Оксидирование черных металлов.
Сущность процесса оксидирования заключается в реакции взаимодействия горячего концентрированного раствора едкого натра и окислителей с железом, в результате которой на поверхности изделия образуется оксидная пленка. Оксидные покрытия на стали используют как защитно-декоративные; оксидированию подвергают практически все углеродистые и низколегированные стали. Наиболее широко распространен химический способ оксидирования в растворе следующего состава (г/л): едкий натр — 550— 700, нитрит натрия — 200—250, обработку ведут при температуре 135—145 °С в течение 10—60 мин в зависимости от марки стали.
Полученные покрытия имеют пористую структуру, их применяют в легких условиях эксплуатации. Для повышения защитных свойств применяют пропитку покрытий минеральными маслами в течение 5—10 мин при температуре 100—120°С. Перед пропиткой промытые в воде детали обрабатывают в растворе хозяйственного мыла (2—3%) при температуре 80— 90°С в течение 2—3 мин. Затем детали сушат и промасливают. Оксидирование меди и ее сплавов.
Оксидирование применяют для получения декоративного и свето-поглощающего покрытия, так как образующаяся пленка состоит из оксидов меди и имеет глубоко черный цвет. В качестве защиты от коррозии такие покрытия не применяют, но в некоторых случаях, например при дополнительной пропитке минеральным маслом или нанесении бесцветного лака, это возможно.
Для химического оксидирования меди используют раствор следующего состава (г/л): едкий натр — 50—60 и персульфат калия—15—25, режим обработки: температура — 60—65 °С, время — 5—10 мин. При оксидировании медных сплавов (латуни, бронзы) на них предварительно наносят промежуточный слой меди толщиной 2—3 мкм, так как непосредственно на сплавах образуются пленки различных оттенков, но не черного цвета. При работе вышеуказанным раствором необходимо следить за температурой, так как при температуре меньше 60 °С качество пленки резко ухудшается, а при повышенной температуре образуются рыхлые толстые осадки. Окончание оксидирования определяется началом выделения пузырьков газа. Подвешивание деталей осуществляют на омедненных приспособлениях, которые в ходе процесса необходимо покачивать. Некачественную оксидную пленку удаляют обработкой в 20—30%-ном растворе соляной кислоты,
Электрохимическое оксидирование можно осуществлять без предварительного меднения медных сплавов. Для этого используют раствор, содержащий 150—200 г/л едкого натра. Обработку ведут при температуре 80—100°С и плотности тока 0,8—2,0 А/дм2 в течение 10—30 мин на аноде. Окончание процесса определяется выделением пузырьков газа и резким повышением напряжения. В качестве катода используют углеродистую сталь или никель. Свежеприготовленный раствор необходимо проработать на медной пластине до появления светло-голубой окраски электролита. Оксидирование алюминия и его сплавов.
Естественная оксидная пленка на алюминии имеет толщину 0,02—0,1 мкм, поэтому она не может обеспечить надежную коррозионную защиту металла.
Наиболее распространен электрохимический способ получения оксидной пленки, осуществляемый в сернокислом электролите, который содержит 180—200 г/л серной кислоты. Обработку проводят при температуре 15— 23 °С, плотности тока 1—2 А/дм2 и напряжении 10—15 В. В качестве катодов используют свинец. Время обработки выбирают в зависимости от требований к изделию. Для получения бесцветной пленки достаточно 20—30 мин с последующим уплотнением ее в дистиллированной воде при pH 5,5—6,5; для получения пленки, подвергающейся хроматной обработке, — 30— 50 мин, а в случае последующего окрашивания органическими красителями — 60—80 мин.
Для хроматной обработки оксидной пленки используют раствор бихромата натрия или калия (80—100 г/л). Обработку ведут при температуре 80—90 °С в течение 20—25 мин. Оксидная пленка после обработки имеет зеленовато-желтоватую окраску, иногда грязно-серую в зависимости от марки сплава.
Оксидированные и окрашенные детали промывают, после чего проводят операцию уплотнения, которая заключается в обработке деталей дистиллированной водой при температуре 95—100°С в течение 20—30 мин (pH 5,5—6,5). Она необходима, чтобы вытеснить из пор покрытия остатки электролитов и растворов и тем самым повысить коррозионную стойкость. Перерыв между оксидированием и уплотнением не должен превышать 30 мин.
Анодное оксидирование литейных сплавов проводят в хромовой кислоте. Толщина образующейся пленки — 3—5 мкм, дополнительной защитой для нее является лакокрасочное покрытие. Оксидирование ведут в 3-, 5- и 10%ных растворах хромового ангидрида при температуре 38—42°С в течение 60 мин. Регулировку тока осуществляют только по напряжению, при этом увеличение его идет ступенчато. Значение напряжения зависит от концентрации раствора.
Удаление дефектной пленки осуществляют в 5—10%-ном растворе едкого натра при температуре 50—60 °С. Для деталей с точными размерами рекомендуется раствор следующего состава: фосфорная кислота — 35 мл, хромовый ангидрид — 20 г/л; температура обработки 80—100°С, время снятия зависит от толщины пленки.
Для защитно-декоративных целей применяют эмалевидные покрытия молочного цвета, они стойки в органических растворителях, кислотах, маслах, могут окрашиваться органическими красителями, при этом полученный цвет отличается от цвета красителя.
Эматалирование алюминия и его сплавов проводят при содержании в них меди до 2%, но возможна обработка некоторых марок литейных сплавов: АЛ4, АЛ9; при этом цвет их пленок получается серых и темных тонов. Наиболее распространенный электролит эматалирования имеет следующий состав (г/л): калий-титан щавелевокислый — 40—43, щавелевая кислота—1—3, лимонная кислота — 1—1,3, борная кислота — 8—10; режим обработки: pH—1,5—2, температура — 55—60 °С. Свежеприготовленный электролит прорабатывают алюминиевыми электродами.
Вначале процесса устанавливают напряжение на ванне 70— 90 В, затем в течение 10—15 мин его повышают до 120 В и выдерживают это значение до конца процесса в течение 30— 40 мин. Толщина пленки достигает 10—18 мкм. В качестве катода используют сплав свинца с сурьмой (7%) или коррозионно-стойкую сталь. После эматалирования покрытие уплотняют так же, как обычную анодную пленку. Дефекты эматалирования приведены в табл. 3.15.
