БУКИНИСТ

Процесс превращения металла в изделие связан с механическим, химическим и термическим воздействиями, которые приводят к значительным изменениям его поверхностного слоя. Под влиянием прокатки, точения, фрезерования или других видов механической обработки происходит деформация кристаллической структуры металла, в результате чего в поверхностном слое скапливаются концентраторы напряжений, а также инородные включения, скрытые дефекты в виде раковин, микротрещин. На поверхности изделия помимо подобных дефектов и следов механической обработки остаются различные загрязнения. Все это оказывает неблагоприятное влияние на механические, электрические и другие эксплуатационные характеристики изделий. Риски, раковины, микрошероховатости на поверхности металла снижают его стойкость против коррозии, уменьшают отражательную способность, прочностные характеристики.

Применительно к гальванотехнике особенно большое значение приобретает состояние поверхности металла, на которую наносят защитно-декоративные покрытия. Имеющиеся не ней жировые загрязнения, окисные, солевые пленки препятствуют равномерному осаждению покрытия, прочному сцеплению с основой. Способствуют увеличению пористости осадков. Неблагоприятное влияние оказывают жировые загрязнения и на прочность сцепления с металлом лакокрасочных покрытий. Наличие таких загрязнений и продуктов коррозии препятствует доброкачественной сварке металлов.

Качество гальванических покрытий и некоторые эксплуатационные характеристики изделий в значительной мере зависят от того, насколько рационально были выбраны способы их предварительной обработки и как тщательно эта обработка была проведена.

Так как гальванические покрытия практически повторяют микрорельеф поверхности, на которую они наносятся, хороший декоративный вид изделий может быть достигнут только в случае их предварительной тщательной чистовой подготовки.

Дефекты поверхности металлов и загрязнения удаляются механической, химической и электрохимической обработками. К ним относятся шлифование, полирование, крацевание, струйно-абразивная обработка, обезжиривание, травление, активирование. В некоторых случаях эти процессы применяются и для чистки деталей перед сваркой. Монтажом аппаратуры или для декоративной отделки готовых изделий.

В настоящей работе приводятся основные сведения о процессах механической обработки поверхности деталей перед нанесением покрытий, химическом и электрохимическом обезжиривании, травлении и полировании, специальном применении некоторых из этих процессов. По сравнению с предыдущим изданием уточнены или приведены новые составы электролитов, режимы обработки различных металлов и сплавов, технологические рекомендации. Эти сведения даются на основании опубликованных в последние годы литературных материалов, опыта работы промышленных предприятий, а также работы автора в области химической и электрохимической обработки металлов и сплавов.

Все операции, которым подвергаются детали до поступления в гальванический цех, оставляют следы на их поверхности в виде различных загрязнений. Инородный слой толщиной в тысячные доли микрометра резко снижает прочность сцепления покрытия с основным металлом, а при увеличении его толщины прочность сцепления падает почти в геометрический прогрессии. От качества очистки поверхности в значительной мере зависит и качество гальванических покрытий.

Загрязнения на поверхности металла могут быть различными по своей природе и свойствам. Термическая окалина, продукты коррозии, сульфидные или окисные пленки появляются в результате взаимодействия металла с окружающей средой и довольно прочно связаны с ним силами химического сродства и удаляются травлением, в процессе которого нарушается их химическая связь с металлом. Загрязнения в виде жиров, консервационных смазок, остатков полировочных паст, абразивов, охлаждающих эмульсий связаны с металлом адгезионными силами и удаляются в процессе обезжиривания, разрушающего адгезионные связи.

Способ очистки поверхности деталей от жировых загрязнений определяется их природой. Жиры минерального происхождения, к которым относятся полировочные пасты, консистентные смазки, минеральные масла, не растворяются в воде, и для их удаления применяют специальные органические растворители. Жиры растительного или животного происхождения практически не растворяются в воде, но взаимодействуют с водными растворами щелочей или солей щелочных металлов, образуя растворимые в воде мыла.

Щелочные растворы обеспечивают удаление с поверхности металла животных и растительных жиров в результате химического или физико-химического взаимодействия с ними. При этом. Хотя минеральные жиры не участвуют в реакции, при определенных условиях под воздействием щелочных растворов они могут образовывать водные эмульсии, что облегчает их последующее отделение от поверхности металла. Вводя в щелочные растворы поверхностно-активные вещества, можно усилить их эмульгирующее действие и тем самым активное влияние на минеральные жировые загрязнения. Под воздействием горячего щелочного раствора, содержащего эмульгаторы и вещества, понижающие межфазное натяжение на границе раствор-жир и раствор-металл, происходит разрыв жировой пленки, уменьшение ее толщины, образование отдельных капель масла и отрыв их от поверхности металла. При этом одновременно отделяются также мелкие механические загрязнения.

Хотя, как было сказано, удаление растительных и животных жировых загрязнений с поверхности металла в щелочных растворах связано с химической реакцией их омыления и превращения в водорастворимые продукты, эта реакция не является единственным и решающим фактором, определяющим эффективность обезжиривающего действия раствора. Как показывают исследования, более важным фактором является способность щелочного раствора понижать поверхностное натяжение на границе водной и жировой фаз. Отсюда становится понятным благоприятное влияние, которое оказывает на процесс обезжиривания в щелочных растворах введение в их состав ПАВ. Это связано с их способностью образовывать так называемые мицеллы – сложные комплексы, состоящие из большого количества атомов, молекул, ионов, которые формируются при диспергировании фазы в определенной среде или при возникновении новой фазы в процессе ее конденсации из молекул и ионов. Благодаря процессу мицеллообразования ПАВ способствуют формированию в растворе весьма устойчивых эмульсий, пены, включающих в себя частицы загрязнений. ПАВ понижают межфазное поверхностное натяжение, улучшают смачивание металла, способствуют диспергированию твердых и эмульгированию жидких загрязнений, а также создают благоприятные условия для быстрого и эффективного удаления жировых и некоторых других загрязнений независимо от их природы.

Современные синтетические ПАВ разделяются на катионоактивные, анионоактивные и неионогенные. К катионоактивным относятся соли первичных, вторичных и третичных аминов, четвертичные аммониевые основания и некоторые другие соединения. Они не обладают достаточно хорошими моющими свойствами и применяются промышленностью в небольших количествах для специальных целей. К катионоактивным ПАВ относится ОС-20.