Öljynpoistoprosessin hallitsemiseksi ja hallitsemiseksi on tärkeää ymmärtää pinnoitteen ja metallialustan välisen sidoksen periaate oikein. Tämä seikka usein unohdetaan, mikä aiheuttaa vaikeuksia käytännössä.
Asiaankuuluvat materiaalit osoittavat, että pinnoitteen ja alustan pinnan mikrokarheuden aiheuttama mekaaninen sidos on vahva vain silloin, kun pinnoitteen ja metallialustan välillä on molekyylien ja metallien välinen voimasidos. Molekyylien ja metallien väliset voimat voivat ilmetä vain hyvin lyhyellä etäisyydellä.
Kun molekyylien välinen etäisyys ylittää 5μm, molekyylien välinen voima ei enää toimi. Siksi ohut öljykalvo ja oksidikalvo substraatin pinnalla voivat myös estää molekyylien välisen tai metallisen sidosvoiman.
Edellä mainitun liimautumisen saavuttamiseksi on öljytahrat, ruoste ja oksidikerrostumat poistettava tuotteista perusteellisesti. "Melko perusteellinen" ei tarkoita sitä, että pinnan on oltava ehdottoman puhdas esipinnoituskäsittelyn jälkeen, vaan ainoastaan sitä, että sillä on pätevä pinta. Niin kutsuttu pätevä pinta tarkoittaa itse asiassa sitä, että galvanointia haittaavat kalvot on poistettava esipinnoituskäsittelyn jälkeen ja korvattava galvanointiin soveltuvilla kalvoilla.
Samanaikaisesti metallipinnan on oltava täysin tasainen esipinnoituskäsittelyn avulla. Mekaanisten käsittelyjen, kuten hiomisen, kiillotuksen, rumpupuhdistuksen ja hiekkapuhalluksen, jälkeen pinnalta poistetaan näkyvät naarmut, purseet ja muut viat, jotta alustan pinta täyttää pinnoitettujen osien alustan tasoitus- ja viimeistelyvaatimukset ennen öljynpoistoa ja ruosteenpoistoa.
Tämän asian on oltava selvä. Vasta kun tämä asia on selvä, voimme valita pinnoitusta edeltävän käsittelyprosessin ja kaavan oikein ja käytännöllisesti vastaavien pinnoitusta edeltävien käsittelykaavojen joukosta.
Kuinka rasvanpoistoprosessia sovelletaan tuotannossa?
Yleensä käytetään emäksistä rasvanpoistoa. Rasvanpoistoliuoksen koostumus ja prosessiolosuhteet valitaan öljytahran tilan ja metallimateriaalin tyypin mukaan.
Kun pinnalle on tarttunut paljon rasvaa, eli öljykerros on hyvin paksu ja rasvainen sekä tahmea, sitä ei voida helposti poistaa pelkästään emäksisellä rasvanpoistolla. On ensin käytettävä muita menetelmiä, kuten liuotinharjausta rasvanpoiston esikäsittelyyn, ja sen jälkeen suoritettava emäksinen rasvanpoisto. Emäksinen rasvanpoistoliuos on vahvasti emäksinen ja aiheuttaa ilmeistä korroosiota reagoidessaan joidenkin metallien kanssa.
Siksi pinnoitettujen osien, kuten alumiinin ja sinkin, rasvanpoisto tulisi suorittaa mahdollisimman alhaisessa lämpötilassa ja matalassa emäksisessä ympäristössä. Teräsosien käsittely korkeammalla emäksisyydellä on yleensä hyväksyttävää, mutta ei-rautametalliosia käsiteltäessä rasvanpoistoliuoksen pH-arvo tulisi säätää sopivalle alueelle. Esimerkiksi alumiinin, sinkin ja niiden seosten pH-arvon tulisi olla alle 11, eikä tällaisten tuotteiden rasvanpoistoaika saisi ylittää 3 minuuttia.
Kustannusten näkökulmasta jotkut kannattavat matalan lämpötilan rasvanpoistoa, mutta lämpötilan alentaminen on ristiriidassa tehokkuuden parantamisen kanssa. Mitä korkeampi lämpötila, sitä nopeampi on fysikaalinen ja kemiallinen reaktio pintaan tarttuneen rasvan ja puhdistusaineen välillä ja sitä helpompaa rasvanpoisto on.
Käytännössä on osoitettu, että öljytahrojen viskositeetti laskee lämpötilan noustessa, joten rasvanpoisto on helpompaa suorittaa, mutta matalassa lämpötilassa ei ole tätä vaikutusta. Siksi harkitaan emulgointiaineiden ja pinta-aktiivisten aineiden käyttöä. Korkean lämpötilan rasvanpoiston tehokkuuden ja sopivan lämpötilan säätämisen suhteen kirjoittajan kokemus on, että 70–80 °C on parempi. Tämä voi myös auttaa poistamaan perusmetallin työstöstä aiheutuvan jäännösjännityksen, mikä on erittäin hyödyllistä pinnoitteen tarttuvuuden parantamiseksi, erityisesti monikerroksisten nikkelien välillä.
Yleisten teräsosien rasvanpoistossa voidaan käyttää yhdistettyä menetelmää, kuten ensin katodista rasvanpoistoa 3–5 minuuttia ja sitten anodista rasvanpoistoa 1–2 minuuttia tai ensin anodista rasvanpoistoa 3–5 minuuttia ja sitten katodista rasvanpoistoa 1–2 minuuttia. Tämä voidaan saavuttaa kahdella rasvanpoistoprosessilla tai käyttämällä kommutointilaitteella varustettua virtalähdettä.
Suurlujuusteräkselle, jousiteräkselle ja ohuille osille tehdään vetyhaurastumisen estämiseksi vain anodinen rasvanpoisto useiden minuuttien ajan. Ei-rautametalliosille, kuten kuparille ja kupariseoksille, ei kuitenkaan voida käyttää anodista rasvanpoistoa, ja sallittu rasvanpoisto on vain katodinen 1–2 minuuttia.
Rasvanpoistoliuoksen valmistuksen ja ylläpidon kannalta kemiallisen ja elektrolyyttisen rasvanpoistoliuoksen valmistus on suhteellisen yksinkertaista. Ensin käytetään 2/3 säiliön tilavuudesta vettä muiden aineiden, paitsi pinta-aktiivisten aineiden, liuottamiseen ja sekoitetaan samanaikaisesti (lääkkeen paakkuuntumisen estämiseksi). Koska nämä lääkeaineet vapauttavat lämpöä liuottaessa, niitä ei tarvitse lämmittää. Pinta-aktiiviset aineet on liuotettava erikseen kuumaan veteen ennen lisäämistä. Jos ne eivät liukene kerralla, ylempi kirkas neste voidaan kaataa pois ja sitten voidaan lisätä vettä liuottamiseksi. Lisää ilmoitettuun tilavuuteen ja sekoita hyvin ennen käyttöä.
Öljynpoistonesteen hallintaan on kiinnitettävä huomiota:
① Testaa ja lisää materiaaleja säännöllisesti. Pinta-aktiivisia aineita tulee lisätä 1/3–1/2 alkuperäisestä määrästä viikoittain tai joka toinen viikko tuotantomäärän mukaan.
② Käytettävien rautalevyjen ei tulisi sisältää liikaa raskasmetalliepäpuhtauksia, jotta ne eivät pääse pinnoitteeseen. Virrantiheyden tulisi olla 5–10 A/dm², ja sen valinnan tulisi varmistaa riittävä kuplien muodostuminen. Tämä ei ainoastaan varmista öljypisaroiden mekaanista irtoamista elektrodin pinnalta, vaan myös sekoittaa liuosta. Kun pinnan öljytahra on vakio, mitä suurempi virrantiheys on, sitä nopeampi on rasvanpoistonopeus.
③ Säiliössä kelluvat öljytahrat tulee poistaa ajoissa.
④ Puhdista liete ja lika säiliöstä säännöllisesti ja vaihda säiliön liuos viipymättä.
5. Yritä käyttää elektrolyytissä vähän vaahtoavia pinta-aktiivisia aineita, muuten niiden lisääminen galvanointisäiliöön vaikuttaa laatuun.
Kuinka hallita ja hallita happoetsausprosessia?
Kuten rasvanpoistoprosessi, myös happoetsaus (peittaus) on tärkeässä roolissa pinnoitusta edeltävässä käsittelyssä. Näitä kahta prosessia käytetään yhdessä pinnoitusta edeltävässä tuotannossa, ja niiden päätarkoituksena on poistaa ruoste ja oksidikerrostumat metallipinnoitetuista osista.
Yleensä prosessia, jota käytetään suurten oksidien poistamiseen, kutsutaan vahvaksi etsaukseksi, ja prosessia, jota käytetään ohuiden, paljaalla silmällä tuskin näkyvien oksidikalvojen poistamiseen, kutsutaan heikoksi etsaukseksi. Tämä voidaan jakaa edelleen kemialliseen etsaukseen ja sähkökemialliseen etsaukseen. Heikkoa etsausta käytetään viimeisenä käsittelyprosessina vahvan etsauksen jälkeen eli ennen kuin työkappale siirtyy galvanointiprosessiin. Se on metallipinnan aktivointiprosessi, joka jää helposti huomiotta tuotannossa, mikä on juuri yksi galvanoinnin kuorinnan syistä.
Jos heikko etsausliuos on yksi seuraavan pinnoitusliuoksen komponenteista tai jos sen lisääminen ei vaikuta pinnoitusliuokseen, on parempi laittaa aktivoidut pinnoitusosat suoraan pinnoitussäiliöön puhdistamatta niitä.
Esimerkiksi ennen nikkelöintiä käytetyn laimean happoaktivointiliuoksen kanssa on etsausprosessin sujuvan etenemisen varmistamiseksi suoritettava rasvanpoisto ennen etsausta; muuten happo ja metallioksidit eivät pääse hyvään kosketukseen ja kemiallinen liukenemisreaktio vaikeutuu.
Siksi happoetsauksen hallitsemiseksi hyvin on myös tarpeen selventää nämä perusperiaatteet teoreettisesti.
Yleensä oksidikertymän poistamiseksi rauta- ja teräsosista käytetään pääasiassa rikkihappoa ja suolahappoa happoetsauksessa. Menetelmä on yksinkertainen, mutta todellisessa tuotannossa odotetun tarkoituksen saavuttaminen on vaikeaa, jos siihen ei kiinnitetä huomiota.
Rikkihapon syövytysprosessien olosuhteiden valintakriteerit perustuvat yleensä kokemukseen, joka perustuu työkappaleen ulkonäköön peittauksen jälkeen, jota ei loppujen lopuksi voida kontrolloida kvantitatiivisesti. Käytäntö on osoittanut, että rikkihappopeittauksen vaikutus oksidikerrostumien poistamiseen 40 °C:ssa on paljon suurempi kuin 20 °C:ssa, mutta lämpötilan noustessa edelleen kuorintavaikutus ei enää lisäänny suhteessa.
Samanaikaisesti alle 20 %:n rikkihapossa pitoisuuden kasvaessa happoetsausnopeus kiihtyy, mutta kun pitoisuus ylittää 20 %, happoetsausnopeus hidastuu. Tästä syystä uskomme, että 10–20 %:n rikkihappopitoisuus ja alle 60 °C:n etsaus ovat sopivampia standardiprosessiolosuhteita. On myös huomattava, että rikkihappoliuoksen vanhenemisasteen osalta rikkihappoliuosta ei yleensä voida enää käyttää, kun peittausliuoksen rautapitoisuus ylittää 80 g/l ja rautasulfaattipitoisuus ylittää 2,5 g/l.
Tässä vaiheessa liuos on jäähdytettävä kiteytymiseksi ja ylimääräisen rautasulfaatin poistamiseksi, ja sitten on lisättävä uutta happoa prosessin vaatimusten täyttämiseksi.
Suolahapon happoetsausprosessin valintakriteerit: pitoisuus on yleensä 10–20 % ja prosessi on suoritettava huoneenlämmössä. Rikkihappoon verrattuna suolahapon etsausnopeus on samoissa pitoisuus- ja lämpötilaolosuhteissa 1,5–2 kertaa nopeampi kuin rikkihapon.
Rikkihapon vai suolahapon käyttö happoetsauksessa riippuu tuotantotilanteesta. Esimerkiksi rautametallien voimakkaassa etsauksessa käytetään usein rikkihappoa tai suolahappoa tai näiden kahden "seoshappoa" tietyssä suhteessa.
Kemiallisessa vahvassa etsauksessa käytettävän hapon tyyppi riippuu kuitenkin rauta- ja teräsosien pinnalla olevien oksidien koostumuksesta ja rakenteesta. Samalla on varmistettava nopea etsausnopeus, alhaiset tuotantokustannukset sekä mahdollisimman vähän metallituotteiden mittasuhteiden muodonmuutosta ja vetyhaurastumista. On kuitenkin ymmärrettävä, että oksidikerrosten poisto suolahapossa perustuu pääasiassa suolahapon kemialliseen liukenemiseen, ja vedyn mekaaninen kuorintavaikutus on paljon pienempi kuin rikkihapossa. Siksi hapon kulutus pelkällä suolahapolla on suurempi kuin pelkällä rikkihapolla.
Kun pinnoitettujen osien pinnan ruoste- ja oksidikerrostumat sisältävät suuren määrän korkeavalensseja rautaoksideja, voidaan käyttää sekahappoetsausta, joka paitsi repii vedyn oksidikerroksia myös kiihdyttää oksidien kemiallista liukenemista. Jos metallipinnalla on kuitenkin vain irtonaisia ruostetuotteita (pääasiassa Fe₂O₃), pelkkää suolahappoa voidaan käyttää etsaukseen sen nopean etsausnopeuden, substraatin vähäisemmän liukenemisen ja vähäisemmän vetyhaurastumisen vuoksi.
Mutta kun metallipinnalla on tiheä oksidikerros, pelkän suolahapon käyttö kuluttaa enemmän, on kalliimpaa ja sillä on huonompi kuorintavaikutus oksidikerrokseen kuin rikkihapolla, joten rikkihappo on parempi.
Elektrolyyttinen etsaus (elektrolyyttihappo, sähkökemiallinen etsaus), olipa kyseessä sitten katodinen elektrolyysi, anodinen elektrolyysi tai PR-elektrolyysi (jaksoittainen käänteinen elektrolyysi, jossa työkappaleen positiiviset ja negatiiviset napat muuttuvat säännöllisesti), voidaan suorittaa 5–20-prosenttisessa rikkihappoliuoksessa.
Kemialliseen etsaukseen verrattuna elektrolyyttinen etsaus voi poistaa nopeammin tiukasti kiinnittyneitä oksidihilseitä, aiheuttaa vähemmän korroosiota perusmetallille, on helppo käyttää ja hallita, ja se sopii automaattisille galvanointilinjoille. PR-elektrolyysiä käytetään laajalti Japanissa oksidihilseiden poistamiseen ruostumattomasta teräksestä.
Kiinassa käytetään usein katodista ja anodista elektrolyyttistä peittausta yhdistettynä elektrolyyttiseen rasvanpoistoon pinnoitusta edeltävässä käsittelyssä. Anodinen elektrolyyttihappo soveltuu rautametallien käsittelyyn, jossa on paljon oksidihilsettä ja ruostetta, ja se voidaan enimmäkseen suorittaa huoneenlämmössä. Lämpötilan nostaminen voi lisätä happoetsausnopeutta, mutta ei yhtä paljon kuin kemiallinen happoetsaus. Virrantiheyden nostaminen voi kiihdyttää happoetsausnopeutta, mutta jos se on liian korkea, perusmetalli passivoituu.
Tällöin perusmetallin kemiallinen ja sähkökemiallinen liukeneminen käytännössä katoaa, jolloin jäljelle jää vain hapen kuorintavaikutus oksidikertymiin. Siksi etsausnopeus kasvaa vain vähän, mikä on hallittava taitavasti. Yleensä sopiva virrantiheys on 5–10 A/dm². Anodiseen happoetsaukseen voidaan käyttää inhibiittoreina o-ksyleenitioureaa tai sulfonoitua puuntyöstöliimaa annoksella 3–5 g/l; rautametallien katodiseen elektrolyyttihappoon voidaan käyttää rikkihappoliuosta tai noin 5 % rikkihapon ja 5 % suolahapon happoseosta sekä sopiva määrä natriumkloridia. Koska metallialustan (raudan) kemiallista ja sähkökemiallista liukenemisprosessia ei ole, Cl⁻-pitoisten yhdisteiden asianmukainen lisääminen voi auttaa irrottamaan oksidikertymiä osien pinnalla ja kiihdyttää etsausnopeutta. Samanaikaisesti formaldehydiä tai urotropiinia voidaan käyttää inhibiittoreina.
Lyhyesti sanottuna rikkihappoa käytetään laajalti teräksen, kuparin ja messingin happoetsaukseen. Edellä mainittujen lisäksi rikkihappoa käytetään yhdessä kromihapon ja dikromaattien kanssa oksidien ja noen poistamiseen alumiinista.
Sitä käytetään yhdessä fluorivetyhapon tai typpihapon tai molempien kanssa oksidikerrostumien poistamiseen ruostumattomasta teräksestä. Suolahapon etuna on, että se voi tehokkaasti peittata monia metalleja huoneenlämmössä; yksi sen haitoista on, että on kiinnitettävä huomiota HCl-höyryn ja happosumun aiheuttaman saastumisen estämiseen.
Lisäksi typpihappoa ja fosforihappoa käytetään yleisesti manuaalisessa esipinnoituskäsittelyssä. Typpihappo on tärkeä osa monia kiiltoetsausaineita. Sitä sekoitetaan fluorivetyhapon kanssa lämpökäsittelyoksidihilseiden poistamiseksi alumiinista, ruostumattomasta teräksestä, nikkeli- ja rautapohjaisista seoksista, titaanista, zirkoniumista ja joistakin kobolttipohjaisista seoksista.
Fosforihappoa käytetään teräsosien ruosteenpoistoon sekä ruostumattomalle teräkselle, alumiinille, messingille ja kuparille tarkoitetuissa erityisissä säiliöliuoksissa. Fosforihappo-typpihappo-etikkahapposeosta käytetään alumiiniosien kiiltoanodisoinnin esikäsittelyyn. Fluoriboorihapon on osoitettu olevan tehokkain peittausliuos lyijypohjaisille seoksille tai tinajuotteella käsitellyille kupari- tai messinkiosille.
On raportoitu, että metallioksidikerrostumien ja -oksidien poistoon kuluu 5 % maailman rikkihapon tuotannosta, 25 % suolahaposta, suurin osa fluorivetyhaposta ja suuri määrä typpihappoa ja fosforihappoa.
Siksi näiden happojen käytön oikea hallinta happoetsauksessa on ilmeisen tärkeä kysymys esipinnoituskäsittelyn sovellustekniikassa. Niiden käyttö ei kuitenkaan ole vaikeaa, mutta niiden hyvä käyttö, säästäminen ja kulutuksen vähentäminen ei ole helppoa.
Julkaisun aika: 29. tammikuuta 2026