Обезжиривание органическими растворителями
Поверхности большей части пластиков абсорбируют растворители, поэтому после обезжиривания поверхности следует дать достаточную открытую выдержку до полного удаления растворителя или провести ускоренную сушку, иначе возможно образование пористого клеевого шва.
Органические растворители легко воспламеняются. С целью снижения пожароопасности в их состав вводят антистатические присадки, например Сигбол (ТУ 38.101741—78), который вводят в растворитель в количестве 0,002 % (мас).
Обезжиривание металлических поверхностей (за исключением титановых сплавов) предпочтительнее проводить в парах растворителей, например трихлорэтилена или тетрахлорэтилена. Из-за разности температур паров растворителя и металла пары растворителя конденсируются на металлических деталях, растворяя загрязнения. Многие установки для обезжиривания в парах снабжены приспособлением для обрызгивания деталей чистым растворителем. В парах трихлорэтилена обезжиривают сталь, вольфрамовые, магниевые и молибденовые сплавы, в парах тетрахлорэтилена - алюминий, алюминиевые, вольфрамовые, магниевые и молибденовые сплавы. Продолжительность обработки 0,5-5 мин.
Обезжиривание с помощью моющих средств
Для обезжиривания металлических поверхностей можно использовать водные моющие средства. Весьма эффективным является моющий раствор ТМС-31 (ТУ 38.40740-71), который представляет собой водный раствор смеси поверхностно-активных веществ, моноэтаноламидов, олеиновой кислоты, этилового спирта и триэтаноламина (тригидроксиэтиламина).
В качестве моющего раствора также можно использовать состав, содержащий фосфат натрия (16 г/л) и эмульгатор Синтамид-5 (2 г/л), который может быть утилизирован путем биологического разложения.
Обезжиривание водными растворами моющих средств проводят по следующей технологии: промывка окунанием в водный раствор моющего средства при температуре 70-80 0C в течение 3-15 мин; последовательная промывка в горячей (60-70 0C) и холодной (15-20 0C) проточной воде. Для предотвращения коррозии металлические поверхности после промывки в воде обрабатывают холодным водным 0,5 %-м раствором дихромата калия и сушат при температуре 110-120 0C Такая обработка поверхности рекомендуется для стали, медных, титановых, алюминиевых и магниевых сплавов.
Другие способы обезжиривания поверхностей
Сочетание водных моющих растворов и ультразвука позволяет повысить качество обезжиривания. Для этих целей можно использовать ультразвуковые установки типа УЗУ-0,25 с выходной акустической мощностью 230 Вт и частотой 18 кГц и установки типа ОД, производительностью 30-48 м2/ч. Интенсивность ультразвуковых колебаний (1-3)*10-4 Вт/м2.
Для обезжиривания поверхностей можно использовать щелочные препараты. Такие составы обычно состоят из соли щелочного металла, моющего и поверхностно-активного вещества. Для повышения эффективности очистки составы обычно подогревают.
После обезжиривания проводят промывку проточной водой с температурой 15-60 0C до нейтральной реакции промывной воды. Для промывки следует использовать деминерализованную воду. Для большинства металлов поверхности затем обрабатывают ингибитором коррозии (водный 0,5 %-й раствор дихромата калия) при 20-25 0C в течение 30 с, после чего сушат при температуре 15-30 0C путем обдува сжатым воздухом или в сушильных шкафах до полного удаления жидкой фазы со склеиваемых поверхностей.
Весьма эффективным способом удаления загрязнений со склеиваемой поверхности является аргоноплазменная обработка. Ее проводят с использованием установки мощностью 20 Вт при скорости струи 50 см3/мин в течение 10-60 мин. Газоплазменная обработка повышает адгезию клеевой композиции к обработанной поверхности. При этом объемные свойства субстратов не ухудшаются, поскольку воздействию подвергается лишь поверхностный слой глубиной не более 10 мкм. Такая обработка улучшает смачиваемость поверхности, контактный угол смачивания водой снижается до 0°. Выбор газа и продолжительности обработки плазмой зависит от типа склеиваемой поверхности и загрязнений.
Обезжиривание поверхности перед выполнением гальваники
обезжиривание деталей
Как показывает практика, брак при выполнении гальваники встречается весьма часто. Причина этого в том, что повторяет микроскопический рельеф обрабатываемой поверхности, а высокое качество и долговечность такого покрытия достижимы только при ее качественном обезжиривании. гальваническое покрытие в точности
Основная задача обезжиривания заключается в удалении всевозможных загрязнений, которые могут снизить сцепление гальванического покрытия и
обрабатываемой детали. Такие загрязнения могут иметь самый разный характер: это может быть и фрагменты полировочных материалов, и окалина, и микроскопические следы ржавчины, и различные химические пленки. В зависимости от конкретного вида загрязнений должен выбираться тот или иной способ очистки.
Для такой обработки должны быть созданы соответствующие условия. Сегодня обезжиривание поверхности перед ее гальванизацией проводится в специальных галтовочных барабанах или в ваннах с подвижными корзинами.
Обезжиривание органическими растворителями
Следует сразу отметить высокую токсичность органических растворителей. Для работы с ними требуется специализированное оборудование. В большинстве случаев используются следующие типы органических составов:
3-хлорэтилен;
4-хлористый углерод;
тетрахлорэтилен;
фреон.
3-хлорэтилен подходит для очищения большинства металлов, в том числе стали, никеля, меди и различных их сплавов. Выраженная способность к реакции делает этот состав непригодным для работы с влажными деталями – 3хлорэтилен в воде разлагается, образуя при этом пары соляной кислоты, которая может привести к сильному коррозионному поражению.
Также 3-хлорэтилен не следует использовать для обработки элементов из титана и алюминия, т. к. при взаимодействии с ними растворитель сильно нагревается и разлагается с образованием токсичных соединений.
Наиболее универсальным по праву считаются фторсодержащие углеводороды, по-другому фреон. Для использования этого соединения требуется специальное оборудование, предотвращающее попадание фреона в атмосферу.
Следует учитывать, что чистка с помощью органических обезжиривателей не обеспечивает полноценного устранения загрязнений, поэтому после просушки обработанных деталей их следует обработать химическим или электрохимическим методом.
обезжиривание деталей
Химическое обезжиривание поверхности перед гальваникой
При такой обработке применяются растворы щелочей. Под их воздействием жиры превращаются в мылообразную субстанцию и связываются с компонентами обезжиривающего состава, а масла минеральной группы при контакте со специальными ПАВ преобразуются в эмульсию, удалить которые значительно проще.
Щелочные обезжириватели включают в себя различные действующие вещества:
едкую щелочь;
силикатные соединения;
вещества из группы фосфатов;
кальцинированную соду.
Контакт жиров с металлом довольно сильный, поэтому в щелочные растворители включаются специализированные эмульгирующие добавки: стеарин, жидкое стекло, увлажняющие ПАВ, уменьшающие поверхностное натяжение между 2 фазами.
Важным моментом, гарантирующим эффективное удаление с металлических заготовок различных жиров, является температурное воздействие щелочных растворов. Они имеют сравнительно более высокую температуру, поэтому образуемые мыльные составы растворяются значительно лучше, чем при использовании низкотемпературных составов. Для растворителей на основе щелочей рекомендован диапазон температур 60-900 С.
Дополнительно ускорить обработку позволяет движение обезжиривателя по обрабатываемой площади. В связи с этим рекомендуется принудительно перемешивать активную жидкость, подавать ее струями, применять технологии ультразвукового колебания нанесенного состава. Это позволит не только ускорить очищение, но и значительно повысить его качество.обезжиривание деталей
Наиболее часто в промышленности и ювелирном деле используются ультразвуковые моющие установки. В основе такого воздействия лежит феномен кавитации – насыщения жидкостей микроскопическими пузырьками газа, которые очень быстро захватываются и образуют очень высокое локальное давление. При этом возникают гидравлические удары настолько большой силы, что под их действием с металлов удаляются даже особо прочные жировые пленки и загрязнения. Особенно важна способность УЗ-колебаний проходить в особо узкие щели и поры, которые невозможно качественно очистить другими технологиями.
Очистка с использованием ультразвука особенно эффективна при работе с изделиями из твердых материалов, и при обработке мягких и пористых материалов она дает менее выраженный результат. Другими словами, чем поверхность тверже, тем эффективнее она обезжиривается. Особенно хорошо очищаются в ультразвуковых колебаниях металлические, стеклянные и керамические детали, а также изделия из твердых пластиков.
Важная особенность такого очищения: основной эффект здесь обеспечивается механическими колебаниями растворителя, следовательно, состав используемой жидкости менее важен, чем при традиционном химическом обезжиривании.
Моющие жидкости могут иметь разные формы: жидкие щелочные растворы с уменьшенной концентрацией активных компонентов либо готовые специализированные порошки для заправки в специализированное оборудование. На рынке сегодня предлагаются разнообразное УЗ-оборудование, имеющее объем от 500 мл до 250 л.
При обработке ювелирных изделий ультразвуковой метод применяется на разных стадиях:
после штамповки – здесь с его помощью удаляются следы масла;
после шлифования, полирования и глянцевания – здесь такая чистка позволяет удалить остатки шлифовально-полировальных паст;
в отдельных случаях после литья – УЗ-очистка обеспечивает эффективное удаление следов формовочной смеси.
Химическое обезжиривание поверхностей выполняется по определенной технологии:
подготовка щелочного раствора;
помещение обрабатываемых изделий в ванну;
предварительная чистка;
промывка;
финальная очистка;
завершающая промывка;
сушка воздухом.
Электрохимическое обезжиривание
Для такого метода очищения перед гальваникой используется специальная ванна, где под действием тока на катоде происходит восстановление ионизированных молекул водорода в виде пузырьков газа, что упрощает удаление капель масла. Однако здесь может проявиться т. н. эффект наводораживания стальных элементов, в результате чего тонкостенные элементы и пружины становятся более хрупкими. Поэтому в большинстве случаев используется комбинированную методику обработки:
5-8 минут на катоде;
1-2 минуты на аноде.
Электрохимическое обезжиривание поверхностей характеризуется одним существенным недостатком – используемый здесь электролит обладает слабой рассеивающей способностью, в силу чего процесс очистки деталей сложной конфигурации таким методом более затруднителен по сравнению с другими технологиями.
Рис. 3.1. Принципы обезжиривания поверхности
Растворение - удаление водонерастворимого загрязнения (масла) с помощью органического растворителя, его эмульсии в воде или водного раствора ПАВ, которое усиливает растворение.
Вытеснение. В результате воздействия ПАВ загрязнение скорее вытесняется, чем эмульгируется. Вытеснение усиливается при механическом воздействии. Пример - струйная очистка.
Механическое сбивание при больших скоростях движения раствора или детали. Примерами такой технологии могут быть: водо- и пароструйная очистка, ультразвуковая, электрическая, воздушная и др.
Дефлокуляция - дробление загрязнений на мелкие частицы и поддержание их в дисперсном состоянии в водной среде.
Качество обезжиривания обычно контролируют по чистоте поверхности. Существуют количественные и качественные (экспресс) методы оценки чистоты обезжиренной поверхности. Укажем на некоторые из них:
- Тест белого полотенца. Поверхность протирают белым полотенцем и проверяют степень его загрязнения. Наличие отпечатка на полотенце свидетельствует о некачественной очистке поверхности.
- Тест на каплю воды. Хорошее растекание капли воды на поверхности говорит о качественном обезжиривании, собирание в шарик - о плохом.
- Тест на каплю спирта - проводят аналогично тесту с водой. Отличие состоит в том, что вместо воды берут разбавленный раствор изопропанола.
- Тест с использованием липкой ленты. На сухую обезжиренную поверхность наклеивают полоску скотча. Потом ее удаляют и просматривают на листе белой бумаги. Наличие загрязнений - результат плохой очистки поверхности.
- Определение с помощью УФ излучения. Поверхность загрязняют флюоресцентным маслом, затем обезжиривают по принятой технологии и просматривают под УФ светом.
- Метод ФАТ (фотоакустическая технология). Позволяет количественно оценить степень чистоты по фотоэлектронной эмиссии или отражению. Чем выше отражение, тем чище поверхность
Требования безопасности
3.1. Требования безопасности при проведении процесса обезжиривания должны соответствовать ГОСТ 12.3.008.
3.2. При работе с компонентами водных моющих растворов и растворителями, следует выполнять требования безопасности, изложенные в нормативно-технических документах на применяемые вещества, приведенных в табл. 1 и 3.
3.3. При проведении обезжиривания криогенных сосудов, если требуется присутствие в них человека, должны соблюдаться требования "Временной типовой инструкции по организации безопасного проведения газоопасных работ на предприятиях Министерства химической промышленности СССР", утвержденной Госгортехназором СССР и МХП СССР. Перед проведением работ по обезжириванию криогенных сосудов, бывших в эксплуатации, они должны быть отогреты до температур в пределах 12-30°С и провентилированы. Работы следует производить только при содержании кислорода в воздухе внутри сосудов в пределах от 19 до 23%.
В организации, проводящей обезжиривание, должна быть утверждена в установленном порядке инструкция по проведению этих работ.
3.4.Обезжиривание отдельных деталей путем погружения их в ванны с растворителями должно производиться в аппаратах с замкнутым или полузамкнутым циклом обезжиривания, оборудованных местной вентиляцией и исключающих поступление паров растворителей в воздух производственных помещений. При этом необходимо создать непрерывность процесса обезжиривания, сушки и выгрузки деталей. Слив растворителя из оборудования и ванн должен производиться в закрытые сосуды по трубопроводам.
3.5. При обезжиривании оборудования растворителями группы 1 (см. п. 2.2.1.) необходимо обеспечить герметичность оборудования, в котором производится обезжиривание.
3.6. Выбросы воздуха после сушки и продувки должны соответствовать ГОСТ 17.2.3.02.
3.7. Вентиляция помещений должна обеспечивать выполнение требований к воздуху рабочей зоны в соответствии с ГОСТ 12.1.005.
Таблица 4