Химическое и электрохимическое обезжиривание ювелирных изделий

Главная » Литература » Статьи » Химическое и электрохимическое обезжиривание ювелирных изделий

Перед нанесением гальванических покрытий на изделия проводится тщательная подготовка их поверхности. Различают два вида подготовки: механическую и химическую.

Механическая подготовка – пескоструйная обработка, шлифование, полирование, крацевание, - позволяет исправить, устранить дефекты, придать изделиям блестящий зеркальный вид. Химическая подготовка предусматривает удаление с изделий жирных загрязнений и оксидов и называется обезжириванием. 

Жиры, по своей химической природе делятся на: омыляемые и неомыляемые, практически нерастворимы в воде и для их удаления с поверхности металла применяются различные способы в зависимости от природы жиров. Минеральные масла, консистентные смазки, полировальные пасты удаляются промывкой изделий в органических растворителях. Такая промывка связана с применением токсичных продуктов: это керосин, бензин, толуол, трихлорэтилен, спирт этиловый, и, поэтому менее экономична. Она применяется для удаления с поверхности деталей толстого слоя минеральных жиров, промывки деталей больших размеров или сложной конфигурации. После испарения органического растворителя на поверхности выгруженного изделия всегда остается очень тонкая, незаметная для глаза, жировая пленка, достаточная для того, чтобы воспрепятствовать осаждению покрытия. Поэтому промывка в органических растворах является первым этапом обезжиривания, а затем в щелочных. 

Обезжиривание в щелочных растворах подразделяют химическое и электрохимическое. В состав щелочных обезжиривающих растворов входят едкая щелочь, фосфаты, силикаты, кальцинированная сода. Минеральные жиры не разрушаются в щелочных растворах, но образуют под их воздействием водные эмульсии, что облегчает дальнейшее удаление с поверхности металла. Сила сцепления жиров с поверхностью металла довольна большая. Поэтому в щелочные обезжиривающие растворы добавляют специальные добавки-эмульгаторы: жидкое стекло, стеарин, смачивающие поверхностно-активные добавки, которые понижают поверхностное натяжение на границе двух фаз. Одним из очень важных условий, гарантирующих полное удаление с поверхности изделий омыляемых и неомыляемых жиров, является повышенная температура щелочных растворов. Мыла, получающиеся в результате обезжиривания, растворяются в горячих щелочах значительно лучше, чем в холодных. Рекомендуемая температура щелочных растворов от 60-900С. Движение моющего щелочного раствора относительно поверхности деталей во много раз ускоряет моющее действие. Поэтому, перемешивание раствора, струйная его подача на детали, ультразвуковое колебание раствора следует применять как для ускорения процесса, так и для улучшения очистки. 

В современном промышленном и ювелирном мире широкое применение нашли ультразвуковые моющие установки /УЗМ/. Механизм действия ультразвука основан на явлении кавитации – образования в жидкости микроскопических заполненных газом пузырьков, которые, быстро захватываясь, создают очень высокие местные давления. Возникающие при этом гидравлические удары настолько сильны, что они срывают с поверхности металла прочно приставшие пленки жира и механические загрязнения. Особенно большое значение способность ультразвуковых колебаний проникать в узкие щели, поры, очистка которых другими методами не дает хороших результатов. УЗМ более эффективна при очистке изделий из твердых материалов, и менее эффективна в работе с мягкими и пористыми материалами. Чем тверже поверхность, тем лучше она очищается. Известно, что металлы, стекло, керамика и твердые пластмассы являются хорошими проводниками звука, следовательно, они идеально подходят для ультразвуковой очистки. Так как очистка в ультразвуковом поле идет в основном за счет механических колебаний раствора, то состав рабочей жидкости имеет меньшее значение, чем при обычном химическом обезжиривании. В качестве таких жидкостей могут использоваться щелочные растворы с пониженной концентрацией компонентов или готовые порошки для работы в УЗМ. 

Современный рынок предлагает на сегодняшний день УЗМ больших и малых объемов /от 0,5л до 250л/ отечественного производства: “Рэлтек” российская электротехническая компания г. Екатеринбург, фирма ” Трима”, “Сапфир”, и др. Из зарубежных фирм особенно хорошо зарекомендовала себя итальянская фирма “CEIA”, “Estmon” Испания, “Finnsonic “Финляндия.
 
Ультразвуковая очистка ювелирных изделий может быть применена после штамповки (для удаления остатков машинного масла), после шлифования, полирования, глянцевания ( для очистки от шлифовально-полировальных паст), а также после литья в некоторых случаях (для удаления остаточного налета формовочной смеси) и состоит из следующих операций: приготовление щелочного раствора, загрузка изделий в ванну, предварительная очистка, промывка в воде, окончательная очистка, окончательная промывка в воде, сушка на воздухе. 

Электрохимическое обезжиривание применяют после полировки, предварительной химической или механической очистки и после монтажа изделий на подвески для удаления последних остатков жировых загрязнений перед декапированием или перед покрытием. Благодаря быстроте процесса и высокому качеству очистки, электролитическое обезжиривание является наиболее целесообразным видом обезжиривания для всех изделий. Очистка изделий при электрохимическом обезжиривании происходит в процессе электролиза – пропускания постоянного тока через электролит, когда сами изделия играют роль катода или анода. В первом случае на поверхности обезжириваемых деталей бурно выделяются пузырьки водорода, во втором – кислорода. При этом они в течение первых же секунд разрывают и удаляют пленку жировых загрязнений. Роль щелочного раствора является вспомогательной и заключается в образовании эмульсии с частицами масла, а также омылении жиров животного и растительного происхождения. В отличие от химического обезжиривания в крепких растворах щелочей скорость электрообезжиривания почти не зависит от температуры и концентрации электролита и определяется плотностью тока. В качестве электродов завешивают листы никелированного железа или нержавеющей стали. Переключение на анод имеет своей целью дополнительную очистку кислородом и частичное устранение вредного воздействия водорода. 

Для получения хороших результатов обезжиривания необходимо соблюдение следующих правил:
  • не допускается длительная передержка процесса, так как это приводит к насыщению изделий водородом, т.е. к созданию водородной хрупкости и потемнению поверхности;
  • тонкостенные стальные каленые детали до 1 мм, пружины всех видов следует обезжиривать лишь на аноде для устранения насыщения водорода;
  • детали из меди и ее сплавов, а также из драгоценных сплавов обезжиривают только на катоде, так как на анодном процессе они оксидируются и чернеют;
  • перед обезжириванием с подвесок должны быть стравлены гальванические покрытия / цинк, олово /, загрязняющие электролит при их растворении;
  • с поверхности электролита должна удаляться пена жиров и масел в процессе работы или загрязненный раствор должен заменяться новым.

После окончания вышеописанных операций обезжиривания изделия промывают последовательно в горячей /50-70 град./ и холодной, дистиллированной для драгметаллов, воде. Наиболее простые и распространенные составы и режимы для химического и электрохимического обезжиривания перед нанесением драгметаллов приведены в таблице.

 

Компоненты раствора, г/л
Химическое обезжиривание
Электрохимическое обезжиривание
золочение
серебрение
родирование
золочение
серебрение
родирование
NaOH /KOH/
10-20%
20-30
20
20-40
15-30
5-10
Na2CO3
---
20-30
25
20-30
20-30
30-50
Na3PO4*12H2O
---
50-60
80
50-60
50-60
30-50
Na2SiO2
---
5-10
1-50
5-10
5-10
1-5
Температура0С
100
100
15-20
70-90
70-80
70-80
Время мин
2-4
20-30
2-3
2-15
1-15
3-5
Плотность тока А/дм2
---
---
---
3-10
1,5-2,0
3-10

Литература:
1. В.П.Новиков “Изготовление ювелирных изделий”
2. А.М.Ямпольский “Гальванические покрытия”