Раскисление алюминия в рамках предварительной подготовки

Удаление травильного шлама — это процесс удаления избыточных металлов с поверхности алюминия после травления, который выполняется с помощью любых минеральных неорганических кислот, например, соляной, серной или азотной кислот. Раскисление отличается от удаления травильного шлама тем, что в этом процессе оксид алюминия удаляется с алюминиевой подложки в результате окислительно-восстановительной реакции, что не могут обеспечить стандартные неорганические кислоты. Вы всегда можете удалить травильный шлам с алюминия, но не всегда можете раскислить алюминий перед обработкой.

Химические процессы, обычно применяемые при предварительной обработке металлов для анодирования, нанесения покрытий или окраски подвергают алюминий риску возникновения коррозии. Примечательно, что алюминий, в сущности, защищает сам себя от этой коррозии в стабильных условиях (pH около 4,5 — 8,5), легко окисляясь и создавая очень тонкий слой оксида алюминия при контакте с окружающим кислородом. Эту оксидную пленку мы и хотим получить при анодировании, но ее толщина недостаточна для наших целей. Поэтому нам необходимо удалить ее с помощью раствора, называемого раскислителем, который превысит этот диапазон pH.

Рисунок 1. Литье — это распространенный процесс производства, однако в результате этого процесса обычно получается шероховатая поверхность, недостаточно подходящая для чистовой отделки. Сглаживание поверхности выполняется с помощью сильных раскислителей.

Разумеется, раскисление алюминия может быть успешным, только если на детали присутствует оксид алюминия или химические вещества, готовые отдавать или принимать электроны в растворе. Основные компоненты химического раствора – это сульфат железа и азотная кислота. Поскольку железо находится в состоянии +3, оно может быть окислителем и восстанавливать оксид алюминия на поверхности. Азотная кислота крайне важна благодаря своей окислительной способности, которая способствует ускорению реакции и сокращению времени нахождения детали в раскислителе. После удаления тонкого слоя оксида алюминия у вас остается «голый» активированный алюминий, т.е. он стремится отдавать электроны для поддержания равновесия. Вот почему необходимо выполнять раскисление непосредственно перед анодированием или нанесением покрытий.

ТИПЫ РАСКИСЛИТЕЛЕЙ

Чаще всего для раскисления используют растворы на основе азотной, серной, хромовой кислот. Азотная и серная кислоты обычно взаимозаменяемы или применяются совместно, поэтому я буду говорить только о раскислителях на основе азотной кислоты, которые наиболее распространены, и на основе хромовой кислоты.

Азотную кислоту чаще всего выбирают для раскисления без травления, благодаря ее способности медленно атаковать алюминий и автокаталитическим способностям в качестве окислителя. Раскислители на основе азотной кислоты – это, как правило, слабые растворы, которые преимущественно используются для удаления травильного шлама. Они обеспечивают сатинированную отделку, не повреждая блестящую поверхность обработанного металла. Раскислители на основе азотной кислоты также используются для переработки деталей, поскольку, известно, что азотная кислота открывает пористую структуру анодных пленок, способствуя ее удалению.

Этот эффективный раствор для раскисления/удаления травильного шлама можно использовать при комнатной температуре без системы отсоса паров.

Наиболее эффективное удаление раствора обеспечивается при времени погружения 1-5 минут и тройной промывке. Раскислители на основе азотной кислоты, как правило, считаются более экологически безопасными, поскольку не содержат хром. Резервуары могут быть изготовлены из нержавеющей стали марки 316 или полипропилена, либо оснащаются своего рода вкладышем из поливинилиденфторида (ПВДФ).

Рисунок 2. Стандартный резервуар для раскисления алюминиевых деталей. Обратите внимание, что резервуар изготовлен из пластмассы в целях предотвращения химических реакций со стенками.

Раскислители на основе хромовой кислоты, действующие без травления, — самые мягкие из всех. Они пассивируют голый алюминий и, как правило, оказывают пассивирующее действие на любой другой раствор, в который их добавляют. Эти раскислители широко применяются для удаления пленок после термообработки и подготовки алюминиевых сплавов для нанесения цинкового покрытия погружением, анодирования хромовой кислотой, окраске и другим видам химической обработки. Они помогают устранить неровности поверхности, обусловленные оксидными включениями или включениями частиц после полировки, и обычно не удаляют так много металла как каустическая сода, а оставляют поверхность металла чистой и полублестящей. Раскислители на основе хромовой кислоты наиболее эффективны в резервуарах, изготовленных из материалов с облицовкой из стабилизированной нержавеющей стали 18-8 или освинцованных, ПВДФ или полипропилена высокой плотности.

Раскислители на основе плавиковой кислоты агрессивны и могут использоваться для литых деталей, а также деталей, прошедших дробеструйную или пескоструйную обработку, обеспечивая эффект легкого травления и матирования. Эти раскислители весьма эффективны для литейных сплавов благодаря способности фторидов растворять кремнезем, преимущественно химически инертный элемент, который используется для изготовления стекла и литых изделий из алюминиевых сплавов.

Все перечисленные кислоты опасны, поэтому операторы должны соблюдать надлежащие меры безопасности.

ПРИМЕНЕНИЕ РАСКИСЛИТЕЛЕЙ

Раскислители можно использовать, чтобы подготовить алюминиевые поверхности к последующей обработке и переработке деталей, которые не прошли выходной контроль. Как уже упоминалось, они подходят, для:

  • очистки со слабым травлением или без него;
  • удаления травильного шлама или нейтрализующей промывки после щелочного травления;
  • удаления оксидных пленок, вторичной окалины, продуктов коррозии, отложений после термической обработки и сварочного флюса;
  • травления для увеличения площади поверхности;
  • сильного раскисления литых изделий;
  • легкого раскисления.

К примеру, в аэрокосмической промышленности используются сложные детали с жесткими допусками, для которых травление материала не допустимо.

Предпочтительные материалы — это сплавы (серии 2000 и 7000) меди, цинка, магния и других металлов.

Эти интерметаллические включения (особенно в металлах серии 7000), обеспечивающие превосходную прочность и коррозионную стойкость, легко могут вступить в реакцию с атмосферой. Большую часть времени перед окончательной отделкой детали не смазаны и не защищены, поэтому зачастую происходит нарастание оксидной пленки или начальное образование коррозионных язвин. Мягкое раскисление способствует удалению любых оксидных пленок и локализации язвин перед анодированием или нанесением покрытий.

Раскислители также можно использовать для удаления отложений после термической обработки и сварочных флюсов на деталях, которые ранее подвергались сварке и неразрушающим испытаниям. Следы сварки могут включать в себя углубления и трещины, которые будут удерживать раствор электролита, что приведет к повреждению детали при последующей обработке.

Рисунок 3. Коррозия появляется, когда оголенный алюминий подвергается воздействию кислорода и влаги. Более продолжительное воздействие раскислителя помогает удалить проявления и остановить дальнейшее развитие коррозии металла.

Используя сильный раскислитель, например, на основе азотной или плавиковой кислоты, можно удалить сварочные углубления и сделать поверхность более ровной. Отложения, вызванные термической обработкой, могут препятствовать пассивации стали, что в результате приведет к образованию ржавчины и разрушению в процессе эксплуатации. Для удаления таких отложений можно использовать соляную кислоту.

Только сильный раскислитель может очистить поверхность детали после дробеструйной, пескоструйной обработки или литья; в этом методе раскисления ключевым элементом является фторид. Это можно сделать и посредством стандартного щелочного травления, но в этом процессе гораздо сложнее контролировать удаление металлов. Для литых сплавов требуется совершенно другой процесс подготовки поверхности. В связи с высоким содержанием кремния и других редких металлов в этих сплавах нельзя использовать стандартную методику очистки, травления и раскисления.

Рисунок 4. Для эффективного раскисления поверхность металла должна быть чистой, чтобы обеспечить протекание окислительно-восстановительной реакции. Перед раскислением необходимо выполнить очистку и испытание на смачиваемость.

Щелочное травление литых изделий приведет к серьезным косметическим дефектам и проблемам с адгезией лакокрасочного покрытия. Высокая плотность металлических включений на поверхности детали приводит к образованию пустот в анодированной подложке, что в конечном счете приведет к разрушению лакокрасочного покрытия.

Преимущество использования фторида в раскислителях заключается в том, что он придает поверхности эффект полупрозрачной матовости. Полученная поверхность имеет привлекательный внешний вид и является хорошей основой для операций по покраске.

Для большинства декоративных покрытий используются раскислители, содержащие фториды.

СОХРАНЕНИЕ СВОЙСТВ РАСКИСЛИТЕЛЯ

Очевидно, что средства управления крайне важны при запуске технологической линии по нанесению покрытий. Постоянство — это ключевой элемент обработки, а чем больше у вас средств управления, тем более стандартизированным будет процесс. Любой контрольный прибор с измеряемыми значениями должен быть откалиброван, что также способствует усилению фактора стандартизации.

Также важно убедиться, что материалы резервуара (включая сварные швы) кислотостойкие. Любой резервуар, который подвергается нагреву, должен быть снабжен указателем температуры, хорошо видимым оператору. Это поможет оператору оценить время погружения и предотвратит перетравление.

Универсальное правило гласит, что скорость реакции увеличивается вдвое при каждом повышении или уменьшении температуры на 10°F. Допустим, вы удаляете 0,001 мил за каждые 30 минут в раскислителе при температуре 85°F; если вы повысите температуру до 95°F, то скорость травления будет около 0,002 мил за каждые 30 минут.

Другой важный элемент линии нанесения покрытий — перемешивание раствора. Это поможет поддерживать постоянную температуру и концентрацию.

Управление производственным процессом также помогает ограничить контакт операторов с предварительно обработанными металлическими деталями. Хлорид натрия, входящий в состав средств по уходу за телом, и пот может вызвать коррозию алюминия при достаточно длительном или частом контакте. При работе с деталями операторы должны использовать чистые, сухие, безворсовые, неопудренные перчатки. Чтобы свести к минимуму загрязнения, необходимо обеспечить достаточный запас чистых перчаток на рабочем месте оператора.

Контроль качества не менее важен, чем оборудование и управление производством, чтобы не допускать отклонений в содержании составов, работе оборудования и действиях операторов, что в противном случае может привести к непредсказуемым результатам. Обязательным требованием является контроль растворов. Химические растворы следует еженедельно анализировать, чтобы поддерживать состав, стабильность и скорость травления на должном уровне.

Раскисление – это важный первый этап подготовки алюминия к отделке. При наличии необходимой информации и средств контроля химические реагенты будут вступать в окислительно-восстановительную реакцию с чистой металлической поверхностью и обеспечивать ее подготовку к дальнейшей обработке.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Альтернатива пескоструйной обработке ржавых поверхностей
Альтернатива пескоструйной обработке ржавых поверхностей
Грунтовка CorrVerter Rust Converter упрощает подготовку ржавой поверхности.
06.09.2022
64
Цирконий обеспечивает экологически безопасную альтернативу
Цирконий обеспечивает экологически безопасную альтернативу
Поиск путей сокращения отходов и постоянного совершенствования приводит к экологичному подходу к сотрудничеству в области…
Морган Фрага
03.10.2022
47
Как добиться зеркального блеска
Как добиться зеркального блеска
Новая технология полировки минимизирует необходимость в очистке, повышает качество, сокращает время обработки и подходит для…
Майк Шаппелл
01.02.2021
328
Инновационное многочастотное ультразвуковое решение для испытаний очистки гальванических покрытий
Дорис Шульц
07.06.2021
198
Плазменная обработка для подготовки пластмасс и композитов к нанесению УФ-отверждаемых порошковых покрытий
Плазменная обработка для подготовки пластмасс и композитов к нанесению УФ-отверждаемых порошковых покрытий
Определение адгезии - это первое количественное испытание, позволяющее оценить эксплуатационные характеристики материала покрытия, независимо от…
Майкл Ф. Кноблаух,Кевин М. Отто
16.11.2020
131
Основы термического напыления
Основы термического напыления
В данной статье основное внимание будет уделено применению термического напыления для борьбы с коррозией, а…
Мир гальваники
14.09.2020
1022
Anodikit® ZONE: инновационная компактная установка для анодирования
Anodikit® ZONE: инновационная компактная установка для анодирования
Компания Alsan разработала новую компактную, автоматизированную систему Anodikit® ZONE, которая обеспечивает выполнение процесса анодирования в…
Элия Шаер
25.10.2021
349
Итоги выставки ExpoCoatingMoscow
Итоги выставки ExpoCoatingMoscow
ExpoCoating Moscow – ключевая в России специализированная международная выставка материалов и оборудования для обработки поверхности,…
28.11.2022
28
Выбор абразивного состава
Выбор абразивного состава
Абразивные составы для отделки различных областей применения - от автомобильной до мебельной промышленности и композиционных…
Гэри Купер, Майк Чаппелл
13.09.2022
54