2.3. Обезжиривание

Способы очистки поверхности деталей от жировых за­грязнений определяются их природой. Для удаления неомыляемых жиров минерального происхождения (минеральные масла, полировочные пасты, консистентные смазки), которые не раство­ряются в воде, применяются специальные органические раство­рители. Омыляемые жиры животного или растительного проис­хождения взаимодействуют с водными растворами щелочей или солей щелочных металлов и образуют растворимые в воде мыла.

Органические растворители токсичны и использовать их можно лишь при наличии специального оборудования и соблю­дения правил техники безопасности. Пожароопасные раствори­тели (бензин, керосин) применять не следует. Другие растворители (уайт-спирит, бензол, толуол) также пожароопасны и за­меняются негорючими хлорированными углеводородами (та­кими как трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, фреон-113). Благо­даря низкой температуре испарения растворители легко подвер­гаются перегонке, что облегчает их регенерацию. Тетрахлор­этилен и фреон-113 обладают хорошими обезжиривающими свойствами и универсальностью действия на различные металлы.

Учитывая высокую токсичность органических раствори­телей, все работы с ними нужно вести в специальных (желатель­но герметичных) установках (особенно в паровой фазе трихлорэтилена и фреона-113) и обеспечивать соответствующие меры по технике безопасности. Предельно допустимые концентрации (ПДК) в промышленной атмосфере паров бензина, трихлорэтилена, тетрахлорэтилена составляют соответственно 300, 10 и 10 мг/м³.

После обезжиривания в органическом растворителе и уда­ления следов растворителя детали подвергаются химическому или электрохимическому обезжириванию. Растительные или жи­вотные жиры омыляются горячим щелочным раствором и уда­ляются с поверхности металла. Под воздействием щелочных рас­творов неомыляемые жиры, не участвуя в реакции, могут обра­зовывать водные эмульсии, облегчающие их удаление с поверх­ности. Для усиления эмульгирующего действия на неомыляемые жиры в щелочные растворы рекомендуется вводить ПАВ. Под воздействием горячего щелочного раствора, содержащего эмуль­гаторы и ПАВ, происходит разрыв жировой пленки, уменьшение ее толщины, образование отдельных капель масла и отрыв их от вания и декоративной отделки поверхности. Щетки из гофриро­ванной проволоки более упругие и служат дольше, чем из прямой проволоки.

Водные растворы для химического обезжиривания со­держат компоненты, образующие растворимые соединения с омыляемыми жирами, понижающие силу сцепления жировой пленки и механических загрязнений с поверхностью металла, облегчающие смывание раствора и предотвращающие коррозию обрабатываемого металла при обезжиривании. Этими компонен­тами являются щелочи, фосфаты, силикаты и ПАВ.

Введение ПАВ уменьшает продолжительность процесса обезжиривания, снижает щелочность обезжиривающих раство­ров, улучшает качество очистки поверхности детален от различ­ных загрязнении. В настоящее время применяются анионоактивные ПАВ: алкилсульфонат, сульфонал НП-3, сульфонол НП-1, ДС-РАС, неиногенные ПАВ: синтанол ДС-10, синтамид-5, препараты ОП-7 и ОП-10, а также контакт Петрова и другие. Необходимо помнить, что препарат ОП трудно превратить в без­ вредные для природы соединения и поэтому рекомендуется за­менить ОП синтанолом ДС-10. В табл.6 приведены составы растворов для химического обезжиривания различных металлов и сплавов.

Растворы 1, 3, 4, 7, 8 используются для обезжиривания черных металлов; 2, 5,6,9, 10 — меди и ее сплавов; 2, 11, 12 — алюминия и его сплавов. Для очистки полированных деталей ре­комендуется использовать растворы 3, 7, 10, 12. Растворы 4, 5, 6, 8 применяют для обработки сильно загрязненных деталей; раствор 5 —для обезжиривания деталей из меди, ее сплавов, а также деталей, имеющих серебряное покрытие, изготовленных с применением пайки припоями типа ПОС.

Для обезжиривания цинка, магния, ковара, инвара ре­комендуется применять растворы для химического обезжиривания цинковых (раствор 1), магние­вых (раствор 2) и сплавов ковара и инвара (раствор 3)

Обезжиривание в растворах, содержащих добавки ОП, синтанол, сульфонол, ведут при температуре 65—70 °С; при от­сутствии этих компонентов — при 80—90 °С. Для интенсифи­кации процесса и улучшения качества очистки поверхности де­талей рекомендуется перемешивание растворов сжатым воз­духом, предварительно очищенным от примеси масла. Для уменьшения количества пены при обезжиривании следует добавить в раствор 10—20 мл/л уайт-спирита или 0,05—0,2 мл/л кремнеорганической жидкости ПМС-200.

Для очистки поверхности некоторых деталей применяется кислый раствор, содержащий 15—30 г/л ортофосфорной кислоты и 5—10 г/л синтанола ДС-10. Обезжиривание осуществляется погружением в раствор при 50—60°С или протиркой тампоном или щетками при температуре 18—25°С.

Хорошие результаты в автомобильной промышленности при подготовке деталей под окраску с предварительным фосфатированием дает моющая композиция КМ-1 следующего состава (масс, доли, %): триполифосфат натрия —50; тринатрийфосфат—16,6; углекислый натрий —22,4; препарат ОП-10 —6; сульфонол—3; алкамон ОС-2—2,0.

При длительном межоперационном или складском хране­нии деталей из стали, меди и ее сплавов и алюминия рекоменду­ется раствор следующего состава (г/л): тринатринфосфат — 25— 30; триэтаноламин — 2,5—3,0; уайт-спирит — 20—25. Тем­пература раствора — 60—70°С, продолжительность обработки 1—2 мин. Для деталей из меди и медных сплавов рекомендуется обработка при температуре 18—25°С в растворе для хроматирования, содержащем 90—100 г/л К2Сг₂О₇ (калиевого хромпика) и 20—25 г/л Н₂S0₄.

Кроме стационарных ванн, для обезжиривания использу­ются специальные моющие устройства со струйной подачей рас­твора на поверхность деталей под давлением от 0,2 до 3 МПа. С целью повышения эффективности обезжиривания и для исклю­чения пожароопасных и токсичных органических растворителей разработаны и выпускаются промышленностью следующие моющие препараты: техническое моющее средство ТМС-31, пас­ты МЛ-51, МЛ-52, МС-5, МС-8 и ряд других (табл. 8). Эти пасты отличаются различной концентрацией углекислого натрия, фосфатов, силикатов и типом используемых ПАВ. Моющие препараты растворяют в такой воде, чтобы тем­пература полученного рабочего раствора была 65—70 °С.

В растворах МЛ-51 (15—20 г/л) и МЛ-52 (330—50 г/л) смываются минеральные масла и некоторые консервационные смазки, но удаление полировочной пасты затруднено. Препарат «Тракторин» предназначен для расконсервации машин и меж­операционного обезжиривания.

Растворы моющих препаратов с успехом заменяют очист­ку поверхности деталей в органическом растворителе. Качество очистки улучшается при добавлении в раствор моющих препаратоd в небольших количествах фосфатов и ПАВ. Введение в раствор фосфатов приводит к снижению жесткости воды, в ре­зультате чего моющий препарат используется полностью для процесса обезжиривания.

При обработке черных металлов возможно применение рас­творов для одновременного обезжиривания и травления, где пра­вильным компонентом является серная или фосфорная кислота, очистка от жировых загрязнений в данном случае осуществляется с помощью ПАВ, а введенные в раствор ингибиторы смягчают коррозионное действие раствора на металл. В табл. 4 приведены составы для химического обезжиривания различных металлов и сплавов.

Таблица 4

Компоненты	Номер раствора
раствора	1	2	3	4	5	6	7	8
Гидроксид натрия	- -	- 10-20	25-30 25-30	10-15 30-40	- 20-30	- -	- -	80-100 -
Углекис­лый натрий Тринат-рийфосфат	10-20 5-8 -	5-10 3-5 -	40-50 - 1-2	50-70 - 2-3	30-50 - 3-5	50-60 5-10 10-12	10-15 20-30 2-4	30-40 - -
Триполи-фосфат на­трия	- 8-10	- 5-10	- -	3-5 -	- -	- 8-10	- -	- -
Метасиликат натрия Препарат ОП-7(ОП-10)	- -	- 1-2	1.2 -	- -	- -	- -	- 4-6	40-50 -
Синтанол ДС-10
Контакт Петрова Сульфонол НП-3

Составы растворов для одновременного обезжиривания и травления приведены в табл.5. В растворах 1 и 2 температура повышена до 60°С, а в растворе 3 обработку можно вести при 20—30°С. Продолжительность обработки не должна быть дли­тельной во избежание наводороживания металла. Одновре­менное обезжиривание и травление может осуществляться в ста­ционарных ваннах и струйным методом.

При электрохимическом обезжиривании растворы ис­пользуются с такими же компонентами, как и при химической очистке, но концентрация компонентов может быть уменьшена.

Таблица 5

Составы растворов (г/л) для одновременного обезжиривания и травления

Компоненты	Номер раствора
раствора	1	2	3
Ортофосфорная кислота	200— 220	200- 220	150- 200
Серная кислота Синтанол ДС-10 Уротропин Соляная кислота	100-120 10—12 — — —	— 10-12 — —	— — 30-40 150- 180
Сульфонол НП-3	—	---	10-15

из-за активной роли выделяющихся на электроде пузырьков газа, которые помогают отрываться загрязнениям от металла и облегчают эмульгирование загрязнений. Присутствие фосфатов в рас­творах для электрохимического обезжиривания облегчает смываемость загрязнений, эмульгирующее действие оказывает мета-силикат натрия. Углекислый натрий используется для очистки малозагрязненных поверхностей деталей.

Поверхностно-активные вещества вводят в малых дозах или не вводят совсем, так как обильное образование пены на поверх­ности ванны затрудняет удаление выделяющихся на электродах газов и может привести к образованию взрывоопасной газовой смеси. Для устранения пенообразования рекомендуется добав­лять в электролит кремнеорганическую жидкость ПМС-200.

Электрохимическое обезжиривание деталей из черных и цветных металлов ведут на катоде, а для деталей из черных ме­таллов перед окончанием процесса меняют полярность, т. е. де­тали делают анодами. 1—2 мин.

Для избежания хрупкости стальные пружины и детали из тонкого закаленного металла обезжириваются только на аноде. Для предотвращения наводороживания металла рекомендуется использовать переменный ток промышленной частоты напряже­нием 10—15В, плотностью 8—10 А/дм²; продолжительность очистки 10—15мин. Ускорение процесса обезжиривания сталь­ных деталей с уменьшением возможности их наводороживания достигается электрохимическим обезжириванием с использова­нием реверсивного постоянного тока. Оптимальный режим обезжиривания следующий: продолжительность катодного периода — 20 с; анодного—10—15 с; плотность тока 6—8 А/дм².

Таблица 6