Обезжиривание обычно проводят в органических растворителях (для очистки от минеральных масел) или в различных щелочных растворах, где происходит омыление (разложение) жиров и перевод их в растворимые мыла. Если жиры не омыляются, они под воздействием ПАВ образуют водные эмульсии и удаляются с поверхностей деталей.
Использование органических растворителей для обезжиривания имеет ряд ограничений из-за их токсичности и пожароопасности (бензин, уайт-спирит, керосин), а также высокой стоимости самих растворителей и оборудования под их использование. Кроме того, после обезжиривания в органических растворителях на поверхностях остается тонкая жировая пленка, ухудшающая сцепление покрытия с металлом, поэтому для удаления ее дополнительно производят химическую или электрохимическую обработку в щелочных растворах.
Обезжиривание выполняют погружением в растворитель с температурой от 20 до 75°С и в парах растворителя. Последний способ используют для подготовки ответственных деталей, так как он обеспечивает более высокую степень очистки. В некоторых случаях применяют струйное обезжиривание для смывания труднорастворимых жировых загрязнений со сложно-профильных деталей.
Отработанный растворитель подвергают дистилляции в специальных установках для последующего использования его в процессе. Эту операцию повторяют 10—15 раз, после чего растворитель полностью заменяют.
Обезжиривание в щелочных растворах — наиболее распространенный способ подготовки деталей перед нанесением покрытия. Как правило, эти растворы содержат едкий натр в концентрациях от 10 до 50 г/л, соду — 20—30 г/л, фосфаты (тринатрийфосфат, триполифосфат, пирофосфат и т. д.) —10—50 г/л, а также ПАВ в качестве эмульгаторов — 1—3 г/л. Для ускорения очистки обезжиривание ведут при повышенной температуре (до 90 °С), так как при этом усиливается гидролиз солей щелочных металлов, ускоряется процесс омыления жиров и образования эмульсий минеральных масел.
Температуру обезжиривания подбирают в зависимости от материала обрабатываемых деталей, вида загрязнений, состава раствора и способа обезжиривания (химического, электрохимического, струйного — под металлопокрытия, химического, струйного— под окрашивание). Для ускорения процесса очистки раствор перемешивают с помощью воздуха, подаваемого специальной воздуходувкой, механической мешалки или насоса.
Практически во всех обезжиривающих растворах используют ПАВ, позволяющие улучшить качество очистки, снизить расход химикатов, рабочую температуру и сократить продолжительность обработки до 1—3 мин. Вместе с тем ПАВ значительно уменьшают испарение раствора за счет образования на его поверхности плотного слоя пены. Концентрацию ПАВ подбирают так, чтобы слой пены был толщиной в несколько сантиметров. Если он будет больше, то при электрохимическом обезжиривании в пене скапливаются кислород и водород, что может вызвать взрыв от малейшей искры. Взрыв сопровождается сильным хлопком и разбрызгиванием пены. Поэтому, если нельзя понизить концентрацию ПАВ, в раствор вводят пено-гасители, например, КЭ-10-21, ПМС-200.
В настоящее время широко применяют специальные обезжиривающие препараты (ТМС-31, ТМС-70, МЛ-51,. ОСА-1, «Лабомид-101* и др.), имеющие в своем составе все основные компоненты. Они обеспечивают высокое качество обезжиривания и могут заменить органические растворители.
Растворы для электрохимического обезжиривания несколько отличаются от растворов для химического обезжиривания. Как правило, они имеют более низкую концентрацию входящих компонентов и иногда содержат вещества, связывающие ионы металлов в комплексные соединения, что предотвращает выделение металла из раствора.
Электрохимическое обезжиривание обычно проводят после химического обезжиривания в два этапа. Первоначально процесс ведут на катоде в течение 5—10 мин, где под воздействием выделяющегося водорода происходит отрыв жировой пленки от поверхности металла с последующим омылением и эмульгированием жиров. В то же время водород оказывает отрицательное влияние на металл, вызывая водородную хрупкость, особенно у высокопрочных сталей. При катодном обезжиривании выделяется в 2 раза больше водорода, чем кислорода при анодном, поэтому процесс очистки идет более интенсивно. Последней стадией ее является анодное обезжиривание в течение 1—3 мин, которое необходимо для частичного устранения эффекта наводороживания.
Кроме того, это позволяет снять катодный шлам, образующийся при катодной обработке.
Некоторые составы и режимы для обезжиривания приведены в табл. 2.1. Например, раствор № 1 используют для обезжиривания черных металлов. Входящие в него компоненты выполняют следующие функции: едкий натр омыляет жиры и повышает электропроводность, сода (электропроводящая соль) и фосфаты обладают моющими свойствами, а метасиликат натрия и ПАВ — эмульгаторы.
Раствор № 2 используют для обезжиривания цинковых сплавов; содержит практически те же компоненты, но концентрация их значительно ниже, что обусловлено высокой активностью цинка. В качестве эмульгатора применяют жидкое стекло.
Раствор № 3 используют для обезжиривания меди и ее сплавов; он не содержит едкий натр из-за окисления меди в сильнощелочной среде.
Для обезжиривания алюминия предназначены различные моющие растворы, не содержащие щелочь, так как в щелочном растворе происходит интенсивное травление алюминия, особенно при высоких температурах.
Для подготовки черных металлов иногда выполняют одновременное обезжиривание и травление окунанием или струйной обработкой при комнатной и повышенной до 60 °С температурах. В качестве травильного агента используют серную или фосфорную кислоту, в качестве обезжиривающего — различные ПАВ, для предотвращения растравливания металла — ингибиторы.
Очистка поверхностей происходит за счет первоначального обезжиривания под воздействием ПАВ и последующего травления, при котором выделяющиеся пузырьки водорода ускоряют отрыв оставшейся на поверхности металла жировой пленки. Наиболее типичный раствор для одновременного обезжиривания и травления имеет следующий состав (г/л); ортофосфорная кислота — 200—220, серная кислота—100—200, синтанол ДС-10—10—12. Температура обезжиривания 60—70°С; время обработки зависит от степени загрязнения поверхности и составляет 3—30 мин.