Підготовка поверхні під фарбування. Очищення

Якість і термін служби лакофарбових покриттів значно залежить від способу і чистоти підготовки поверхні. Мета підготовки – видалення з поверхні будь – яких забруднень і нашарувань, які заважають безпосередньому контакту покриття з металом. До них відносяться оксиди (окалина, іржа), мастильні, жирові, механічні забруднення, старі полімерні покриття.

Способи підготовки поверхні можна розділити на три групи: механічні, термічні і хімічні.

Механічні способи очищення. З механічних способів підготовки поверхні особливо розповсюджена струменева абразивна і гідроабразивна обробка:

- піщаноструменева;

- гідропісщаноструменева;

- дробовоструменева;

Дробовометальна.

Очищення за цими способами полягає у дії на металеву поверхню частинок абразивів, що поступають з великою швидкістю і мають в момент удару з металом значну кінетичну енергію. Поверхня металу при цьому стає шорсткою (заглибини досягають 0,04 – 0,1 мм), що сприяє покращенню адгезії покриттів. Такий метод застосовують при обробці товстостінних виробів, вироби з тонкими стінками можуть деформуватися.

При пісчаноструменевому і гідропісчаноструменевому очщенні використовують безглинистий кварцовий пісок. При дробвоструменевому і дробовометальному способах – чиста або колота стальна чи чавунна дріб. Легкі метали і сплави обробляють м’якими абразивами – порошками з сплавів алюмінію. Найбільш дешевим абразивом є кварцовий пісок, але його використовують в автоматичних установках з герметизацією з метою запобігання запиленості середовища.

Металевий пісок також є ефективним абразивом. Очищення з його допомогою здійснюється в закритих камерах або кабінках з вентиляцією.

Для дробовоструменевого очищення частіше використовують одн- або двохкамерні апарати періодичної і безперервної дії, в яких дріб розпилюється під тиском 0,5 – 0,7 МПа.

Дробовометальне очищення здійснюють при створенні потоку під дією центрової сили від ротора – турбінного колеса з лопатками, що обертається з високою частотою. Метод продуктивний, не запилює середовища, але характеризується як малошвидкий для обробки виробів складної форми.

При гідроабразивному очищенні використовують суспензію або суміш абразиву з рідиною. Як абразив використовують кварцовий пісок, граніт, скло, молотий шлак та ін.

Термічні способи очищення. Очищення поверхонь можна проводити термічним способом, шляхом нагрівання виробів полум’ям газокисневого пальника (огневе очищення), електричною дугою (повітряно–електродугове очищення) або відпалюванням в печах при наявності окислювального або відновлювального середовища.

При огневому і повітряно-електродуговому очищенні метал швидко нагрівають до 1300 – 1400 ⁰С. При цьому забруднений шар згоряє і частково оплавлюється, після чого його механічно видаляють, а метал охолоджують.

Відпалювання у відновлювальній (захисній) атмосфері використовують при підготовці поверхні рулонного металу. Стальний прокат нагрівають в атмосфері азотно-водневої суміші, при цьому мастила на поверхні сублімують, а оксид заліза відновлюється до металічного заліза.

Термічне видалення органічних забруднень (старі покриття, жирові і мастильні відкладення) зручно проводити в окислювальному середовищі. При нагріванні до 450⁰ - 500 ⁰С більшість органічних речовин сублімують, розпадається або згоряють. Можна застосувати також газові або гасово-кисневі пальники.

Термічні способи економічні і продуктивні, але їх використовують тільки для виробів з товщиною стінки 5 мм і більше, щоб уникнути короблення і деформації.

Основними серед хімічних способів очищення поверхонь під фарбування є знежирення.

Знежирення. Перед фарбуванням з металевих поверхонь необхідно видалити жирові забруднення, що залишилися після механічної обробки, або захисні мастила. Процес знежирення може бути здійснений різними методами, вибір якого визначається головним чином видом забруднення, ступеням очищення і в’язкістю.

Знежирення в водно-лужних розчинах засновано на хімічному руйнуванні жирів і мастил, що омилюються. Як електроліти використовують гідрооксид і карбонат натрію, для підвищення дії знежирювальної суміші до сполук вводять поверхнево-активні речовини - емульгатори.

Вибір знежирювального складу залежить від ступеню забруднення, типу виробництва; режим обробки визначається методом обробки (в ваннах або розпиленням). Використовують також готові миючі засоби: КМ – 1, КМЕ – 1, МЛ – 52.

Знежирення деталей у свіжому розчині триває не більше 3хв, а по мірі витрачання гідрооксиду натрію – не більше 5хв. Якщо виріб перетримати у ванні знежирення, то поверхня деталі потріскає і утворяться важкорозчинні фосфати.

Жирові забруднення, що збираються на поверхні розчину, необхідно періодично видаляти через зливний карман ванн. Після знежирення деталі промивають спочатку в теплій проточній воді при t⁰ не нижче 20 ⁰С, а потім в холодній воді.

Якість знежирення можна контролювати за виглядом плівки холодної води: з добре знежиреної поверхні вода стікає суцільним потоком, якщо вода затримується на поверхні у вигляді крапель, знежирення слід повторити.

Знежирення в органічних розчинниках засновано на розчиненні мастильних і жирових забруднень. Для цього використовують розчинники, які мають високу активність по відношенню до забруднень, стабільність, характеризуються низьким поверхневим натягом, помірною летючістю.

Знежирення за таким способом частіше проводять в хлорованих вуглеводневодах в двох фазах послідовно: паровій і рідкій. Суть процесу полягає в тому, що в установку заливають воду і органічний розчинник, який не змішується з водою. При обробці в двофазній системі видаляють не тільки жирові, а й водорозчинні сполуки.

Очищені деталі витримують деякий час в воді, після цього промивають водою для видалення крапель розчинника і частинок бруду, а потім просушують гарячим повітрям.

Такий спосіб знежирення можна використовувати практично для очищення будь-яких металів.

Емульсійне знежирення – комбінований спосіб, який дозволяє використовувати переваги очищення органічними розчинниками і водно-лужними розчинниками. Більшість емульсій вибухо- і пожежобезпечні, їх можна використовувати для видалення старих фарб.

Знежирення за допомогою ультразвуку. Знежирення розчинниками, лужними і емульсійними миючими засобами прискорюється при проведенні процесу в ультразвуковому полі. Цей спосіб використовують для видалення з виробів невеликих розмірів з глибокими отворами з мастилами, залишками полірувальних паст і інших забруднень. УЗ метод очищення засновано на створенні високочастотних коливань в рідинах, що використовуються як миючі засоби. Коливання рідини мають велику механічну енергію, яка забезпечує руйнування і відрив частинок забруднень при безперервній подачі розчину на поверхню виробу. В залежності від виду забруднень вибирають час УЗ обробки (від декількох секунд до декількох хвилин). УЗ очищення проводять в спеціальних ваннах, оснащених магнітострикційними, п’єзокерамічними або феритовими перетворювачами.

Травлення. Окалину, іржу і інші оксиди частіше всього видаляють з поверхні металів травленням в розчинах кислот. Для чорних металів як травильні розчини використовують сірчану, соляну, ортофосфорну кислоти. Оксиди заліза (вони складаються з декількох шарів оксидів) зтравлюють в мінеральних кислотах.

Розчинення окалини протікає за хімічним і електрохімічним механізмами. Процес розчинення можна розділити на чотири періоди:

- в першому періоді відбувається просочування окалини кислотою, незначне розчинення оксидів і металу на дні пор і тріщин в окалині; метал при цьому практично не розчиняється;

- в другому періоді продовжується просочування окалини розчином кислоти і починається хімічне і електрохімічне розчинення оксидів. Наприкінці періоду можливе протікання нового процесу – відкладення солей продуктів корозії в порах і тріщинах;

- в третьому періоді видаляється 70% окалини, цей період характеризується високими швидкостями розчинення окалини. В середині періоду починає виділятися водень, який розрихлює і відриває окалину. Розчинення сталі відбувається переважно в результаті роботи гальванічних пар метал – окалина, окрім того, протікає корозія металу з водневою деполяризацією;

- в четвертому періоді відбувається електрохімічне розчинення залишків окалини і відшарування воднем важкорозчинних складових окалини Fe₃O₄. За цей період видаляється 25 – 30 % окалини і відбувається інтенсивне розчинення металу.

Швидкість розчинення оксидів металів найвища в соляній кислоті, вона ж менш активно реагує з залізом і тому забезпечує менші втрати металу. Для зменшення розчинення металу до складу травильних розчинів додають інгібітори.

Для видалення продуктів корозій з поверхні великогабаритних виробів використовують спеціальні рідкі або в’язкі сполуки (пасти). Їх приготовляють шляхом введення в рідкі травильні розчини наповнювачів (інфузорної землі, азбесту, каоліну) і полімерів. Пасти наносять на поверхню і витримують 1 – 6 годин. Після цього поверхню промивають водою, наносять пасивуючу пасту і за 0,5 години знову промивають і просушують.