содержание      ..     2      3      4      5     ..

2.3 Базовые технологии обработки поверхности металлов, сплавов и неметаллических компонентов (пластмассы, пластики) - часть 1

 [23], [25]-[32]

2.3.1 Механические методы подготовки поверхности

Механическая обработка поверхности производится перед нанесением защитнодекоративных покрытий для доведения поверхности до требуемого класса чистоты, а также после нанесения покрытия для придания поверхности блеска.

Основными механическими методами подготовки поверхности являются шлифование, полирование и голтование.

2.3.1.1 Шлифование и полирование

Процесс шлифования заключается в снятии тонкой стружки металла абразивными кругами или абразивной шкуркой.

Требуемая чистота поверхности достигается путем последовательной обработки деталей абразивами разной зернистости в несколько переходов. Распространенным в гальванических цехах способом шлифования является обработка при помощи мягких кругов (из бязи, войлока или фетра) с абразивным порошком.

Процесс полирования заключается в удалении микронеровностей с поверхности полируемого изделия и придании ей блеска. Полирование производится мягкими кругами (из бязи и войлока) с помощью паст. Состав пасты выбирается в зависимости от характера полируемого металла.

Область применения. Для стальных деталей — подготовка поверхности перед покрытием, не требующим зеркального блеска, перед декоративным покрытием с полируемым или с неполируемым подслоем меди или без подслоя меди; для алюминия и сплавов — перед декоративным анодированием, электрохимической полировкой, декоративной отделкой; полирование медных, никелевых и хромовых покрытий.

2.3.1.2 Галтование

При галтовании (сухом или подводном) происходит трение деталей и абразива среды во вращающихся барабанах, в результате чего сглаживаются неровности, риски и заусенцы. Среда, в которой производится галтование (стальные шарики, куски абразива, обрезки кожи и т. п.), способствует получению гладкой, ровной и при необходимости блестящей поверхности.

Преимуществом подводного галтования является возможность обработки деталей сложной конфигурации, изготовленных из мягких металлов.

В качестве абразива используется бой шлифовальных электрокорундовых кругов в виде кусочков неправильной формы. Величина кусочков абразива выбирается в соответствии с размерами и формой обрабатываемых деталей. В галтовочный барабан загружаются абразив и детали. Жидкой средой, в которой производится шлифование, служат щелочные растворы мыла, тринатрийфосфата, кальцинированной соды.

Кроме полирующего материала и деталей, в полировочный барабан засыпается твердый наполнитель для предохранения обрабатываемых деталей от поломок и деформаций. Обычно в качестве твердого наполнителя применяют стальные шарики.

В большинстве случаев подводное полирование производится в перфорированных барабанах, погруженных в жидкую среду. Изменением уровня раствора в ванне можно регулировать скорость полирования: при понижении уровня раствора скорость полирования увеличивается, при повышении — уменьшается.

При сухом галтовании в качестве абразива для шлифования применяют шлифпорошки, для полирования — ммкропорошки с обрезками кожи. В этом случае применяют неперфорированные барабаны.

Для интенсификации сухого галтования можно применять вибрацию, что сокращает время обработки по сравнению с обычным сухим галтованием до 2 раз. Режимы работы выбираются в зависимости от формы деталей и обрабатываемого металла. Виброгалтованию подлежат детали из стали и цветных металлов размером до 100 мм. Для ускорения виброгалтования в мельницу вместе с деталями загружается шлифпо-рошок.

Продолжительность сухого или подводного галтования зависит от исходного состояния обрабатываемой поверхности, требуемого класса чистоты и конфигурации деталей.



2.3.2 Обезжиривание

В таблице 2.1 представлены наиболее распространенные составы растворов электрохимического, а в таблице 2.2 — химического обезжиривания с указанием их экологической опасности и режимов обработки.
 

Таблица 2.1 — Составы растворов электрохимического обезжиривания, их экологическая опасность и режимы обработки

Составы моющих препаратов, приведенных в таблице, следующие, %: ТМС-31: олеиновая кислота — 4, моноэтаноламин — 10, мыла натриевые — 7, эстефат 383-6, триэтаноламин — 8, изопропанол — 10, вода — 55; лабомид-203: карбонат натрия — 50, триполифосфат натрия — 30, метасиликат натрия — 10, синтанол ДС-10-8, алкил-сульфонаты — 2; МЛ-52: карбонат натрия — 50, триполифосфат натрия — 30, метасиликат натрия — 10, сульфонол НП-3-1,8, смачиватель ДБ — 8,2.

Из таблиц 2.1 и 2.2 видно, что практически все составы обезжиривания поверхности деталей содержат в своем составе щелочной агент, фосфаты и ПАВ, а их экологическая опасность определяется главным образом синтанолом ДС-10, ПДКрыб. хоз которого составляет всего 0,000 5 мг/л. Поэтому рекомендуется в раствор обезжиривания вводить другое ПАВ, у которого ПДКрыб. хоз не менее 0,1 мг/л, что на три порядка уменьшает экологическую опасность обезжиривающих растворов.

Хочется отметить, что зачастую неоправданно ограничивают применение так называемых биологически жестких ПАВ. Такое ограничение связано со значительными трудностями при окислении биологически жестких ПАВ микроорганизмами при биологической очистке сточных вод на городских очистных сооружениях. Однако, если концентрация таких ПАВ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, ниже ПДКрыб.хоз, то ограничение в применении биологически жестких ПАВ лишено смысла. Действительно, при содержании в растворах обезжиривания ОП-7 или ОП-10 в концентрации 1-2 г/л их содержание в промывных водах после операции обезжиривания со-ставит не более 2-4 мг/л (обычно кратность разбавления составляет 500), в сточных водах гальванического производства — не более 0,5-1,0 мг/л (как правило, операции обезжиривания составляют не более 25 % от общего количества технологических операций гальванического цеха), а в сточных водах предприятия — не более 0,2-0,3 мг/л (в среднем объем водопотребления гальванического цеха не превышает 30 % от общего водопотребления предприятия). Таким образом, в сточных водах на выходе с предприятия содержание ОП-7 и ОП-10 не будет превышать их ПДК (для ОП-7 ПДКрыб. хоз = 0,3 мг/л, для ОП-10 ПДКрыб. хоз = 0,5 мг/л), а с учетом разбавления промышленных сточных вод сточными водами от жилищного фонда города концентрация указанных ПАВ будет еще ниже.

Таблица 2.2 — Составы растворов химического обезжиривания, их экологическая опасность и режимы обработки

Следовательно, применение биологически жестких ПАВ в растворах обезжиривания должно ограничиваться лишь необходимостью достижения их ПДК в стоках предприятия.

 

2.3.3 Травление и активация металлов

В таблице 2.3 представлены составы наиболее распространенных растворов травления углеродистых, низко- и среднелегированных сталей и чугунов, в таблице 2.4 — растворов травления коррозионно-стойких сталей, а в таблице 2.5 — растворов травления хромистых и хромоникелевых сталей.

Таблица 2.3 — Составы растворов травления углеродистых, низко- и среднелегированных сталей и чугунов, их экологическая опасность и режимы обработки

Из приведенных таблиц (2.3-2.5) видно, что экологическая опасность растворов травления поверхности стальных деталей определяется главным образом ионами фтора и ингибиторами коррозии. При этом ионы фтора удаляются из сточных вод при их обезвреживании самым распространенным реагентным методом за счет образова­ния малорастворимого фторида кальция. В то же время практически ни одним из мето­дов очистки сточных вод гальванического производства невозможно очистить стоки от ингибиторов коррозии, в большинстве своем обладающих высокой экологической опасностью. Например, ингибитор КИ-1 представляет собой смесь циклического амина в виде солянокислой соли и алкилбензилпиридинийхлорида (катапина), у которого ПДКрыб. хоз = 0,000 7 мг/л.

Еще более экологически опасен синтанол ДС-10, его ПДК_рыб. _хо_з = 0,0005 мг/л. Поэтому если применение синтанола ДС-10 и сульфонола НП-3 технологически равно­ценно (см. таблицу 2.3), то с точки зрения экологической опасности предпочтительно применение сульфонола НП-3, у которого ПДК_рыб. _хоз = 0,1 мг/л. Таким образом, фтор­содержащие растворы желательно использовать только лишь в технически обоснован­ных случаях, а в качестве ингибитора лучше использовать уротропин.

В таблице 2.7 представлены составы наиболее распространенных растворов травления меди и ее сплавов. Они обладают незначительной экологической опасно­стью, за исключением растворов, содержащих уксусную кислоту. Однако в процессе работы в растворах травления накапливаются ионы меди, которые в силу низкого зна­чения предельно допустимой концентрации (ПДК_рыб. _хоз = 0,001 мг/л) резко увеличивают их экологическую опасность. Так, например, при накоплении меди до 30 г/л экологиче­ская опасность растворов возрастает до 3 * 10⁷, т. е. в сотни и тысячи раз и сравнива­ется с самым экологически опасным раствором травления меди и ее сплавов.

Таблица 2.7 — Составы растворов травления меди и ее сплавов, их экологическая опасность и режимы обработки

Непосредственно перед нанесением покрытий проводят операцию активации поверхности с целью удаления тонких оксидных пленок, ухудшающих сцепление покрытий с основой.

Стальные детали выдерживают в 5 % — 10%-ном растворе соляной или серной кислоты или в смеси, содержащей по 30-50 г/л каждой из кислот, в течение 0,11,0 мин. Высококремнистые стали можно активировать в 0,5 % — 1,0%-ном растворе плавиковой кислоты. В случае меднения стали 20 в пирофосфатном электролите рекомендовано активирование поверхности в смеси концентрированных кислот (объемная доля, %): азотной — 40, фосфорной — 40, серной — 20. Особенно большое внимание необходимо обратить на активирование хромоникелевых сталей типа 12Х18Н9Т, характеризующихся высокой склонностью к пассивации. Так, перед серебрением в роданистожелезистосинеродистом электролите можно проводить химическое активирование в течение 20-30 мин в растворе, содержащем 100 г/л азотной кислоты и 30 г/л бифторида калия, с последующим катодным активированием в растворе, содержащем 80 г/л хлористого никеля и 40 г/л соляной кислоты. Удовлетворительные результаты дает также анодное активирование в 10 % — 15%-ном растворе серной кислоты при плотности тока 10-15 А/дм2 в течение 1-2 мин. Для подготовки к осаждению покрытий на коррозионно-стойкую сталь и никелевые сплавы, например пермаллой, их можно активировать катодной обработкой в 15 % — 20%-ной соляной кислоте в течение 20-30 с при плотности тока 8-10 А/дм2.

Представляет интерес процесс катодного активирования с одновременным осаждением на детали тонкого слоя металла. Хорошие результаты были получены при такой обработке деталей из углеродистой стали перед пирофосфатным меднением в электролите, содержащем 250 г/л сернокислого никеля и 50 г/л серной кислоты, при катодной плотности тока 8-10 А/дм2 в течение 20-30 с.

Детали из сплава 40ХНЮ-ВИ перед никелированием рекомендуется обычно после активирования в разбавленной соляной кислоте обрабатывать в течение 1-2 мин в смеси концентрированных кислот, мл: уксусной — 650, азотной — 300, соляной — 5 с добавлением 1 г красителя метиленового голубого.

Для активирования поверхности деталей из меди и ее сплавов можно использовать 0,5-1,0%-ный раствор соляной кислоты. Перед нанесением покрытий из цианистых электролитов хорошие результаты дает предварительная обработка в 3-6%-ном растворе цианистого калия или в растворе, содержащем 30-40 г/л цианистого калия, 20-30 г/л углекислого калия при плотности тока 3-5 А/дм2 в течение 0,5-1,0 мин.
 

содержание      ..     2      3      4      5     ..