на агрегаты
Электролитическая полировка и удаление грата	Электрохимический процесс	Кислые водные растворы H₂SО₄, H₃PO₄, СгО₃; органические добавки; щелочные электролиты для алюминия; расплавы солей	Съем материала; сглаживание; тончайшая обработка; фасонные детали, трудно поддающиеся механической полировке; легированные стали, алюминий; удаление остатков грата

3.6 Рабочие операции промежуточной или отделочной обработки

Промывка. При всех мокрых химических способах обработки необходима промывка для удаления остатков электролита. При этом в промывочной воде допускается лишь ограниченная концентрация химикатов, чтобы не допустить их уноса в агрегаты, расположенные далее по ходу потока. Потери на унос с обрабатываемым материалом составляют около 40–250 см³/м² и их сокращению при помощи технических мероприятий, естественно, придается решающее значение. Для предотвращения явлений коррозии во время процесса промывки или после него в воду могут добавляться также пассивирующие или смачивающие средства. Выбору правильного способа промывки (см. рис. 1) и режиму промывки должно уделяться особое внимание.

Нейтрализация, декапирование, активация. Нейтрализация всегда должна осуществляться при переходе от щелочного этапа технологического процесса к кислому и наоборот. Эта операция особенно важна для изделий с пустотами или из пористого материала. После промывки, например, нейтрализуются еще имевшиеся остатки травильного раствора, их корродирующее действие снижается, а остающиеся компоненты растворяются (это происходит и при промывке выпадающих солей металлов и загрязнений). Перед эмалированием нейтрализацию обычно выполняют в разбавленном растворе соды (Na₂CO₃) с добавкой буры (Na₂B₄О₇). Перед гальваническим осаждением металлов проводят нейтрализацию или декапирование, как правило, в 5–10 %-ной серной кислоте, в соляной кислоте или их смеси, а также в щелочных растворах цианида натрия.

При декапировании удаляются остающиеся после обезжиривания прозрачные или темные слои осажденного металла или коллоидов, остатки щелочного электролита, силикаты, тенсиды, а также и оксиды, которые могли образоваться при слишком продолжительной промывке (под действием кислорода, растворенного в воде).

Активация может потребоваться, в частности, при предварительной обработке легированных сталей для последующего нанесения покрытия. При меднении катанки (проволоки) из хромоникелевой стали эта операция выполняется, например, электролитически в растворе хлоридов. В гальванотехнике активирование может потребоваться также между кислотным зеркальным меднением и никелированием. Очень гладкий медный слой для обеспечения хорошего сцепления наносимых впоследствии слоев никеля активируется по катодной схеме в разбавленной кислоте или химическим процессом с добавками.

Пассивирование, фосфатирование, хроматирование. Эти методы используют как промежуточную или отделочную обработку для временной защиты от коррозии по ходу технологического процесса или для повышения коррозионной стойкости осажденных металлических покрытий.

Сушка. При последующей обработке влажной поверхности, например при гальванизации, изделие после промывки нужно быстро передавать на следующий этап технологической обработки без промежуточной сушки. Сушка выполняется только как завершающая операция. Если же дальнейший процесс обработки и нанесения выполняется всухую, например, при нанесении полимерного покрытия или при металлизации, то в технологической схеме нужно предусмотреть промежуточную операцию сушки.

Завершающая горячая промывка может облегчить сушку.

Следует обращать внимание на жесткость воды, применяемой для последней промывки. Для предотвращения образования пятен при сушке промывка ведется в умягченной (деионизированной) воде или с добавкой смачивающих средств. При выборе способа сушки (см. рис. 1) нужно ориентироваться в основном на форму и размеры изделия.

В проходных агрегатах непрерывного действия для проволоки и полос наряду с конвективной сушкой на воздухе применяют также и прямой электрический нагрев сопротивлением или паровую сушку.

4 ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРИ ПОДГОТОВКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

4.1 Временная защита от коррозии

Если поверхность, активированная после очистки, не будет сразу же подвергаться последующей обработке, то необходимо применить способы защиты от коррозии, к которым предъявляются следующие требования: легкость нанесения и удаления защитного слоя; полное отсутствие или незначительность изменений поверхности по внешнему виду, точности размеров или другим свойствам; быстрота обработки деталей без больших затрат труда; приемлемое соотношение затрат на временную обработку с общими издержками.

С учетом этих соображений в качестве методов временной защиты от коррозии могут быть пригодны следующие.

Погружение в разбавленные растворы таких веществ, которые образуют покрытия, препятствующие коррозии, после высыхания раствора на воздухе (без промывки); например, сталь можно погружать в растворы хроматов, нитратов, нитритов или фосфатов, медь – в растворы цианидов, винного камня или винной кислоты, цинк – в растворы хроматов.

Погружение в масло или нанесение масла различными способами, нанесение пластичных смазок или воска или же растворов этих веществ в органических растворителях, например в бензине или хлористых углеводородах. Использование растворителей позволяет получать покрытия различной толщины. Удалить такие покрытия можно погружением в чистый растворитель.

Нанесение эмульсии или погружение в эмульсии с водой, минеральным маслом и добавками, предотвращающими ржавление, с целью экономии органических растворителей. Может быть получена очень тонкая пленка покрытия, препятствующего коррозии, удалить которую можно погружением в воду или протиранием.

Нанесение бесцветного лака или погружение в него, например, в случае медных поверхностей.

4.2 Фосфатирование

При фосфатировании образуются солеподобные кристаллические нерастворимые покрытия из вторичных и третичных фосфатов металлов, которые могут быть использованы не только как временная защита от коррозии, но и как подслой для нанесения полимерного покрытия или как технологическая смазка в процессах обработки давлением. Как окончательное покрытие фосфаты не обеспечивают хорошей защиты от коррозии и для них необходима дополнительная (отделочная) обработка пластичными смазками, маслами или воском. Тонкие слои покрытия толщиной 1–2 мкм не разрываются при обработке давлением и улучшают сцепление наносимого впоследствии слоя лака. При повреждении лакового покрытия фосфаты предотвращают ржавление под ним.

4.3 Хроматирование

Хроматирование улучшает стойкость против коррозии и к образованию тонкой пленки окислов (цветов побежалости) и может также повышать прочность сцепления полимерных покрытий с различными цветными металлами – с цинком, кадмием, алюминием, магнием, медью, латунью, оловом и серебром. Хроматные покрытия формируются при химической или электролитической обработке в растворах, содержащих хромовую кислоту, а также неорганические кислоты (H₂SО₄, HNО₃, НСl) и другие соединения для активирования и окисления продуктов разложения. При помощи добавок можно получить определенное окрашивание. Хроматирование особенно рекомендуется при последующем нанесении цинковых и кадмиевых покрытий, причем к хроматным покрытиям предъявляются также и специфические дифференцированные требования в отношении их собственного цвета, стойкости против образования цветов побежалости, а также по свариваемости и паяемости.

5 ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Как уже упоминалось, для выбора наиболее подходящего процесса нужны технологические испытания.

Однако основным этапом подготовки металлической поверхности перед нанесением покрытий и плакирования являются очистка и обезжиривание. Во всех областях для этой цели применяют главным образом мокрые химические процессы.

На каждом металлообрабатывающем предприятии, занимающемся нанесением покрытий и плакированием, объем работ по подготовке металлических поверхностей весьма велик, поэтому экономичность этих операций играет решающую роль. Незначительные ошибки в их оптимальном выборе будут сразу же иметь весьма неблагоприятные последствия.

1) Кнаушнер А Повышение качества поверхностей и плакирование металлов, М.: Металлургия, 1984 368c.