Процесс цинкования

Детали и изделия, поступающие в цех на никелирования, должны отвечать вполне определенным требованиям, которые можно разделить  на две части: требования к металлу, из которого изготовлены покрываемые  изделия, и требования к чистоте  обрабатываемой поверхности и форме  изделия.

Большое значение для сращиваемости хрома с основным металлом для его свойства увеличивать износоустойчивость, имеют структурные превращения на поверхности металла во время его механической обработки. 

Шлифование —  это механический процесс получения  ровной, и гладкой поверхности  путем снятия с изделия весьма тонкого, слоя металла, которое производится при помощи твердых, режущих материалов, называемых абразивами.

Шлифование производится на станках с вращающимися; абразивными  или эластичными кругами, на рабочую  поверхность которых нанесены и  закреплены каким-либо связывающим  веществом абразивные зерна.

Благодаря твердости  абразивных материалов обработка поверхности  путем шлифования возможна для всех металлов.. Шлифование осуществляется рядом последовательных операций,, в процессе которых

применяют абразивные круги с зернами различных  размеров: от более крупных до весьма мелких.

Процесс шлифования разделяется обычно на три-четыре операции. Первая операция шлифования применяется  для удаления грубых неровностей  на поверхности металла и часто  называется обдиркой. Последующие операции применяются для; удаления оставшихся неровностей и получения гладкой, тщательно обработанной поверхности. По ходу процесса изменяется и размер зерен применяемых абразивных материалов, от крупных —- при грубом шлифовании, до очень мелких — при тонком шлифовании. Чем меньше шлифующее зерно, тем более ровной и гладкой получается шлифуемая поверхность.

Шлифование   представляет   собой   сложный   физический   процесс, который  заключается в следующем:

1.  поверхностный  слой металла и стружка подвергаются  значительным пластическим динамическим  деформациям;

2.  выделяющаяся  в большом количестве теплота  нагревает стружку и поверхностный  слой обрабатываемого металла  до температуры аустенитного превращения (800С°) и в некоторых случаях достигает температуры плавления данного металла.

Выделившаяся  теплота вызывает своеобразные термические  превращения, существенным образом  изменяющие микроструктуру поверхностного слоя металла. Микроструктурные превращения  на поверхности металла проникают  в его толщу на довольно значительную глубину.

Структурные превращения  вызывают изменение физических свойств  поверхности металла: твердости, теплопроводности, вязкости и объема. 
 

3. Выбор подготовительных операций.

Электрохимическое обезжиривание.

При электрохимическом  обезжиривании с увеличением  поляризации уменьшается прочность  сцепления масла с поверхностью электрода. Параллельно с усилением  поляризации увеличивается степень  смачиваемости металла водой. Мелкие пузырьки газа под воздействием силы поверхностного натяжения, отделяясь от электрода около капли масла, задерживаются ею. По мере увеличения размеров пузырька за счет присоединения соседних мелких пузырьков капля масла будет вытягиваться и в какой-то момент оторвется от поверхности металла.

Скорость обезжиривания  деталей на аноде меньше, чем на катоде. Это объясняется тем, что  в прианодном пространстве не происходит защелачивания электролита, вследствие чего процесс омыления растительных и животных жиров у анода происходит медленнее. Кроме того, количество выделяющегося при электролизе кислорода меньше, чем количество водорода, а пузырьки кислорода больше пузырьков водорода и меньше задерживают на поверхности капелек масла, а поэтому и удаление масла с поверхности происходит менее интенсивно. Однако процесс катодного обезжиривания сопровождается наводороживанием стальных деталей, вследствие чего при продолжительном обезжиривании на катоде закаленные или тонкостенные стальные детали, пружины и т. п. могут становиться хрупкими, поэтому катодное обезжиривание подобных деталей не допускается.

Скорость электрохимического обезжиривания значительно выше химического. Качество обезжиривания  также лучше. При электрохимическом обезжиривании пользуются в основном теми же химикатами, что и при химическом, только в меньшей концентрации.

Недостаток  электрохимического обезжиривания - низкая рассеивающая способность применяемых  растворов, вследствие чего очистка  сложно профилированных деталей  затруднительнее

В процессе электрохимического обезжиривания необходимо удалять  накопляющуюся на поверхности электролита  пену, так как в ней могут  задерживаться выделяющиеся пузырьки водорода и кислорода, образующие гремучий газ. Из этих соображений не следует  добавлять - в ванну электрохимического обезжиривания большое количество эмульгаторов.

Использование переменного тока для обезжиривания  обеспечивает:

а)   экономию электроэнергии вследствие использования  штанг обоих полюсов;

б) взрывобезопасность;

в) экономию химикатов  в связи с использованием разбавленных растворов;

г) отсутствие наводороживания. 
 

Активирование

Активированием  называется процесс удаления с поверхности  металлических деталей тончайшего, зачастую не заметную глазу слоя окислов, которые могли образоваться в промежутках между операциями. При активировании одновременно происходит легкое протравливание верхнего слоя металла и выявление кристаллической структуры металла, что благоприятствует прочному сцеплению с покрытием.

Операцию активирование  применяют непосредственно перед  загрузкой деталей в ванны  для нанесения покрытий.

Если детали поступают в гальванический непосредственно после механической обработки и на их поверхности имеется только тонкая окисная пленка, то операция активирование может осуществляться без предварительного травления деталей.

      Для электрохимической активации черных металлов применяют растворы кислот (серной, соляной). При активации  могут наблюдаться два процесса: химическое растворение окислов и растворение железного подокисного слоя, которое приводит к отстаиванию и удалению окислов. Эти два процесса могут протекать одновременно; в зависимости от природы кислоты, ее концентрации и температуры меняется скорость, а, следовательно, преобладание того или иного процесса.

      Механизм  удаления окалины в серной и соляной кислотах неодинаков. В соляной кислоте растворяются преимущественно окислы, а в серной кислоте – главным образом металлическое железо с выделением водорода, который механически разрыхляет и удаляет окалину.

      Растворение стальной основы – нежелательное  явление, так как приводит к излишнему  расходованию кислоты, потере металла, выделению вредных испарений; при  этом возможно наводораживание металла. Кроме того, поверхность металла может оказаться разъединенной и шероховатой.

      Преимущества  соляной кислоты:

• Возможность выполнять работы при комнатной температуре;
• Меньше разъедается поверхность деталей;
• Возможность получать более светлую поверхность деталей;
• Малое поглощение водорода;
• Травильные соли легко смываются с поверхности.

Преимущества  серной кислоты:

• Невысокая стоимость;
• Полнее используется травильный раствор.

Следовательно, активационный состав – кислота  соляная( 50-100 г/дм³) 

4. выбор заключительных операций

Хроматирование.

Для усиления защитных свойств цинкового покрытия применяется  операция пассивирования путём обработки цинковых покрытий в растворах хромовой кислоты и её солей. При этой обработке происходит частичное растворение цинка с образованием плёнки хроматов цинка и соединений трёхвалентного хрома, придающих плёнке характерные цвета побежалости радужных оттенков. Толщина плёнки составляет до 0,5 мкм. Хроматные плёнки не допускают нагрева их до температуры 62 °С, так как при этом происходит дегидратация, вследствие чего снижаются защитные и механические свойства плёнок.Образующаяся хроматная плёнка улучшает антикоррозионные свойства цинковых покрытий. Благодаря высокой пористости, которой обладают пассивирующие плёнки, они существенно улучшают адгезионные свойства оцинкованных поверхностей, облегчая тем самым нанесение на них лакокрасочных покрытий защитного и специального назначения.Операции пассивирования обычно предшествует операция осветления. В результате этой операции цинковое покрытие приобретает более светлый оттенок. 

  Температура     процесса     цеховая     (15-30 °С),     продолжительность  хроматировании составляет 0,1-0,2 мин.

   Состав  раствора, применяемого для обесцвечивание хроматной пленки (г/л):

Натр едкий 20-40

Тринатрий фосфат 20-40

Сода кальцинированная 20-40

Температура процесса 60-80°С, продолжительность составляет 0,5-1,0 мин.

 
Сушка

   Перед тем как детали с нанесённым на них цинковым покрытием сойдут с  линии их необходимо просушить. Эта  операция проводится для того чтобы  при дальнейшей эксплуатации не происходила  коррозия вследствие большой влажности  самих деталей. Кроме того, сушка  способствует улучшению сцепления  недавно образованной пассивной  плёнки с цинковым покрытием. Характерной  особенностью процесса высушивания  деталей с цинковым покрытием  является то, что процесс ведётся при температуре до 60 °С. Это объясняется тем, что при более высоких температурах пассивная хроматная пленка разрушается, так как при таких высоких температурах происходит дегидратация, вследствие чего снижаются защитные и механические свойства плёнок.

   Сушку деталей обрабатываемых в барабанах  на автооператорных линиях производится в сушильной камере с горячим сжатым воздухом. Температура процесса не выше 60° С, продолжительность составляет 3-5 мин.

 
 
Промывка.

         После каждой операции подготовки и нанесения гальванического  покрытия детали следует тщательно  промывать, причём особенное влияние  уделять тому, чтобы в гальванические ванны не попадало даже следов обезжиривающих, травильных и активационных растворов. Загрязнения могут стать причиной ухудшения сцепления покрытия с основой, появления пятен и других нарушений нормальной работы электролита. Вода должна быть как можно меньшей жёсткости, её необходимо часто менять. Скорость смены проточной воды зависит от начальной и конечной концентрации растворов и уноса раствора деталей. Промывка проводится в течение 1-3 минут, особенно после активации, чтобы удалить из всех пор остатки кислоты.

         4.5схема  технологического  процесса 

         

 
 

 
 
 
 
 

1    обезжиривание  (10-30 мин)

2. промывка горячей водой
3. промывка холодной водой
4. активирование (кислота соляная)
5. промывка холодной водой
6. покрытие цинком ( в зависимости от детали 20мин - 1,5-2 часа)
7. промывка холодной водой
8. пассивация или ликонда
9. промывка холодной водой
10. промывка горячей водой

 
 

  

5. Приготовление и корректировка электролитов. 

5.1 Приготовление раствора обезжиривания.

   Их  готовят последовательным растворением всех компонентов в теплой воде. Твердый едкий натр растворяют, поместив его в герметически закрытый специальный  аппарат. В приготовленный раствор  добавляют поверхностно-активные вещества.

   Корректирование растворов проводят не реже одного раза в неделю по данным химического  анализа на содержание NaOH, тринатрийфосфата и других компонентов.