чем обезжирить металл перед воронением

Обезжиривание, травление и активирование железа и его сплавов

Обезжиривание

Процесс обезжиривания поверхности металлических деталей проводят, как правило, когда эти детали только что обработаны (отшлифованы или отполированы) и на их поверхности нет ржавчины, окалины и других посторонних продуктов. С помощью обезжиривания с поверхности деталей удаляют масляные и жировые пленки. Для этого применяют водные растворы некоторых химреактивов, хотя для этого можно использовать и органические растворители.

Травление

Травление (как подготовительная операция) позволяет удалить с металлических деталей прочно сцепленные с их поверхностью загрязнения (ржавчину, окалину и другие продукты коррозии).
Основная цель травления — снятие продуктов коррозии; при этом основной металл не должен травиться. Чтобы предотвратить травление металла, в растворы вводят специальные добавки. Хорошие результаты дает применение небольших количеств гексаметилентетрамина (уротропина).

Декапирование (активирование)

Активирование — удаление с поверхности деталей тончай­ших слоев окислов, которые образуются при промывках и в про­межутках между операциями. При активировании происходит лег­кое протравливание верхнего слоя металла, что обеспечивает проч­ное сцепление наносимого покрытия с основным металлом. Активирование производится непосредственно перед нанесени­ем гальванических покрытий.

Источник

Подготовка металла к покрытию

Механическая подготовка

К видам механической подготовки поверхности относят: шлифо­вание и полирование, галтовку, крацевание, пескоструйную, дробе­струйную и гидропескоструйную обработки.
Шлифование — обработка поверхностей деталей арбазивными инструментами (вращающимися шлифовальными кругами, лептами, брусками и др.). Шлифование производят на станках, предназначенных для обработки деталей с высокой точностью и малой шероховатостью поверхности. Для чистовой отделки поверхности после операции шлифования перед полированием в большинстве случаев применяют матиро­вание — шлифование кругами, смазанными пастами.
Полирование — удаление малейших неровностей до получе­ния поверхности зеркального блеска. При полировании происходит сглаживание поверхности в результате распределения выступаю­щих частиц металла по углублениям за счет теплоты, выделяющей­ся при трении. Для полирования применяют абразивные материалы с более мелкими зернами (5—50 мкм), чем при шлифовании: тонкий наж­дачный порошок, венскую известь, окись хрома (СгО₃), окись алю­миния (АlО₃) и др.
Галтовка — способ очистки детален и отделки их поверхно­сти (удаление окалины, заусенцев, неровностей). Сущность галтовки заключается в медленном перекатывании очищаемых деталей в абазивных материалах. Для галтовки и полирования применяют колокол, изготовлен­ный из листового железа. В качестве абразивных материалов для удаления окалины и заусенцев используют кварцевый песок, наждак, фарфоровый и мраморный бой, керамические призмы, в качестве полирующих материалов — древесные опилки, обрезки кожи, фетра и другие мягкие материалы.
Крацевание — удаление с поверхности деталей ржавчины, заусенцев, травильного шлама, окалины с помощью металлических щеток. Щетки изготовляют из стальной, латунной или нейзильберовой проволоки различного диаметра (от 0,05 до 0,20 мм). Крацевание производят на станках или вручную. Ручное крацевание производится сухими щетками или с применением жидкости (воды, соды, мыльных растворов и др.), которой смачи­ваются щетки и обрабатываемые детали. Детали с полированной поверхностью обрабатывают перед покрытием только щетками из капрона, щетины или мягкого волоса.
Пескоструйная и дробеструйная обработки заключаются в очистке поверхности деталей сильной струей песка или дроби с помощью сжатого воздуха из специального аппарата через направляющие сопла. Величину зерен песка или дроби, а также давление воздуха устанавливают в зави­симости от материала обрабатываемых деталей и толщины их стенок.

Химическое обезжиривание

Обезжиривание — удаление жировых загрязнений с по­верхности деталей. Детали, поступающие в гальванический цех для нанесения по­крытий, имеют на поверхности жировые загрязнения, смазочные масла. Жировая пленка препятствует прочному сцеплению покры­тия с основным металлом, и поэтому она должна быть удалена.
Жировые загрязнения разделяют на две группы: жиры мине­рального происхождения, удаляемые в органических растворите­лях, и жиры животного и растительного происхождения, которые омыляются в водных растворах щелочей и солей щелочных метал­лов.
Обезжиривание в органических растворителях. Для обезжири­вания применяют горючие растворители (бензин, керосин) и не­горючие (уайт-спирит, хлорированные углеводороды).
Детали обезжиривают в бен­зине и керосине погружением в жидкость. Затем поверхности деталей очищают волосяными щет­ками, кистями и т. п. Для обез­жиривания обычно устанавлива­ют последовательно 2-3 емкости с растворителями, в последней из которых находится наиболее чистый растворитель. Бензин и ке­росин опасны, по­этому более широкое распростра­нение получило обезжиривание деталей негорючими органиче­скими растворителями.
При обезжиривании погру­жением в жидкость детали, загрязненные минеральными маслами, поочередно погружают в растворитель (чаще в трихлорэтилен) с температурой до 75°С. Обезжиривание осуществляют в стальных сварных баках, куда помещают детали в корзинах или па подвесках. После про­мывки детали сушат.
После обезжиривания в органических растворителях детали дополнительно обезжиривают в щелочных растворах, так как на поверхности их еще остается тонкая пленка жиров, препятствующая хорошему сцеплению покрытия с основным металлом.
Обезжиривание в щелочных растворах. Жиры животного и ра­стительного происхождения удаляются в горячих щелочных рас­творах. Под воздействием щелочи омыляемые жиры разлагаются, образуя мыла — растворимые в воде соли жирных кислот и гли­церин, которые легко смываются с поверхности деталей при после­дующей промывке.
Минеральные масла или неомыляемые жиры не разлагаются щелочами, но могут образовывать с ними мельчайшие капли мас­ла, которые легко отделяются от поверхности металла. Для облег­чения отрыва капель масла от поверхности металла и образования эмульсии в щелочной раствор вводят поверхностно-активные веще­ства (ПАВ) — эмульгаторы. Эмульгаторами служат жидкое стекло, мыла и различные синтетические моющие вещества (синтанол ДС-10, ОП-7, ОП-10 ТМС).
При обезжиривании в щелочных растворах следует использо­вать менее концентрированные растворы, так как высокая концент­рация щелочи способствует образованию окисных пленок на по­верхности деталей. В очень концентрированных растворах едкой щелочи мыла почти не растворяются и могут задерживаться на поверхности деталей, что отрицательно сказывается на сцеплении покрытий. Концентрация едкого натра должна быть в пределах 30-50 г/л.
Кроме щелочи в раствор химического обезжиривания вводят легко гидролизующиеся соли щелочных металлов: углекислый нат­рий, тринатрийфосфат и др. При обезжиривании металлов, растворяющихся в щелочах, например алюминия и его сплавов, цинка, олова и свинца, нельзя применять концентрированные растворы едких щелочей, так как они растворяют поверхность изделий. Для обезжиривания этих изделий пользуются растворами щелочных солей, таких как угле­кислый натрий, поташ, трифосфат натрия, цианистый калий, а также применяют обезжиривание венской известью протира­нием вручную.
Ускорению процесса химического обезжиривания способствует повышенная температура и перемешивание раствора мешалкой, воздухом или циркуляцией раствора с помощью насоса. Температуру растворов химического обезжирива­ния следует поддерживать от 70 до 90° С. Продолжительность обезжиривания зависит от степени загрязнения деталей и составляет примерно 3-30 мин.

Электрохимическое обезжиривание
Электрохимическое обезжиривание проводят обычно после хи­мического обезжиривания. Сущность электрохимического обезжи­ривания состоит в том, что на электродах выделяются пузырьки газа (водород при катодном и кислород при анодном обезжирива­нии), которые значительно облегчают отрыв капелек масла от по­верхности деталей. Электрохимическое обезжиривание проводят в щелочных рас­творах примерно такого же состава, что и при химическом обезжи­ривании. Эмульгаторы при электрохимическом обезжиривании вво­дят в раствор в меньших количествах, чем при химическом обез­жиривании.

Ультразвуковая очистка
Эффективным методом обезжиривания является обработка де­талей в слабощелочных водных растворах моющих средств и в ор­ганических растворителях с использованием высокочастотных зву­ковых колебаний — ультразвуковая очистка.
Сущность метода заключается в следующем. При распростра­нении ультразвуковой волны в жидкости возникают области повы­шенного давления, чередующиеся с областями пониженного дав­ления. При повышении интенсивности колебаний в местах пони­женного давления (узлах волны) происходят разрывы жидкости, которые с силой захлопываются при прохождении через пучность. Это явление называется кавитацией. Возникающие кавитационные силы удаляют с поверхности деталей жировые загрязне­ния, а также могут разрушать окисные пленки, т. е. при ультразву­ковой очистке поверхность деталей не только обезжиривается, но и протравливается.
Растворы, применяемые для ультразвуковой очистки, должны химически воздействовать на загрязнения, т. е. очистка осуществ­ляется как за счет механического разрушения пленки жиров, так и за счет растворения или омыления их. В качестве таких раство­ров используют органические растворители или щелочные рас­творы.

Травление

Химическое травление. Удаление с поверхности изделий ока­лины, продуктов коррозии и различных окислов производится при помощи химического травления.
Процесс травления технологически следует за процессом обез­жиривания, так как хорошее качество травления возможно только том случае, если поверхность изделия была предварительно очищена от жира.
Для травления черных металлов применяют главным образом соляную и серную кислоты; растворение самого железа в кисло­тах нежелательно. Скорость растворения окислов железа зависит как от их состава и структуры, так и от природы, концентрации и температуры кислот. Оптимальной концентра­цией серной кислоты является 20%-ный раствор. Для соляной кислоты максимум растворения наблюдается при концентрации в 20%. При этой концентрации скорость травления в соляной кислоте значительно превосходит максимум скорости травления в серной. На практике чаще всего применяют для травления 15%-ный раствор соляной кислоты.
Скорость травления, как в серной, так и в соляной кислотах значительно повышается с возрастанием температуры. Оптималь­ной для серной кислоты является температура 50-60° С, а для соляной 30-40° С, так как при большем ее нагревании возможно выделение хлороводорода.
Для травления чугунных изделий применяются 2-3%-ные растворы плавиковой кислоты, хорошо растворяющей соединения кремния.
Азотная кислота в смеси с соляной используется для блестя­щего травления нержавеющих сталей.
При травлении черных металлов в серной и соляной кисло­тах во избежание перетрава и для уменьшения включений водо­рода применяют различные присадки, в основном органические — «КС», «Антра» и др., добавляемые в травильный раствор в ко­личестве 1—20%. Эти присадки называют ингибиторами — замедлителями растворения металла в кислотах.
Для травления черных металлов, кроме серной и соляной кислот, находят применение фтористоводородная, азотная, фос­форная и хромовая кислоты. Фтористоводородная кислота исполь­зуется при травлении отливок, имеющих на поверхности формо­вочный песок. Для растворения кремнезема применяется разбав­ленный раствор фтористоводородной (плавиковой) кислоты, со­держащий от 2 до 5% фтористого водорода. Плавиковая кислота ядовита и при работе с ней необходимо соблюдать соответствую­щие правила по технике безопасности; хранят ее в парафиновой, каучуковой или свинцовой посуде, так как стекло и дерево она разъедает.
Фосфорная кислота применяется для травления стальных из­делий перед окраской с целью удаления ржавчины и создания хорошего грунта (2%-ный раствор при температуре 75-80°С). Изделия после травления в этом растворе сушат, не промывая в воде. Изделия, имеющие на своей поверхности толстые слои ржавчины, сначала травят в 15%-ном растворе серной кислоты при температуре 40-50° С, промывают в воде, погружают в слабый раствор фосфорной кислоты и сушат без промывки.
Азотная и хромовая кислоты используются при травлении из­делий из углеродистой стали для получения чистой поверхности без шлама. Для удаления окалины и следов коррозии детали под­вергают сначала травлению в растворах серной кислоты, промы­вают и погружают на несколько секунд в концентрированную азотную кислоту, снова промывают и погружают затем в хромо­вую кислоту.
Электролитическое травление. Для черных и цветных метал­лов применяется электролитическое травление, которое произво­дится как на катоде, так и аноде. Скорость электролитического травления превышает скорость химического травления. При электролитическом травлении удается уменьшить поглощение водо­рода травящейся поверхностью металла, что обычно вызывает образование так называемой водородной хрупкости. Расход кис­лоты при этом способе травления меньше, чем при химическом.

Декапирование

Активирование — удаление с поверхности деталей тончай­ших слоев окислов, которые образуются при промывках и в про­межутках между операциями. При активировании происходит лег­кое протравливание верхнего слоя металла, что обеспечивает проч­ное сцепление наносимого покрытия с основным металлом.
Активирование производится непосредственно перед нанесени­ем гальванических покрытий химическим или электрохимическим способом. Для активирования деталей из черных металлов хими­ческим способом применяют слабые (5-10%-ные) растворы соля­ной или серной кислоты или их смесь. Температура растворов 15-25° С. Время выдержки 15-30 с.
Полированные меднёные детали активируют в 10-12%-ном растворе серной кислоты при температуре 15-25 е С. Время вы­держки от нескольких секунд до 1-2 мин.
Детали из цинка н его сплавов активируют в растворе серной кислоты (80-100 г/л) при температуре раствора 15-25°С в тече­ние 30 с.

Химическое полирование металлов

Механические способы полирования металлов имеют ряд су­щественных недостатков:
трудность, а иногда и невозможность полирования поверх­ности, имеющей сложный профиль; значительная трудоемкость процесса и применение в боль­ших размерах ручного труда; сильное загрязнение поверхности изделий полировальными пастами и мастиками, которые необходимо удалять при помощи процесса обезжиривания, требующего значительных затрат руч­ного труда; некоторое искажение структуры поверхностного слоя, воз­можность деформации деталей, особенно тонкостенных.
Химическое полирование изделий. В последнее время находит применение, особенно за границей, химическое полирование изде­лий из различных металлов, часто называемое блестящим травле­нием.
Механизм этого явления выяснен недостаточно, но предпола­гается, что оно подобно явлению, происходящему при электролити­ческом полировании металлов. При электрополировании ток прикладывается извне, при химическом же полировании возникно­вение электрического тока объясняется тем, что на поверхности полируемого изделия образуется множество локальных гальванических элементов за счет ее физической неоднородности, а также в результате контактного выделения на ней различных металлов, часто присутствующих в растворах для химического полирования.
Согласно данным, опубликованным в немецкой периодической литературе, химическое полирование алюминия и его сплавов может производиться в растворах следующего состава: едкий натр — 450 г., нитрат натрия — 400 г., нитрит натрия — 250 г., тринатрийфосфат — 200 г., нитрат меди — 3 г. Температура раствора 130-140°С; продолжительность обра­ботки от 15 до 120 сек.

Источник

Воронение «ржавым лаком»

Доброго времени суток дорогие друзья, подписчики и гости странички!
Сегодня познакомлю вас с результатами еще одного способа воронения, а именно «Ржавым лаком».
Состав готовился не мной, а был куплен готовым составом.
для желающих приготовить самостоятельно, то состав таков:

Состав «ржавого лака» на 1 литр воды.
1. Соляная кислота техническая 50 мл.
2. Азотная кислота концентрированная 54 мл.
3. Стружка чугуна или углеродистой стали 30 граммов.
4. Металлическая окалина 20-30 граммов.
5. Вода дистиллированная или питьевая 1 литр.
В стеклянную колбу, емкостью не менее одного литра, налейте 50 мл соляной кислоты, добавьте туда одну треть чугунной стружки и окалины, после чего в колбу аккуратно долейте одну треть азотной кислоты. Через некоторое время, смесь немного позеленеет и начнет бурлить, сильно выделяя тепло и газ бурого цвета. Подождите, когда бурная реакция немного успокоится, и добавьте еще столько же стружки с окалиной и еще одну треть азотной кислоты. Бурное кипение возобновится, продолжаясь еще несколько минут, потом приутихнет, после чего можно добавлять остатки стружки и кислоты.
Подготовка поверхности металла перед оксидированием

Перед оксидированием, если вы желаете получить красивую блестящую поверхность глубокого черного цвета, поверхность металла необходимо тщательно отшлифовать и отполировать. Для получения максимально гладкой и ровной поверхности обрабатываемого изделия, шлифование проводится несколькими этапами.

«Отсаливание» обычно проводится на круглых волосяных щетках, с применением паст, состоящих из мелкого абразива, равномерно размешанного в смеси технического сала и стеарина.
Режущие свойства зерен наждака, смазанного салом, значительно ослабляются, а органические кислоты, имеющиеся в сале, способствуют удалению пленки окислов с обрабатываемо металла. В результате «отсаливания», поверхность деталей становится значительно более ровной и гладкой, что способствует более качественной полировке матерчатыми кругами, смазанными полировочными пастами. Применять «отсаливание» рекомендуется непосредственно перед полированием, для получения высокого качества отделки. Здесь необходимо отметить, что чем выше качество шлифования и полирования, тем лучше поверхность оксидируемого металла противостоит износу и обладает более высокими антикоррозионными свойствами.

Цель этой операции заключается в удалении с поверхности металла жиров, различных загрязнений и остатков минеральных масел, так как оксидная пленка образуется только на чистой металлической поверхности.
Для правильного выбора метода обезжиривания нужно иметь в виду, что по своей химической природе жировые вещества делятся на две группы: омыляемые и не омыляемые.

Минеральные масла (например, смазочные масла) не образуют мыла при взаимодействии с щелочью, т.е. не омыляются, и действие щелочей в этом случае основано на образовании эмульсии; при этом частички жира отделяются от поверхности изделия и остаются в обезжиривающем растворе в мелко раздробленном взвешенном состоянии. Чтобы облегчить и улучшить процесс обезжиривания и образования эмульсии, в раствор нужно добавлять эмульгаторы. Одним из таких веществ является «жидкое стекло».

Животные и растительные жиры, при действии на них горячих растворов щелочи, например, каустической соды, разрушаются, образуя мыло, которое легко смывается водой.
При нагревании щелочных обезжиривающих растворов, скорость обезжиривания повышается и улучшается степень очистки поверхности металла.

Для обезжиривания применяются следующие растворы.

1. Едкий натр (каустическая сода) Na OH 10-15 г/л
Тринатрийфосфат 50-70 г/л
Кальцинированная сода 30-40 г/л
Жидкое стекло 3 – 5 г/л

Если оксидируемые вами стволы спаяны оловянным припоем, то лучше будет применить следующий состав:

2. Кальцинированная сода 100-150 г/л
Жидкое стекло 20-30 г/л

При обоих способах обезжиривания, температура раствора должна достигать 90-100 градусов. Время выдержки деталей в растворе — около 15-30 минут. Когда, после нахождения деталей в обезжиривающем растворе указанное время, приподнимете стволы на поверхность и увидите, что жидкость будет равномерно покрывать поверхность металла, не собираясь в капли, можно перевести дух – полное обезжиривание завершено.

Обезжиренные детали необходимо тщательно прополоскать в воде. Теперь можно приступать к нанесению на поверхность обезжиренных деталей приготовленного заранее «ржавого лака». Постарайтесь сократить до минимума время между этими операциями, для того, чтобы не образовалась окисная пленка во время нахождения металла на воздухе.

Нанесение «ржавого лака»

Этот процесс проводится в два последовательных этапа:

1. На поверхность стволов и остальных деталей, при помощи кисти, нанесите «ржавый лак», тонким, ровным слоем, избегая подтеков. Особенно тщательно необходимо покрыть концы стволов. Излишки раствора, капли в нижних частях деталей, в различных пазах и отверстиях, необходимо аккуратно удалить кистью. Прикосновения к металлу голыми руками крайне не желательны, т.к. в местах контакта вы не сможете получить качественного воронения.
После нанесения состава, стволы и остальные детали необходимо поместить в теплое место, с температурой воздуха 40-60 градусов. Это может быть место около печки, батареи, место в сушильном шкафу. Металл по мере высыхания будет становиться светло-рыжего цвета. В процессе сушки цвет из светло желтого перейдет в темно-оранжевый.

2. Второй этап. Вторично покрываем детали и стволы тонким, ровным слоем «ржавого лака» и повторяем процедуру сушки. В итоге, поверхность стволов должна быть равномерного темно-оранжевого цвета.

Приготовление выварочного раствора.

В выварочную ванну (как вариант — использование 100 мм трубы, с приваренным дном и смонтированным около дна полученной емкости нагревательным элементом от электрочайника) налейте воду, только не водопроводную, а чистую питьевую, можно использовать и дождевую. Водопроводная вода содержит различные добавки, из-за которых процесс выварки не получится. В воду, для окисления органических веществ, находящихся в воде, необходимо добавить азотную кислоту, из расчета 1-1,5 мл кислоты на литр воды. Потом необходимо прокипятить воду в емкости несколько минут, после чего ванна для выварки стволов готова к работе.
Стволы, покрытые слоем окислов темно–оранжевого цвета, вываривать в кипящем выварочном растворе следует в течение 15 минут. В выварочном растворе, окислы темно-оранжевого цвета, должны перейти в закись-окись железа бархатисто-черного цвета. Если в процессе первой выварки, местами металл не почернел, а остался «ржавым», не расстраивайтесь, такое иногда бывает при первой выварке. Это происходит либо если вы плохо обезжирили деталь, либо плохо промыли от обезжиривающего раствора.

Воду только питьевую (я покупаю в 5 литровой фляге), нальете из под крана, гарантирую, что ничего не получится.

Для этой операции, вам понадобится круглая щетка с электроприводом. Сделать такую щетку можно следующим образом: в хозяйственном магазине купите мелкую сетку, сделанную из проволоки диаметром 0,1-0,15 мм, ножницами вырежьте несколько квадратов или кругов, в центре прорежьте отверстие, и весь этот пакет соберите на оправку с помощью гайки и шайбы. Электроприводом может служить дрель, шлифовальная машинка, электромотор и т. д. При работе щеткой обязательно одевайте защитные очки для глаз.
Стволы и прочие детали, очистите от рыхлого налета железа на крацевальной щетке, до получения блестящей, черной пленки на всей поверхности металла. В тех местах, где металл не почернел, а остался «рыжим», воронения на первый раз не произойдет.
Нанесение 2-го слоя «ржавого лака». На поверхность металла заново нанесите тонкий, ровный слой состава. Далее, процесс выдержки и сушки стволов и остальных деталей повторяется, как вы это делали в прошлый раз. То есть, покрытие «лаком», сушка, опять «лак» и опять сушка. Потом выварка и крацевание.
Примечание: Общее количество покрытий стволов «ржавым лаком» должно быть не менее восьми раз. Соответственно, должно быть четыре процедуры выварки и четыре операции крацевания.

После четвертой операции крацевания, поверхность металла приобретет цвет графита. Для удаления остатка влаги из оксидной пленки, которая имеет толщину в пределах 0,6-1,5 микрона, а так же из всех сопрягающихся мест на вашем оружии, необходимо провести завершающую операцию – «промасливание».
Процедура «промасливания» заключается в погружении оксидируемых деталей в емкость с нагретым нейтральным маслом. Можно использовать любое машинное масло, нагретое до температуры 105-110 градусов.

Источник