שימו לב לפרטים אלה בהסרת שמן ובכבישה, מה שחוסך זמן, מאמץ ומפחית צריכה!

כדי לשלוט ולנהל היטב את תהליך הסרת השמן, יש צורך להבין נכון את עקרון ההדבקה בין הציפוי למצע המתכת. נקודה זו לרוב מתעלמים ממנה, ובכך מעוררת קשיים בפועל.

חומרים רלוונטיים מצביעים על כך שהקשר המכני הנגרם על ידי המיקרו-חספוס של הציפוי ומשטח המצע חזק רק כאשר קיים קשר כוח בין-מולקולרי ובין-מתכתי בין הציפוי למצע המתכת. כוחות בין-מולקולריים ובין-מתכתיים יכולים להתבטא רק במרחק קטן מאוד.

כאשר המרחק בין המולקולות עולה על 5μm, הכוח הבין-מולקולרי כבר לא פועל. לכן, שכבת שמן דקה ושכבת תחמוצת על פני המצע יכולים גם הם להפריע לכוח הקשר הבין-מולקולרי או המתכתי.

על מנת להשיג את ההדבקה הנ"ל, יש צורך להסיר כתמי שמן, חלודה ואבנית תחמוצת מהמוצרים ביסודיות רבה. ה"יסודיות" שאנו מתייחסים אליה אינה אומרת שהמשטח נדרש להיות נקי לחלוטין לאחר טיפול הציפוי המקדים, אלא רק שיש לו משטח מוסמך. מה שנקרא משטח מוסמך פירושו למעשה שיש להסיר את הסרטים המזיקים לציפוי אלקטרוליטי לאחר טיפול הציפוי המקדים ולהחליפם בסרטים המתאימים לציפוי אלקטרוליטי.

במקביל, באמצעות טיפול מקדים לציפוי, נדרש משטח המתכת להיות ישר לחלוטין. לאחר טיפולים מכניים כגון ליטוש, שיוף, עיבוד שבבי, התזת חול וכו', שריטות, קוצים ופגמים אחרים על פני השטח מוסרים, כך שפני השטח של המצע יעמדו בדרישות יישור המצע וגימור החלקים המצופים לפני הסרת שמן והסרת חלודה.

נקודה זו חייבת להיות ברורה. רק כאשר נקודה זו ברורה נוכל לבחור בצורה נכונה ומעשית את זרימת תהליך הטיפול המקדים בציפוי ואת הנוסחה מבין נוסחאות דומות לטיפול מקדים בציפוי.

 כיצד ליישם את תהליך הסרת השומנים בייצור?

בדרך כלל נעשה שימוש בתמיסת הסרת שומנים אלקלית. הרכב תמיסת הסרת השומנים ותנאי התהליך נבחרים בהתאם למצב צבע השמן ולסוג חומר המתכת.

כאשר יש כמות גדולה של שומן שנדבקת למשטח, כלומר, שכבת השמן עבה מאוד, עם תחושה שמנונית ודביקה, לא ניתן להסירה בקלות רק באמצעות הסרת שומנים אלקלית. יש צורך להשתמש תחילה בשיטות אחרות כגון מברשת עם ממס לטיפול מקדים להסרת שומנים, ולאחר מכן לבצע הסרת שומנים אלקלית. תמיסת הסרת השומנים האלקלית היא אלקלית מאוד, והיא תגרום לקורוזיה ברורה כאשר היא מגיבה עם מתכות מסוימות.

לכן, בעת הסרת שומנים מחלקים מצופים כגון אלומיניום ואבץ, יש לבצע זאת בתנאים של טמפרטורה נמוכה ואלקליות נמוכה ככל האפשר. מקובל בדרך כלל לטפל בחלקי פלדה עם בסיסיות גבוהה יותר, אך בעת טיפול בחלקי מתכת לא ברזליות, יש להתאים את רמת החומציות (pH) של תמיסת הסרת השומנים לטווח מתאים. לדוגמה, אלומיניום, אבץ וסגסוגותיהם צריכים לשמור על רמת החומציות מתחת ל-11, וזמן הסרת השומנים עבור מוצרים כאלה לא יעלה על 3 דקות.

מנקודת מבט של עלות, יש המצדדים בהסרת שומנים בטמפרטורה נמוכה, אך הורדת הטמפרטורה סותרת שיפור היעילות. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך מהירות התגובה הפיזיקלית והכימית בין השומן הנדבק למשטח לבין חומר הניקוי מהירה יותר, וכך הסרת השומנים קלה יותר.

הפרקטיקה הוכיחה כי צמיגותם של כתמי שמן יורדת ככל שהטמפרטורה עולה, כך שקל יותר לבצע הסרת שומנים, אך לטמפרטורה נמוכה אין השפעה זו. לכן, שוקלים להשתמש בחומרים מתחלבים וחומרים פעילי שטח. באשר לשאלה האם הסרת שומנים בטמפרטורה גבוהה היא טובה ואיזו טמפרטורה מתאימה לשליטה, ניסיונו של המחבר הוא ש-70-80 מעלות צלזיוס עדיפה. זה יכול גם לסייע בביטול המאמץ השיורי של מתכת הבסיס הנגרם מעיבוד שבבי, דבר מועיל מאוד לשיפור הידבקות הציפוי, במיוחד בין ניקל רב-שכבתי.

חלקי פלדה כלליים יכולים לאמץ הסרת שומנים משולבת, כגון הסרת שומנים קתודית ראשונה למשך 3-5 דקות, לאחר מכן הסרת שומנים אנודית למשך 1-2 דקות, או הסרת שומנים אנודית ראשונה למשך 3-5 דקות, ולאחר מכן הסרת שומנים קתודית למשך 1-2 דקות. ניתן להשיג זאת על ידי שני תהליכי הסרת שומנים או באמצעות ספק כוח עם התקן קומוטציה.

עבור פלדה בעלת חוזק גבוה, פלדת קפיץ וחלקים דקים, על מנת למנוע שבירות מימן, מתבצע רק הסרת שומנים אנודית למשך מספר דקות. עם זאת, חלקי מתכת לא ברזלית כגון נחושת וסגסוגות נחושת אינם יכולים להשתמש בהסרת שומנים אנודית, ומותרת רק הסרת שומנים קתודית למשך 1-2 דקות.

מבחינת הכנה ותחזוקה של תמיסת הסרת השומנים, הכנת תמיסות הסרת שומנים כימיות והסרת שומנים אלקטרוליטיות היא פשוטה יחסית. ראשית, יש להשתמש ב-2/3 מנפח המיכל של מים כדי להמיס חומרים אחרים מלבד חומרים פעילי שטח, ולערבב בו זמנית (כדי למנוע התגבשות של התרופה). מכיוון שחומרי רפואה אלה משחררים חום כאשר הם מומסים, אין צורך לחמם אותם. יש להמיס חומרים פעילי שטח בנפרד עם מים חמים לפני הוספתם. אם לא ניתן להמיס אותם בבת אחת, ניתן לשפוך את הנוזל הצלול העליון ולאחר מכן להוסיף מים להמסה. יש להוסיף עד לנפח שצוין ולערבב היטב לפני השימוש.

 יש לשים לב לניהול נוזל להסרת שמן:

① יש לבדוק ולמלא מחדש את החומרים באופן קבוע. יש למלא מחדש את החומרים הפעילי שטח ב-1/3 עד 1/2 מהכמות המקורית מדי שבוע או דו-שבועיים, בהתאם לנפח הייצור.

② לוחות הברזל שבהם נעשה שימוש לא צריכים להכיל זיהומים מוגזמים של מתכות כבדות כדי למנוע את חדירתן לציפוי. יש לשמור על צפיפות הזרם על 5-10 A/dm², ובחירתה צריכה להבטיח התפתחות מספקת של בועות. זה לא רק מבטיח ניתוק מכני של טיפות שמן מפני השטח של האלקטרודה, אלא גם מערבל את התמיסה. כאשר כתם השמן על פני השטח קבוע, ככל שצפיפות הזרם גדולה יותר, כך מהירות הסרת השומנים מהירה יותר.

③ יש להסיר כתמי שמן צפים במיכל בזמן.

④ יש לנקות באופן קבוע בוצה ולכלוך במיכל, ולהחליף את תמיסת המיכל בהקדם.

⑤ נסו להשתמש בחומרים פעילי שטח בעלי קצף נמוך באלקטרוליט; אחרת, החדרתם למיכל הציפוי האלקטרוליטי תשפיע על האיכות.

כיצד לשלוט ולנהל את תהליך איכול חומצי (כבישה)?

בדומה לתהליך הסרת השומנים, גם איכול חומצי (כבישה) ממלא תפקיד חשוב בטיפול טרום ציפוי. שני תהליכים אלה משמשים יחד בייצור טרום ציפוי, ומטרתם העיקרית היא להסיר חלודה וקליפות תחמוצת מחלקי ציפוי מתכת.

בדרך כלל, התהליך המשמש להסרת כמות גדולה של תחמוצות נקרא איכול חזק, והתהליך המשמש להסרת שכבות תחמוצת דקות שכמעט ולא נראות לעין בלתי מזוינת נקרא איכול חלש, אותו ניתן לחלק עוד יותר לאיכול כימי ואיכול אלקטרוכימי. איכול חלש משמש כתהליך הטיפול הסופי לאחר איכול חזק, כלומר, לפני שחומר העבודה נכנס לתהליך הציפוי האלקטרוני. זהו תהליך של הפעלת פני המתכת וקל להתעלם ממנו בייצור, וזו בדיוק אחת הסיבות לקילוף בציפוי האלקטרוני.

אם תמיסת האיכול החלשה היא אחד המרכיבים של תמיסת הציפוי הבאה, או אם הכנסתה לא תשפיע על תמיסת הציפוי, עדיף להכניס את חלקי הציפוי המופעלים ישירות למיכל הציפוי ללא ניקוי.

לדוגמה, עם תמיסת השפעול חומצית מדוללת המשמשת לפני ציפוי ניקל, כדי להבטיח התקדמות חלקה של תהליך האיכול, יש לבצע הסרת שומנים לפני האיכול; אחרת, החומצה ותחמוצות המתכת לא יוכלו ליצור מגע טוב, ותגובת ההמסה הכימית תהיה קשה להתקדם.

לכן, כדי לשלוט היטב באיכול חומצי, יש צורך גם להבהיר עקרונות בסיסיים אלה באופן תיאורטי.

בדרך כלל, כדי להסיר אבנית תחמוצת מחלקי ברזל ופלדה, משתמשים בעיקר בחומצה גופרתית ובחומצה הידרוכלורית לצורך איכול חומצי. השיטה פשוטה, אך בייצור בפועל קשה להשיג את המטרה הרצויה אם לא שמים לב אליה.

קריטריוני הבחירה לתנאי תהליך האיכול של חומצה גופרתית מבוססים בדרך כלל על ניסיון לזיהוי ממראה חומר העבודה לאחר כבישה, אשר, אחרי הכל, לא ניתן לשלוט בו כמותית. בפועל הראה כי השפעת כבישה בחומצה גופרתית על הסרת קשקשים של תחמוצת ב-40 מעלות צלזיוס גדולה בהרבה מאשר ב-20 מעלות צלזיוס, אך כאשר הטמפרטורה עולה עוד יותר, אפקט הקילוף אינו עולה באופן פרופורציונלי.

יחד עם זאת, בחומצה גופרתית בריכוז נמוך מ-20%, ככל שהריכוז עולה, מהירות איכול החומצה מאיצה, אך כאשר הריכוז עולה על 20%, מהירות איכול החומצה יורדת במקום זאת. מסיבה זו, אנו סבורים שתנאי התהליך הסטנדרטיים של ריכוז חומצה גופרתית של 10%-20% ואכילה מתחת ל-60°C מתאימים יותר. כמו כן, יש לציין כי בנוגע לדרגת ההזדקנות של תמיסת חומצה גופרתית, באופן כללי, כאשר תכולת הברזל בתמיסת הכבישה עולה על 80 גרם/ליטר ותכולת הברזל הסולפט עולה על 2.5 גרם/ליטר, לא ניתן עוד להשתמש בתמיסת חומצה גופרתית.

בשלב זה, יש לקרר את התמיסה כדי להתגבש ולהסיר את עודפי הברזל הסולפט, ולאחר מכן יש להוסיף חומצה חדשה כדי לעמוד בדרישות התהליך.

קריטריוני הבחירה לתנאי תהליך האיכול החומצי של חומצה הידרוכלורית: יש לשלוט על הריכוז בדרך כלל ב-10%-20%, ויש לבצע את התהליך בטמפרטורת החדר. בהשוואה לחומצה גופרתית, באותם תנאי ריכוז וטמפרטורה, מהירות האיכול של חומצה הידרוכלורית מהירה פי 1.5-2 מזו של חומצה גופרתית.

האם להשתמש בחומצה גופרתית או בחומצה הידרוכלורית לצורך איכול חומצי תלוי במצב הספציפי של הייצור בפועל. לדוגמה, באיכול חזק של מתכות ברזליות, משתמשים לעתים קרובות בחומצה גופרתית או בחומצה הידרוכלורית, או ב"חומצה מעורבת" של השתיים ביחס מסוים.

עם זאת, סוג החומצה המשמשת לאכלוט כימי חזק תלוי בהרכב ובמבנה של התחמוצות על פני חלקי הברזל והפלדה. יחד עם זאת, יש צורך להבטיח מהירות איכול מהירה, עלות ייצור נמוכה, וכמה שפחות עיוות מימדי ופריכות מימן של מוצרי מתכת. עם זאת, יש להבין שהסרת קשקשים של תחמוצת חומצה הידרוכלורית מסתמכת בעיקר על המסה כימית של חומצה הידרוכלורית, ואפקט הקילוף המכני של מימן קטן בהרבה מזה של חומצה גופרתית. לכן, צריכת החומצה בעת שימוש בחומצה הידרוכלורית בלבד גבוהה יותר מאשר בעת שימוש בחומצה גופרתית בלבד.

כאשר החלודה וקשקשי התחמוצת על פני החלקים הציפויים מכילים כמות גדולה של תחמוצות ברזל בעלות ערכיות גבוהה, ניתן להשתמש באיכול חומצה מעורבת, אשר לא רק מפעיל את אפקט הקריעה של מימן על קשקשי התחמוצת אלא גם מאיץ את ההמסה הכימית של התחמוצות. עם זאת, אם על פני המתכת יש רק תוצרי חלודה רופפים (בעיקר Fe₂O₃), ניתן להשתמש בחומצה הידרוכלורית בלבד לאיכול בשל מהירות האיכול המהירה שלה, פחות המסה של המצע ופחות שבירות מימן.

אבל כאשר על פני המתכת יש אבנית תחמוצת צפופה, שימוש בחומצה הידרוכלורית בלבד צורך יותר, בעל עלות גבוהה יותר, ובעל אפקט קילוף גרוע יותר של אבנית התחמוצת מאשר חומצה גופרתית, ולכן חומצה גופרתית עדיפה.

איכול אלקטרוליטי (חומצה אלקטרוליטית, איכול אלקטרוכימי), בין אם אלקטרוליזה קתודית, אלקטרוליזה אנודית או אלקטרוליזה PR (אלקטרוליזה היפוכית מחזורית, אשר משנה באופן תקופתי את הקטבים החיוביים והשליליים של חומר העבודה), יכול להתבצע בתמיסת חומצה גופרתית 5%-20%.

בהשוואה לאכלוט כימי, אכלוט אלקטרוליטי יכול להסיר מהר יותר קשקשים מחומרים קיימים, לגרום לפחות קורוזיה למתכת הבסיס, קל לתפעול ולניהול, ומתאים לקווי ציפוי אלקטרוליטי אוטומטיים. אלקטרוליזה של PR נמצאת בשימוש נרחב ביפן להסרת קשקשים מחומרים קיימים מפלדת אל-חלד.

בסין, רבים משתמשים בכבישה אלקטרוליטית קתודית ואנודית בשילוב עם הסרת שומנים אלקטרוליטית לטיפול מקדים של ציפוי. חומצה אלקטרוליטית אנודית למתכות ברזליות מתאימה לעיבוד חלקי מתכת עם כמות גדולה של קשקשים תחמוצתיים וחלודה, וניתן לבצע אותה בעיקר בטמפרטורת החדר. העלאת הטמפרטורה יכולה להגביר את מהירות איכול החומצה, אך לא כמו איכול חומצה כימי. העלאת צפיפות הזרם יכולה להאיץ את מהירות איכול החומצה, אך אם היא גבוהה מדי, מתכת הבסיס תעבור פסיבציה.

בשלב זה, ההמסה הכימית והאלקטרוכימית של מתכת הבסיס נעלמת למעשה, ומשאירה רק את אפקט הקילוף של חמצן על קשקשים של תחמוצת. לכן, מהירות האיכול עולה מעט, ויש לשלוט בה במיומנות. בדרך כלל, צפיפות זרם של 5-10 A/dm² מתאימה. לאיכול חומצה אנודית, ניתן להשתמש ב-o-xylene thiourea או בדבק עץ סולפונטד כמעכבים, במינון של 3-5 גרם/ליטר; עבור חומצה אלקטרוליטית קתודית של מתכות ברזליות, ניתן להשתמש בתמיסת חומצה גופרתית, או בחומצה מעורבת של כ-5% חומצה גופרתית ו-5% חומצה הידרוכלורית, בתוספת כמות מתאימה של נתרן כלורי. מכיוון שאין תהליך המסה כימי ואלקטרוכימי ברור של מצע המתכת (ברזל), הוספה מתאימה של תרכובות המכילות Cl⁻ יכולה לסייע בשחרור קשקשים של תחמוצת על פני החלקים ולהאיץ את מהירות האיכול. במקביל, ניתן להשתמש בפורמלדהיד או אורוטרופין כמעכבים.

בקצרה, חומצה גופרתית נמצאת בשימוש נרחב לחריטה חומצית של פלדה, נחושת ופליז. בנוסף לאמור לעיל, חומצה גופרתית, יחד עם חומצה כרומית ודיכרומטים, משמשת כחומר להסרת תחמוצות ולכלוך מאלומיניום.

הוא משמש יחד עם חומצה הידרופלואורית או חומצה חנקתית או שתיהן להסרת קשקשים של תחמוצת מפלדת אל-חלד. היתרון של חומצה הידרוכלורית הוא שהיא יכולה לחמם ביעילות מתכות רבות בטמפרטורת החדר; אחד החסרונות שלה הוא שיש לשים לב למניעת זיהום אדי HCl וערפל חומצי.

בנוסף, חומצה חנקתית וחומצה זרחתית משמשות בדרך כלל גם בטיפול ידני מקדים לציפוי. חומצה חנקתית היא מרכיב חשוב בחומרי איכול בהירים רבים. היא מעורבבת עם חומצה הידרופלואורית להסרת קשקשים של תחמוצת טיפול בחום מאלומיניום, נירוסטה, סגסוגות מבוססות ניקל וברזל, טיטניום, זירקוניום וכמה סגסוגות מבוססות קובלט.

חומצה זרחתית משמשת להסרת חלודה מחלקי פלדה וגם בתמיסות מיכלים מיוחדות עבור נירוסטה, אלומיניום, פליז ונחושת. חומצה מעורבת של חומצה זרחתית-חומצה חנקתית-חומצה אצטית משמשת לטיפול מקדים של אנודייז בהיר של חלקי אלומיניום. חומצה פלואורבורית הוכחה כתמיסת החמצה היעילה ביותר עבור סגסוגות מבוססות עופרת או חלקי נחושת או פליז באמצעות הלחמת בדיל.

דווח כי הסרת שאריות ותחמוצות מתכת צורכת 5% מייצור חומצה גופרתית בעולם, 25% מחומצה הידרוכלורית, רוב חומצה הידרופלואורית וכמות גדולה של חומצה חנקתית וחומצה זרחתית.

לכן, שליטה נכונה בשימוש בחומצות אלו לצורך איכול חומצי היא כמובן נושא חשוב בטכנולוגיית היישום של טיפול מקדים לציפוי. עם זאת, השימוש בהן אינו קשה, אך לא קל להשתמש בהן היטב, לחסוך בהן ולהפחית את הצריכה.