PROTECTIA METALELOR SI ALIAJELOR IMPOTRIVA COROZIUNII - PREGATIREA SUPRAFETELOR

PROTECTIA METALELOR SI ALIAJELOR IMPOTRIVA COROZIUNII - PREGATIREA SUPRAFETELOR

Generalitati

Lustruirea

Degresarea

Decaparea

Generalitati

Principalii factori care influenteaza depunerea metalelor pe cale electrochimica sunt urmatorii:

- densitatea de curent;

- natura metalului care trebuie protejat ;

- compozitia si pH-ul mediului electrolitic ;

- temperatura electrolitului;

- starea suprafetei metalului suport;

- natura metalului care se depune.

Pregatirea suprafetei metalului sau aliajului care trebuie protejat se efectueaza prin-

tr-o succesiune de procese mecanice, chimice si electrochimice care conduc la obtinerea unei depuneri de calitate. Aceste procese sunt :

lustruirea;

degresarea;

decaparea

Lustruirea

Lustruirea suprafetelor se poate realiza prin mai multe metode:

mecanice ;

chimice ;

electrochimice

Lustruirea mecanica reprezinta procesul de nivelare si netezire a suprafetelor metalelor si aliajelor care se protejeaza impotriva coroziunii in vederea cresterii aderentei, rezistentei si luciului stratului depus, implicit a cresterii rezistentei la coroziune.

Lustruirea in care se indeparteaza cantitati mari de metal se numeste nivelare sau slefuire; indepartarea unor cantitati mai mici de metal reprezinta lustruirea propriu-zisa si are dreapt scop finisarea suprafetelor, reducerea rizurilor si zgarieturilor rezultate la slefuire.

Lustruirea mecanica se executa uneori si dupa depunerea stratului protector in vederea obtinerii unui luciu mai puternic, respectiv a unei depuneri protectoare estetice.

Lustruirea mecanica se realizeaza cu materiale abrazive. Acestea sunt acele materiale care au granule cu duritate mare , proprietati aschietoare si muchii ascutite pe care le pastreaza chiar daca materialul se sparge.

Materialele abrazive sunt de mai multe tipuri:

- naturale : corindon , piatra ponce, cuart, smirghel, diamant ;

- sintetice : carbura de siliciu, oxid de aluminiu, carbura de bor, carbura de wolfram ;

- pulberi abrazive : oxid rosu de fier, oxid verde de crom, creta , var de Viena etc.

Materialele abrazive sunt mai eficiente daca se depun pe suprafata unor discuri cu ajutorul unor materiale de legatura numite lianti si care pot fi de exemplu : clei de tamplarie , silicat de sodiu, rasini epoxidice, lacuri de bachelita, grasimi semisolide ( seu oleina, ceara, parafina, stearina ), emulsii apoase.

Slefuirea si netezirea se realizeaza in diverse sisteme de lucru in functie de natura metalului care trebuie protejat si anume :

a ) cu discuri ;

b ) cu benzi ;

c ) in tobe si clopote ( netezirea ) ;

d ) in instalatii vibratoare;

e ) prin alunecare ( pentru piese mici ).

Lustruirea chimica

Reprezinta un procedeu mai nou de finisare a suprafetelor si are dreapt acop obtinerea unui luciu metalic foarte puternic ca urmare a dizolvarii stratului exterior al metalului si a netezirii neregularitatilor.

Acest procedeu se foloseste pentru piesele cu profil complicat care nu pot fi prelucrate mecanic. De exemplu se aplica la lustruirea pieselor din aluminiu care urmeaza a fi eloxate deci care trebuie sa aiba un inalt grad de luciu.

Lustruirea chimica prezinta mai multe avantaje : nu necesita folosirea curentului electric, nu prezinta pericolul de dizolvare a elementelor de aliere.

Parametrii de lucru la lustruirea chimica sunt : temperatura se alege in functie de natura metalului si a solutiei de lustruire, solutia contine acizi si alte substante oxidante ( apa oxigenata, anhidrida cromica ) sau baze, durata este de cateva minute.

Lustruirea electrochimica

Reprezinta procedeul prin care se realizeaza nivelarea suprafetelor folosind un tratament anodic in electroliti acizi sau alcalini.

Parametrii de lucru la lustruirea electrochimica sunt :

- electrolitul trebuie sa indeplineasca trei conditii :

sa contina un oxidant care ajuta la dizolvarea anodica si formarea unei pelicule de oxid ( acid azotic, acid percloric, agenti complexanti, fluoruri, cianuri, fluroborati ) ;

sa contina un agent de pasivare, acid sau bazic, ales in asa fel incat stratul de oxid obtinut sa fie foarte putin stabil;

sa contina un component cu vascozitate mare ( glicerina , acid sulfuric, acid fosforic ) sau un component desicant ( anhidrida acetica, alcool ) care scade concentratia moleculelor de apa de solvatare;

- se folosesc adaosuri de luciu : fluorura de potasiu, manitol, lactat de sodiu, tartrat de potasiu, anhidrida cromica; manitolul si acidul lactic au rol si de inhibitori de coroziune care coboara densitatea de curent si imbunatatesc gradul de reflexie a luminii conducand la cresterea durabilitatii electrolitului, la scaderea temperaturii si a densitatii de curent .

Acidul fosforic corespunde cel mai mult ca electrolit , mai ales pentru cupru.

Dupa lustruire piesele se introduc in solutie de bicromat de potasiu 10 % pentru a le mari rezistenta la coroziune.

Pentru nichel se folosesc electroliti cu acid sulfuric, acid citric, catozi de nichel sau plumb ; pentru aluminiu : fosfati , fluoroborati sau acid sulfuric cu acid fosforic ; pentru argint se recomanda lustruirea si argintarea in aceeasi baie, lustruirea efectuandu-se dupa depunere in electroliti cu cianura de argint, cianura de potasiu, carbonat de potasiu.

Suspendarea pieselor in electrolit se realizeaza cu piese din titan deoarece acesta nu este atacat .

Avantajele acestei metode constau in : rezistenta la coroziune mai mare decat cea obtinuta prin lustruirea mecanica, fiabilitate mare, posibilitati de automatizare, se evita deformarile, se imbunatateste calitatea depunerii galvanice.

Acest procedeu se aplica numai pieselor lipsite de zgarieturi deoarece metoda evidentiaza aceste defecte.

Degresarea

Reprezinta operatia de indepartare a grasimilor de pe suprafata metalului ce trebuie protejat si se executa inainte sau dupa lustruire. Degresarea este o operatie de care depinde in mare masura calitatea acoperirilor de protectie.

Degresarea se poate realiza prin urmatoarele procedee :

a)      Degresarea in solventi organici

Solventii organici cei mai utilizati in degresarea metalelor si aliajelor sunt cei neimflamabili ( tricloretilena, percloretilena, tetraclorura de carbon ) deoarece ecestia permit lucrul la temperaturi ridicate si dizolva excelent grasimile. Ei prezinta totusi si dezavantaje : unii reactioneaza cu metalele ( tricloretilena cu magneziul, aluminiul; tetraclorura de carbon cu cuprul, plumbul , de aceea se folosesc stabilizatori ca difenilamina, diizobutilena ), sunt toxici si au pret ridicat.

Modalitatile de degresare in solventi organici sunt:

- imersie in lichid;

- tratarea cu vapori ;

- stropirea cu solvent pulverizat.

In cadrul acestui procedeu operatia de degresare este urmata de uscare.

b)      Degresarea in solutii alcaline

In acest scop se folosesc substante care reactioneaza cu grasimile saponificabile, reduc forta de coeziune dintre pelicula de grasime si metal, usureaza spalarea si previn coroziunea in timpul operatiilor de pregatire a suprafetelor pentru galvanizare.

Pentru prepararea solutiilor alcaline se folosesc: hidroxid de sodiu, hidroxid de potasiu, carbonat de sodiu, fosfati , polifosfati, silicati.

In functie de natura metalului care trebuie acoperit solutiile alcaline de degresare pot fi de mai multe tipuri :

puternic alcaline cu pH = 12 - 14;

mediu alcaline cu pH = 11 - 12;

slab alcaline cu pH = 10 - 11, pentru metalele neferoase sau usoare care reactioneaza cu bazele.

Degresarea in solutii alcaline se efectueaza la temperaturi de 60 - 90 ⁰C.

c)      Degresarea in emulsii

Reprezinta un procedeu de degresare care se utilizeaza in cazul suprafetelor impurificate cu uleiuri si impuritati metalice. Metoda se bazeaza pe folosirea unui solvent organic, a unui emulgator si a unei solutii slab alcaline ( sau apa ). Folosind acest amestec de substante saponificarea si spalarea impuritatilor are loc mult mai repede decat folosind unul din procedeele anterioare.

In cadrul acestui procedeu se folosesc ca solventi : tricloretilena, petrol lampant, iar ca emulgatori : oleat de trietanolamina, silicat de sodiu si sapun.

d)      Degresarea electrochimica

Reprezinta un procedeu de degresare mult mai eficace decat degresarea prin metode chimice, se realizeaza in baia de electroliza, in solutii alcaline, prin legarea piesei ce trebuie degresata la catod , la anod sau combinat.

Electrolitul folosit contine hidroxid de sodiu, hidroxid de potasiu, carbonat de sodiu, fosfat trisodic, cianura de sodiu, cianura de potasiu, emulgatori ca polifosfatul de sodiu sau sapun si agenti complexogeni.

In procesul de electroliza au loc urmatoarele reactii :

- la catod : Na⁺ + H₂O NaOH + 1/2 H₂

- la anod : 2OH^- + 2e H₂O + 1/2O₂

Gazele care se degaja contribuie la emulsionarea grasimilor si indepartarea si mai usoara a acestora.

Parametrii procesului sunt: temperatura de 50 - 80⁰C, densitatea de curent de 3 - 11 A/ dm², electrozi de otel nichelat, grafit sau nichel. Pentru metalele usoare se folosesc solutii slab alcaline sau neutre de sulfat de sodiu sau de potasiu.

Pentru prevenirea defectelor de degresare electrochimica trebuie sa se realizeze : un contact bun intre piesa si catod, alcalinitatea corespunzatoare a solutiei, curatarea electrolitului, corectarea concentratiei ecestuia.

O varianta de degresare electrochimica este cuprodegresarea prin folosirea unei bai cianurice cu ioni de cupru si cianura de concentratie mai mica decat la cuprare si cu concentratie mai mare de hidroxid de sodiu. Acest procedeu se folosette la degresarea obiectelor confectionate din mai multe metale sau cand piesele au lipituri.

Parametrii cuprodegresarii sunt : densitatea de curent de 4 - 8 A/dm², temperatura camerei, timp de 1 - 2 minute, anozi de otel, obtinandu-se astfel o cuprare de 0,4 - 0,5 microni.

e)      Degresarea cu ultrasunete

Reprezinta procedeul de degresare prin care obiectele se trateaza cu solutii alcaline sau solventi organici strabatute de un camp ultrasonic. Procedeul necesita instalatii cu costuri ridicate de aceea se aplica la piese care justifica astfel de cheltuieli.

Avantajele acestei metode sunt : durata foartea mica, degresarea perfecta in adancituri, calitatea buna a degresarii.

Decaparea

Reprezinta procedeul de curatire prin care se indeparteaza straturile de oxizi metalici de pe suprafata obiectelor ce trebuie protejate. Operatia se realizeaza cu solutii de acizi, saruri cu reactie acida, baze sau prin dizolvare anodica. Principalele materiale care se inlatura sunt rugina ( amestec de hidroxizi ) si tundarul ( amestec de oxizi ).

Acest procedeu consta din mai multe operatii care se aleg in functie de natura metalului ce trebuie curatat, natura stratului ce trebuie indepartat, particularitatile procesului de galvanizare prin care va fi protejat metalul.

Decaparea este o operatie care trebuie sa fie in mod obligatoriu precedata de degresare si urmata de protectia impotriva coroziunii preliminara acoperirii galvanice.

Dupa natura procedurii decaparea poate fi :

a)      Decaparea chimica

In cadrul acestei proceduri curatarea se efectueaza cu : acid sulfuric, acid clorhidric, acid fosforic, acid fluorhidric ( in prezenta de inhibitori care diminueaza fragilizarea), in saruri topite.

b)      Decaparea electrochimica

Reprezinta procesul de curatare anodica sau catodica a suprafetelor care trebuie acoperite galvanic. Procedeul se aplica mai ales la curatarea sarmelor si tablelor.

Avantajele acestui procedeu sunt : consum redus de acizi, scurtarea timpului de lucru, metalul este mai putin atacat decat la decaparea chimica. Dezavantajul privind fragilizarea se evita prin depunerea unui strat de staniu sau prin decapare anodica.

Decaparea electrochimica se realizeaza in varianta acida sau alcalina in functie de natura metalului de baza.

La decaparea electrochimica acida se folosesc doua bai succesive, una catodica si una anodica. Parametrii procesului sunt : densitatea de curent de 0,75 A/ dm², temperatura de 60 ⁰C, concentratia acidului de 10 - 30 %.

La decaparea alcalina se folosesc topituri de saruri alcaline si hidroxid de sodiu, la temperatura de 50 ⁰C si o densitate de curent de 3 - 10 A/ dm². Prelucrarea catodica alterneaza cu cea anodica si se obtin suprafete curate, cu luciu metalic care dau acoperiri de foarte buna calitate.

Decaparea este finisata prin procesul de spalare cu acizi sau topituri alcaline in vederea obtinerii unor suprafete care se preteaza la galvanizare.

c)      Decaparea si degresarea simultana

Reprezinta un procedeu de curatare a unor suprafete care nu sunt impurificate cu un strat gros de unsori. Procedeul se poate realiza in solutii acide sau alcaline. in solutiile de acizi se adauga agenti umectanti si inhibitori ( agentul de umectare transforma grasimile in olefine apoi in detergenti care usureaza si mai mult degresarea, iar inhibitorii accelereaza decaparea ) .

Avantajele acestei metode constau in : durata lunga de utilizare a solutiilor, timp scurt de tratament, metalul nu este atacat, curatarea are loc la orice temperatura, solutiile nu sunt toxice ( la varianta alcalina cianura de sodiu se inlocuiesrte cu gluconatul de sodiu), depunerile galvanice vor fi aderente si lucioase.

Demetalizarea este o varianta de decapare prin care se inlatura un strat de metal depus galvanic, prin pulverizare sau imersie si care se efectueaza cu recuperarea materialului depus si a celui de baza.

In functie de natura metalului si a depunerii galvanice curatarea suprafetelor se efectueaza cu laser .