Назначение, классификация и области применения химических и электрофизикохимических методов обработки поверхности

Назначение, классификация и области применения химических и электрофизикохимических методов обработки поверхности

 

Химические и электрофизикохимические методы обработки (Х и ЭФХМО) занимают достаточно большое место в ряду ювелирных технологий. Это нанесение самых разнообразных покрытий (защитных и декоративных), травление, фактурирование, полирование и глянцевание поверхности, получение оксидных, сульфатных и других конверсионных защитных и защитно-декоративных плёнок, процессы отбеливания и очистки поверхности после завершения различных технологических процессов обработки ювелирных изделий и многое другое. Указанные методы обработки реализуются на практике как с использованием внешнего источника тока или напряжения, или без него.

Кроме того, существует ряд ЭФХМО, предназначенных, в первую очередь, для формообразования и обработки поверхности деталей технологического оборудования и оснастки, придания его поверхности необходимых свойств – это размерная электрохимическая обработка (ЭХО), размерная электроэрозионная обработка (ЭЭО), плазменная, лазерная, электронно-луче-вая обработки, различные методы модификации и упрочнения поверхности в результате комплексного воздействия эрозионных, химических, тепловых, механических и других воздействий.

Классификация методов по целям и физико-химическим принципам, лежащим в их основе, видна из таблицы, приведённой на рис.1.1. Одни и те же методы могут использоваться для различных целей. Также в результате образуются покрытия, являющиеся одновременно защитными и декоративными.

 

Подготовка поверхности перед нанесением покрытий

Обезжиривание.

Ультразвуковое, химическое и электрохимическое обезжиривание

 

Очистку поверхности изделий от жировых загрязнений производят с помощью органических растворителей или водных щелочных растворов. Первые из них пригодны для обработки жиров минерального происхождения, не растворяющихся в воде,– смазочных масел, полировочных паст, консистентных смазок. Вторые – жиров растительного и животного происхождения. Они не растворяются в воде, но вступают в реакцию с водными растворами щелочей или солей щелочных металлов с образованием водорастворимого мыла. Интенсификация и повышение качества очистки достигается использованием электрохимического обезжиривания в щелочных растворах. Для деталей, поверхность которых помимо жиров загрязнена мелкими твёрдыми частицами, возможно применение эмульсионного способа очистки.

«Растворяющая способность» растворителей понижается в следующем ряду [кг/(м²·час)]: хладон–113– 4,45; трихлорэтилен – 3,1; ксилол – 2,2; тет-рахлорэтилен – 1,7; бензин – 1,3; уайт-спирит – 0,9; керосин – 0,65.

Наибольшей универсальностью отличается хладон–113. Он хорошо смешивается с минеральными маслами, смазками, большинством кремний- и фторорганических соединений. Не оказывает агрессивного действия на полимерные материалы.

После обезжиривания органическими растворителями на поверхности металла может остаться тонкий слой инородных продуктов, который удаляется химической или электрохимической обработкой в водных щелочных композициях. Растворы для химического обезжиривания разделяют на 3 группы:

- сильнощелочные (рН 12–14) – для грубой очистки;

- среднещелочные (рН 10–12) – для подготовки деталей из чёрных металлов перед нанесением покрытий;

- слабощелочные (рН 8–10) – для очистки цветных и лёгких металлов.

Эффективность растворов существенно возрастает при введении в них органических ПАВ. ПАВ бывают анионоактивные и неионогенные. К первым относятся мыла карбоновых кислот, алкилсульфокислоты, алкилсульфа-ты, алкиларилсульфонаты, сульфонол НП–1, НП–3. Они диссоциируют в воде с образованием отрицательно заряженного органического иона. Неионоген-ные ПАВ в водных растворах не диссоциируют. К ним относят полиэтилен-гликолевый эфир, являющийся основой препаратов серии ОП (ОП–7, ОП–10, ОП–35), ситанол ДС–10, ДТ–7. Они устойчивы в щелочной и кислой средах. Используются в растворах для обезжиривания и травления металлов.

Составы для химического обезжиривания металлов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

 

Травление

 

Общие сведения

 

Продукты воздействия окружающей среды на металл, химически связанные с его поверхностью, удаляют травлением. При обработке цветных и лёгких металлов таким путём можно в ряде случаев придать поверхности блеск или матовость, создать определённую фактуру. Одним из видов травления является процесс активирования металла непосредственно перед нанесением покрытия. Он иногда называется декапированием. Специальной областью применения травления является химическое или электрохимическое фрезерование, то есть глубокое или сквозное растворение металла по заданному контуру, а также электрохимическое клеймение.

Применение электролиза при травлении, по сравнению с химическим процессом, уменьшает продолжительность очистки, снижает расход материалов, позволяет обрабатывать в одном электролите металлы и сплавы различного состава, в том числе трудно подающиеся химическому травлению. К недостаткам этого способа можно отнести низкую рассеивающую способность электролитов, что затрудняет обработку деталей сложной конфигурации.

Катодное травление целесообразно применять для деталей, имеющих малую шероховатость поверхности, в особенности полированных, так как процесс не сопровождается растворением металла.

 

Назначение, классификация и области применения химических и электрофизикохимических методов обработки поверхности

 

Химические и электрофизикохимические методы обработки (Х и ЭФХМО) занимают достаточно большое место в ряду ювелирных технологий. Это нанесение самых разнообразных покрытий (защитных и декоративных), травление, фактурирование, полирование и глянцевание поверхности, получение оксидных, сульфатных и других конверсионных защитных и защитно-декоративных плёнок, процессы отбеливания и очистки поверхности после завершения различных технологических процессов обработки ювелирных изделий и многое другое. Указанные методы обработки реализуются на практике как с использованием внешнего источника тока или напряжения, или без него.

Кроме того, существует ряд ЭФХМО, предназначенных, в первую очередь, для формообразования и обработки поверхности деталей технологического оборудования и оснастки, придания его поверхности необходимых свойств – это размерная электрохимическая обработка (ЭХО), размерная электроэрозионная обработка (ЭЭО), плазменная, лазерная, электронно-луче-вая обработки, различные методы модификации и упрочнения поверхности в результате комплексного воздействия эрозионных, химических, тепловых, механических и других воздействий.

Классификация методов по целям и физико-химическим принципам, лежащим в их основе, видна из таблицы, приведённой на рис.1.1. Одни и те же методы могут использоваться для различных целей. Также в результате образуются покрытия, являющиеся одновременно защитными и декоративными.

 

Подготовка поверхности перед нанесением покрытий