شنبه تا پنجشنبه : 17 - 8
تهران - شهرک صنعتی باباسلمان
شهریار، شهرک صنعتی باباسلمان، خیابان صنعت

آماده سازی فلزات

  • English آماده سازی سطح فلزات مختلف قبل از آبکاری -

    cleaning, pretreatment & surface preparation

    SURFACE PREPARATION OF VARIOUS

    METALS AND ALLOYS BEFORE PLATING

    AND OTHER FINISHING APPLICATIONS

    HUBBARD-HALL, WATERBURY, CONN.

    There are three basic considerations for selecting the right cleaning and activationsolutions: what to use, when to use, and how to use. These are supportedby specific guidelines to help us make the right choices:

    • Identify the base metal (type, alloy, surface characteristics)

    • Limitations (process line, chemistries, temperature, time)

    • Rinsing characteristics (parts, equipment, process line)The next set of considerations addresses the concern for sufficient, complete

    soil removal. Focus on condition of the parts, soils, and existing surfacecoatings.

    • Types of soils (oils, grease, shop dirt, buffing and polishing compounds,smuts, scales)

    • Existing finishes (chromates, electroplated coatings, phosphates, rustinhibitors)

    This issue of the Metal Finishing Guidebook contains additional discussions,references, and suggestions for cleaning and activation, as well as moredetailed information regarding filtration, rinsing, analysis, testing, and relatedsubjects.

    SOAK CLEANING

    Practical soak cleaning should efficiently remove organic soils. But it shouldalso meet F006 sludge reduction mandates, OSHA safety regulations, facilitateanalysis control, and simplify waste treatment. More chemically diverse oilsin stamping, forming, extruding, and rust proofing, coupled with reductionin solvent cleaning, make the soak cleaner selection more challenging. Liquid

    concentrates and powder blends are formulated to meet the specific demandsof most soak-cleaning requirements. This includes cleaning ferrous and nonferrousmetals in the same solution. In some cleaning applications strong alkalis,such as sodium and potassium hydroxide, are beneficial. Conversely, these maybe detrimental for removing certain soils, such as chlorinated paraffin oils, orchemically attack nonferrous metals. Factors influencing soak cleaning—time,concentration, and temperature—should be determined by appropriate trialand evaluation, adhering to any specific limitations of the cycle or process.Displacement and emulsification mechanisms remove oils, grease, and shop dirtin this first step of surface preparation. In recent years displacement cleaninghas become more preferred to extend cleaner bath service life and simplify waste treatment. Automatic skimming devices, such as belts, coalescers, ultrafiltratiotank weirs, and overflow dams, are mechanical aids to facilitate oil and greaseremoval from displacement and emulsifying cleaners. Most soak cleaners meetthe operating criteria shown in Table I. Aluminum requires a specialized, differentapproach to cleaning, which will be dealt with separately.

    Bulk parts may be soak cleaned in line or off line in basket or barrel operations.Table II provides an example of general soak cleaner constituents andapplicable concentration ranges. Trial evaluation and testing is required todetermine which specific formulation meets the soak-cleaning requirementswithin the specified cycle limitations.These are some appropriate cleanliness tests to confirm removal of soils:

    • Absence of water breaks on parts rinsed after a weak post acid dip

    • Flash rusting of ferrous parts

    • White towel wipe cleaned surface, confirming absence of smuts, oils, and grease

    • Absence of UV light fluorescence on cleaned surface previously coated with UV fluorescingoils.

    • Immersion bronze, copper, or tin deposits on the cleaned, active, appropriately reactivesubstrate

    • Mechanical deformation, bending of finished part or grinding of plated deposit

    • Measure the contact angle of a drop of water on the cleaned metal surface.

    ELECTROCLEANING

    This method uses a DC rectifier to provide current, generating gas bubblesthat mechanically scrub the part. This is a powerful cleaning method thatcomplements the previous soak-cleaning step. Parts are predominantly positivelycharged, resulting in anodic or reverse current cleaning. To a lesserdegree parts may be negatively charged, resulting in cathodic cleaning. A thirdoption is periodic reverse, which takes advantage of anodic and cathodic cleaningmechanisms. Electrocleaning can be classified into four groups, meetingmost cleaning applications.

    1 .Anodic. If preceded by a soak cleaner the electrocleaner’s mainfunction should be effective removal of metallic fines and oxide deposits.

    Oil and grease removal should be secondary since an effective soakcleaner removes these soils as a primary function. The electrocleaner

    concentrate can be either liquid or powder. The main ingredientis either sodium or potassium hydroxide as the source of solution

    conductivity. Desmutters, descalers, and water hardness conditionersare also present. Buffers and inhibitors control the surface action,

    moderate pH, and protect the base metal against the harmful effectsof the process itself and buildup of solution bearing contaminants.

    Wetters and surfactants provide secondary cleaning to remove organicsoils. They also form a light foam blanket to significantly suppress

    the effects of corrosive fumes during electrolyzing. The bath mayalso contain reducing agents to control certain contaminants suchas hexavalent chromium.

    2. Cathodic electrocleaning generates twice the volume of gas bubblesversus anodic electrocleaning. The scrubbing action on parts is essentiallydoubled. This method is preferred for highly buffed and polishednonferrous metals such as brass, other copper alloys, and whitemetal. It prevents oxidation, tarnish, and surface attack, which wouldmar or destroy the desired surface brightness, leveling, and luster.

    3. Periodic reverse (PR) is a specialized treatment for descaling andderusting steel. This procedure uses a switch on the rectifier (automatic

    or manual) that changes polarity on the work between anodicand cathodic in specific time cycles for optimum cleaning. Parts usually

    exit the process bath anodic, deplating any metallic smuts depositedin the previous highly scrubbing cathodic mode. This oxidation/

    reduction/oxidation surface treatment softens scales, rust, and oxides,permitting chelates and complexors to dissolve them. These electrocleanersare also referred to as alkaline descalers.

    4. Combination soak/electrocleaners meet the requirements of soakand electrocleaning in one step, one tank, or in separate process tanks.

    In many applications this provides three advantages: simplifies prod-uct inventory, eliminates a rinse between soak and electrocleaner, andaccomplishes both cleaning steps in one tank. A disadvantage wouldbe shorter service life of the electrocleaner due to oil and grease buildup.Based on the metals electrocleaned, the alkalinity level is critical relative tothe caustic (sodium or potassium hydroxide) content. Nonferrous metals, suchas copper alloys, brass, and zinc, are best suited to electrocleaning in low- tomid-range caustic solutions. These solutions must also contain inhibitors, suchas silicate in ratio with caustic, for optimum conductivity with sufficient inhibitionof the zinc surface to prevent etching; Borax buffer and silicate inhibitorfor copper alloys and brass to prevent dezincification of brass and excess oxidationof copper alloys; high caustic for steel electrocleaning requirements suchas conductivity. The optimum caustic level also dissolves the iron hydroxidesurface film that forms, preventing splotchy brown stains and burning due tolow conductivity.Current densities are related to the base metal and whether the application israck or barrel. (See Table III.) Double cleaning cycles are ideally suited to cleaningand activating welded parts, such as wire goods, or heat-treated parts. Typicaloperating parameters are given in Table IV.Sufficiently electrocleaned parts should be free of smuts, oils, and grease.Scales and rust can be removed or softened prior to removal in the acid.

    ACID TREATMENT

    A more comprehensive discussion of this subject is found in the chapter“Pickling and Acid Dipping.”The consideration of knowing the metal or alloys processed remains acritical factor in selecting the optimum acid solution. Sensitive metals (brass,copper alloys, and zinc) require milder acid treatments. (See Tables V andVI.) Steels can be scaled and rusted, needing more aggressive treatment, evencathodic action. The acids used can be grouped into inorganic (hydrochloricor sulfuric) and organic (sulfamic, citric, gluconic, etc.). Accelerators, suchas chloride and fluoride, provide extra “bite” to improve pickling. Fluoridesactivate brass by dissolving lead smuts. Inhibitors prevent over pickling steelthat would result in raising excessive surface smuts or detrimental hydrogenembrittlement. Pickle aids help two ways: lower solution surface tension toimprove wetting and increase contact action. Wetting agents generate a lightfoam blanket to minimize corrosive sprays and mist and emulsify residual oilson parts or dragged into the acid bath. Deflocculents prevent the redepositionof soils.

    Double cleaning cycles may employ an aggressive first acid to meet picklingdemands. The second acid should be a milder type sufficient to neutralize thesecond electrocleaner film while activating the surface as a last step before plating.One note of caution! Hydrochloric acid or chloride salts in the first acidpresents a special problem. Insufficient rinsing and draining of parts after thisdip can drag chloride, a contaminant, into the anodic second electrocleaner.A sufficient buildup of chloride (measured in part per million levels) in theelectrocleaner results in corrosive pitting of parts during the reverse anodiccleaning cycle. Specially inhibited electrocleaners minimize this condition,

    increasing solution tolerance to chloride. Alternatively, a chloride-free acid, ifappropriate, should be used before the second electrocleaner. Heavily scaledor rusted steel parts may benefit from cathodic acid treatment. (See Table VII.)This process combines scrubbing action with activity of the acid solution to dissolve scales and rusInhibitors are special amines, substituted ureas, and glycol-based organiccompounds. Wetters may be anionic or nonionic types. Some wetters andinhibitors provide a filming action to inhibit attack on the base metal. Goodrinsing is required to remove any films, or in a double cleaning cycle use aninhibited/wetted acid as the first acid, followed by a simple mineral acid asthe second acid.Some modifications are made to cathodically remove heavy scales and rust.Acid dipped or pickled parts should be free of any organic soils, rust, scale,and smuts. This is the last process treatment bath before plating, painting,chromating, or final topcoat application.

    ADDITIONAL CLEANING OPERATIONS

    Electropolishing

    This is an electrolytic process by which the substrate’s surface can be improvedusing a specific solution. Burrs, belt lines, scratches, scales, and other imperfectionsanywhere on the surface that is immersed and anodically charged willbe polished and refined. Electropolishing is current-density specific. In thisregard surface improvement occurs more readily than by mass finishing. A wide variety of common metals and alloys are successfully electropolished,especially the nickel-rich 300 series stainless steels. The electrolyte is typicallya mixture of mineral acids. Parts are predominantly racked. The ranges in theoperating parameters shown in Table VIII reflect the use of more than one typeof electrolyte.The solutions are acidic, typically composed of the following inorganic acids:chromic, fluoboric, hydrochloric, phosphoric, and sulfuric, in varying combinationsand strengths. Organic additives, such as glycols, help to condition thesurface during electropolishing.

    Spray Cleaning

    A wide variety of ferrous and nonferrous metals are cleaned in this optionalprocedure. Spray cleaning can be accomplished off line, as a precleaning step,or in the process line operation. It provides the following benefits:

    • Low foaming cleaning action with displacement of soils

    • Mechanical action facilitates cleaning

    • Lower temperature ranges for energy savingsThe alkalinity level of the spray cleaner may range from near neutral (approximately

    8) to high pH (14). This accommodates cleaning many metals (aluminum,brass, copper alloys, steel, stainless steel, and zinc). A desired or effectivechemistry lifts soils. The concentration of surfactants and wetting agents can below since mechanical action of spraying helps to dislodge soils. Displacement ofoils and grease allows them to be collected in a side tank and removed by skimmingor other separation device. This extends service life of the cleaner. It’s a realbenefit considering the heavy oil loading some incoming parts have. Removingdisplaced soils also prevents them from being sprayed on to parts that are tobe cleaned. Water hardness conditioners in the spray cleaner are invaluable toprevent nozzle pluggage. Typical operating conditions shown in Tables IX and X.

    Mass Finishing

    This method helps with off-line capabilities. Cleaning, deburring, descaling,and burnishing are surface improvements accomplished by mass finishing.The base metal is conditioned prior to additional surface finishing. Criticalareas are rounded out and burnishing can result in low rms value or high luster.The process combines mechanical energy and chemical action. The mechanicalcontribution is by tumbling in horizontal or oblique barrels or by using vibratorybowls. Specially blended chemicals are added in dilute-liquid form or lowconcentration

    powders. They wet and react with the surface of parts, allowingother parts or special media (e.g., plastic, ceramic, or stone) to work on the parts.(See Table XI.) Mass finishing is especially helpful to seal porosity of aluminumand zinc before transfer to the plating line. If parts are to be mass finished or ifthis is a feasible option, trial evaluations are recommended to determine bestsuited equipment, media, and optimum: media-to-parts ratio, flow rates, and cycle times

    SURFACE PREPARATION FOR SPECIFIC METALS & ALLOYS

    The selection of specific working solutions should be determined by first evaluatingcandidate baths to meet or exceed requirements while adhering to cycleand handling limitations. Information is given for the more commonly encounteredmetals and alloys.

    ALUMINUM

    Aluminum is in a class by itself. It requires special handling, using some uniquesteps and considerations. Because of its light weight, heat capacity, durability,and corrosion resistance, aluminum is the metal of choice for many applications.A surface preparation cycle for electroplating or electroless plating generallyconsists of soak clean, etch, desmut, zincate, optional double zincate, strikeplate, and plate.It may seem easy but aluminum demands we invest in a quality effort toobtain a quality finish. Knowing the alloy designation is critical to selecting theoptimum bath chemistries for each step in the surface preparation cycle. (SeeTable XII.)Soak cleaning denotes no etching or attack of the base metal. (See Table XIII.)The cleaner bath pH ranges from 8 to 9.5. Ultrasonic soak cleaners also have

    a similar chemistry profile. They differ in containing higher detergency levelsalong with selected solvents.Etching is accomplished using acidic or highly alkaline solutions. (See TablesXIV and XV.) This is the primary method of removing the outer, passive aluminumoxide skin. Etching also cleans the surface by undercutting soils and

    lifting them off.Etchants and preferences:

    • Alkaline—aluminum alloy extrusions, and stampings.

    • Acidic—castings, polished parts, and prior to electroless nickel.When etched, some alloys (in the 5000, 6000 series, and castings) tend to

    generate heavy smuts. This can lead to incomplete desmutting, detrimentallyaffecting the zincate treatment. Acidic etchants, being less aggressive, raise lesssmut. Typical desmutters are given in Table XVI.Other desmutter baths for consideration:

    • 50-100% v/v nitric acid

    • 15-25% v/v nitric acid + 10-20% v/v sulfuric acid

    • Iron salts (ferric sulfate 3-4 oz/gal + 5-10% v/v sulfuric acid

    • Universal tri-acid. Mixture of 50% v/v nitric acid + 20-25% v/v sulfuric acid

    + 1-2 lb/gal ammonium bifluoride, balance water to 100%.

    Aluminum die cast alloys (see Table XVII) are based on six major elements:silicon, copper, magnesium, iron, manganese, and zinc. An example of applyingthe preferred desmutting bath can be illustrated by the following castingcomparisons.Tips:

    • The universal tri-acid is best suited to desmut both of these castings;however, the formula containing 2 lb/gal of ammonium bifluoride isrecommended for the series 413 casting. That’s because of its greatersilicon content (41% more).

    • Usually, the aluminum part will exit the desmut bath white and smutfree. Close inspection may also indicate a very fine surface etch, which isactually beneficial for zincating or chromating. If the part fails a whitepaper towel wipe (smutty) chances are slim that subsequentprocessingwill be successful.

    • If the part gasses while immersed in the zincate there is a good possibilityit hasn’t been properly desmutted.

    • If the desmut bath contains nitric acid be certain that good operating,compliant exhaust is in use to safely vent off nitric oxide fumes.

    Zincating

    This is an immersion treatment where a coating of zinc or zinc alloy is depositedover cleaned and activated aluminum. It is over this tightly surface-adherent filmthat plating can occur. There are three common zincating solutions:

    1. Conventional zincate. This solution contains one metal, zinc, which isimmersion deposited over aluminum. It also contains an oxidizer, suchas sodium nitrate, conditioning the aluminum surface by mildly etchingit. Tartrates are included as complexors. The viscous working solution isconcentrated in sodium hydroxide (forming the chemical zincate). Bathsprepared from powdered concentrates must be cooled for several hoursbefore they can be used. 11-13 oz/gal sodium hydroxide, 2-3 oz/gal zinc oxide, 0.6-0.8 oz/gal sodium nitrate, 75-85°F (24-29°C), 0.5-2 minute

    2. Conventional alloy zincate. Similar to the conventional zincate but differsas follows: contains iron, which forms an Fe-Zn alloy immersion deposit.Chemistry and operation as previous plus 0.2-0.4 oz/gal ferric chloride

    3. Modified alloy zincate. Similar to conventional alloy zincate but differingas follows: contains several metals (commonly from among copper, iron,nickel and zinc, forming a unique alloy immersion deposit. Copper andnickel control rate of zincate formation and enhance its tight, cross-linkedstructure. Gluconate complexors (small amounts of cyanide are optional)used in place of tartrates, and much less sodium hydroxide. The workingsolution is much less viscous, providing improved rinsing characteristics.In each zincate described, the type and concentration of complexors arecritical to maintain solubility of the alloying metals.Which zincate to use? The conventional zincate is a good process whenapplied to high-purity aluminum alloys. But, it doesn’t provide as strongadhesion over 5000 and 6000 series alloys as do conventional alloy and modifiedalloy zincates. The latter provide a far stronger bonding to a wider rangeof aluminum alloys. This is due to formation of less porous, denser, uniformfilms. They also protect sharpened corners and edges of zincated parts frombeing worn and abraded in barrel plating.Tips on zincating include:

    • Rinse well before the zincate bath to prevent drag in of desmut acidsolution. For example, fluorides will detrimentally affect the zincatefilm.

    • The zincate should be an even gray or blue-gray color. Splotchiness mayindicate zincate solution components are out of balance.

    • Poor adhesion of zincate to basis aluminum may be due to bath temperatureout of range or poor cleaning and surface preparation.

    • Spongy zincate (thickened) is usually a result of excess immersion timeor too high bath temperature.

    • A good, adherent zincate film will pass a Scotch tape pull.

    Strikes

    Copper

    This bath is designed to coat the zincated surface with a strong bond, whilenot attacking it in the process. (See Table XVIII.) The deposit serves as an activesite for reception of subsequent electrodeposits, some of which might be highlyaggressive toward the unprotected zincate.Both formulas operate at 4 A/ft2for 5 minutes or at 25 A/ft2for 10 seconds,110-125°F (43-52°C). pH of first bath at 10-10.5. pH of second bath at 11.5-12.0. A proprietary grain refiner and anode corroder may also be added

    Electrolytic Nickel

    The purpose is the same as the copper strike, protect and seal the zincatefilm, preparing the part for reception of additional deposits. (See Table XIX.)The bath is operated at the same current density as Watts nickel barrel andrack plating solutions. Time is just sufficient to cover the zincate. Bath pHshould be maintained at 4.4 to 4.6 to minimize attack of solution on the zincate.Proprietary wetting agent and zinc tolerant Class I brightener (carrier) arenormally added. Routine low current density (LCD) dummying at 5 to 10 A/ft2is recommended to plate out zinc contaminant.Where possible, live entry into any of the described strike baths is recommended.This can be accomplished by using an auxiliary cable, while parts arein transit “live” to the strike bath. Plating begins as soon as the parts contactthe solution, significantly minimizing attack on the zincate.

    Alkaline Electroless Nickel

    The benefit of this bath is total, even nickel thickness of all exposed surfacessince this is an immersion process. The zincate itself is catalytic towardthe electroless nickel solution. For a 10-min immersion the deposit thicknessmay range from 20 to 30 millionths of an inch, at 110°F (43°C). Bath pH is8.5 to 10.0.

    Low Carbon Steels (e.g., stampings and extrusions)

    Standard soak clean, electroclean, and acid dip, as described in process bathdescriptions.

    High Carbon Steels (e.g., springs, fasteners, lock parts)

    Classified as above 0.35% carbon. Base metal has higher smutting tendency.Preferred acid dip consists of 25 to 40% v/v hydrochloric acid with additionsof a pickle aid and wetting agent. The pickle aid minimizes attack on the basemetal, greatly reducing tendency for hydrogen embrittlement. Stress due tohydrogen embrittlement can be relieved by baking at 350 to 400°F (177-204°C)for to 3 hours.

    Cast Iron

    Standard alkaline soak clean, followed by alternate hot and cold rinsing topush solutions out of pores. Anodically electroclean in alkaline descaler. Parts exiting the electrocleaner should have a uniform light yellow cast. Dip in 15

    to 20% v/v hydrochloric acid or 5 to 10% v/v sulfuric acid, to dissolve oxides,desmut, and form an active surface for plating.

    High Strength Alloy Steels

    These materials retain a Rockwell C hardness of 38 or higher. Hydrogenembrittlement can be avoided by using the acid dip as mentioned previously.Baking at 50 to 75°F (10-24°C) below the tempering temperature, 800°F maximum(427°C) is recommended.

    Stainless Steel

    Standard soak and electrocleaning followed by acid dip or pickle is not sufficientif the material is to be plated. Surface passivity must be overcome.This is accomplished by a treatment in the Wood’s nickel strike solution. (SeeTables XX and XXI.)

    Beryllium Copper

    This copper alloy typically contains 2% beryllium with 0.25% cobalt and 0.36%nickel.Surface preparation cycle:

    1. Alkaline soak clean to remove organic soils. Mild tarnish is acceptable.

    2. Electroclean in a specially buffered blend (refer to suggested formula forcopper), having moderate caustic at 20-40 A/ft2, anodic.

    3. Activate in a mildly etching solution composed of peroxy derivatives,persulfates, or sulfuric acid with fluoride. Ex. 2% v/v of sulfuric acid and 4oz/gal ammonium persulfate.

    4. Rinse well,. proceed to plating bath.

    Cobalt

    Surface preparation similar to stainless steel. The Wood’s nickel strike is veryimportant to develop a sufficiently active surface to accept subsequent plateddeposits.

    LEADED BRASS (0.35-4.00% LEAD)

    Red and Yellow Brasses Commercial Bronzes

    Surface preparation cycle:

    1. Soak or ultrasonically clean to remove buffing and polishing compounds.20-40 KHz/gal. Highly wetted, with solvents, soap optional.

    2. Secondary soak clean. Moderate alkalinity, containing surfactants, someinhibition preferred.

    3. Electroclean at 10-30 A/ft2, anodic. Buffered blend similar to applicationon copper alloys.

    4. Activate. Sulfuric acid type containing fluorides, essential to dissolve leadsmuts.

    5. Rinse well, proceed to plating bath.

    Bright Dipping Brass

    1. Mild to moderately alkaline soak cleaner.

    2. 5% v/v sulfuric acid dip. Neutralizes and conditions the surface.

    3. Chemically polish in either a peroxide-type or sulfuric acid/iron salts blend. Both solutions are wetted and specially inhibited

    4. Tarnish inhibit in dip application using either a soap (mechanical tarnishinhibit film) or a benzotriazole (active surface antioxidant).

    5. Optionally lacquer (dip or electrolytic) or apply electrolytic chromate.

    Inconel

    This alloy constituent typically contains 13.5% nickel and 6.0% chromium.(Note: one alloy type may contain 2% silicon.)Surface preparation cycle:

    1. Alkaline soak clean. Mild to moderate alkalinity with sufficient detergency.

    2. Acid dip. 20-30% v/v hydrochloric acid for primary oxide removal.

    3. Anodically etch. Wood’s nickel strike, 100-120°F (38-49°C), 50 A/ft2,

    20-30 sec.

    4. Strike plate cathodic. Woods’ nickel strike, 100-120°F (38-49°C), 50A/ft2, 2-3 min.

    5. Rinse well, proceed to plating bath.The above cycle is sufficient for Inconel X and Hastelloy C.

    Nickel and Nickel Alloys

    Require similar treatment as stainless steels. Anodically etch at 15 to 25 A/ft2for 1 to 3 minutes in a 25% v/v sulfuric acid solution. Next, cathodically conditionat 150 to 225 A/ft2in the Woods’ strike, or at 40 to 60 A/ft2in a sulfuricacid/fluoride/chloride solution. Parts not long aged may also be activated inan immersion dip consisting of 5 tp 10% v/v sulfuric acid and 2 to 4 oz/galof potassium iodide at 75 to 90°F (24-32°C). These treatments also apply forreplating aged nickel plated parts and rejects.

    Powdered Metal

    Same recommended surface preparation steps as for cast iron. Rinsing isvery important, to facilitate drainage and removal of previous contaminatingsolutions.

    Silver

    The metal and its alloys tarnish readily, forming a blackish oxide film. Aftersoak cleaning in an appropriate caustic containing cleaner, dip in 5 to 10%v/v sulfuric acid to neutralize surface. Next, chemically polish in a solutionconsisting of 20 to 25% v/v hydrogen peroxide, at 85 to 100°F (29-38°C).

    Titanium

    Activation is the critical factor. The following cycle may be appropriate with

    Table XXII. Zinc Alloy Compositions

    Alloy % Zinc % Aluminum % Magnesium % Copper % Lead

    Pure 99.9+ — — — —

    Zamak 3 Balance 4.0 0.04 — —

    Zamak 5 Balance 4.0 0.04 1.0 —

    Zamak 2 Balance 4.0 0.03 3.0 —

    Slush Balance 4.75 — 0.25 —

    Slush Balance 5.5 — — —

    Drawn Balance — — — 0.08

    sufficient testing beforehand.

    Surface preparation cycle:

    1. Alkaline soak clean.

    2. Activate and pickle in a solution consisting of 20-25% v/v hydrofluoricacid 75-80% v/v nitric acid.

    3. Etch in solution of sodium dichromate at 30-35 oz/gal (225-263 g/L)and 4-5% v/v hydrofluoric acid for 15-30 minutes.Thorough rinsing between each step.

    Zinc and Zinc Alloy Die Castings

    Zinc is molten and cast into many shapes and forms, comprising a wide varietyof consumer and industry relegated parts. Just like aluminum, zinc is availablein different alloys. (See Table XXII.) The casting operation does resultin surface defects, which must be corrected in an appropriate manner eitherbefore shipment to the plater or in the surface preparation cycle. Pores, cracks,“cold shut,” and roughness are some of these common problems. Mechanicaloperations, such as buffing and polishing, refine, and smooth the surface butleave accumulated buildup of related soils, grease, compounds, and rouges.The exceptionally high temperature of these mechanical finishing techniqueswill burn, harden, and drive contaminants into the metal surface. The soonerparts are cleaned the easier the surface preparation cycle becomes.Surface preparation: (refer to specific cleaner baths and operating parameters,as previously given)

    1. Soak or ultrasonically clean. Removing buffing and polishing compounds.The cleaner may be wetted with glycol and cyclic pyrollidonetype solvents. A combination of high HLB and low HLB surfactants arehelpful. Soaps are also an option. The cleaner should be buffered to preventtarnish and etching of the zinc surface. Many buffing and polishingcompounds are effectively softened in the soak cleaner at 175-190°F(79-88°C). Ultrasonic conditioning uses 25-43 KHz/gal of power inthe solution to maintain effective standing waves, resulting in bubblesimploding on the surface for cleaning action. Temperature of the ultrasoniccleaner should be in the range of 160-180°F (71-82°C). Somewhatcooler to avoid higher temperatures, which distort the standing waves.

    2. Secondary soak clean. Removes residual organic contaminants and anyinhibiting films that may have formed on the surface during the step#1 soak cleaning.

    3. Electroclean. Moderate alkalinity, inhibited.

    4. Acid dip.Zinc die castings may be treated in a specially blended acid solution, commonlyreferred to as immersion chemical polishing. This process facilitatessurface preparation by deburring, smoothening, leveling, and brightening.Common base metal defects, such as nodules and pores, are effectively workedout. A typical solution consists of: 42°Be` nitric acid (20-30%), 66°Be` sulfuricacid (20-25%), ammonium bifluoride (20-40%), and nonionic or amphotericsurfactant (>0.5%).Application: 65-115°F (18-46°C). Maintaining temperature is critical to

    avoid etching or dulling the surface. Immersion time depends on particularsurface requirements. Organic soils (grease, oils, buffing compound, moldrelease, etc.) should be removed in a suitable soak or ultrasonic cleaner beforethe chemical polishing step.Thorough rinsing is understood between steps.Copper strike as per formulas given for zincated aluminum. Castings shouldbe sealed with at least 0.03 to 0.05 mil. Additional copper as plated to 0.08 to0.14 mil before application of nickel plating

  • آماده سازی فلزات غیر آهنی برای رنگ کاری/متال فینیشینگ 2014

    آماده سازی فلزات غیر آهنی برای رنگ کاری (متال فینیشینگ 2014)


    فلزات برای رنگ کاری ابتدا باید تمیز شوند تا موادی مثل روغن و خاک و مواد سست روی قطعه پاک شود.ممکن است نیاز به پاک کردن اکسید های طبیعی که جامد هستند نباشد، مثل فلس های آبی روی فولاد گرما داده شده. بهر حال برای بسیاری از فلزات فعال ممکن است بهتر باشد اکسید طبیعی پاک شود و با اکسید مصنوعی ایجاد شده با آندایزجایگزین شوند. برای مثال آماده سازی آلومینیوم ، قسمت (آماده سازی آلومینیوم) و (آندایزینگ) را در همین کتاب راهنما ببینید. آماده سازی کادمیوم، کروم، کبالت، سرب، مس، منیزیم، مولیبدن، نیکل، نقره، استیل ضد زنگ، روی و آلیاژ های روی- نیکل و قلع- روی در این بخش گفته میشود. هر فلز به عملیات آماده سازی خاص خود نیاز دارد، اما چند مرحله کلی برای همه فلزات یکسان است.


    گریس زدایی

    "چربیگیری"، یعنی حذف روغن ها، گریس ها، واکس ها و ترکیبات مهار کننده خوردگی، که در گذشته آنها در چربیگیری با فاز بخار که دارای حلال های کلرداربودند تمیز میشدند، در حال حاضر تصویب شده که باید با یک روش سازگار با محیط زیست، چربی ها حذف شوند. این روش شامل محبوس کردن بخار چربیگیر، شستشوی حلال، شستشوی قطعات با عامل تمیز کننده در آب و چربیگیر امولسیونی است. تعدادی محفظه ی حلقه ای بسته برای بخار چربیگیر وجود دارد که می توانند با اطمینان با حلال های کلردار مورد استفاده قرار گیرند. این روش کمترین اختلال در تولید، را، نسبت به گذشته که از بخار مواد پاک کننده استفاده میکردند را براورد میسازند وارائه می دهند. شستشوی حلال با یک حلال هیدروکربنی، معمولا مخلوطی از چندین حلال و با بخار کم فشار ترکیب شده(زیر 45 میلی متر جیوه در 20 درجه سانتی گراد برای صنعت هوا فضا)، و جایگزین برخی از چربیگیرها میشود. اگر به درستی انجام شود مناسب نیاز های محیط زیست خواهد بود. معیار انتخاب یک چربیگیر مناسب ،بعد از شستشوی قطعات ،آب به راحتی روی سطح لیز بخورد و جزیره ای نشود، در این صورت نیازی به تمیز کردن بیشتر ندارند. در روش های تمیز کردن با حلال، در صورت اعمال پروسه پوشش تبدیلی، نیاز به چربیگیری قلیایی گرم برای ارائه سطحی که آب روی آن جزیره ای نشود خواهد داشت. اگر پروسه بیشتری بعد از چربیگیری با حلال قرار نیست انجام شود، بعد از تمیزکاری امولسیونی و شستشوی تمیز نیاز به مرحله خشک کردن قبل از مرحله رنگ زدن نیاز است.


    HAND SOLVENT WIPING
    همانطور که قبل از نقاشی معمولا سطح قطعات تمیز میشود. بعد از مونتاژ و ذخیره سازی، بیشتر قطعات، نیازمند یک شستشو دستی با حلال قبل از رنگ هستند. این روند مخصوصا قبل از رنگ کاری درست است، با طراحی جدید مناسب محیط زیست درصد زیادی جامد که با آب رقیق شده است. زیرا آنها حتی کمی مواد آلی ندارد و این پوشش حتی کوچکترین ماده آلی را نمیتواند روی سطح فلز بپذیرد. با تشدید شدن مشکل، قانون هوای پاک در سال 1990 برای صنایع مختلف مصوب شد. و اجازه تمیز کاری با حلال کمتری داده شد وفشار بخار آنها کاهش یافت و پاک کردن آنها سخت تر شد. حلال ها و پارچه های تمیز کننده باید تمیز باشند. تا میزان 100ppm آلودگی حل شده در حلال باید تمیز شود. دستمال های پاک کننده باید تمیز نگه داری شوند. قبل از خشک شدن حلال باید با یک پاک کننده خشک و تمیز پاک شود.به این ترتیب خاک ها پاک میشوند و به اطراف پخش نمیشوند. از آنجا که این حلال در جو پخش میشود باید این حلال های پاک کننده را در ظروف در بسته قرار داد تا برای بازیافت یا دفع زباله های خطرناک ارسال کنند. بسته های پلاستیکی مهر وموم شده مناسب این کار خواهند بود. قطعه کار قدیمی که دارای پوشش قبلی رنگ یا پوشش رزینی است، عموما رسیدگی متفاومت در کل نیازمندند. اگر این پوشش قدیمی کنده شد دوباره پوشش دهی میشود، باید بطور کامل پاک شود، زمانی که تمیز شدن کامل شد، خوردگی را پاک میکنند و شروع به پوشش دهی جدید میکنند. اگر نیاز به پاک کردن رنگ قدیمی نبود، سطح را میتوان با روش مکانیکی از هر نوع موادی پاک کرد. فرچه سیمی هم بصورت دستی هم بوسیله موتور یا سند بلاست ملایم تمامی روشهایی هستند که این کار را بخوبی انجام میدهند. هر نوع بستر فلزی فرچه سیمی مختص خود رادارد.
    اگرچه استیل ضد زنگ میتواند روی تمام بسترها کار انجام دهد. ولی اگر فرچه را روی آهن یا مس استفاده شد نباید از آن روی آلومینیوم یا منیزیم استفاده کرد مگر اینکه کاملا با اسید از تمام فلزات خارجی تمیز شده کرد، سیم آهنی و مس یا برنجی فقط باید رو بستر از جنس خود برس شود.
    در نهایت، سمباده دستی، استفاده از کاغذ سمباده یا سمباده برقی یا بلاست ریز (dust blasting ) باید استفاده شود تا به خوبی سطح زبر شود و لایه های اکسید سطحی پاک شود. این باعث بهتر شدن چسبندگی بین لایه های رنگ قدیمی و جدید میشود.
    بعد از هر عملیات مکانیکی اشاره شده در بالا قطعه کار باید شسته یا پاک شود تا تمام مواد روی سطح تمیز شود. و سر انجام باید قبل از رنگ کردن سطح بطور کامل تمیز شود.


    Wash primer
    این مرحله آماده سازی رنگ کاری نام های زیادی دارد. علاوه بر نام رنگ اولیه(آستری)(wash primer)، به اسم اماده سازی پوشش، پوشش رزین- اسید، اسید- اچ آغازی نامیده میشود، ونوع مواد بکاررفته تعداد ویژگی نظامی و تجاری، را توصیف میکند. این پوشش یک مخلوط دوبخشی است. بخش اول یک کامپوزیت از (پلی وینیل) بوتیل رزین حل شده در اتیل و بوتیل الکل با مقدارکمی از کرومات روی و منیزیم سیلیکات است. بخش دوم که 20% حجم را تشکیل می دهد، ترکیبی از اسید فسفریک (85%) ، اتیل الکل و آب است. این دوبخش قبل از اعمال باهم ترکیب میشوند. هدف از استفاده اسید فسفریک واکنش با سطح فلز، و تشکیل فسفات فلزی روی سطح است. همانطور که آب و الکل تبخیر میشوند یک لایه رزین نازک یک پوشش پایدار روی فسفات تشکیل میشود و باعث افزایش چسبندگی پوشش بعدی میشود. این سیستم فقط زمانی ممکن است که بستر فلزی با فسفریک اسید واکنش دهد و فسفات تشکیل شود. اگر بنیان اسید بوسیله واکنش خنثی نشود، ممکن است پوشش بعد از خشک شدن رضایت بخش باشد اما بعد از مدتی وقتی بخار آب به پوشش نفوذ کند اسید شکل میگیرد و موجب شکست پوشش در سیستم میشود. این پوشش، با این وجود، برای پیش برد چسبندگی برای سطح بعضی فلزات مفید خواهد بود و در صورت لزوم توصیه میشود. برخی آغازگرهای کم محلول در بازار وجود دارد؛ این موارد را باید مورد بررسی قرار داد اگر مواد معمولی در آن مورد استفاده قرار میگیرد نمیتواند نیاز های آب هوایی منطقه ای را بر آورده کند.


    کادمیوم
    سطح کادمیوم باید قبل از آبکاری با یک پوشش تبدیلی پایدار شود. یک پوشش فسفاته یک روش رایج برای این کار است. اما پوشش کرومات هرچند معمولا برای محافظت در برابر خوردگی استفاده میشوند، میتوانند رنگ کاری شوند. از آنجا که کروم (6ظرفیتی) برای سلامتی مضر است، استفاده از آن متوقف شده است. پوشش فسفاته معمولا با یک حمام اختصاصی اعمال میشوند، که همه باید برای پایه رنگ مناسب باشند.
    به مدت 2-4 دقیقه در محلول زیر غوطه ور شود تا سطح کادمیوم را به اندازه کافی برای رنگ کاری پایدار کند:
    فسفریک اسید (85% ortho), 10 oz/gal
    زینک فسفات 3 oz/gal
    دمای اتاق


    کروم
    یک سند بلاست خوب با یک ساینده سخت مثل آمومینا یا سیلیکون کارباید و یا غیره. که یک سطح مات اما نرم ارائه دهد، در ادامه بوسیله یک حلال دوده زدایی میشود و یک لایه نازک wash primer برای چسبندگی خوب توصیه میشود. باید زمان نگداری بین مراحل بلاستینگ و wash primer در صورت امکان حداقل زمان ممکن باشد.


    کبالت
    سند بلاست ملایم با آلومینا یا سیلیکون کارباید برای یک پرداختکاری مات توصیه میشود، در ادامه به وسیله حلال دوده ها پاک شوند تا برای لایه wash primer مناسب شوند. این لایه ممکن است چسبندگی تاپ کت را افزایش دهد اگر آن بصورت سنتی اعمال نشود.


    مس
    معمولا برای آبکاری روی مس پوشش های تبدیلی لازم نیست؛ به هر حال، عملیات بلک اکساید برای چسبندگی و همچنین بالا بردن توانایی رنگ پذیری استفاده میشود. ابتدا پاک کردن خاک و روغن از سطح قطعه و بدنبال آن پوشش wash primer که در نهایت باعث چسبندگی قابل قبول پوشش نهایی میشود.


    سرب
    چربیگیری برای پاک کردن روغن های جامد برای سرب نتیجه مطلوبی خواهد داشت. دوده طبیعی نتیجه در معرض جو قرار گرفتن ، نباید پاک شود. wash primer یا یک پوشش نازک primer با روش سنتی توصیه میشود ولی نیاز نیست. پوشش نهایی اول نازک ارائه میشود.


    منیزیم
    قبل از آبکاری منیزیم باید یک پوشش تبدیلی یا آندایز انجام گیرد. تولیداتی که در محیط های مرطوب و محصولاتی که در معرض فشار مکانیکی نیستند میتوانند پوشش تبدیلی روی آنها انجام گیرند. از عملیات زیر میتوان برای آنها استفاده کرد:
    قطعات به مدت 1-2 دقیقه در محلول زیر با هم زدن مداوم غوطه ور شود:
    آمونیوم فسفات مونو بازیک ( NH4H2PO4), 16 oz/gal
    آمونیوم سولفات [(NH4)2SO3.H2O)], 4 oz/gal
    آمونیاک (30%), 2 fl oz/gal


    دمای اتاق
    بعد از شستشو در آب سرد 1-2 دقیقه در محلول زیر غوطه ور شود:
    سدیم هیدروکساید , 16 oz/gal
    دما , 160–190°F
    همزدن ملایم
    شستشوی با آب گرم و خشک کردن در نهایت قطعات برای واش پرایمر (استریک) آماده است. این عملیات محافظ در برابر خوردگی کمتری نسبت به کرومات که در گذشته استفاده می شد دار ، اما هنگامی که با یک رنگ محافظ در برابر خوردگی استفاده میشود مطلوب است.
    آندایزینگ باید روی قطعاتی که در محیط های سخت یا در معرض صدمات مکانیکی قرار داند و ممکن است رنگ آسیب ببینند استفاده میشود. محلول زیربرای اینکار توصیه میشود:
    پتاسیم هیدروکساید , 22 oz/gal
    آلومینیوم هیدروکساید (see note 1), 4.5 oz/gal
    پتاسیم فلوراید(بدون آب) 4.5 oz/gal
    تری سدیم فسفات (Na3PO4. 12H2O), 4.5 oz/gal
    پتاسیم پرمنگنات [or permanganate (see note 2)], 2.5 oz/gal
    دمای اتاق
    چگالی جریان , 18–20 A/ft2
    ولتاژ 0–60 VAC
    زمان 8 min
    نکته: آلومینیوم (آلیاژ1100 برای جلوگیری از آلودگی و ورود ناخالصی به حمام) را میتوان در مخزنی جداگانه در پتاسیم هیدروکساید حل و دکانته (یا فیلتر) شود و در نهایت به حمام اضافه شود.
    نکته2: پرمنگنات جداگانه در آب حل شود سپس به حمام اضافه شود.
    قطعه را یکی از الکترودها قرار داده و تانک الکترود دیگر میشود، یا(در وان پلاستیکی) مساحت بارگیری را به ناحیه مساوی تقسیم کنید و برای هر کدام جداگانه الکترود قرار دهید.


    مولیبدن
    بعد از تمیزکاری، نشانه تمیز شدن قطعه عدم جزیره ای شدن آب روی سطع قطعه است، سپس میتوان پوشش رنگ را روی سطح اعمال کرد.میتوان از یک ( wash primer) استفاده کرد اما اجباری نیست.


    نیکل
    نیکل به عملیات wash primer قبل از اعمال پوشش نهایی واکنش نشان خواهد داد. یک عملیات سند بلاست ضعیف سطح را مات میکند، که میتوان رنگ شود یا با wash primer سطح فعال شود، پوشش نهایی از چسبندگی خوبی برخوردار خواهد بود.


    نقره
    با تمیز کردن سطح میتوان بدون فرآیند بیشتر رنگ کاری انجام داد. نقره ای که با کرومات تبدیلی پوشش داه شده رنگ کاری رضایت بخشی خواهد داد. پوشش تبدیلی باعث تثبیت نقره و جلوگیری از کدر شدن در برابر سولفید میشود. سطوحی که کدری با سولفید دارند تا وقتی که آن کدری پودری نباشد را میتوان رنگ نمود.


    استیل ضد زنگ
    استیل ضد زنگ باید تمیز شود و سپس میتوان یا یک عملیات پسیواسیون انجام داد و به دنبال آن بوسیله wash primer یا میتوان آن را سند بلاست کرد و در اسرع وقت هم wash primer یا یک رنگ آستری رو ی آن انجام داد.
    مواد عملیات حرارتی داده شده که در یک alkaline scale conditioner قرار داده شده اند و سپس هم میتوان اسید شویی انجام داد و یا با سند بلاست فلس های باقی مانده را پاک نمود و میتوان بدون انجام دادن فرآیند بیشتر آن را رنگ نمود.


    تیتانیوم
    تیتانیوم بدون عملیات پوشش دهی در اتمسفر بصورت یک ماده پسیو وجود دارد، به همین سبب، قابل رنگ کاری است ولی در هر حال چسبندگی آن متوسط خواهد بود. پوشش های تبدیلی یا پوشش اندایز برای آن توصیه شده است. یک پوشش تبدیلی فسفات- فلوراید بوسیله 2-3 دقیقه غوطه وری در محلول زیر اعمال میشود:
    (Na2HPO4), 6–7 oz/gal دی سدیم فسفات
    پتاسیم فلوراید (KF.2H2O), 2–3 oz/gal
    هیدروفلوریک اسید 2–3 fl oz/gal
    دمای اتاق
    آندایزینگ میتواند بوسیله آند قرار دادن قطعه در 10VACبرای 20دقیقه در محلول 70-80 oz/gal از پتاسیم هیدروکساید انجام گیرد. مخازن فولادی میتوانند به عنوان کاتد استفاده شوند و ظرف نگداری محلول باشند. تیتانیوم در طول اندایز گرم میشود و محلول یک اسپری سوزاننده تولید میکند، بنابراین باید بادقت پوشانده شود سپس با آن کار کرد.
    هردو عملیات چسبندگی خوبی بدست خواهند آورد.


    روی
    یک پوشش فسفاته بعد از آبکاری الکتریکی ارائه خواهد شد، قطعات گالوانیزه قابل رنگ کاری هستند. اجزای یک محلول شامل 10% اسید فسفریک(85%) و فسفات روی یا روی قابل حل(0.5-0.2 oz/gal) یک پوشش مناسب برای رنگ کاری فراهم می آورد؛ بهرحال ، ، فرایندهای اختصاصی در نظر گرفته شده برای پوشش فسفات سنگین نیز جالب هستند.گالوانیزه جدید باید بطور کامل و با دقت شستشو داده شود و قبل از رنگ آمیزی یک پوشش فسفاته تبدیلی روی آن انجام شود.یک رنگ مقاوم به قلیا بهترین نتیجه برای در معرض فضای بیرونی قرار گرفتن را خواهد داشت. گالوانیزه پیش ساخته و فرسوده شده را میتوان با یک محلول 25% اسید فسفریک (85%)، 25% ایزوپروپیل الکل، 25% عامل تر کننده که با آب به حجم رسانده شده است را شست. اجازه دهید قطعات در این محلول به مدت چند دقیقه ای بماند و خیسانده شود، سپس با آب بصورت اسپری شستشو دهید
    (شلنگ یا بطری اسپری ،بسته به اندازه قطعه) و در آخر خشک و رنگ شود.شستشوی اولیه همچنین میتواند روی فرسودگی گالوانیزه تاثیر بگذارد، اما ممکن است در کار جدید فرآیند خوبی نباشد.


    آلیاژها
    آلیاژهای روی-نیکل و قلع-روی که به عنوان جایگزین های کادمیوم ظاهر می شوند،.نسبت به هر دو پوشش تبدیلی فسفات و کرومات واکنش نشان میدهد. به دلیل فشار مسائل زیست محیطی، کرومات ها توصیه نمی شوند؛ از این رو، پوشش های فسفات عالی هستند. یک wash primer بدون پوشش تبدیلی همچنین برای آماده سازی خوب کار میکند.

      واحد تحقیق و توسعه شرکت جلاپردازان پرشیا تیر96

jala-logo4.png
شرکت جلاپردازان پرشیا
تولیدکننده محصولات و تجهیزات آبکاری
خدمات آبکاری، پوشش دهی و مشاوره
تهران - شهرک صنعتی باباسلمان
02165734701 - 02165734702
ایمیل: service@jalapardazan.com

جستجو