Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Исключение составляют пасты, которые накладывают на обрабатываемые поверхности. Перед травлением в кислых растворахжировые загрязнения удаляются. При травлении черных металлов применяются ингибиторы коррозии. Слабую ржавчинуудаляют обработкой в 2-3%-ном растворе фосфорной кислотыпри 75…80°С, образующаяся после обработки пленка фосфатажелеза улучшает адгезию.
Крупногабаритные изделия обрабатываются пастами, состоящими из воды, ингибиторов коррозии, серной, соляной и фосфорной кислот, сульфита целлюлозного щелока, нефтяного контакта и трепела. Паста наноситсяслоем 1…2 мм и удаляется через 30…40 мин. Обезжиривание вщелочных растворах осуществляется с добавкой поверхностноактивных веществ – эмульгаторов ОП-7, ОП-10 и др. Изделияиз олова, свинца, алюминия и цинка обезжиривают в растворахсолей с меньшей свободной щелочью (углекислый натрий, углекислый калий, жидкое стекло). Обезжиривание органическими жидкостями производится в соответствующих ваннах илипротиркой. Одновременное обезжиривание и травление достигается путем введения в травильные составы поверхностноактивных веществ, которые эмульгируют жировые вещества итем самым очищают поверхность.
Наиболее эффективен струйный метод очистки давлением жидкости 1,5…2,5 кг/м2. Фосфатирование применяется как метод подготовки поверхностей углеродистых сталей и цинка. При обработке алюминиевых сплавов широко применяется метод анодного оксидирования. Кроме защитных свойств оксидная пленка обладает также высокими адгезионными свойствами.Подготовка к склеиванию (окраске) стекла химическим методом заключается в обработке его аппретами (органическиепроизводные кремния и хлора, например винилтрихлорсилан).Адгезионную способность неполярных полимеров (полиолефинов, фторопластов и др.) повышают с помощью химической модификации их поверхности. Для этого их подвергаютдействию химически активных веществ и окислителей, привив400ке реакционно-способных групп, обработке пламенем или электрическим разрядом. Для химической обработки полиолефинов(полиэтилен, полипропилен) применяют газообразный хлор,хлористый сульфурил (SO2Cl2), озон, перекись водорода, смесьазотной и соляной (3:1) кислот, хромовую смесь.
Обработкаполиолефинов окислителями повышает смачиваемость их поверхности за счет образования на ней гидроксильных, карбонильных и других полярных групп. Этот же метод можно использовать для обработки лавсана и полистирола. На лавсаниногда наносят эфиры ортотитановой кислоты.
Поверхностьфторопластов имеет очень низкую адгезию, поэтому зачастуюее обрабатывают щелочными и щелочноземельными металламив жидком аммиаке или органических растворителях, а также врасплавах солей.Для улучшения адгезии поверхности резин и каучуков, содержащих большое количество пластификаторов, применяютионную обработку (обрабатываемые поверхности погружаютна 20…100 с в ванну, содержащую 7%-ный раствор бромида ибромата калия и 7%-ный раствор серной кислоты). На 1 м2 поверхности расход раствора составляет 2 л. После травления вванне обработанную поверхность резины нейтрализуют в растворе щелочи и сульфита натрия, промывают водой и просушивают.Наиболее дешевыми и распространенными растворами дляобезжиривания являются водные растворы синтетическихмоющих средств, пригодные для обработки поверхностей какметаллов, так и неметаллов.
Они обладают высокой обезжиривающей и смачивающей способностью, оказывают защитноедействие, являясь ингибиторами коррозии. Газопламенная очистка применяется для удаления окалины, ржавчины и старойкраски, а также нефтепродуктов с поверхности крупногабаритных изделий. В результате нагрева и последующего охлаждения окалина и ржавчина разрушаются и легко удаляются механическими способами очистки. Газопламенная обработка полимеров, особенно неполярных (полиолефинов), приводит кизменению структуры поверхностного слоя и термоокислению.401Ультразвуковая обработка поверхностей материалов является достаточно дорогостоящей, но очень эффективной для обработки деталей сложной конфигурации.
Для мелких деталей используется частота 100…300 кГц, для крупных – 15…30 кГц.Для активации поверхности полимеров используют обработку их в электрическом поле. Этот способ применяют дляпленок из полиолефинов, фторопласта, полиамидов, лавсана идр. Пленку пропускают в зазор между двумя электродами, накоторые падает высокое напряжение.При обработке полимерных пленок тлеющим или короннымразрядом в среде нейтральных газов с их поверхности удаляются низкомолекулярные вещества (например, водород). В результате этого образуются насыщенные (двойные) связи и поперечные сшивки между макромолекулами полимерной пленки, которые улучшают их адгезионную способность.Более подробно о способах подготовки и обработки поверхностей см.
в гл. 11, 12.Для предохранения поверхностей, подготовленных к склеиванию и окраске, а также улучшения их смачиваемости, применяют адгезионные грунты (праймеры). Их использование увеличивает долговечность клеевых соединений и лакокрасочныхпокрытий (особенно в условиях высокой влажности). Обычноадгезионные грунты представляют собой разбавленные растворы смол и эмалей, которые входят в состав соответствующихклеев и красок. Если нужно защитить часть детали от клея иликраски, то на ее поверхность наносят антиадгезионный слой.Это могут быть кремнийорганические жидкости или смазки,растворы силиконовых каучуков или суспензия низкомолекулярного фторопласта в хладоне (обычно во фреоне). Некоторыеиз них выпускаются в аэрозольной упаковке, что облегчаетспособ нанесения слоя. Иногда для защиты поверхности материала сразу после изготовления на нее наносят защитный удаляемый слой. Это может быть бумага (например, для защитыорганического стекла), нейлоновая или стеклоткань, пропитанная связующим.
После удаления защитного слоя не требуетсяобезжиривания и повторной обработки поверхности.40215.2. Факторы, определяющиепрочность склеивания и окраскиДля получения прочного соединения пленки клея или краски с поверхностью материала необходимо знать адгезионныесвойства клея (краски) и зависимость этих свойств от физических и физико-химических характеристик исходного материалаклея (краски), условия эксплуатации, структуру и состояниесклеиваемых (окрашиваемых) поверхностей.Адгезионная прочность материала клея (краски) зависит отчисла концевых реакционно-способных функциональныхгрупп, которые могут вступить в реакции со склеиваемой поверхностью.
Чем больше число этих групп и чем короче цепныемолекулы, тем выше адгезионная прочность соединения, хотядлинноцепные молекулы обеспечивают лучшую пластичность.Поэтому для получения оптимальной прочности соединениятребуется сочетание высоко- и низкомолекулярных фракцийисходного материала клея (краски).Введением наполнителей можно регулировать вязкость клея(краски), его пропитывающие свойства, создавать определенную толщину пленки, уменьшать внутренние напряжения, выравнивать физические свойства материала клея (краски) исклеиваемого (окрашиваемого) материала.
Наполнители могутбыть как активными (влиять на адгезию), так и неактивными.Введение наполнителей придает клеям (краскам) специфические свойства: тепло- и электропроводность, теплостойкость,электросопротивление и диэлектрические свойства, негорючесть, стойкость к действию низких или высоких температур идр.Адгезия зависит как от свойств клея (краски), так и отструктуры и состояния поверхности склеиваемого (окрашиваемого) материала. Установлено, что при склеивании металлов вбольшинстве случаев наблюдается снижение прочности клеевых соединений в следующем порядке: сталь, алюминиевыесплавы, латунь, медь. На адгезионную прочность, например,эпоксидного и акрилатного клеев заметно влияют легирующиедобавки к стали.
В случае склеивания (окрашивания) полимер403ных материалов следует учитывать полярность, которая определяется их строением. Неполярными называются полимеры,имеющие симметричное построение молекул (дипольный момент равен нулю), например, макромолекула полиэтилена [CH2-CH2-]n. В полярных полимерах электронная плотностьраспределена несимметрично, т.е. положительные и отрицательные заряды смещены друг относительно друга (например,макромолекула поливинилхлорида [-CH2-CHCl-]n).К полярным полимерам также относятся: эпоксидные, фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные, полиэфирные смолы (олигомеры), полиамиды, полиуретаны и материалына их основе (см.
гл. 2). Все они хорошо склеиваются междусобой и с другими материалами многими клеями.При склеивании (окрашивании) неполярных полимеров возникают трудности, которые преодолеваются специальной подготовкой поверхности (см 15.1).Керамика, стекло, феррит, древесина, бумага, кожа, ткань идругие материалы имеют достаточно полярную поверхность,поэтому трудностей при склеивании (окрашивании) не вызывают.При склеивании надо учитывать, что полярные материалысклеиваются полярными клеями, а неполярные – неполярными.При склеивании двух разнородных материалов клей должениметь сродство с обеими склеиваемыми поверхностями и содержать различные по полярности и реакционной способностифункциональные группы.Прочность соединения клея (краски) с материалом существенно зависит от температуры эксплуатации.
Так, при температуре свыше 100°С наблюдается падение прочности большинства термореактивных клеев, термопластичные же разрушаютсяпри более низкой температуре (40…80°С). Наиболее стойки кдействию повышенных температур неорганические полимеры,но они обладают невысокой адгезией. Полиуретановые и модифицированные эпоксидные клеи могут эксплуатироватьсяпри низких температурах. Для режима многократного резкогоперепада температур рекомендуются клеи на основе эпоксиднофенольных соединений. Высокую атмосферостойкость имеют404фенолокаучуковые композиции.
Для работы в условиях повышенной влажности рекомендуется использовать гидрофобныенаполнители. Большинство термореактивных композицийстойко к действию масел, растворов солей, кислот и щелочей,органических растворителей.Для предохранения окрашенных (склеенных) поверхностейот действия коррозии и развития микроорганизмов в краски(клеи) вводят специальные ингибиторы, восстановители илипреобразователи ржавчины и ядовитые вещества (фунгициды).Прочность клеевого соединения существенно зависит отпродолжительности и скорости приложения нагрузки и от типаклеевого соединения (внахлест, встык, с накладками, втулка-отверстие и др.).
При изгибающих нагрузках в краску (клей) добавляют пластификаторы с тем, чтобы избежать появлениятрещин и снизить хрупкость пленок (при этом возможно снижение прочности клеевого соединения).15.3. Нанесение клея и формирование клеевого слояИсходное состояние клеев может быть различным: жидкое,пастообразное и твердое. Клеевую композицию можно наносить на склеиваемые детали как вручную, так и с помощьюспециальных приспособлений.
Количество наносимой массыобычно составляет от 100 до 300 г/м2 и зависит от вида клея исостояния склеиваемой поверхности. Равномерная толщина нанесения клеевой композиции – первооснова успешного склеивания. Большинство клеев наносится при температуре воздуха15…25°С с относительной влажностью до 75%.Если клей имеет жидкую консистенцию, его наносят кистью, валиком, распылителем или окунают деталь в раствор.Для создания нужной толщины клеевой пленки клей наносят внесколько слоев, предварительно подсушивая каждый предыдущий слой выдержкой времени, причем последующий слойжелательно наносить под прямым углом к предыдущему.Нанесение клея на пленочные, листовые и волокнистые материалы осуществляется с помощью лакировальных и пропиточных машин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
