انتبه لهذه التفاصيل في إزالة الزيت والتخليل، مما يوفر الوقت والجهد ويقلل الاستهلاك!

لإتقان عملية إزالة الزيت وإدارتها بكفاءة، من الضروري فهم مبدأ الترابط بين الطلاء والركيزة المعدنية فهماً صحيحاً. غالباً ما يتم إغفال هذه النقطة، مما يُسبب صعوبات في التطبيق العملي.

تشير المواد ذات الصلة إلى أن الترابط الميكانيكي الناتج عن الخشونة الميكروية للطلاء وسطح الركيزة لا يكون قويًا إلا بوجود روابط قوى بين الجزيئات وبين المعادن بين الطلاء والركيزة المعدنية. ولا تظهر هذه القوى إلا على مسافات متناهية الصغر.

عندما تتجاوز المسافة بين الجزيئات 5μعند هذه النقطة، تتوقف قوة التجاذب بين الجزيئات عن العمل. لذلك، يمكن لطبقة رقيقة من الزيت وطبقة أكسيد على سطح الركيزة أن تعيق قوة التجاذب بين الجزيئات أو قوة التجاذب المعدني.

لتحقيق الترابط المذكور أعلاه، من الضروري إزالة بقع الزيت والصدأ وقشور الأكسيد من المنتجات بدقة متناهية. ولا يعني مصطلح "بدقة متناهية" أن يكون السطح نظيفًا تمامًا بعد المعالجة المسبقة للطلاء، بل يعني فقط أن يكون سطحه مناسبًا. ويعني ذلك إزالة الطبقات الضارة بالطلاء الكهربائي بعد المعالجة المسبقة واستبدالها بطبقات مناسبة لاستقبال الطلاء الكهربائي.

في الوقت نفسه، يتطلب المعالجة المسبقة للطلاء أن يكون سطح المعدن مستويًا تمامًا. بعد المعالجات الميكانيكية كالصقل والتلميع والتنظيف بالرمل، تُزال الخدوش والنتوءات والعيوب الأخرى الظاهرة على السطح، بحيث يفي سطح الركيزة بمتطلبات تسوية الركيزة وتشطيب الأجزاء المطلية قبل إزالة الزيوت والصدأ.

يجب أن تكون هذه النقطة واضحة. فقط عندما تكون هذه النقطة واضحة يمكننا اختيار عملية المعالجة المسبقة للطلاء وصيغتها بشكل صحيح وعملي من بين الصيغ المماثلة للمعالجة المسبقة للطلاء.

 كيفية تطبيق عملية إزالة الشحوم في الإنتاج؟

يُعتمد عادةً على إزالة الشحوم باستخدام المحاليل القلوية. ويتم اختيار تركيبة محلول إزالة الشحوم وظروف العملية وفقًا لحالة بقع الزيت ونوع المعدن.

عندما تتراكم كمية كبيرة من الشحوم على السطح، أي عندما تكون طبقة الزيت سميكة جدًا وذات ملمس دهني ولزج، يصعب إزالتها باستخدام التنظيف القلوي وحده. لذا، من الضروري أولًا استخدام طرق أخرى، مثل التنظيف بالفرشاة مع المذيبات كمعالجة أولية لإزالة الشحوم، ثم إجراء التنظيف القلوي. يُذكر أن محلول التنظيف القلوي شديد القلوية، وقد يُسبب تآكلًا واضحًا عند تفاعله مع بعض المعادن.

لذا، عند إزالة الشحوم من الأجزاء المطلية كالألومنيوم والزنك، ينبغي إجراء العملية في ظروف منخفضة الحرارة والقلوية قدر الإمكان. من المقبول عمومًا معالجة الأجزاء الفولاذية بمحاليل قلوية أعلى، ولكن عند معالجة الأجزاء المعدنية غير الحديدية، يجب ضبط درجة حموضة محلول إزالة الشحوم ضمن نطاق مناسب. على سبيل المثال، يجب ضبط درجة حموضة الألومنيوم والزنك وسبائكهما بحيث لا تتجاوز 11، ويجب ألا تتجاوز مدة إزالة الشحوم لهذه المنتجات 3 دقائق.

من منظور التكلفة، يُفضّل البعض إزالة الشحوم في درجات حرارة منخفضة، لكن خفض درجة الحرارة يتعارض مع تحسين الكفاءة. فكلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت سرعة التفاعل الفيزيائي والكيميائي بين الشحوم الملتصقة بالسطح ومادة التنظيف، وبالتالي أصبحت عملية إزالة الشحوم أسهل.

أثبتت التجارب أن لزوجة بقع الزيت تقل مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يُسهّل عملية إزالة الشحوم، بينما لا تُحقق درجات الحرارة المنخفضة هذا التأثير. لذا، يُنصح باستخدام المستحلبات والمواد الفعالة سطحياً. أما فيما يتعلق بفعالية إزالة الشحوم عند درجات الحرارة العالية، وتحديد درجة الحرارة المناسبة، فقد رأى الكاتب أن درجة حرارة تتراوح بين 70 و80 درجة مئوية هي الأفضل. كما تُساعد هذه الدرجة على التخلص من الإجهاد المتبقي في المعدن الأساسي الناتج عن عمليات التشغيل، مما يُحسّن بشكل كبير من تماسك الطلاء، خاصةً بين طبقات النيكل المتعددة.

يمكن معالجة الأجزاء الفولاذية العامة بتقنية إزالة الشحوم المركبة، مثل إزالة الشحوم الكاثودية أولاً لمدة 3-5 دقائق، ثم إزالة الشحوم الأنودية لمدة 1-2 دقيقة، أو إزالة الشحوم الأنودية أولاً لمدة 3-5 دقائق، ثم إزالة الشحوم الكاثودية لمدة 1-2 دقيقة. ويمكن تحقيق ذلك من خلال عمليتي إزالة شحوم أو باستخدام مصدر طاقة مزود بجهاز تبديل.

بالنسبة للفولاذ عالي المقاومة، وفولاذ الزنبرك، والأجزاء الرقيقة، ولتجنب التقصف الهيدروجيني، يُجرى فقط التنظيف الأنودي للشحوم لعدة دقائق. أما بالنسبة لأجزاء المعادن غير الحديدية مثل النحاس وسبائكه، فلا يُمكن استخدام التنظيف الأنودي للشحوم، ويُسمح فقط بالتنظيف الكاثودي للشحوم لمدة دقيقة إلى دقيقتين.

فيما يتعلق بتحضير محلول إزالة الشحوم وصيانته، فإن تحضير محاليل إزالة الشحوم الكيميائية والكهربائية بسيط نسبيًا. أولًا، استخدم ثلثي حجم الخزان من الماء لإذابة جميع المواد باستثناء المواد الفعالة سطحيًا، مع التقليب المستمر (لمنع تكتل المادة). ولأن هذه المواد تُطلق حرارة عند ذوبانها، فلا داعي لتسخينها. يجب إذابة المواد الفعالة سطحيًا بشكل منفصل في الماء الساخن قبل إضافتها. إذا لم تذب دفعة واحدة، يمكن سكب السائل الصافي العلوي ثم إضافة الماء لإذابتها. أضف الكمية المحددة وحرك جيدًا قبل الاستخدام.

 ينبغي إيلاء الاهتمام لإدارة سائل إزالة الزيت:

① اختبر المواد وقم بتجديدها بانتظام. يجب تجديد المواد الفعالة بالسطح بمقدار يتراوح بين ثلث ونصف الكمية الأصلية أسبوعيًا أو كل أسبوعين حسب حجم الإنتاج.

٢- يجب ألا تحتوي ألواح الحديد المستخدمة على شوائب معدنية ثقيلة زائدة لمنع دخولها إلى الطلاء. ينبغي الحفاظ على كثافة التيار عند ٥-١٠ أمبير/ديسيمتر مربع، ويجب أن يضمن اختيارها تكوّن فقاعات كافية. هذا لا يضمن فقط الفصل الميكانيكي لقطرات الزيت عن سطح القطب، بل يُحرك المحلول أيضًا. عندما يكون تلطخ السطح بالزيت ثابتًا، كلما زادت كثافة التيار، زادت سرعة إزالة الشحوم.

③ يجب إزالة بقع الزيت العائمة في الخزان في الوقت المناسب.

④ قم بتنظيف الرواسب والأوساخ الموجودة في الخزان بانتظام، وقم بتغيير محلول الخزان على الفور.

⑤ حاول استخدام مواد خافضة للتوتر السطحي منخفضة الرغوة في الإلكتروليت؛ وإلا فإن إدخالها في خزان الطلاء الكهربائي سيؤثر على الجودة.

كيفية إتقان وإدارة عملية التخليل الحمضي (التخليل)؟

كما هو الحال في عملية إزالة الشحوم، يلعب التخليل الحمضي (المعالجة الكيميائية) دورًا هامًا في المعالجة المسبقة للطلاء. تُستخدم هاتان العمليتان معًا في إنتاج الطلاء المسبق، وهدفهما الرئيسي هو إزالة الصدأ وطبقات الأكسيد من أجزاء الطلاء المعدني.

عادةً، تُسمى العملية المستخدمة لإزالة كمية كبيرة من الأكاسيد بالحفر القوي، بينما تُسمى العملية المستخدمة لإزالة طبقات الأكسيد الرقيقة التي بالكاد تُرى بالعين المجردة بالحفر الضعيف، والذي ينقسم بدوره إلى حفر كيميائي وحفر كهروكيميائي. يُستخدم الحفر الضعيف كمعالجة نهائية بعد الحفر القوي، أي قبل دخول قطعة العمل في عملية الطلاء الكهربائي. وهي عملية لتنشيط سطح المعدن، وغالبًا ما يتم إغفالها أثناء الإنتاج، وهذا تحديدًا أحد أسباب تقشر الطلاء الكهربائي.

إذا كان محلول الحفر الضعيف أحد مكونات محلول الطلاء التالي، أو إذا كان إدخاله لن يؤثر على محلول الطلاء، فمن الأفضل وضع أجزاء الطلاء المنشطة مباشرة في خزان الطلاء دون تنظيف.

على سبيل المثال، مع محلول تنشيط الحمض المخفف المستخدم قبل طلاء النيكل، لضمان سير عملية الحفر بسلاسة، يجب إجراء إزالة الشحوم قبل الحفر؛ وإلا فلن يتمكن الحمض وأكاسيد المعادن من الاتصال بشكل جيد، وسيكون من الصعب حدوث تفاعل الذوبان الكيميائي.

لذلك، لإتقان عملية الحفر الحمضي بشكل جيد، من الضروري أيضًا توضيح هذه المبادئ الأساسية نظريًا.

عادةً، لإزالة طبقة الأكسيد من قطع الحديد والصلب، يُستخدم حمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك بشكل أساسي في عملية التخريش الحمضي. ورغم بساطة هذه الطريقة، إلا أنه يصعب تحقيق النتائج المرجوة في الإنتاج الفعلي إذا لم تُراعَ الدقة والاهتمام.

تعتمد معايير اختيار ظروف عملية التخليل بحمض الكبريتيك عادةً على الخبرة، وذلك من خلال ملاحظة مظهر قطعة العمل بعد التخليل، وهو أمر لا يمكن التحكم فيه كميًا. وقد أظهرت التجارب أن تأثير التخليل بحمض الكبريتيك في إزالة طبقات الأكسيد عند درجة حرارة 40 درجة مئوية يكون أكبر بكثير منه عند 20 درجة مئوية، ولكن عند زيادة درجة الحرارة أكثر، لا يزداد تأثير التقشير بشكل متناسب.

في الوقت نفسه، في حمض الكبريتيك بتركيز أقل من 20%، تزداد سرعة التخريش الحمضي مع زيادة التركيز، بينما تنخفض عند تجاوز التركيز 20%. لهذا السبب، نعتقد أن ظروف المعالجة القياسية بتركيز حمض كبريتيك يتراوح بين 10% و20% والتخريش عند درجة حرارة أقل من 60 درجة مئوية هي الأنسب. تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه فيما يتعلق بدرجة تقادم محلول حمض الكبريتيك، فإنه عمومًا، عندما يتجاوز محتوى الحديد في محلول التخليل 80 غ/لتر، ويتجاوز محتوى كبريتات الحديدوز 2.5 غ/لتر، يصبح محلول حمض الكبريتيك غير صالح للاستخدام.

في هذا الوقت، يجب تبريد المحلول لتبلوره وإزالة كبريتات الحديدوز الزائدة، ثم يجب إضافة حمض جديد لتلبية متطلبات العملية.

معايير اختيار ظروف عملية التخريش الحمضي باستخدام حمض الهيدروكلوريك: يجب ضبط التركيز عمومًا بين 10% و20%، ويجب إجراء العملية في درجة حرارة الغرفة. بالمقارنة مع حمض الكبريتيك، في ظل نفس ظروف التركيز ودرجة الحرارة، تكون سرعة التخريش باستخدام حمض الهيدروكلوريك أسرع بمقدار 1.5 إلى 2 مرة من سرعة التخريش باستخدام حمض الكبريتيك.

يعتمد اختيار حمض الكبريتيك أو حمض الهيدروكلوريك في عملية التخريش الحمضي على ظروف الإنتاج الفعلية. فعلى سبيل المثال، في التخريش القوي للمعادن الحديدية، يُستخدم غالبًا حمض الكبريتيك أو حمض الهيدروكلوريك، أو مزيج منهما بنسبة معينة.

مع ذلك، يعتمد نوع الحمض المستخدم في التخريش الكيميائي القوي على تركيب وبنية الأكاسيد الموجودة على سطح أجزاء الحديد والصلب. في الوقت نفسه، من الضروري ضمان سرعة تخريش عالية، وتكلفة إنتاج منخفضة، وأقل قدر ممكن من التشوه البُعدي وهشاشة الهيدروجين للمنتجات المعدنية. لكن يجب التنويه إلى أن إزالة طبقات الأكسيد في حمض الهيدروكلوريك تعتمد بشكل أساسي على الذوبان الكيميائي للحمض، وأن تأثير التقشير الميكانيكي للهيدروجين أقل بكثير من تأثيره في حمض الكبريتيك. لذا، يكون استهلاك الحمض عند استخدام حمض الهيدروكلوريك وحده أعلى منه عند استخدام حمض الكبريتيك وحده.

عندما تحتوي طبقات الصدأ والأكسيد على سطح الأجزاء المطلية على كمية كبيرة من أكاسيد الحديد عالية التكافؤ، يمكن استخدام التخريش الحمضي المختلط، الذي لا يُحدث فقط تأثيرًا مُمزقًا للهيدروجين على طبقات الأكسيد، بل يُسرّع أيضًا من التحلل الكيميائي للأكاسيد. أما إذا كان سطح المعدن يحتوي فقط على نواتج صدأ سائبة (Fe₂O₃ بشكل أساسي)، فيمكن استخدام حمض الهيدروكلوريك وحده للتخريش نظرًا لسرعة التخريش العالية، وقلة ذوبان المادة الأساسية، وانخفاض هشاشة الهيدروجين.

لكن عندما يكون سطح المعدن مغطى بطبقة أكسيد كثيفة، فإن استخدام حمض الهيدروكلوريك وحده يستهلك كمية أكبر، ويكون له تكلفة أعلى، وله تأثير تقشير أسوأ على طبقة الأكسيد مقارنة بحمض الكبريتيك، لذلك فإن حمض الكبريتيك أفضل.

يمكن إجراء عملية الحفر الإلكتروليتي (الحمض الإلكتروليتي، الحفر الكهروكيميائي)، سواء كان التحليل الكهربائي الكاثودي، أو التحليل الكهربائي الأنودي، أو التحليل الكهربائي العكسي الدوري (الذي يغير بشكل دوري الأقطاب الموجبة والسالبة لقطعة العمل)، في محلول حمض الكبريتيك بنسبة 5٪ - 20٪.

بالمقارنة مع التخريش الكيميائي، يتميز التخريش الإلكتروليتي بقدرته على إزالة طبقات الأكسيد الملتصقة بقوة بسرعة أكبر، وتقليل تآكل المعدن الأساسي، وسهولة التشغيل والإدارة، وملاءمته لخطوط الطلاء الكهربائي الأوتوماتيكية. ويُستخدم التحليل الكهربائي المقاوم للتآكل على نطاق واسع في اليابان لإزالة طبقات الأكسيد من الفولاذ المقاوم للصدأ.

في الصين، يستخدم الكثيرون التخليل الإلكتروليتي الكاثودي والأنودي مع إزالة الشحوم الإلكتروليتية كمعالجة تمهيدية للطلاء. يُعدّ التخليل الإلكتروليتي الأنودي بالحمض مناسبًا للمعادن الحديدية، حيث يُناسب معالجة الأجزاء المعدنية التي تحتوي على كميات كبيرة من طبقات الأكسيد والصدأ، ويمكن إجراؤه في الغالب عند درجة حرارة الغرفة. يمكن أن تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة سرعة التخريش الحمضي، ولكن ليس بنفس فعالية التخريش الكيميائي بالحمض. كما يمكن أن تؤدي زيادة كثافة التيار إلى تسريع التخريش الحمضي، ولكن إذا كانت الكثافة عالية جدًا، فسيتعرض المعدن الأساسي للتخميل.

في هذه المرحلة، يختفي التحلل الكيميائي والكهروكيميائي للمعدن الأساسي تقريبًا، ولا يتبقى سوى تأثير تقشير الأكسجين لطبقات الأكسيد. لذا، تزداد سرعة الحفر بشكل طفيف، وهو ما يتطلب مهارة عالية. عادةً، تكون كثافة التيار المناسبة من 5 إلى 10 أمبير/ديسيمتر مربع. بالنسبة للحفر الحمضي الأنودي، يمكن استخدام ثيوريا أورثو-زيلين أو غراء الخشب المُسلفن كمثبطات، بجرعة من 3 إلى 5 غ/لتر؛ أما بالنسبة للحفر الحمضي الإلكتروليتي الكاثودي للمعادن الحديدية، فيمكن استخدام محلول حمض الكبريتيك، أو مزيج حمضي بنسبة 5% من حمض الكبريتيك و5% من حمض الهيدروكلوريك، بالإضافة إلى كمية مناسبة من كلوريد الصوديوم. نظرًا لعدم وجود عملية تحلل كيميائي وكهروكيميائي واضحة للركيزة المعدنية (الحديد)، فإن إضافة مركبات تحتوي على أيونات الكلوريد (Cl⁻) بشكل مناسب يمكن أن يساعد في تفكيك طبقات الأكسيد على سطح الأجزاء وتسريع عملية الحفر. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام الفورمالديهايد أو اليوروتروبين كمثبطات.

باختصار، يُستخدم حمض الكبريتيك على نطاق واسع في عملية التخريش الحمضي للفولاذ والنحاس والنحاس الأصفر. إضافةً إلى ذلك، يُستخدم حمض الكبريتيك، مع حمض الكروميك وثنائي الكرومات، كعامل لإزالة الأكاسيد والشوائب من الألومنيوم.

يُستخدم حمض الهيدروكلوريك مع حمض الهيدروفلوريك أو حمض النيتريك أو كليهما لإزالة طبقات الأكسيد من الفولاذ المقاوم للصدأ. تكمن ميزة حمض الهيدروكلوريك في قدرته على تخليل العديد من المعادن بفعالية في درجة حرارة الغرفة؛ أما من عيوبه، فينبغي توخي الحذر لتجنب تلوث أبخرة حمض الهيدروكلوريك ورذاذ الحمض.

بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم حمض النيتريك وحمض الفوسفوريك بشكل شائع في المعالجة اليدوية قبل الطلاء. يُعد حمض النيتريك مكونًا أساسيًا في العديد من عوامل النقش اللامعة. يُخلط مع حمض الهيدروفلوريك لإزالة طبقات الأكسيد الناتجة عن المعالجة الحرارية من الألومنيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك النيكل والحديد، والتيتانيوم، والزركونيوم، وبعض سبائك الكوبالت.

يُستخدم حمض الفوسفوريك لإزالة الصدأ من القطع الفولاذية، كما يُستخدم في محاليل خاصة للخزانات الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس الأصفر والنحاس. ويُستخدم مزيج من حمض الفوسفوريك وحمض النيتريك وحمض الأسيتيك في المعالجة الأولية لعملية الأنودة اللامعة لقطع الألومنيوم. وقد أثبت حمض الفلوروبوريك فعاليته كأفضل محلول تخليل لسبائك الرصاص أو قطع النحاس أو النحاس الأصفر الملحومة بالقصدير.

وقد ورد أن إزالة قشور وأكاسيد المعادن تستهلك 5٪ من إنتاج حمض الكبريتيك في العالم، و25٪ من حمض الهيدروكلوريك، ومعظم حمض الهيدروفلوريك، وكمية كبيرة من حمض النيتريك وحمض الفوسفوريك.

لذا، يُعدّ إتقان استخدام هذه الأحماض في عملية التخريش الحمضي مسألةً بالغة الأهمية في تقنية المعالجة المسبقة للطلاء. ورغم سهولة استخدامها، إلا أن استخدامها بكفاءة، وترشيد استهلاكها، وتقليل استهلاكها، ليس بالأمر الهيّن.