Травление
Подготовка металлов к окраске путем нанесения на их поверхность различных покрытий, в том числе и лакокрасочных, выполняется специальными подразделениями, имеющими соответствующее оборудование и технический персонал. Эти же производственные помещения могут быть использованы и для проведения операций по обработке поверхностей перед склеиванием методом травления.
При травлении происходит изменение микрорельефа поверхностного слоя металла и изменяется величина свободной поверхностной энергии (как правило, она возрастает). В результате травления с поверхности также удаляются следы жировых загрязнений и образуются активные центры с полярными группами.
Травильные растворы могут быть кислыми (азотная, соляная, серная, хлористоводородная, щавелевая кислоты и др.) или щелочными (сода, гидроксид калия и др.). Выбор травильного раствора и технологии его использования определяется в первую очередь свойствами металлов, поверхность которого требуется подготовить. В результате действия травильного раствора на поверхности металла образуется слой, толщина которого может быть менее 10 нм. Толщина и химический состав этого слоя зависит от режимов травления. После выдержки в травильном растворе в течение определенного времени деталь тщательно прополаскивают в воде и просушивают. Для промывки используют обессоленную воду. Эффективность полученного слоя сохраняется в течение нескольких дней.
Примеры обработки поверхности детали из алюминия и его сплавов подготавливают к склеиванию методом анодного оксидирования, что позволяет не только удалить оксидную пленку с поверхности, но и повышает коррозионную стойкость и увеличивает адгезионную прочность. Травление является сложным процессом, который больше используется при подготовке поверхностей алюминиевых сплавов, и менее известным для других материалов, например для сталей. Травление алюминиевых сплавов может происходить в водном (вода 60—70%) растворе серной (25—35%) кислоты и дихромата натрия (5%) при температуре 50°С. Продолжительность процесса травления составляет несколько минут. Однако при такой подготовке поверхности она достаточно быстро вновь покрывается окисной пленкой, высота которой составляет 10—15 нм. Данный метод многократно корректировался, и сегодня сернокислый метод травления является одним из самых используемых при подготовке поверхностей из алюминия и его сплавов. Образующаяся при сернокислом способе травления анодная пленка обладает наилучшими защитными свойствами, однако она является достаточно хрупкой и отличается невысокой адгезионной прочностью.
К недостаткам данного способа подготовки поверхностей алюминиевых сплавов относится пониженная водостойкость клеевых соединений, т.е. клеевые соединения не отличаются долговечностью при длительной эксплуатации в условиях повышенной влажности.
Проблемы, возникающие при использовании хромовой кислоты. Анодное оксидирование в хромовой кислоте позволяет получать более прочную оксидную пленку, однако ее защитные свойства несколько ниже, чем при использовании сернокислого способа. Недостатком данного метода является высокая токсичность электролита. Очень серьезные ограничения на использование материалов, содержащих шестивалентный хром, ввела Европейская комиссия и предложила заменить их на материалы, в состав которых входит. Методы фосфатирования, в том числе и технология нанесения фосфатных покрытий, разрабатываются, в том числе создаются и новые методы специально для обработки поверхностей под склеивание.
Методы анодного оксидирования. Существуют три способа анодного оксидирования: сернокислый, хромовокислый и фосфорнокислый. Концентрация растворов соответствующих кислот обычно составляет 10—15%. Основными параметрами процесса оксидирования являются температура, продолжительность и плотность тока. Обрабатываемые детали являются анодом, а стенки ванны — катодом. При проведении процесса травления могут возникнуть следующие проблемы:
- на металле может образоваться «не пропускаемый» слой покрытия;
- поры на поверхности металла могут забиваться раствором теплой воды.
Специфика травильного оборудования предполагает его использование в специальных помещениях. Однако множество примеров говорит о том, что травление может проводиться в самых разных производственных помещениях. В результате возникают проблемы с качеством получаемых анодных покрытий. При фосфорнокислом анодном оксидировании получают хрупкий слой толщиной 0,3 мкм с большой пористостью. Хромовокислое анодное оксидирование позволяет получить слой покрытия толщиной 4 мкм, более прочный, однако очень чувствительный к длительному воздействию влаги. Сернокислотное анодное оксидирование позволяет получить самые толстые слои, более 30 мкм, устойчивые к действию воды, однако такое покрытие обладает низкими значениями адгезионной прочности. Выбор метода оксидирования определяется условиями эксплуатации клеевого соединения и свойствами клея.
Парадоксы подготовки поверхности для склеивания. Пример алюминия свидетельствует о том, что чем больше стараешься управлять долговечностью, тем больше рискуешь ухудшить качество.
- Обезжиренный и отшлифованный металл быстро окисляется. Один из самых распространенных методов удаления оксидной пленки — анодное оксидирование, которое делает поверхностные слои хрупкими.
- При анодном оксидировании поверхность становится менее активной по отношению к клеям и не обеспечивает длительную работоспособность клеевых соединений в условиях повышенной влажности.
- Анодная пленка является хрупкой.
- В результате такой подготовки поверхности мы можем не только не улучшить, а, наоборот, ухудшить прочность клеевых соединений.
Поиск эффективного способа подготовки поверхности является достаточно сложной задачей, для которой не существует единственного решения. При выборе метода подготовки следует рассмотреть все возможные варианты.
Загрузка ...