Технологические советы по хим. покрытием металлов

Перед кем из домашних умельцев не вставала необходимость отникелировать или отхромировать ту или иную деталь. Какой самоделыцик не мечтал установить в ответственном узле «несрабатывающуюся» втулку с твердой, износостойкой по­верхностью, полученной путем насыще­ния ее бором. Но как сделать в домашних условиях то, что, как правило, осуществ­ляется на специализированных предприя­тиях методами химико-термической и электрохимической обработки металлов. Не будешь же строить дома газовые и ва­куумные печи, сооружать электролизные ванны. Но, оказывается, строить все это совсем и не надо. Достаточно иметь под рукой некоторые реактивы, эмалирован­ную кастрюлю да и, пожалуй, паяльную лампу, а также знать рецепты «химиче­ской технологии», с помощью которой можно металлы также меднить, кадмировать, лудить, оксидировать и т.д.

Итак, начнем знакомиться с секрета­ми химической технологии. Учтите, что содержание компонентов в приведенных растворах, как правило, даются в г/л. В случае, если применяются другие едини­цы, следует специальная оговорка.

Подготовительные операции

Перед нанесением на металлические поверхности красок, защитных и декора­тивных пленок, а также перед покрытием их другими металлами необходимо осу­ществить подготовительные операции, то есть удалить с этих поверхностей загряз­нения различной природы. Учтите, от ка­чества проведения подготовительных опе­раций в сильной степени зависит конеч­ный результат всех работ.

К подготовительным операциям отно­сятся обезжиривание, очистка и травление.

Обезжиривание

Процесс обезжиривания поверхности металлических деталей проводят, как правило, когда эти детали только что об­работаны (отшлифованы или отполиро­ваны) и на их поверхности нет ржавчи­ны, окалины и других посторонних про­дуктов.

С помощью обезжиривания с поверхности деталей удаляют масляные и жиро­вые пленки. Для этого применяют водные растворы некоторых химреактивов, хотя для этого можно использовать и органи­ческие растворители. Последние имеют то преимущество, что они не оказывают последующего коррозионного воздейст­вия на поверхность деталей, но при этом они токсичны и огнеопасны.

Водные растворы. Обезжиривание ме­таллических деталей в водных раство­рах проводят в эмалированной посуде. Заливают воду, растворяют в ней химреактивы и ставят на малый огонь. При достижении нужной температуры загру­жают в раствор детали. В процессе обра­ботки раствор перемешивают. Ниже приводятся составы обезжиривающих растворов (г/л), а также рабочие темпе­ратуры растворов и время обработки де­талей.

Составы обезжиривающих растворов (г/л)

Для черных металлов (же­лезо и железные, сплавы)

· Жидкое стекло (канцелярский си­ликатный клей) — 3... 10, едкий натр (калий) — 20...30, тринатрийфосфат —25...30.
Температура раствора — 70...90°С, время обработки — 10...30 мин,

· Жидкое стекло — 5..10, едкий натр — 100... 150, кальцинированная сода — 30...60.
Температура раствора — 70...80°С, время обработки — 5...10 мин.

· Жидкое стекло — 35, тринатрий­фосфат— 3...10.
Температура раствора — 70...90°С, время обработки—10...20 мин.

· Жидкое стекло — 35, тринатрий­фосфат — 15, препарат — эмульгатор ОП-7 (или ОП-10) — 2.
Температура раствора — 60-70°С, вре­мя обработки — 5. .10 мин.

· Жидкое стекло — 15, препарат ОП-7 (или ОП-10) —1.
Температура раствора — 70...80°С, время обработки — 10...15 мин.

· Кальцинированная сода — 20, ка­лиевый хромпик — 1.
Температура раствора — 80...90°С, время обработки — 10...20 мин.

· Кальцинированная сода — 5.. 10, тринатрийфосфат — 5...10, препарат ОП-7 (или ОП-10) — 3.
Температура раствора — 60...80°С, время обработки — 5.. 10 мин.

Для меди и медных сплавов

· Едкий натр — 35, кальцинированная сода — 60, тринатрийфосфат — 15, препарат ОП-7 (или ОП-10) — 5.
Температура раствора — 60...70, вре­мя обработки — 10...20 мин.

· Едкий натр (калий) — 75, жидкое стекло —20.
Температура раствора — 80...90°С, время обработки — 40...60 мин.

· Жидкое стекло — 10...20, тринат­рийфосфат — 100.
Температура раствора — 65...80°С, время обработки — 10...60 мин.

· Жидкое стекло — 5... 10, кальцини­рованная сода — 20...25, препарат ОП-7 (или ОП-10)—5.. .10.
Температура раствора — 60...70°С, время обработки — 5.. 10 мин.

· Тринатрийфосфат — 80... 100.
Температура раствора — 80...90°С, время обработки — 30...40 мин.

Для алюминия и его сплавов

· Жидкое стекло — 25...50, кальци­нированная сода — 5... 10, тринатрийфосфат — 5.. 10, препарат ОП-7 (или ОП-10) -15…20 мин.

· Жидкое стекло — 20...30, кальци­нированная сода — 50...60, тринатрий­фосфат—50...60.
Температура раствора — 50...60°С, время обработки — 3...5 мин.

· Кальцинированная сода — 20...25, тринатрийфосфат — 20...25, препарат ОП-7 (или ОП-10) — 5...7.
Температура — 70...80°С, время обра­ботки— 10...20 мин.

Для серебра, никеля и их сплавов

· Жидкое стекло — 50, кальциниро­ванная сода — 20, тринатрийфосфат — 20, препарат ОП-7 (или ОП-10) — 2.
Температура раствора — 70...80°С, время обработки — 5.. 10 мин.

· Жидкое стекло — 25, кальциниро­ванная сода — 5, тринатрийфосфат — 10.
Температура раствора — 75...85°С, время обработки — 15...20 мин.

Для цинка

· Жидкое стекло — 20...25, едкий натр — 20...25, кальцинированная сода — 20...25.
Температура раствора — 65...75°С,время обработки -г- 5 мин.

· Жидкое стекло — 30...50, кальци­нированная сода — 30...50, керосин — 30...50, препарат ОП-7 (или ОП-10) -2...3.
Температура раствора — 60—70°С, время обработки — 1...2 мин.

Органические растворители

Наибо­лее применяемыми из органических рас­творителей являются бензин Б-70 (или «бензин для Зажигалок») и ацетон. Одна­ко они обладают существенным недостатком — легко воспламеняются. Поэтому в послед­нее время их заменяют негорючими рас­творителями, такими, как трихлорэтилен и перхлорэтилен. Раство­ряющая способность их значительно вы­ше, чем у бензина и ацетона. Причем эти растворители можно безбоязненно нагре­вать, что намного ускоряет обезжирива­ние металлических деталей.

Обезжиривание поверхности металли­ческих деталей с помощью органических растворителей проводят в такой последо­вательности. Детали загружают в посуду с растворителем и выдерживают 15...20 мин. Затем поверхность деталей протира­ют прямо в растворителе щеткой. После такой обработки поверхность каждой де тали тщательно обрабатывают тампоном, смоченным 25%-ным аммиаком (рабо­тать необходимо в резиновых перчатках!).

Все работы по обезжириванию органи­ческими растворителями проводят в хоро­шо проветриваемом помещении.

Очистка

В этом разделе в качестве примера бу­дет рассмотрен процесс очистки от нагара двигателей внутреннего сгорания. Как из­вестно, нагар представляет собой асфальтосмолистые вещества, образующие на рабочих поверхностях двигателей трудноудалимые пленки. Удаление нагара — за­дача довольно сложная, так как пленка нагара инертна и прочно сцеплена с по­верхностью детали.

Составы очищающих растворов (г/л)

Для черных металлов

· Жидкое стекло — 1,5, кальциниро­ванная сода — 33, едкий натр — 25, хо­зяйственное мыло — 8,5.
Температура раствора — 80...90°С, время обработки — 3 ч.

· Едкий натр — 100, бихромат ка­лия — 5.
Температура раствора — 80...95°С, время обработки — до 3 ч.

· Едкий натр — 25, жидкое стекло — 10, бихромат натрия — 5, хозяйственное мыло — 8; кальцинированная сода — 30.
Температура раствора — 80...95°С, время обработки — до 3 ч.

· Едкий натр — 25, жидкое стекло — 10, хозяйственное мыло — 10, поташ — 30.
Температура раствора — 100°С, время обработки — до 6 ч.

Для алюминиевых (дюралюминиевых) сплавов

· Жидкое стекло 8,5, хозяйственное мыло — 10, кальцинированная сода — 18,5.
Температура раствора — 85...95С, время обработки — до 3 ч.

· Жидкое стекло — 8, бихромат ка­лия — 5, хозяйственное мыло — 10, каль­цинированная сода— 20.
Температура раствора — 85…95°С, время обработки — до 3 ч.

· Кальцинированная сода —10, бихро­мат калия — 5, хозяйственное мыло — 10. Температура раствора — 80...95°С, время обработки—до З ч.

Травление

Травление (как подготовительная опе­рация) позволяет удалить с металличе­ских деталей прочно сцепленные с их по­верхностью загрязнения (ржавчину, ока­лину и другие продукты коррозии).

Основная цель травления — снятие продуктов коррозии; при этом основной металл не должен травиться. Чтобы пред­отвратить травление металла, в растворы вводят специальные добавки. Хорошие результаты дает применение небольших количеств гексаметилентетрамина (урот­ропина). Во все растворы для травления черных металлов добавляют 1 таблетку (0,5 г) уротропина на 1 л раствора. При отсутствии уротропина его заменяют та­ким же количеством сухого спирта (про­дается в спортмагазинах как топливо для туристов).

Ввиду того что в рецептах для травле­ния применяют неорганические кислоты, необходимо знать их исходную плотность (г/см): азотная кислота — 1,4, серная кислота — 1,84; соляная кислота — 1,19; ортофосфорная кислота — 1,7; уксусная кислота — 1,05.

Составы растворов для травления (г/л)

Для черных металлов

· Серная кислота — 90... 130, соляная кислота — 80.. 100.
Температура раствора — 30...40°С, время обработки — 0,5...1,0 ч.

· Серная кислота — 150...200.
Температура раствора — 25...60°С, время обработки — 0,5... 1,0 ч.

· Соляная кислота — 200.
Температура раствора — 30...35°С, время обработки — 15...20 мин.

· Соляная кислота — 150...200, форма­лин—40...50.
Температура раствора 30...50°С, вре­мя обработки 15...25 мин.

· Азотная кислота — 70...80, соляная кислота - 500.. .550.
Температура раствора — 50°С, время обработки — 3...5 мин.

· Азотная кислота — 100, серная кисло­та — 50, соляная кислота — 150.
Температура раствора — 85°С, время обработки — 3...10 мин.

· Соляная кислота — 150, ортофосфорная кислота — 100.
Температура раствора — 50°С, время обработки — 10...20 мин.

Последний раствор (при обработке стальных деталей) кроме очистки поверх­ности еще и фосфатирует ее. А фосфатные пленки на поверхности стальных деталей позволяют окрашивать их любы­ми красками без грунта, так как эти пленки сами служат превосходным грун­том.

Приведем еще несколько рецептов травящих растворов, составы которых на этот раз приведены в % (по массе).

· Ортофосфорная кислота — 10, бу­тиловый спирт — 83, вода — 7.
Температура раствора — 50...70°С, время обработки — 20...30 мин.

· Ортофосфорная кислота — 35, бу­тиловый спирт — 5, вода — 60.
Температура раствора — 40...60°С, время обработки — 30...35 мин.

После травления черных металлов их промывают в 15%-ном растворе кальци­нированной (или питьевой) соды. Затем тщательно промывают водой.

Отметим, что ниже составы растворов опять приводятся в г/л.

Для меди и ее сплавов

· Серная кислота — 25...40, хромо­вый ангидрид— 150...200.
Температура раствора — 25°С, время обработки — 5...10 мин.

· Серная кислота — 150, Трихромат калия — 50.
Температура раствора — 25...35°С, время обработки — 5... 15 мин.

· Трилон Б — 100.
Температура раствора — 18...25°С, время обработки — 5...10 мин.

· Хромовый ангидрид — 350, хлори­стый натрий — 50.
Температура раствора — 18...25°С, время обработки — 5...15мин.

Для алюминия и его сплавов

· Едкий натр — 50... 100.
Температура раствора — 40...60°С, время обработки — 5... 10 с.

· Азотная кислота — 35...40
Температура раствора — 20...25°С, время обработки — 3...5 с.

· Едкий натр — 25...35, кальцинированная сода — 20... 30.
Температура раствора — 40...60°С, время обработки — 0,5...2,0 мин.

· Едкий натр — 150, хлористый на­трий — 30.
Температура раствора — 60°С, время обработки—15...20 с.

Химическое полирование

Химическое полирование позволяет быстро и качественно обработать поверх­ности металлических деталей. Большое преимущество такой технологии заклю­чается в том, что с помощью ее (и только ее!) удается отполировать в домашних ус­ловиях детали со сложным профилем.

Составы растворов для химического полирования

Для углеродистых сталей (содержание компонентов указывается в каждом конкретном случае в тех или иных единицах - г/л, процентах, частях)

· Азотная кислота — 2...4, соляная кислота 2...5, ортофосфорная кислота — 15...25, остальное — вода.
Температура раствора — 70...80°С, время обработки — 1...10 мин. Содержа­ние компонентов — в % (по объему).

· Серная кислота — 0.1, уксусная кис­лота — 25, перекись водорода (30%-ная) — 13.
Температура раствора — 18...25°С, время обработки — 30...60 мин. Содержа­ние компонентов — в г/л.

· Азотная кислота — 100...200, сер­ная кислота — 200...600, соляная кисло­та — 25, ортофосфорная кислота — 400.
Температура смеси — 80...120°С, вре­мя обработки — 10...60 с. Содержание компонентов частях (по объему).

Для нержавеющей стали

· Серная кислота — 230, соляная кис­лота — 660, кислотный оранжевый краси­тель— 25.
Температура раствора — 70...75°С, время обработки — 2...3 мин. Содержание компонентов — в г/л.

· Азотная. кислота — 4...5, соляная кислота — 3...4, ортофосфорная кислота — 20...30, метилоранж — 1...1,5, остальное — вода.
Температура раствора — 18...25°С, время обработки — 5... 10 мин. Содержа­ние
компонентов — в % (по массе).

· Азотная кислота — 30...90, железистосинеродистый калий (желтая кровяная соль) — 2…15 г/л, препарат ОП-7 — 3...25, соляная кислота — 45...) 10, ортофосфорная кислота — 45...280.
Температура раствора — 30...40°С, время обработки — 15...30 мин.
Содержа­ние компонентов (кроме желтой кровя­ной соли) — в пл/л.

Последний состав применим для по­лирования чугуна и любых сталей.

Для меди

· Азотная кислота — 900, хлористый натрий — 5, сажа — 5.
Температура раствора — 18...25°С, время обработки — 15...20 с. Содержание
компонентов — г/л.

Внимание! В растворы хлористый на­трий вводят в последнюю очередь, при­чем раствор должен быть предварительно охлажден!

· Азотная кислота — 20, серная кис­лота — 80, соляная кислота — 1, хромо­вый ангидрид — 50.
Температура раствора — 13...18°С, время обработки — 1...2 мин. Содержание
компонентов — в мл.

· Азотная кислота 500, серная кисло­та — 250, хлористый натрий — 10.
Температура раствора — 18...25°С, время обработки — 10...20 с. Содержание
компонентов — в г/л.

Для латуни

· Азотная кислота — 20, соляная кис­лота — 0,01, уксусная кислота — 40, ортофосфорная кислота — 40.
Температура смеси — 25...30°С, время обработки — 20...60 с. Содержание ком­понентов
мл.

· Сернокислая медь (медный купо­рос) — 8, хлористый натрий — 16, уксус­ная кислота — 3, вода — остальное.
Температура раствора — 20°С, время обработки — 20...60 мин. Содержание компонентов
в % (по массе).

Для бронзы

· Ортофосфорная кислота — 77...79, азотнокислый калий — 21...23.
Температура смеси — 18°С, время об­работки — 0,5—3 мин. Содержание ком­понентов -
(по массе).
· Азотная кислота — 65, хлористый натрий — 1 г, уксусная кислота — 5, ортофосфорная кислота — 30, вода — 5.
Температура раствора — 18...25°С, время обработки — 1...5 с.
Содержание компонентов (кроме хлористого натрия) — в мл.

Для никеля и его сплавов (мельхиора и нейзильбера)

· Азотная кислота — 20, уксусная кис­лота — 40, ортофосфорная кислота — 40.
Температура смеси — 20°С, время об­работки — до 2 мин. Содержание компо­нентов —
в % (по массе).

· Азотная кислота — 30, уксусная кислота (ледяная) — 70.
Температура смеси — 70...80°С, время обработки — 2...3 с. Содержание компо­нентов —
в % (по объему).

Для алюминия и его сплавов