به این جزئیات در حذف روغن و ترشی توجه کنید که باعث صرفه جویی در وقت، تلاش و کاهش مصرف می شود!

برای تسلط و مدیریت خوب فرآیند حذف روغن، لازم است که اصل پیوند بین پوشش و زیرلایه فلزی به درستی درک شود. این نکته اغلب نادیده گرفته می‌شود و در نتیجه مشکلاتی را در عمل ایجاد می‌کند.

مطالب مرتبط اشاره می‌کنند که پیوند مکانیکی ناشی از زبری ریز پوشش و سطح زیرلایه تنها زمانی قوی است که پیوند نیروی بین مولکولی و بین فلزی بین پوشش و زیرلایه فلزی وجود داشته باشد. نیروهای بین مولکولی و بین فلزی فقط می‌توانند در فاصله بسیار کمی ظاهر شوند.

وقتی فاصله بین مولکول‌ها از ۵ بیشتر شودμm، نیروی بین مولکولی دیگر کار نمی‌کند. بنابراین، یک لایه نازک روغن و لایه اکسید روی سطح زیرلایه نیز می‌تواند مانع نیروی پیوند بین مولکولی یا فلزی شود.

برای دستیابی به چسبندگی ذکر شده در بالا، لازم است لکه‌های روغن، زنگ‌زدگی و پوسته اکسید به طور کامل از روی محصولات پاک شوند. منظور از «کاملاً کامل» این نیست که سطح پس از عملیات پیش از آبکاری کاملاً تمیز باشد، بلکه فقط به این معنی است که سطح دارای سطح واجد شرایط باشد. اصطلاح سطح واجد شرایط در واقع به این معنی است که لایه‌های نازکی که برای آبکاری مضر هستند باید پس از عملیات پیش از آبکاری برداشته شده و با لایه‌هایی که برای پذیرش آبکاری مناسب هستند جایگزین شوند.

در عین حال، از طریق عملیات پیش از آبکاری، سطح فلز باید کاملاً صاف باشد. پس از عملیات مکانیکی مانند سنگ زنی، صیقل کاری، غلتاندن، سندبلاست و غیره، خراش‌ها، بریدگی‌ها و سایر عیوب آشکار روی سطح برطرف می‌شوند، به طوری که سطح زیرلایه الزامات تراز کردن زیرلایه و پرداخت قطعات آبکاری شده قبل از روغن زدایی و زنگ زدایی را برآورده می‌کند.

این نکته باید واضح باشد. تنها زمانی که این نکته واضح باشد، می‌توانیم به درستی و عملاً جریان فرآیند عملیات پیش از آبکاری و فرمول آن را از بین فرمول‌های مشابه برای عملیات پیش از آبکاری انتخاب کنیم.

 چگونه فرآیند چربی زدایی را در تولید اعمال کنیم؟

چربی‌زدایی قلیایی معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرد. ترکیب محلول چربی‌زدایی و شرایط فرآیند بر اساس وضعیت لکه روغن و نوع فلز انتخاب می‌شوند.

وقتی مقدار زیادی چربی به سطح چسبیده باشد، یعنی لایه روغن بسیار ضخیم باشد و حالت چرب و چسبنده داشته باشد، نمی‌توان آن را به راحتی فقط با چربی‌زدایی قلیایی پاک کرد. لازم است ابتدا از روش‌های دیگری مانند برس زدن با حلال برای پیش‌تیمار چربی‌زدایی استفاده شود و سپس چربی‌زدایی قلیایی انجام شود. محلول چربی‌زدایی قلیایی به شدت قلیایی است و در واکنش با برخی از فلزات باعث خوردگی آشکار می‌شود.

بنابراین، هنگام چربی‌زدایی قطعات آبکاری شده مانند آلومینیوم و روی، باید تا حد امکان در شرایط دمای پایین و قلیائیت کم انجام شود. به طور کلی، عملیات چربی‌زدایی قطعات فولادی با قلیائیت بالاتر قابل قبول است، اما هنگام چربی‌زدایی قطعات فلزی غیرآهنی، pH محلول چربی‌زدایی باید در محدوده مناسبی تنظیم شود. به عنوان مثال، pH آلومینیوم، روی و آلیاژهای آنها باید زیر 11 کنترل شود و زمان چربی‌زدایی برای چنین محصولاتی نباید بیش از 3 دقیقه باشد.

از دیدگاه هزینه، برخی چربی‌زدایی در دمای پایین را توصیه می‌کنند، اما کاهش دما با بهبود راندمان در تضاد است. هرچه دما بالاتر باشد، سرعت واکنش فیزیکی و شیمیایی بین چربی چسبیده به سطح و ماده تمیزکننده سریع‌تر می‌شود و چربی‌زدایی آسان‌تر می‌گردد.

تجربه ثابت کرده است که ویسکوزیته لکه‌های روغنی با افزایش دما کاهش می‌یابد، بنابراین چربی‌زدایی آسان‌تر انجام می‌شود، اما دمای پایین این تأثیر را ندارد. بنابراین، استفاده از امولسیفایرها و سورفکتانت‌ها در نظر گرفته می‌شود. در مورد اینکه آیا چربی‌زدایی در دمای بالا خوب است و چه دمایی برای کنترل مناسب است، تجربه نویسنده این است که دمای 70-80 درجه سانتیگراد بهتر است. این همچنین می‌تواند به از بین بردن تنش پسماند فلز پایه ناشی از ماشینکاری کمک کند، که برای بهبود چسبندگی پوشش، به ویژه بین نیکل‌های چند لایه، بسیار مفید است.

قطعات فولادی عمومی می‌توانند چربی‌زدایی ترکیبی را اتخاذ کنند، مانند چربی‌زدایی کاتدی اولیه به مدت ۳-۵ دقیقه، سپس چربی‌زدایی آندی به مدت ۱-۲ دقیقه، یا چربی‌زدایی آندی اولیه به مدت ۳-۵ دقیقه، سپس چربی‌زدایی کاتدی به مدت ۱-۲ دقیقه. این کار را می‌توان با دو فرآیند چربی‌زدایی یا با استفاده از منبع تغذیه با دستگاه کموتاسیون انجام داد.

برای فولاد با استحکام بالا، فولاد فنر و قطعات نازک، به منظور جلوگیری از تردی هیدروژنی، فقط چربی زدایی آندی به مدت چند دقیقه انجام می شود. البته قطعات فلزی غیرآهنی مانند مس و آلیاژهای مس نمی توانند از چربی زدایی آندی استفاده کنند و فقط چربی زدایی کاتدی به مدت ۱-۲ دقیقه مجاز است.

از نظر تهیه و نگهداری محلول چربی‌زدایی، تهیه محلول‌های چربی‌زدایی شیمیایی و چربی‌زدایی الکترولیتی نسبتاً ساده است. ابتدا، از 2/3 حجم مخزن آب برای حل کردن سایر مواد به جز سورفکتانت‌ها استفاده کنید و همزمان هم بزنید (برای جلوگیری از کلوخه شدن دارو). از آنجایی که این مواد دارویی هنگام حل شدن گرما آزاد می‌کنند، نیازی به گرم کردن آنها نیست. سورفکتانت‌ها باید قبل از اضافه کردن، جداگانه با آب داغ حل شوند. اگر نمی‌توان آنها را به طور همزمان حل کرد، می‌توان مایع شفاف بالایی را بیرون ریخت و سپس آب را برای حل کردن اضافه کرد. به حجم مشخص شده اضافه کنید و قبل از استفاده خوب هم بزنید.

 باید به مدیریت مایع حذف روغن توجه شود:

۱. مواد را مرتباً آزمایش و جایگزین کنید. سورفکتانت‌ها باید به میزان ۱/۳ تا ۱/۲ مقدار اولیه، بسته به حجم تولید، هفتگی یا دو هفته یکبار جایگزین شوند.

② صفحات آهنی مورد استفاده نباید حاوی ناخالصی‌های فلزات سنگین بیش از حد باشند تا از ورود آنها به پوشش جلوگیری شود. چگالی جریان باید در 5-10 آمپر بر دسی‌متر مربع حفظ شود و انتخاب آن باید تکامل کافی حباب‌ها را تضمین کند. این امر نه تنها جدا شدن مکانیکی قطرات روغن از سطح الکترود را تضمین می‌کند، بلکه محلول را نیز به هم می‌زند. وقتی لکه روغن سطحی ثابت باشد، هرچه چگالی جریان بیشتر باشد، سرعت چربی‌زدایی بیشتر است.

③ لکه‌های روغن شناور در مخزن باید به موقع برداشته شوند.

④ مرتباً لجن و کثیفی موجود در مخزن را تمیز کنید و محلول مخزن را فوراً تعویض کنید.

⑤ سعی کنید از سورفکتانت‌های کم کف در الکترولیت استفاده کنید؛ در غیر این صورت، ورود آنها به مخزن آبکاری بر کیفیت تأثیر می‌گذارد.

چگونه فرآیند اچینگ اسیدی (اسیدشویی) را مدیریت و کنترل کنیم؟

همانند فرآیند چربی‌زدایی، اچینگ اسیدی (اسیدی کردن) نقش مهمی در عملیات پیش از آبکاری ایفا می‌کند. این دو فرآیند به طور همزمان در تولید پیش از آبکاری استفاده می‌شوند و هدف اصلی آنها حذف زنگ‌زدگی و پوسته‌های اکسیدی از قطعات آبکاری فلزی است.

معمولاً فرآیندی که برای حذف مقدار زیادی اکسید استفاده می‌شود، اچینگ قوی نامیده می‌شود و فرآیندی که برای حذف لایه‌های نازک اکسید که به سختی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده هستند، اچینگ ضعیف نامیده می‌شود که می‌تواند به اچینگ شیمیایی و اچینگ الکتروشیمیایی تقسیم شود. اچینگ ضعیف به عنوان فرآیند نهایی پس از اچینگ قوی، یعنی قبل از ورود قطعه کار به فرآیند آبکاری، استفاده می‌شود. این فرآیندی برای فعال کردن سطح فلز است و به راحتی در تولید نادیده گرفته می‌شود، که دقیقاً یکی از دلایل لایه برداری آبکاری الکتریکی است.

اگر محلول اچینگ ضعیف یکی از اجزای محلول آبکاری بعدی باشد، یا اگر ورود آن تاثیری بر محلول آبکاری نداشته باشد، بهتر است قطعات آبکاری فعال شده را مستقیماً و بدون تمیز کردن در مخزن آبکاری قرار دهید.

برای مثال، با استفاده از محلول فعال‌سازی اسید رقیق قبل از آبکاری نیکل، برای اطمینان از پیشرفت روان فرآیند اچینگ، چربی‌زدایی باید قبل از اچینگ انجام شود؛ در غیر این صورت، اسید و اکسیدهای فلزی نمی‌توانند تماس خوبی برقرار کنند و واکنش انحلال شیمیایی به سختی پیش خواهد رفت.

بنابراین، برای تسلط خوب بر اچینگ اسیدی، لازم است این اصول اساسی را به صورت نظری نیز روشن کنیم.

معمولاً برای حذف پوسته اکسید از قطعات آهن و فولاد، عمدتاً از اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک برای اسیدکاری استفاده می‌شود. این روش ساده است، اما در تولید واقعی، در صورت عدم توجه، دستیابی به هدف مورد انتظار دشوار است.

معیارهای انتخاب شرایط فرآیند اچینگ با اسید سولفوریک معمولاً مبتنی بر تجربه برای شناسایی از ظاهر قطعه کار پس از اسیدشویی است که به هر حال، نمی‌توان آن را به صورت کمی کنترل کرد. تجربه نشان داده است که تأثیر اسیدشویی با اسید سولفوریک در حذف پوسته‌های اکسیدی در دمای ۴۰ درجه سانتیگراد بسیار بیشتر از دمای ۲۰ درجه سانتیگراد است، اما وقتی دما بیشتر افزایش می‌یابد، اثر لایه‌برداری به طور متناسب افزایش نمی‌یابد.

در عین حال، در اسید سولفوریک با غلظت کمتر از 20٪، با افزایش غلظت، سرعت اچینگ اسیدی افزایش می‌یابد، اما وقتی غلظت از 20٪ بیشتر می‌شود، سرعت اچینگ اسیدی کاهش می‌یابد. به همین دلیل، ما معتقدیم که شرایط استاندارد فرآیند یعنی غلظت 10٪ تا 20٪ اسید سولفوریک و اچینگ زیر 60 درجه سانتیگراد مناسب‌تر است. همچنین باید توجه داشت که در مورد درجه فرسودگی محلول اسید سولفوریک، به طور کلی، وقتی میزان آهن در محلول اسیدشویی از 80 گرم در لیتر و میزان سولفات آهن از 2.5 گرم در لیتر بیشتر شود، دیگر نمی‌توان از محلول اسید سولفوریک استفاده کرد.

در این زمان، محلول باید خنک شود تا کریستالیزه شود و سولفات آهن اضافی از آن خارج شود و سپس اسید جدید برای برآورده کردن نیازهای فرآیند اضافه شود.

معیارهای انتخاب برای شرایط فرآیند اچینگ اسیدی اسید هیدروکلریک: غلظت باید به طور کلی در 10٪ -20٪ کنترل شود و فرآیند باید در دمای اتاق انجام شود. در مقایسه با اسید سولفوریک، در شرایط غلظت و دمای یکسان، سرعت اچینگ اسید هیدروکلریک 1.5-2 برابر سریعتر از اسید سولفوریک است.

اینکه برای اچینگ اسیدی از اسید سولفوریک یا اسید هیدروکلریک استفاده شود، به شرایط خاص تولید واقعی بستگی دارد. به عنوان مثال، در اچینگ قوی فلزات آهنی، اغلب از اسید سولفوریک یا اسید هیدروکلریک یا "اسید مخلوط" این دو با نسبت مشخص استفاده می‌شود.

با این حال، نوع اسید مورد استفاده برای اچینگ قوی شیمیایی به ترکیب و ساختار اکسیدهای روی سطح قطعات آهنی و فولادی بستگی دارد. در عین حال، لازم است از سرعت بالای اچینگ، هزینه تولید پایین و تا حد امکان تغییر شکل ابعادی و تردی هیدروژنی کم محصولات فلزی اطمینان حاصل شود. با این حال، باید درک کرد که حذف رسوبات اکسیدی در اسید هیدروکلریک عمدتاً به انحلال شیمیایی اسید هیدروکلریک متکی است و اثر لایه برداری مکانیکی هیدروژن بسیار کمتر از اسید سولفوریک است. بنابراین، مصرف اسید هنگام استفاده از اسید هیدروکلریک به تنهایی بیشتر از استفاده از اسید سولفوریک به تنهایی است.

وقتی رسوبات زنگ و اکسید روی سطح قطعات آبکاری حاوی مقدار زیادی اکسید آهن با ظرفیت بالا باشند، می‌توان از اچینگ با اسید ترکیبی استفاده کرد که نه تنها اثر پارگی هیدروژن را روی رسوبات اکسید اعمال می‌کند، بلکه انحلال شیمیایی اکسیدها را نیز تسریع می‌کند. با این حال، اگر سطح فلز فقط دارای محصولات زنگ زدگی سست (عمدتاً Fe₂O₃) باشد، به دلیل سرعت بالای اچینگ، انحلال کمتر زیرلایه و شکنندگی هیدروژنی کمتر، می‌توان از اسید هیدروکلریک به تنهایی برای اچینگ استفاده کرد.

اما وقتی سطح فلز دارای پوسته اکسیدی متراکم است، استفاده از اسید هیدروکلریک به تنهایی مصرف بیشتری دارد، هزینه بالاتری دارد و اثر لایه برداری بدتری روی پوسته اکسیدی نسبت به اسید سولفوریک دارد، بنابراین اسید سولفوریک بهتر است.

اچینگ الکترولیتی (اسید الکترولیتی، اچینگ الکتروشیمیایی)، چه الکترولیز کاتدی، الکترولیز آندی یا الکترولیز PR (الکترولیز معکوس دوره‌ای، که به صورت دوره‌ای قطب‌های مثبت و منفی قطعه کار را تغییر می‌دهد)، می‌تواند در محلول اسید سولفوریک ۵٪-۲۰٪ انجام شود.

در مقایسه با اچینگ شیمیایی، اچینگ الکترولیتی می‌تواند سریع‌تر پوسته‌های اکسیدی محکم چسبیده را از بین ببرد، باعث خوردگی کمتری در فلز پایه شود، کار با آن آسان است و برای خطوط آبکاری الکتریکی خودکار مناسب است. الکترولیز PR به طور گسترده در ژاپن برای حذف پوسته‌های اکسیدی از فولاد ضد زنگ استفاده می‌شود.

در چین، بسیاری از افراد از اسیدشویی الکترولیتی کاتدی و آندی همراه با چربی‌زدایی الکترولیتی برای عملیات پیش از آبکاری استفاده می‌کنند. اسید الکترولیتی آندی برای فلزات آهنی برای پردازش قطعات فلزی با مقدار زیادی پوسته اکسیدی و زنگ‌زدگی مناسب است و عمدتاً می‌توان آن را در دمای اتاق انجام داد. افزایش دما می‌تواند سرعت اچینگ اسیدی را افزایش دهد، اما نه به اندازه اچینگ شیمیایی اسیدی. افزایش چگالی جریان می‌تواند سرعت اچینگ اسیدی را تسریع کند، اما اگر خیلی زیاد باشد، فلز پایه غیرفعال می‌شود.

در این زمان، انحلال شیمیایی و الکتروشیمیایی فلز پایه اساساً از بین می‌رود و تنها اثر لایه‌برداری اکسیژن روی رسوبات اکسیدی باقی می‌ماند. بنابراین، سرعت اچینگ کمی افزایش می‌یابد که باید با مهارت کنترل شود. معمولاً چگالی جریان 5-10 آمپر بر دسی‌متر مربع مناسب است. برای اچینگ آندی، می‌توان از تیواوره او-زایلن یا چسب نجاری سولفونه شده به عنوان مهارکننده، با دوز 3-5 گرم در لیتر استفاده کرد. برای اسید الکترولیتی کاتدی فلزات آهنی، می‌توان از محلول اسید سولفوریک یا یک اسید مخلوط حدود 5٪ اسید سولفوریک و 5٪ اسید هیدروکلریک به علاوه مقدار مناسبی کلرید سدیم استفاده کرد. از آنجا که هیچ فرآیند انحلال شیمیایی و الکتروشیمیایی آشکاری در زیرلایه فلزی (آهن) وجود ندارد، افزودن مناسب ترکیبات حاوی Cl⁻ می‌تواند به شل شدن رسوبات اکسیدی روی سطح قطعات و تسریع سرعت اچینگ کمک کند. در عین حال، می‌توان از فرمالدئید یا اوروتروپین به عنوان مهارکننده استفاده کرد.

به طور خلاصه، اسید سولفوریک به طور گسترده برای اچینگ اسیدی فولاد، مس و برنج استفاده می‌شود. علاوه بر موارد فوق، اسید سولفوریک به همراه اسید کرومیک و دی کرومات‌ها به عنوان عاملی برای حذف اکسیدها و دوده از آلومینیوم استفاده می‌شود.

این ماده همراه با اسید هیدروفلوئوریک یا اسید نیتریک یا هر دو برای حذف پوسته‌های اکسیدی از فولاد ضد زنگ استفاده می‌شود. مزیت اسید هیدروکلریک این است که می‌تواند به طور موثری بسیاری از فلزات را در دمای اتاق اسیدشویی کند؛ یکی از معایب آن این است که باید به جلوگیری از بخار HCl و آلودگی غبار اسیدی توجه شود.

علاوه بر این، اسید نیتریک و اسید فسفریک نیز معمولاً در عملیات دستی پیش از آبکاری استفاده می‌شوند. اسید نیتریک جزء مهمی از بسیاری از عوامل اچینگ براق است. این ماده با اسید هیدروفلوئوریک مخلوط می‌شود تا پوسته‌های اکسیدی عملیات حرارتی را از آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، آلیاژهای پایه نیکل و آهن، تیتانیوم، زیرکونیوم و برخی از آلیاژهای پایه کبالت پاک کند.

اسید فسفریک برای زنگ‌زدایی قطعات فولادی و همچنین در محلول‌های مخصوص مخزن برای فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، برنج و مس استفاده می‌شود. مخلوط اسید فسفریک-اسید نیتریک-اسید استیک برای پیش‌عملیات آندایزینگ براق قطعات آلومینیومی استفاده می‌شود. ثابت شده است که اسید فلوئوروبوریک مؤثرترین محلول اسیدشویی برای آلیاژهای پایه سرب یا قطعات مسی یا برنجی با لحیم قلع است.

گزارش شده است که حذف پوسته‌ها و اکسیدهای اکسید فلزی، ۵٪ از تولید اسید سولفوریک جهان، ۲۵٪ از اسید هیدروکلریک، بیشتر اسید هیدروفلوئوریک و مقدار زیادی اسید نیتریک و اسید فسفریک را مصرف می‌کند.

بنابراین، تسلط صحیح بر استفاده از این اسیدها برای اچینگ اسیدی، بدیهی است که یک مسئله مهم در فناوری کاربرد عملیات پیش از آبکاری است. با این حال، استفاده از آنها دشوار نیست، اما استفاده خوب از آنها، صرفه جویی در مصرف آنها و کاهش مصرف آسان نیست.