Рубрика: Покрытия и защита металла
Отслаивание, пузыри, пятна, непрокрасы, подплёночная ржавчина — почти все дефекты покрытий имеют одну причину: недостаточную подготовку поверхности. Электролит, порошок или вакуумная камера не способны компенсировать остатки масла, окалины или ржавчины. Опытные технологи говорят, что подготовка определяет до восьмидесяти процентов качества покрытия. В статье разберём этапы подготовки, методы механической и химической очистки, требования к поверхности для разных видов покрытий и способы контроля, доступные на производстве.
Прочное сцепление покрытия с основой возможно только при непосредственном контакте с чистым металлом или подготовленным конверсионным слоем. Между ними не должно быть посторонних слоёв, даже толщиной в несколько молекул.
Каждый вид загрязнения удаляется своим способом, поэтому подготовка всегда многоступенчатая.
Механические методы удаляют окалину, ржавчину, старые покрытия, заусенцы и формируют требуемую шероховатость.
Самый универсальный метод очистки. Абразив разгоняется сжатым воздухом или турбиной и ударяет по поверхности, удаляя загрязнения и создавая микрорельеф. Выбор абразива определяется материалом детали и задачей.
| Абразив | Применение | Особенности |
|---|---|---|
| Стальная литая дробь | Очистка проката, литья, упрочнение | Округлый профиль, многократное использование |
| Стальная колотая дробь | Подготовка под окраску и напыление | Острый профиль, высокая шероховатость |
| Электрокорунд | Нержавеющая сталь, алюминий, подготовка под PVD и напыление | Не загрязняет железом, высокая производительность |
| Стеклянные шарики | Матирование, очистка точных деталей | Мягкая обработка, атласная поверхность |
| Пластиковые и органические абразивы | Снятие покрытий без повреждения основы | Не изменяет размеров, для тонкостенных деталей |
Для стали под окраску степень очистки оценивают по эталонам ГОСТ 9.402 и международным аналогам. На практике под порошковые и лакокрасочные покрытия, работающие на улице, требуется очистка до степени, при которой окалина, ржавчина и посторонние включения полностью удалены, а поверхность имеет равномерный серый металлический цвет. Шероховатость после струйной обработки под окраску обычно составляет Rz 30–60 мкм; для тонких покрытий она ниже, для газотермического напыления — выше.
Многие операции механической подготовки — снятие заусенцев, притупление кромок, получение заданной шероховатости — эффективнее выполнять ещё на этапе шлифования и механообработки.
Обезжиривание — обязательная операция перед любым покрытием. Даже невидимая масляная плёнка блокирует химические реакции и ухудшает сцепление.
Алюминий, цинк и их сплавы растворяются в сильных щелочах, поэтому для них применяют слабощелочные или нейтральные обезжириватели с ингибиторами. Медь и латунь в щелочах темнеют, поэтому время обработки ограничивают.
После обезжиривания поверхность очищают от оксидов в кислотах или щелочах.
Применяют растворы соляной или серной кислоты с ингибиторами коррозии. Ингибитор снижает растворение металла и наводороживание, позволяя удалить оксиды без растравливания основы. Сильную окалину после горячей прокатки и термообработки рациональнее удалять абразивоструйно, оставляя для травления только тонкие плёнки.
Непосредственно перед нанесением гальванического покрытия поверхность кратковременно обрабатывают в разбавленных кислотах — декапируют. Эта операция снимает тончайшие оксиды, образовавшиеся во время промывок, и делает поверхность химически активной. Время между активацией и ванной покрытия должно быть минимальным. Для специальных материалов применяют свои методы: цинкатную обработку алюминия, никелевый страйк для нержавеющей стали, активацию палладием неметаллов.
Промывки занимают в гальванической линии больше места, чем сами технологические ванны. Каскадная промывка в нескольких последовательных ваннах противотоком эффективно удаляет растворы при умеренном расходе воды. Финишную промывку перед окраской и пассивацией выполняют деминерализованной водой. Недомытые растворы приводят к пятнам, высолам, вздутиям под краской и коррозии в щелях.
| Покрытие | Ключевые операции подготовки | Критичные моменты |
|---|---|---|
| Гальванические (цинк, никель, хром) | Обезжиривание, электрохимическое обезжиривание, травление, активация | Полное удаление масел, минимальное время до ванны, водородная хрупкость |
| Анодирование | Обезжиривание, травление, осветление, при необходимости — полирование или матирование | Однородность поверхности, отсутствие рисок |
| Порошковая и жидкая окраска | Абразивная очистка, обезжиривание, фосфатирование или конверсия, сушка | Окраска сразу после подготовки, отсутствие силикона |
| PVD | Шлифование или полирование, подготовка кромки, ультразвуковая мойка, вакуумная сушка, ионная очистка | Идеальная чистота, отсутствие прижогов и белого слоя |
| Газотермическое напыление | Обезжиривание, струйная обработка острым абразивом | Высокая шероховатость, напыление в течение нескольких часов |
| Пассивация нержавеющей стали | Обезжиривание, при необходимости травление | Отсутствие масляных пятен, финишная промывка без хлоридов |
Проверку подготовленной поверхности выполняют до нанесения покрытия, когда исправить недостатки ещё легко.
Значительную часть проблем подготовки можно предотвратить ещё до того, как деталь попадёт на участок покрытий.
Между механической обработкой и нанесением покрытия детали нередко проводят дни и недели на складе. За это время на стальных поверхностях появляется налёт ржавчины, а консервационные составы, которыми их защищают, сами становятся загрязнением, которое придётся удалять.
Для межоперационного хранения выбирают легко смываемые консерванты — водорастворимые ингибиторы или тонкие масла, которые удаляются стандартным щелочным обезжириванием. Тяжёлые консистентные смазки, воскосодержащие составы и масла с силиконом удаляются плохо и требуют дополнительных операций. Если детали поступают на покрытие от другого поставщика, состав консерванта желательно согласовать заранее.
Детали хранят в сухом отапливаемом помещении, без перепадов температуры, которые вызывают конденсацию влаги. Нельзя хранить заготовки рядом с ваннами травления и гальваническими линиями: пары кислот быстро вызывают коррозию. Подготовленные к покрытию детали не следует оставлять на ночь — подготовку и нанесение лучше выполнять в одну смену.
Подготовка поверхности — фундамент любого покрытия. Механическая очистка удаляет окалину и ржавчину и создаёт нужную шероховатость, обезжиривание устраняет органику, травление и активация — оксиды, а качественная промывка не даёт растворам испортить результат. Для каждого вида покрытия существует свой набор операций и критичных параметров, а для высокопрочных сталей — дополнительные ограничения по наводороживанию. Когда механическая обработка, подготовка и нанесение покрытий выполняются в одном производственном цикле, проще контролировать всю цепочку и гарантировать качество готовой детали.
