Pro zvládnutí a správné řízení procesu odstraňování oleje je nutné správně pochopit princip vazby mezi povlakem a kovovým podkladem. Tento bod se často přehlíží, což v praxi přináší potíže.
Relevantní materiály poukazují na to, že mechanická vazba způsobená mikrodrsností povlaku a povrchu substrátu je silná pouze tehdy, když mezi povlakem a kovovým substrátem existuje intermolekulární a intermetalická silová vazba. Intermolekulární a intermetalické síly se mohou projevit pouze ve velmi malé vzdálenosti.
Když vzdálenost mezi molekulami přesáhne 5μm, mezimolekulární síla již nefunguje. Proto tenký olejový film a oxidový film na povrchu substrátu může také bránit mezimolekulární nebo kovové vazebné síle.
Aby bylo dosaženo výše uvedeného spojení, je nutné z výrobků důkladně odstranit olejové skvrny, rez a oxidační okapy. „Důkladně“, o kterém mluvíme, neznamená, že povrch musí být po předběžném pokovování absolutně čistý, ale pouze to, že má kvalifikovaný povrch. Takzvaný kvalifikovaný povrch ve skutečnosti znamená, že filmy, které jsou škodlivé pro galvanické pokovování, musí být po předběžném pokovování odstraněny a nahrazeny filmy, které jsou vhodné pro galvanické pokovování.
Zároveň je nutné, aby byl kovový povrch před pokovováním absolutně rovný. Po mechanickém ošetření, jako je broušení, leštění, omílání, pískování atd., se odstraní viditelné škrábance, otřepy a další vady na povrchu, aby povrch substrátu splňoval požadavky na vyrovnání a konečnou úpravu pokovených dílů před odstraněním oleje a rzi.
Tento bod musí být jasný. Pouze tehdy, když je tento bod jasný, můžeme správně a prakticky zvolit postup a recepturu procesu předběžného pokovování z podobných receptur pro předběžné pokovování.
Jak aplikovat proces odmašťování ve výrobě?
Obvykle se používá alkalické odmašťování. Složení odmašťovacího roztoku a procesní podmínky se volí podle stavu olejové skvrny a typu kovového materiálu.
Pokud na povrchu ulpívá velké množství mastnoty, tj. vrstva oleje je velmi silná a má mastný a lepkavý pocit, nelze ji snadno odstranit pouze alkalickým odmašťováním. Je nutné nejprve použít jiné metody, jako je kartáčování s rozpouštědlem pro předúpravu odmašťování, a poté provést alkalické odmašťování. Alkalický odmašťovací roztok je silně alkalický a při reakci s některými kovy způsobí zjevnou korozi.
Proto by se odmašťování pokovených dílů, jako je hliník a zinek, mělo provádět co nejvíce za nízkých teplot a s nízkým obsahem alkálií. Obecně je přijatelné ošetřovat ocelové díly s vyšší zásaditostí, ale při ošetřování neželezných kovů by mělo být pH odmašťovacího roztoku upraveno na vhodný rozsah. Například hliník, zinek a jejich slitiny by měly mít pH kontrolované pod 11 a doba odmašťování u těchto produktů by neměla překročit 3 minuty.
Z hlediska nákladů někteří doporučují odmašťování za nízkých teplot, ale snížení teploty je v rozporu se zlepšením účinnosti. Čím vyšší teplota, tím rychlejší je fyzikální a chemická reakce mezi mastnotou ulpívající na povrchu a čisticím prostředkem a tím snazší je odmašťování.
Praxe prokázala, že viskozita olejových skvrn klesá s rostoucí teplotou, takže odmašťování se snáze provádí, ale nízká teplota tento účinek nemá. Proto se zvažuje použití emulgátorů a povrchově aktivních látek. Pokud jde o to, zda je odmašťování za vysokých teplot vhodné a jaká teplota je vhodná k regulaci, autorova zkušenost ukazuje, že 70–80 °C je lepší. To může také pomoci eliminovat zbytkové pnutí v základním kovu způsobené obráběním, což je velmi prospěšné pro zlepšení přilnavosti povlaku, zejména mezi vícevrstvými nikly.
U běžných ocelových dílů lze použít kombinované odmašťování, například nejprve katodické odmašťování po dobu 3–5 minut a poté anodické odmašťování po dobu 1–2 minut, nebo nejprve anodické odmašťování po dobu 3–5 minut a poté katodické odmašťování po dobu 1–2 minut. Toho lze dosáhnout dvěma odmašťovacími procesy nebo použitím napájecího zdroje s komutačním zařízením.
U vysokopevnostní oceli, pružinové oceli a tenkých dílů se, aby se zabránilo vodíkovému křehnutí, provádí pouze anodické odmašťování po dobu několika minut. U neželezných kovových dílů, jako je měď a slitiny mědi, se však anodické odmašťování použít nedá a je povoleno pouze katodické odmašťování po dobu 1–2 minut.
Pokud jde o přípravu a údržbu odmašťovacího roztoku, je příprava chemických a elektrolytických odmašťovacích roztoků relativně jednoduchá. Nejprve se použijí 2/3 objemu nádrže vody k rozpuštění ostatních materiálů kromě povrchově aktivních látek a současně se míchají (aby se zabránilo spékání léku). Protože tyto léčivé látky při rozpouštění uvolňují teplo, není třeba je zahřívat. Povrchově aktivní látky by se měly před přidáním rozpustit samostatně v horké vodě. Pokud se nerozpustí najednou, lze horní čirou tekutinu vylít a poté přidat vodu pro rozpuštění. Doplňte do stanoveného objemu a před použitím dobře promíchejte.
Pozornost je třeba věnovat správě kapaliny pro odstraňování oleje:
① Pravidelně testujte a doplňujte materiály. Povrchově aktivní látky by měly být doplňovány v množství 1/3 až 1/2 původního množství týdně nebo každé dva týdny v závislosti na objemu výroby.
② Použité železné desky by neměly obsahovat nadměrné množství těžkých kovových nečistot, aby se zabránilo jejich vniknutí do povlaku. Hustota proudu by měla být udržována na 5–10 A/dm² a její volba by měla zajistit dostatečný vývoj bublin. To nejen zajišťuje mechanické oddělení olejových kapiček od povrchu elektrody, ale také promíchává roztok. Pokud je povrchová olejová skvrna konstantní, čím vyšší je hustota proudu, tím rychlejší je rychlost odmašťování.
③ Plovoucí olejové skvrny v nádrži by měly být včas odstraněny.
④ Pravidelně odstraňujte kaly a nečistoty v nádrži a roztok v nádrži včas vyměňujte.
⑤ Snažte se v elektrolytu používat povrchově aktivní látky s nízkou pěnivostí, jinak jejich přidání do galvanické nádrže ovlivní kvalitu.
Jak zvládnout a řídit proces leptání (moření) kyselinou?
Stejně jako proces odmašťování hraje důležitou roli v předpokovovací úpravě kyselinové leptání (moření). Tyto dva procesy se používají společně v předpokovovací výrobě a jejich hlavním účelem je odstranění rzi a oxidových okujů z kovových pokovovaných dílů.
Obvykle se proces používaný k odstranění velkého množství oxidů nazývá silné leptání a proces používaný k odstranění tenkých oxidových filmů, které jsou pouhým okem sotva viditelné, se nazývá slabé leptání, které lze dále rozdělit na chemické leptání a elektrochemické leptání. Slabé leptání se používá jako konečný proces úpravy po silném leptání, tj. předtím, než obrobek vstoupí do procesu galvanického pokovování. Jedná se o proces aktivace kovového povrchu a ve výrobě se snadno přehlíží, což je právě jeden z důvodů loupání při galvanickém pokovování.
Pokud je slabý leptací roztok jednou ze složek dalšího pokovovacího roztoku nebo pokud jeho přidání neovlivní pokovovací roztok, je lepší aktivované pokovovací díly vložit přímo do pokovovací nádrže bez čištění.
Například při použití zředěného aktivačního roztoku kyseliny před niklováním je nutné pro zajištění plynulého průběhu leptání před leptáním provést odmaštění; jinak se kyselina a oxidy kovů nemohou dobře spojit a chemická rozpouštěcí reakce bude obtížně probíhat.
Proto je pro dobré zvládnutí leptání kyselinou nutné teoreticky objasnit i tyto základní principy.
Obvykle se k odstranění oxidových usazenin ze železných a ocelových dílů používá hlavně kyselina sírová a kyselina chlorovodíková pro leptání kyselinou. Metoda je jednoduchá, ale v reálné výrobě je obtížné dosáhnout očekávaného účelu, pokud se jí nevěnuje dostatečná pozornost.
Kritéria výběru podmínek leptání kyselinou sírovou jsou obvykle založena na zkušenostech, které lze identifikovat podle vzhledu obrobku po moření, což koneckonců nelze kvantitativně kontrolovat. Praxe ukázala, že účinek moření kyselinou sírovou na odstraňování oxidických povlaků při 40 °C je mnohem větší než při 20 °C, ale při dalším zvýšení teploty se efekt odlupování úměrně nezvyšuje.
Zároveň v kyselině sírové s koncentrací nižší než 20 % se s rostoucí koncentrací rychlost leptání kyselinou zrychluje, ale když koncentrace překročí 20 %, rychlost leptání kyselinou se spíše snižuje. Z tohoto důvodu se domníváme, že standardní procesní podmínky s koncentrací kyseliny sírové 10 %–20 % a leptáním pod 60 °C jsou vhodnější. Je třeba také poznamenat, že s ohledem na stupeň stárnutí roztoku kyseliny sírové obecně platí, že pokud obsah železa v mořícím roztoku přesáhne 80 g/l a obsah síranu železnatého přesáhne 2,5 g/l, roztok kyseliny sírové již nelze použít.
V tomto okamžiku by měl být roztok ochlazen, aby krystalizoval a odstranil se přebytečný síran železnatý, a poté by měla být přidána nová kyselina, aby byly splněny požadavky procesu.
Kritéria výběru pro podmínky procesu leptání kyselinou chlorovodíkovou: koncentrace by měla být obecně kontrolována na 10 %–20 % a proces by měl být prováděn při pokojové teplotě. Ve srovnání s kyselinou sírovou je za stejných podmínek koncentrace a teploty rychlost leptání kyseliny chlorovodíkové 1,5–2krát rychlejší než u kyseliny sírové.
Zda se pro leptání kyselinou použije kyselina sírová nebo kyselina chlorovodíková, závisí na konkrétní situaci dané výroby. Například při silném leptání železných kovů se často používá kyselina sírová nebo kyselina chlorovodíková, případně „směs kyselin“ obou v určitém poměru.
Typ kyseliny použité pro chemické silné leptání však závisí na složení a struktuře oxidů na povrchu železných a ocelových dílů. Zároveň je nutné zajistit vysokou rychlost leptání, nízké výrobní náklady a co nejmenší rozměrovou deformaci a vodíkové křehnutí kovových výrobků. Je však třeba si uvědomit, že odstraňování oxidických povlaků v kyselině chlorovodíkové se spoléhá hlavně na chemické rozpouštění kyseliny chlorovodíkové a mechanický odlupovací účinek vodíku je mnohem menší než u kyseliny sírové. Proto je spotřeba kyseliny při použití samotné kyseliny chlorovodíkové vyšší než při použití samotné kyseliny sírové.
Pokud rez a oxidové povlaky na povrchu pokovených dílů obsahují velké množství vysokomocných oxidů železa, lze použít leptání směsnou kyselinou, které nejenže vyvíjí trhací účinek vodíku na oxidové povlaky, ale také urychluje chemické rozpouštění oxidů. Pokud však kovový povrch obsahuje pouze uvolněné produkty rzi (zejména Fe₂O₃), lze k leptání použít samotnou kyselinu chlorovodíkovou, a to díky její rychlé rychlosti leptání, menšímu rozpouštění substrátu a menší vodíkové křehkosti.
Pokud má však kovový povrch hustý oxidový povlak, použití samotné kyseliny chlorovodíkové spotřebuje více materiálu, je nákladnější a má horší odlupovací účinek na oxidový povlak než kyselina sírová, takže kyselina sírová je lepší.
Elektrolytické leptání (elektrolytická kyselina, elektrochemické leptání), ať už katodická elektrolýza, anodická elektrolýza nebo PR elektrolýza (periodická reverzní elektrolýza, která periodicky mění kladný a záporný pól obrobku), lze provádět v 5%-20% roztoku kyseliny sírové.
Ve srovnání s chemickým leptáním dokáže elektrolytické leptání rychleji odstranit pevně vázané oxidové povlaky, způsobuje menší korozi základního kovu, je snadno ovladatelné a spravovatelné a je vhodné pro automatické galvanické linky. PR elektrolýza se v Japonsku široce používá k odstraňování oxidových povlaků z nerezové oceli.
V Číně se pro předběžné ošetření pokovováním používá katodické a anodické elektrolytické moření v kombinaci s elektrolytickým odmašťováním. Anodická elektrolytická kyselina pro železné kovy je vhodná pro zpracování kovových dílů s velkým množstvím oxidických okujů a rzi a lze ji většinou provádět při pokojové teplotě. Zvýšení teploty může zvýšit rychlost leptání kyselinou, ale ne tolik jako chemické leptání kyselinou. Zvýšení hustoty proudu může urychlit rychlost leptání kyselinou, ale pokud je příliš vysoká, základní kov bude pasivován.
V tomto okamžiku chemické a elektrochemické rozpouštění základního kovu v podstatě mizí a zbývá pouze odlupovací účinek kyslíku na oxidických povlakech. Rychlost leptání se proto jen málo zvyšuje, což je nutné zvládnout s rozvahou. Obvykle je vhodná proudová hustota 5–10 A/dm². Pro anodické leptání kyselinou lze jako inhibitor použít o-xylenthiomočovinu nebo sulfonované lepidlo na dřevo s dávkou 3–5 g/l; pro katodickou elektrolytickou kyselinu železných kovů lze použít roztok kyseliny sírové nebo směs kyseliny asi 5 % kyseliny sírové a 5 % kyseliny chlorovodíkové s odpovídajícím množstvím chloridu sodného. Protože neexistuje žádný zjevný proces chemického a elektrochemického rozpouštění kovového substrátu (železa), může vhodné přidání sloučenin obsahujících Cl⁻ pomoci uvolnit oxidové povlaky na povrchu dílů a urychlit rychlost leptání. Současně lze jako inhibitor použít formaldehyd nebo urotropin.
Stručně řečeno, kyselina sírová se široce používá k leptání oceli, mědi a mosazi kyselinou. Kromě výše uvedeného se kyselina sírová spolu s kyselinou chromovou a dichromany používá jako činidlo pro odstraňování oxidů a sazí z hliníku.
Používá se společně s kyselinou fluorovodíkovou nebo kyselinou dusičnou, případně s oběma, k odstranění oxidických povlaků z nerezové oceli. Výhodou kyseliny chlorovodíkové je, že dokáže účinně mořet mnoho kovů při pokojové teplotě; jednou z jejích nevýhod je, že je třeba věnovat pozornost prevenci znečištění parami HCl a kyselou mlhou.
Kromě toho se kyselina dusičná a kyselina fosforečná běžně používají také při ručním předpokovování. Kyselina dusičná je důležitou složkou mnoha lesklých leptadel. Smíchává se s kyselinou fluorovodíkovou k odstraňování oxidických povlaků z tepelného zpracování z hliníku, nerezové oceli, slitin na bázi niklu a železa, titanu, zirkonia a některých slitin na bázi kobaltu.
Kyselina fosforečná se používá k odstraňování rzi z ocelových dílů a také ve speciálních nádržových roztocích pro nerezovou ocel, hliník, mosaz a měď. Směs kyseliny fosforečné, kyseliny dusičné a kyseliny octové se používá k předúpravě lesklého eloxování hliníkových dílů. Kyselina fluoroboritá se ukázala jako nejúčinnější mořicí roztok pro slitiny na bázi olova nebo měděné či mosazné díly s cínovou pájkou.
Bylo hlášeno, že odstraňování povlaků a oxidů oxidů kovů spotřebuje 5 % světové produkce kyseliny sírové, 25 % kyseliny chlorovodíkové, většinu kyseliny fluorovodíkové a velké množství kyseliny dusičné a kyseliny fosforečné.
Správné zvládnutí použití těchto kyselin pro leptání kyselinami je proto samozřejmě důležitou otázkou v aplikační technologii předběžné úpravy pokovováním. Není však obtížné je používat, ale není snadné je správně používat, šetřit je a snižovat spotřebu.
Čas zveřejnění: 29. ledna 2026