Pre dobré zvládnutie a riadenie procesu odstraňovania oleja je potrebné správne pochopiť princíp väzby medzi povlakom a kovovým podkladom. Tento bod sa často prehliada, čo v praxi spôsobuje ťažkosti.
Relevantné materiály poukazujú na to, že mechanická väzba spôsobená mikrodrsnosťou povlaku a povrchu substrátu je silná iba vtedy, keď existuje medzi povlakom a kovovým substrátom intermolekulárna a intermetalická silová väzba. Intermolekulárne a intermetalické sily sa môžu prejaviť len vo veľmi malej vzdialenosti.
Keď vzdialenosť medzi molekulami presiahne 5μm, medzimolekulová sila už nefunguje. Preto tenký olejový film a oxidový film na povrchu substrátu môže tiež brániť medzimolekulovej alebo kovovej väzbovej sile.
Na dosiahnutie vyššie uvedeného spojenia je potrebné z výrobkov dôkladne odstrániť olejové škvrny, hrdzu a oxidové usadeniny. „Dosť dôkladne“, o ktorom hovoríme, neznamená to, že povrch musí byť po predbežnom pokovovaní absolútne čistý, ale iba to, aby mal kvalifikovaný povrch. Takzvaný kvalifikovaný povrch v skutočnosti znamená, že filmy, ktoré sú škodlivé pre galvanické pokovovanie, musia byť po predbežnom pokovovaní odstránené a nahradené filmami, ktoré sú vhodné na galvanické pokovovanie.
Zároveň sa predbežným pokovovaním vyžaduje, aby bol kovový povrch úplne rovný. Po mechanickom ošetrení, ako je brúsenie, leštenie, omieľovanie, pieskovanie atď., sa odstránia viditeľné škrabance, otrepy a iné chyby na povrchu, aby povrch substrátu spĺňal požiadavky na vyrovnanie a úpravu pokovovaných dielov pred odstránením oleja a hrdze.
Tento bod musí byť jasný. Iba vtedy, keď je tento bod jasný, môžeme správne a prakticky vybrať postup a vzorec procesu predpokovovania spomedzi podobných vzorcov pre predpokovovanie.
Ako aplikovať proces odmasťovania vo výrobe?
Zvyčajne sa používa alkalické odmasťovanie. Zloženie odmasťovacieho roztoku a procesné podmienky sa volia podľa stavu olejovej škvrny a typu kovového materiálu.
Ak je na povrchu veľké množstvo mastnoty, teda vrstva oleja je veľmi hrubá a má mastný a lepkavý pocit, nedá sa ľahko odstrániť iba alkalickým odmasťovaním. Najprv je potrebné použiť iné metódy, ako napríklad natrieť rozpúšťadlom, na predbežné odmasťovanie a až potom vykonať alkalické odmasťovanie. Alkalický odmasťovací roztok je silne alkalický a pri reakcii s niektorými kovmi spôsobuje zjavnú koróziu.
Preto by sa odmasťovanie pokovovaných dielov, ako je hliník a zinok, malo vykonávať čo najviac pri nízkych teplotách a s nízkym obsahom zásad. Vo všeobecnosti je prijateľné ošetrovať oceľové diely s vyššou zásaditosťou, ale pri ošetrovaní neželezných kovov by sa hodnota pH odmasťovacieho roztoku mala upraviť na vhodný rozsah. Napríklad hliník, zinok a ich zliatiny by mali mať hodnotu pH kontrolovanú pod 11 a čas odmasťovania by pre takéto produkty nemal presiahnuť 3 minúty.
Z hľadiska nákladov niektorí odporúčajú odmasťovanie pri nízkych teplotách, ale zníženie teploty je v rozpore so zvýšením účinnosti. Čím vyššia je teplota, tým rýchlejšia je fyzikálna a chemická reakcia medzi mastnotou priľnutou k povrchu a čistiacim prostriedkom a tým ľahšie je odmasťovanie.
Prax ukázala, že viskozita olejových škvŕn klesá so zvyšujúcou sa teplotou, takže odmasťovanie je ľahšie, ale nízka teplota tento účinok nemá. Preto sa zvažuje použitie emulgátorov a povrchovo aktívnych látok. Pokiaľ ide o to, či je odmasťovanie pri vysokej teplote vhodné a aká teplota je vhodná na reguláciu, autorova skúsenosť hovorí, že 70 – 80 °C je lepšia. To môže tiež pomôcť eliminovať zvyškové napätie v základnom kove spôsobené obrábaním, čo je veľmi prospešné pre zlepšenie priľnavosti povlaku, najmä medzi viacvrstvovými niklovými zliatinami.
Všeobecné oceľové diely je možné odmasťovať kombinovaným spôsobom, napríklad najprv katódovým odmasťovaním po dobu 3-5 minút a potom anodickým odmasťovaním po dobu 1-2 minút alebo najprv anodickým odmasťovaním po dobu 3-5 minút a potom katódovým odmasťovaním po dobu 1-2 minút. To sa dá dosiahnuť dvoma odmasťovacími procesmi alebo použitím zdroja napájania s komutačným zariadením.
V prípade vysokopevnostnej ocele, pružinovej ocele a tenkých dielov sa, aby sa zabránilo vodíkovej krehkosti, vykonáva iba anodické odmasťovanie počas niekoľkých minút. Avšak diely z neželezných kovov, ako je meď a zliatiny medi, sa anodické odmasťovanie nemôže použiť a je povolené iba katódové odmasťovanie počas 1-2 minút.
Pokiaľ ide o prípravu a údržbu odmasťovacieho roztoku, príprava chemických a elektrolytických odmasťovacích roztokov je relatívne jednoduchá. Najprv použite 2/3 objemu nádrže vody na rozpustenie ostatných materiálov okrem povrchovo aktívnych látok a súčasne miešajte (aby sa zabránilo spekaniu lieku). Keďže tieto liečivé látky pri rozpúšťaní uvoľňujú teplo, nie je potrebné ich zahrievať. Povrchovo aktívne látky by sa mali pred pridaním rozpustiť samostatne v horúcej vode. Ak sa nedajú rozpustiť naraz, vrchnú číru tekutinu je možné vyliať a potom pridať vodu na rozpustenie. Doplňte do stanoveného objemu a pred použitím dobre premiešajte.
Pozornosť by sa mala venovať riadeniu kvapaliny na odstraňovanie oleja:
① Pravidelne testujte a dopĺňajte materiály. Povrchovo aktívne látky by sa mali dopĺňať v množstve 1/3 až 1/2 pôvodného množstva týždenne alebo každé dva týždne podľa objemu výroby.
② Použité železné dosky by nemali obsahovať nadmerné množstvo ťažkých kovových nečistôt, aby sa zabránilo ich vniknutiu do povlaku. Hustota prúdu by sa mala udržiavať na úrovni 5 – 10 A/dm² a jej výber by mal zabezpečiť dostatočný vývoj bublín. To nielen zabezpečí mechanické oddelenie kvapôčok oleja od povrchu elektródy, ale aj premieša roztok. Keď je povrchová olejová škvrna konštantná, čím väčšia je hustota prúdu, tým vyššia je rýchlosť odmasťovania.
③ Plávajúce olejové škvrny v nádrži by sa mali včas odstrániť.
④ Pravidelne čistite kal a nečistoty v nádrži a roztok v nádrži ihneď vymeňte.
⑤ Snažte sa použiť v elektrolyte povrchovo aktívne látky s nízkou penivosť, inak ich pridanie do galvanickej nádrže ovplyvní kvalitu.
Ako zvládnuť a riadiť proces leptania (morenia) kyselinou?
Podobne ako proces odmasťovania, aj leptanie kyselinou (morenie) zohráva dôležitú úlohu pri predpokovovaní. Tieto dva procesy sa používajú spoločne pri predpokovovaní a ich hlavným účelom je odstrániť hrdzu a oxidové šupky z kovových pokovovaných dielov.
Proces používaný na odstránenie veľkého množstva oxidov sa zvyčajne nazýva silné leptanie a proces používaný na odstránenie tenkých oxidových vrstiev, ktoré sú voľným okom sotva viditeľné, sa nazýva slabé leptanie, ktoré sa ďalej delí na chemické leptanie a elektrochemické leptanie. Slabé leptanie sa používa ako konečný proces úpravy po silnom leptaní, teda predtým, ako obrobok vstúpi do procesu galvanického pokovovania. Je to proces aktivácie kovového povrchu a vo výrobe sa ľahko prehliada, čo je práve jeden z dôvodov odlupovania galvanického pokovovania.
Ak je slabý leptací roztok jednou zo zložiek ďalšieho pokovovacieho roztoku alebo ak jeho pridanie neovplyvní pokovovací roztok, je lepšie vložiť aktivované pokovované diely priamo do pokovovacej nádrže bez čistenia.
Napríklad, pri použití zriedeného aktivačného roztoku kyseliny pred niklovaním, aby sa zabezpečil hladký priebeh procesu leptania, je potrebné pred leptaním vykonať odmasťovanie; inak sa kyselina a oxidy kovov nemôžu dobre spojiť a chemická rozpúšťacia reakcia bude ťažko prebiehať.
Preto je pre dobré zvládnutie leptania kyselinou potrebné teoreticky objasniť aj tieto základné princípy.
Na odstránenie oxidových usadenín zo železných a oceľových dielov sa zvyčajne používa hlavne kyselina sírová a kyselina chlorovodíková na leptanie kyselinou. Metóda je jednoduchá, ale v skutočnej výrobe je ťažké dosiahnuť očakávaný účel, ak sa jej nevenuje dostatočná pozornosť.
Kritériá výberu podmienok leptania kyselinou sírovou sú zvyčajne založené na skúsenostiach, ktoré sa dajú identifikovať podľa vzhľadu obrobku po morení, čo sa napokon nedá kvantitatívne kontrolovať. Prax ukázala, že účinok morenia kyselinou sírovou pri odstraňovaní oxidových povlakov pri 40 °C je oveľa väčší ako pri 20 °C, ale pri ďalšom zvýšení teploty sa účinok odlupovania úmerne nezvyšuje.
Zároveň v kyseline sírovej s koncentráciou nižšou ako 20 % sa s rastúcou koncentráciou rýchlosť leptania kyselinou zrýchľuje, ale keď koncentrácia prekročí 20 %, rýchlosť leptania kyselinou sa znižuje. Z tohto dôvodu sa domnievame, že štandardné procesné podmienky s koncentráciou kyseliny sírovej 10 % – 20 % a leptanie pod 60 °C sú vhodnejšie. Treba tiež poznamenať, že pokiaľ ide o stupeň starnutia roztoku kyseliny sírovej, vo všeobecnosti platí, že keď obsah železa v moriacom roztoku prekročí 80 g/l a obsah síranu železnatého prekročí 2,5 g/l, roztok kyseliny sírovej sa už nemôže použiť.
V tomto čase by sa mal roztok ochladiť, aby kryštalizoval a odstránil sa prebytočný síran železnatý, a potom by sa mala pridať nová kyselina, aby sa splnili požiadavky procesu.
Kritériá výberu podmienok procesu leptania kyselinou chlorovodíkovou: koncentrácia by sa mala vo všeobecnosti kontrolovať na 10 % – 20 % a proces by sa mal vykonávať pri izbovej teplote. V porovnaní s kyselinou sírovou je pri rovnakých podmienkach koncentrácie a teploty rýchlosť leptania kyseliny chlorovodíkovej 1,5 – 2-krát vyššia ako u kyseliny sírovej.
Či sa na leptanie kyselinou použije kyselina sírová alebo kyselina chlorovodíková, závisí od konkrétnej situácie v danej výrobe. Napríklad pri silnom leptaní železných kovov sa často používa kyselina sírová alebo kyselina chlorovodíková, prípadne „zmes“ oboch v určitom pomere.
Typ kyseliny použitej na chemické silné leptanie však závisí od zloženia a štruktúry oxidov na povrchu železných a oceľových dielov. Zároveň je potrebné zabezpečiť vysokú rýchlosť leptania, nízke výrobné náklady a čo najmenšiu rozmerovú deformáciu a vodíkové krehnutie kovových výrobkov. Treba si však uvedomiť, že odstraňovanie oxidových povlakov v kyseline chlorovodíkovej sa spolieha najmä na chemické rozpúšťanie kyseliny chlorovodíkovej a mechanický odlupovací účinok vodíka je oveľa menší ako v kyseline sírovej. Preto je spotreba kyseliny pri použití samotnej kyseliny chlorovodíkovej vyššia ako pri použití samotnej kyseliny sírovej.
Ak hrdza a oxidové povlaky na povrchu pokovovaných častí obsahujú veľké množstvo vysokomocných oxidov železa, je možné použiť leptanie zmesou kyselín, ktoré nielenže vyvolá trhací účinok vodíka na oxidové povlaky, ale tiež urýchľuje chemické rozpúšťanie oxidov. Ak však kovový povrch obsahuje iba voľné produkty hrdze (hlavne Fe₂O₃), je možné na leptanie použiť samotnú kyselinu chlorovodíkovú kvôli jej rýchlej rýchlosti leptania, menšiemu rozpúšťaniu substrátu a menšiemu vodíkovému krehnutiu.
Ak má však kovový povrch hustú oxidovú usadeninu, použitie samotnej kyseliny chlorovodíkovej spotrebuje viac materiálu, má vyššie náklady a má horší odlupovací účinok na oxidovú usadeninu ako kyselina sírová, takže kyselina sírová je lepšia.
Elektrolytické leptanie (elektrolytická kyselina, elektrochemické leptanie), či už ide o katódovú elektrolýzu, anodickú elektrolýzu alebo PR elektrolýzu (periodická reverzná elektrolýza, ktorá periodicky mení kladný a záporný pól obrobku), sa môže vykonávať v 5 % – 20 % roztoku kyseliny sírovej.
V porovnaní s chemickým leptaním dokáže elektrolytické leptanie rýchlejšie odstrániť pevne viazané oxidové povlaky, spôsobuje menšiu koróziu základného kovu, ľahko sa ovláda a spravuje a je vhodné pre automatické galvanické linky. PR elektrolýza sa v Japonsku široko používa na odstraňovanie oxidových povlakov z nehrdzavejúcej ocele.
V Číne sa na predpokovovanie používa katódové a anodické elektrolytické morenie v kombinácii s elektrolytickým odmasťovaním. Anodická elektrolytická kyselina pre železné kovy je vhodná na spracovanie kovových dielov s veľkým množstvom oxidových povlakov a hrdze a väčšinou sa môže vykonávať pri izbovej teplote. Zvýšenie teploty môže zvýšiť rýchlosť leptania kyselinou, ale nie tak výrazne ako chemické leptanie kyselinou. Zvýšenie hustoty prúdu môže zrýchliť rýchlosť leptania kyselinou, ale ak je príliš vysoká, základný kov bude pasivovaný.
V tomto čase chemické a elektrochemické rozpúšťanie základného kovu v podstate mizne a zostáva len odlupujúci účinok kyslíka na oxidové povlaky. Preto sa rýchlosť leptania len málo zvyšuje, čo je potrebné zvládnuť zručne. Zvyčajne je vhodná prúdová hustota 5 – 10 A/dm². Na anodické leptanie kyselinou sa ako inhibítory môže použiť o-xyléntiomočovina alebo sulfónované lepidlo na drevo s dávkou 3 – 5 g/l; na katódové elektrolytické leptanie železných kovov sa môže použiť roztok kyseliny sírovej alebo zmes kyseliny približne 5 % kyseliny sírovej a 5 % kyseliny chlorovodíkovej s príslušným množstvom chloridu sodného. Pretože neexistuje žiadny zjavný proces chemického a elektrochemického rozpúšťania kovového substrátu (železa), vhodné pridanie zlúčenín obsahujúcich Cl⁻ môže pomôcť uvoľniť oxidové povlaky na povrchu súčiastok a urýchliť rýchlosť leptania. Zároveň sa ako inhibítory môže použiť formaldehyd alebo urotropín.
Stručne povedané, kyselina sírová sa široko používa na leptanie ocele, medi a mosadze kyselinou. Okrem vyššie uvedeného sa kyselina sírová spolu s kyselinou chrómovou a dvojchrómanmi používa ako činidlo na odstraňovanie oxidov a sazí z hliníka.
Používa sa spolu s kyselinou fluorovodíkovou alebo kyselinou dusičnou alebo oboma na odstránenie oxidových povlakov z nehrdzavejúcej ocele. Výhodou kyseliny chlorovodíkovej je, že dokáže účinne moriť mnoho kovov pri izbovej teplote; jednou z jej nevýhod je, že je potrebné venovať pozornosť prevencii znečistenia parami HCl a kyslou hmlou.
Okrem toho sa kyselina dusičná a kyselina fosforečná bežne používajú aj pri manuálnom predpokovovaní. Kyselina dusičná je dôležitou zložkou mnohých lesklých leptacích činidiel. Zmiešava sa s kyselinou fluorovodíkovou na odstraňovanie oxidových povlakov z tepelného spracovania z hliníka, nehrdzavejúcej ocele, zliatin na báze niklu a železa, titánu, zirkónia a niektorých zliatin na báze kobaltu.
Kyselina fosforečná sa používa na odstraňovanie hrdze z oceľových dielov a tiež v špeciálnych nádržových roztokoch pre nehrdzavejúcu oceľ, hliník, mosadz a meď. Zmes kyseliny fosforečnej, kyseliny dusičnej a kyseliny octovej sa používa na predbežnú úpravu lesklého eloxovania hliníkových dielov. Kyselina fluórboritá sa ukázala ako najúčinnejší moriaci roztok pre zliatiny na báze olova alebo medené alebo mosadzné diely s cínovou spájkou.
Bolo hlásené, že odstraňovanie oxidov a povlakov z oxidov kovov spotrebuje 5 % svetovej produkcie kyseliny sírovej, 25 % kyseliny chlorovodíkovej, väčšinu kyseliny fluorovodíkovej a veľké množstvo kyseliny dusičnej a kyseliny fosforečnej.
Preto je správne zvládnutie použitia týchto kyselín na leptanie kyselinami samozrejme dôležitou otázkou v aplikačnej technológii predpokovovacej úpravy. Nie je však ťažké ich používať, ale nie je jednoduché ich správne používať, šetriť a znižovať spotrebu.
Čas uverejnenia: 29. januára 2026