Удаление некачественных покрытий

 

При проведении противокоррозионных работ может возникнуть необходимость в удалении некачественных защитных покрытий (лакокрасочных, металлических, оксидных и пр.).

Старое лакокрасочное покрытие (ЛКП) удаляют главным образом механическим или химическим способом. У толстостенных изделий старую краску можно удалить термическим способом, используя ацетилено-кислородное пламя или пламя паяльной лампы. Выжженную поверхность зачищают шпателем или скребками.

При химическом способе детали обрабатывают щелочными растворами или органическими растворителями. Этот способ наиболее эффективен как по качеству, так и по производительности.

В щелочных растворах покрытия удаляют за счет деструкции лакокрасочной пленки, поэтому процесс протекает медленно. Детали варят в течение примерно 1 ч в ваннах, закрытых крышками и оборудованных вентиляцией. Затем детали вынимают и промывают раствором нитрата натрия с концентрацией 5 г/л в течение 3...5 мин при температуре 50…60 °С. Пассивируют в растворе двухромовокислого калия (натрия) с концентрацией 5 г/л. Время промывки деталей в этом растворе – 2...3 мин при температуре 70...80 °С. После пассивации детали вынимают из ванны и держат над ней 1...2 мин, чтобы стек пассивирующий раствор, затем обдувают сжатым воздухом.

Нейтральность поверхности проверяют фенолфталеином или лакмусовой бумажкой. Если синяя лакмусовая бумажка покраснеет или фенолфталеин приобретет малиновую окраску, то детали промывают в пассивирующем растворе вторично.

Для удаления старых масляных покрытий можно также применять щелочные составы. Составы наносят на обрабатываемую поверхность ватным тампоном или капроновой кистью.

Смывки на основе органических растворителей делятся на три группы: взрыво- и пожароопасные, относительно пожароопасные, взрыво- и пожаробезопасные.

К первой группе относятся смывки АФТ-1 (ТУ 6-10-1202-76), СД специальная (ТУ 6-10-1088-76), СД обыкновенная (ТУ МХП 906-42); ко второй – СП-6 (ТУ 6-10-641-74), СП-7 (ТУ 6-10-923-76), СНБ-9, СПС-2; к третьей – смывки СЭУ-1, СЭУ-2, СПС-1 (ТУ 6-10-1461-74), «Автосмывка старой краски» (ТУ 6-15-732-72).

Разрушающее действие смывки АФТ-1 повышается при добавлении в нее 15 г ортофосфорной кислоты на 1 л смывки.

Смывки АФТ-1, СП-6, СП-7, СНБ-9, СЭУ-2 наносят на поверхность кистью или распылителем. После размягчения, набухания и вспучивания ЛКП удаляют щеткой или шпателем. После удаления ЛКП смывками АФТ-1, СНБ-9 и СД поверхность промывают разбавителем или смывкой СД.

После удаления ЛКП смывками СП-6, СП-7, СЭУ-2 поверхность изделия промывают водой с последующей сушкой или протиркой насухо ветошью. Смывки СД (СП), СЭУ-1 применяются при обработке методом окунания. После удаления ЛКП смывкой СЭУ-1 детали промывают водой, затем сушат или протирают насухо. При обработке ЛКП смывками эмульсионного типа (СЭУ-1, СЭУ-2) набухшее ЛКП может быть удалено струей горячей воды, что создает хорошие предпосылки для механизации и автоматизации очистки.

Стальные детали могут обрабатываться любой из вышеназванных смывок, в том числе и на щелочной основе. Детали и узлы, изготовленные из цветных металлов, обрабатывают смывками СД, СД_спец, СЭУ-1, СЭУ-2, СНБ-9, АФТ-1. Смывку СП-7 используют для удаления эпоксидных и полиуретановых покрытий.

Высокой эффективностью отличается «Автосмывка старой краски». С ее помощью можно в течение 6...40 мин удалить с поверхности лакокрасочные покрытия на основе меламиноалкидных, эпоксидных, перхлорвиниловых, нитроцеллюлозных, пентафталевых, глифталевых, масляных и других пленкообразующих. Смывку наносят на поверхность кистью или шпателем, она хорошо удерживается на вертикальных поверхностях и не вызывает коррозии обработанной металлической подложки.

Время удаления ЛКП смывками определяется системой покрытия, ее толщиной, условиями эксплуатации я длительностью срока службы покрытия перед ремонтом.

Некачественные металлические покрытия (цинковые, хромовые, никелевые, медные), фосфатные и окисные пленки удаляют химическим и электрохимическим способом в специальных растворах.

 

Обезжиривание

Обезжириванием называется процесс удаления жировых загрязнений с поверхности деталей. Обезжиривание производится непосредственно перед нанесением противокоррозионных покрытий.

По своей природе жировые загрязнения делятся на две группы:

1) жиры животного и растительного происхождения (омыляемые), представляющие собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот (стеариновой; пальметиновой);

2) минеральные (нефтяные) масла (неомыляемые), состоящие из смеси углеводородов (вазелин, парафин, различные смазочные масла).

Многообразие жировых загрязнений, различная их природа требуют применения разных средств и методов их удаления. Жиры могут быть удалены химическими и электрохимическими методами.

Химическое обезжиривание проводят органическими растворителями, щелочными растворами и водными растворами синтетических моющих средств. Выбор обезжиривающего средства и способа его применения зависит от вида загрязнений, природы метала, конструктивных особенностей, требуемой степени очистки, стоимости и т. п.

Органические растворители хорошо растворяют загрязнения как органического, так и минерального происхождения, легко удаляют толстые слои консервационных смазок, полировальные пасты. Ими удобно обезжиривать узлы сложной конфигурации, имеющие зазоры, каналы и щели, в которых может задерживаться вода в случае обезжиривания водными растворами. Такими растворителями обезжиривают всевозможные пары трения, а также детали из черных металлов с фосфатными и оксидными пленками и оборудование, изготовленное из металлов, не стойких к щелочам (олово, свинец, цинк, алюминий и их сплавы).

Перед нанесением гальванических покрытий органические растворители применяют чаще всего для предварительного обезжиривания перед щелочным химическим или электрохимическим обезжириванием. Это связано с тем, что после обезжиривания в органических растворителях все же остается очень тонкая пленка жиров, которая препятствует прочному сцеплению покрытия с основным металлом. Если на поверхности деталей нет нефтяных масел, то можно ограничиться обезжириванием в щелочных растворах.

В качестве органических растворителей применяют бензин, керосин, уайт-спирит. Поверхность деталей протирают смоченными в растворителях волосяными щетками или тряпками или последовательно промывают в двух-трех баках, содержащих растворитель разной степени чистоты.

Рабочие участки, где проводится обезжиривание, должны быть оборудованы местными вентиляционными отсосами со скоростью отсоса воздуха 0,2...3 м/с.

Главным недостатком бензина, керосина и уайт-спирита является их пожароопасность, поэтому им на смену приходят хлорированные углеводороды, такие, как трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, метилхлороформ, Хладон-113 (Фреон-113), Хладон-30 (Фреон-30) и др.

Недостатком хлорированных углеводородов является токсичность, что требует особого подхода к разработке технологических процессов обезжиривания и разработки конструкций используемого оборудования. Такие растворители, как трихлорэтилен и Хладон-113 (в особенности в паровой фазе), можно использовать только в специальных герметичных установках.

При наличии оборудования для нейтрализации и обезжиривания отработанных растворов могут применяться эмульсионные обезжиривающие растворы.

В последние годы все более широко применяют для обезжиривания щелочные моющие композиции, содержащие в своем составе поверхностно-активные вещества (синтанол ДС-10, ДС-РАС натриевый, синтамид-5, сульфанол НП-1, сульфанол НП-3 и др.) и электролиты (каустическая сода, кальцинированная сода, силикаты натрия, соли фосфорной кислоты, соли борной кислоты и др.). Готовые моечные композиции отличаются высокой обезжиривающей способностью, нетоксичностью, неогнеопасностью и достаточной технологичностью. Метод обезжиривания и параметры обработки определяют индивидуально в зависимости от степени зажиренности, материала деталей и их конфигурации, типа моющего препарата, наличия необходимого оборудования.

Обработка распылением в моечных машинах – наиболее эффективный метод обезжиривания. В этом случае рекомендуется уменьшать концентрацию раствора и рабочую температуру.

Обезжиривание в растворах, содержащих поверхностно-активные вещества, ведут при температуре 60...70 °С; при отсутствии их – 80...90 °С.

Если при обезжиривании образуется большое количество пены (особенно при перемешивании растворов), рекомендуется добавить в ванну 0,1...0,2 г/л пеногасителя КЭ-10-12 или сиккатива 64Б.

Детали с повышенной степенью зажиренности перед обезжириванием щелочными растворами промывают горячей водой, или погружают в ванну с горячим веретенным маслом при температуре 100...110 °С, или нагревают в специальных камерах до температуры стекания смазок.

В отдельных случаях обезжиривание деталей, особенно крупногабаритных, может проводиться загущенными растворами и пастами.

К загущенным растворам относится, например, специально приготовляемая смесь венской извести с водой кашицеобразной консистенции. При обезжиривании смесь волосяными щетками наносят на поверхность на 2...3 мин. Затем детали протирают кашицей с помощью ветоши в течение 3...5 мин, промывают горячей и холодной водой. С этой же целью по аналогичной технологии может быть применена гашеная известь и магнезия. Обезжиривание известью и магнезией рекомендуется применять для крупных латунных медных и бронзовых деталей.

 

Электрохимическое обезжиривание является одним из наиболее эффективных способов очистки поверхности деталей от жировых и механических загрязнений и применяется, как правило, для окончательной очистки металла при нанесении гальванических покрытий. Электрохимическое обезжиривание деталей осуществляют в ваннах с электролитом на катоде или на аноде. Катодное обезжиривание более эффективно, но при нем возможно значительное наводороживание обрабатываемых деталей, которое может привести к нежелательной потере их механической прочности. Поэтому в практике электрохимического обезжиривания применяют последовательное переключение полярности (катод-анод), причем анодную обработку проводят кратковременно.

Для стальных пружин и тонкостенных деталей (до 1 мм) следует применять только анодное обезжиривание.

В качестве катодов-анодов используют стальные, никелированные или никелевые пластины. Электролитами служат щелочные растворы с добавкой ПАВ или без них.

Качество обезжиривания как химического, так и электрохимического определяют по степени смачивания поверхности деталей водой. При отсутствии жира и загрязнений вода покрывает металл сплошной пленкой, а при наличии жира собирается каплями.

Травление

Травлением называется процесс удаления продуктов коррозии и окалины с поверхности изделия с помощью водных растворов кислот, кислых солей или щелочей. Обычно травлению предшествует обезжиривание, которое обеспечивает необходимую смачиваемость растворами и в связи с этим равномерное травление. Различают химическое и электрохимическое травление.

Химическое травление применяют при подготовке деталей перед нанесением ЛКП, гальванических покрытий и консервацией. Обычно травление проводят в растворах серной и соляной кислот, а также фосфорной кислоты и реже в растворе азотной кислоты.

Составы на основе серной и соляной кислот применяют во всех случаях при нанесении самых разнообразных видов покрытий. Составы на основе фосфорной кислоты применяют преимущественно для травления стальных изделий перед нанесением на них лакокрасочных покрытий.

Большой растворяющей способностью обладает соляная кислота. Повышение концентрации и температуры ускоряет растворение как в серной, так и в соляной и фосфорной кислотах. Причем для серной кислоты повышение температуры дает больший эффект, чем повышение концентрации, а для соляной кислоты, наоборот, эффективность резко возрастает с ростом концентрации. Учитывая это, а также летучесть соляной кислоты, травление в солянокислых растворах ведут при комнатной температуре. При травлении в серной и соляной кислотах может иметь место перетравливание металла и его наводороживание. Во избежание этого в травильные растворы вводят ингибиторы коррозии, которые замедляют растворение очищенных участков металла и не оказывают влияния на скорость удаления продуктов коррозии.

Отечественная промышленность выпускает ряд ингибиторов, представляющих собой продукты конденсации органических соединений. Эффективность их изменяется с температурой и составом травильного раствора. Для соляной кислоты рекомендуются катапин, КИ-1, ПБ-5, ПБ-6, ПБ-7, Уникол БА-6, И-l-A, И-l-B, И-1-Е, КПП, уротропин, для серной – катапин, ЧМ, БА-6.

Травление можно проводить также в растворах фосфорной кислоты. В этом случае на стальной поверхности образуется слой (около 1 мкм) солей фосфатов железа, способствующий противокоррозионной защите.

При травлении в растворах фосфорной кислоты рекомендуется следующая последовательность технологических операций: травление в растворе фосфорной кислоты (150...200 г/л) при температуре до 80 °С; обработка 2 %-ным раствором фосфорной кислоты.

В первой ванне удаляется окалина или ржавчина, после чего деталь без промывки переносится во вторую ванну, где в течение 2 мин образуется защитная пленка фосфата железа. После обработки 2 %-ным раствором фосфорной кислоты поверхность можно окрашивать без предварительной промывки.

Применение фосфорной кислоты ограничивается из-за ее высокой стоимости, поэтому иногда детали травят в растворах серной или соляной кислоты, а после промывки в воде на 10…15 мин погружают в 2...3 %-ный раствор фосфорной кислоты при температуре 75...85 °С.

Травят детали в стационарных ваннах (без циркуляции или с циркуляцией растворов) или же струйным способом (струйный облив деталей горячими растворами). Струйный способ более эффективен, так как сочетает химическое и механическое воздействие струи раствора на обрабатываемую поверхность. В этом случае снижаются трудовые затраты и стоимость обработки, увеличивается скорость травления и снижается расход кислоты.

Все более широкое применение находит метод одновременного обезжиривания и травления, заключающийся в том, что поверхность деталей обрабатывают растворами, содержащими как травящие, так и обезжиривающие реагенты. В этом случае используют растворы кислот совместно с поверхностно-активными моющими средствами. Эти вещества эмульгируют жировые загрязнения, находящиеся на поверхности металла. В раствор также могут вводиться противопенные добавки.

Детали обрабатывают погружением их в ванну в корзинах или на подвесках. Более эффективна струйная обработка, при которой скорость обезжиривания и травления возрастет в несколько раз.

После травления в соляной и серной кислотах должна следовать тщательная промывка обрабатываемой поверхности от кислоты и травильного шлама. Наиболее эффективна струйная промывка горячей и холодной (проточной) водой, смывающей основную часть кислоты. Затем следует нейтрализующая промывка 3 %-ным раствором кальцинированной соды и горячая промывка при температуре 65...75 °С.

Пасты наносят на поверхность шпателем, штукатурными лопатками или пастопультом. Толщина наносимых слоев и время выдержки зависят от степени поражения обрабатываемой поверхности коррозией, температуры среды. Например, время выдержки пасты при 20 °С может составлять от 30 до 40 мин, а при более низкой температуре – до 6 ч.

Наиболее простым способом удаления коррозии являются пропитка предварительно обработанной щетками поверхности 10 %-ным раствором ортофосфорной-кислоты, выдержка в течение 24 ч и удаление раствора ветошью или промывкой.

 

Электрохимическое травление по сравнению с химическим – процесс более производительный и экономичный в отношении расхода кислоты. Его применяют обычно при нанесении гальванических покрытий. Травление коррозионностойкой стали и деталей с точными размерами можно проводить только электрохимическим методом.

В основном применяют анодное травление, при котором исключается наводороживание металлов. Для электрохимического травления стальных деталей, например перед меднением, применяют раствор состава, г/л: серная кислота (плотность – 1,84 г/см³) – 900...1300; сернокислый магний – 3,6...5.

Процесс удаления с поверхности деталей тончайшего слоя окислов, которые образуются в промежутках между технологическими операциями, называют активацией. При активации происходит мелкое протравливание верхнего слоя металла, способствующее лучшему сцеплению поверхности основного металла с гальваническими покрытиями. Активацию производят непосредственно перед нанесением гальванического покрытия.

 

Фосфатирование

Фосфатирование – химический процесс образования на поверхности металла пленки нерастворимых в воде фосфатов, которая увеличивает срок службы лакокрасочных покрытий, улучшает сцепление с металлом и замедляет развитие коррозии в местах нарушения лакокрасочной пленки.

Чаще всего фосфатируют стальные поверхности. Иногда фосфатные пленки применяют как дополнительное защитное покрытие цинковых и кадмиевых осадков, заменяющее или сопутствующее пассивным пленкам. Фосфатирование производят в растворе на основе солей цинка или солей железа. Фосфатирующие растворы получают двумя способами: из готовых солей и из специальных концентратов.

Порядок их приготовления следующий: соответствующую соль или смесь солей растворяют в воде, раствор нагревают до рабочей температуры, перемешивают, затем выдерживают для отстаивания (осветления). Приготовление фосфатирующих растворов из концентратов КФ-1 имеет ряд преимуществ: отпадает необходимость в специальных отделениях для приготовления растворов и хранения реактивов; уменьшается расход реактивов; упрощается корректировка ванн в процессе эксплуатации; обеспечивается стабильность качества обработки. Качество фосфатной пленки зависит от характера подготовки поверхности и технологии ее нанесения. Лучшими для фосфатирования являются механические способы подготовки поверхности, способствующие образованию мелкокристаллических фосфатных покрытий. Подготовка поверхности с применением химического травления приводит к образованию грубокристаллических осадков, имеющих повышенную пористость и пониженную адгезию.

Для улучшения фосфатного покрытия при травлении в кислотах проводят дополнительно нитритную обработку травлением поверхности (в 0,3...0,5 %-ном растворе нитрита натрия при температуре 60 °С в течение 1...2 мин) или вводом в обезжиривающий раствор или промывную воду специального титансодержащего активатора.

К образованию крупнокристаллических осадков может также привести обезжиривание в сильнощелочных растворах и в органических растворителях. В этом случае для улучшения качества получаемой фосфатной пленки необходима дополнительная обработка в щелочных растворах слабой концентрации с поверхностно-активными веществами.

Фосфатируют методами окунания и распыления (давление раствора – 0,08…0,15 МПа), растворы корректируют по кислотности.

Характерная особенность всех ванн фосфатирования – шламообразование, влияющее на качество осадка. Это вызывает необходимость периодического отстаивания, декантации (слива) и смены растворов.

 

Пассивирование

 

После фосфатирования проводится промывка деталей водой при 15... 18 °С и затем пассивирование поверхности. Обработка деталей в пассивирующем растворе приводит к образованию слоя, препятствующего развитию коррозии и способствующего продлению срока службы лакокрасочного покрытия.

В состав пассивирующего раствора для стали входят хромовый ангидрид, нитрит натрия, моноэтаноламин, двухромовокислый калий; для чугуна – хромовый ангидрид и двухромовокислый калий (натрий). Пассивирование проводят либо окунанием в раствор, либо распылением.