Per padroneggiare e gestire al meglio il processo di rimozione dell'olio, è necessario comprendere correttamente il principio di adesione tra il rivestimento e il substrato metallico. Questo aspetto viene spesso trascurato, causando difficoltà nella pratica.
La letteratura scientifica evidenzia che il legame meccanico causato dalla microrugosità del rivestimento e della superficie del substrato è forte solo in presenza di forze intermolecolari e intermetalliche tra il rivestimento e il substrato metallico. Tali forze possono manifestarsi solo entro una distanza molto ridotta.
Quando la distanza tra le molecole supera 5μm, la forza intermolecolare non funziona più. Pertanto, un sottile strato di olio e uno strato di ossido sulla superficie del substrato possono anche ostacolare la forza di legame intermolecolare o metallica.
Per ottenere l'adesione di cui sopra, è necessario rimuovere accuratamente macchie d'olio, ruggine e scaglie di ossido dai prodotti. Con "accuratamente" non si intende che la superficie debba essere assolutamente pulita dopo il pretrattamento di galvanizzazione, ma solo che presenti una superficie idonea. La cosiddetta superficie idonea significa infatti che gli strati superficiali dannosi per la galvanizzazione devono essere rimossi dopo il pretrattamento e sostituiti con strati adatti a ricevere la galvanizzazione.
Allo stesso tempo, tramite un trattamento di pre-placcatura, la superficie metallica deve essere assolutamente piana. Dopo trattamenti meccanici come molatura, lucidatura, burattatura, sabbiatura, ecc., vengono rimossi graffi evidenti, bave e altri difetti superficiali, in modo che la superficie del substrato soddisfi i requisiti di livellamento e finitura dei pezzi placcati prima della rimozione dell'olio e della ruggine.
Questo punto deve essere chiaro. Solo quando questo punto sarà chiaro potremo selezionare correttamente e in modo pratico il flusso del processo di pre-placcatura e la formula tra formule simili per il trattamento di pre-placcatura.
Come applicare il processo di sgrassaggio in produzione?
Solitamente si ricorre allo sgrassaggio alcalino. La composizione della soluzione sgrassante e le condizioni di processo vengono selezionate in base al grado di sporco oleoso e al tipo di materiale metallico.
Quando sulla superficie aderisce una grande quantità di grasso, ovvero quando lo strato di olio è molto spesso, con una consistenza untuosa e appiccicosa, non è possibile rimuoverlo facilmente con la sola sgrassatura alcalina. È necessario utilizzare prima altri metodi, come la spazzolatura con solvente per il pretrattamento di sgrassatura, e solo successivamente procedere con la sgrassatura alcalina. La soluzione di sgrassatura alcalina è fortemente alcalina e può causare una notevole corrosione se reagisce con alcuni metalli.
Pertanto, quando si sgrassano componenti placcati come alluminio e zinco, è preferibile eseguire l'operazione a bassa temperatura e in condizioni di bassa alcalinità. In genere, è accettabile trattare i componenti in acciaio con un'alcalinità più elevata, ma nel caso di componenti in metalli non ferrosi, il pH della soluzione sgrassante deve essere regolato entro un intervallo appropriato. Ad esempio, per alluminio, zinco e le loro leghe, il pH deve essere mantenuto al di sotto di 11 e il tempo di sgrassatura non deve superare i 3 minuti.
Dal punto di vista dei costi, alcuni sostengono la sgrassatura a bassa temperatura, ma ridurre la temperatura è in contraddizione con il miglioramento dell'efficienza. Più alta è la temperatura, più rapida è la reazione fisica e chimica tra il grasso aderente alla superficie e il detergente, e più facile è la sgrassatura.
L'esperienza ha dimostrato che la viscosità delle macchie d'olio diminuisce all'aumentare della temperatura, facilitando così lo sgrassaggio, mentre le basse temperature non producono questo effetto. Pertanto, si consiglia l'utilizzo di emulsionanti e tensioattivi. Per quanto riguarda l'efficacia dello sgrassaggio ad alta temperatura e la temperatura ottimale da controllare, l'esperienza dell'autore suggerisce temperature comprese tra 70 e 80 °C. Questo può anche contribuire a eliminare le tensioni residue del metallo di base causate dalla lavorazione, migliorando notevolmente l'adesione del rivestimento, soprattutto tra strati multipli di nichel.
I componenti in acciaio generici possono essere sottoposti a sgrassaggio combinato, ad esempio prima con sgrassaggio catodico per 3-5 minuti, poi con sgrassaggio anodico per 1-2 minuti, oppure prima con sgrassaggio anodico per 3-5 minuti, poi con sgrassaggio catodico per 1-2 minuti. Ciò può essere ottenuto mediante due processi di sgrassaggio separati o utilizzando un alimentatore con dispositivo di commutazione.
Per acciai ad alta resistenza, acciai per molle e componenti sottili, al fine di prevenire la fragilità da idrogeno, si esegue solo uno sgrassaggio anodico della durata di alcuni minuti. Tuttavia, per i componenti in metalli non ferrosi come rame e leghe di rame, non è possibile utilizzare lo sgrassaggio anodico, ma è consentito solo uno sgrassaggio catodico della durata di 1-2 minuti.
Per quanto riguarda la preparazione e la manutenzione della soluzione sgrassante, la preparazione delle soluzioni sgrassanti chimiche ed elettrolitiche è relativamente semplice. Innanzitutto, utilizzare 2/3 del volume del serbatoio con acqua per sciogliere gli altri materiali, ad eccezione dei tensioattivi, e mescolare contemporaneamente (per evitare la formazione di grumi). Poiché questi materiali rilasciano calore quando si dissolvono, non è necessario riscaldarli. I tensioattivi devono essere sciolti separatamente con acqua calda prima di essere aggiunti. Se non si sciolgono completamente, è possibile versare il liquido limpido che si forma in superficie e quindi aggiungere acqua per favorire la dissoluzione. Aggiungere fino al volume specificato e mescolare bene prima dell'uso.
Occorre prestare attenzione alla gestione del fluido per la rimozione dell'olio:
① Eseguire regolarmente test e reintegrare i materiali. I tensioattivi devono essere reintegrati in quantità pari a 1/3 - 1/2 della quantità originale settimanalmente o ogni due settimane, a seconda del volume di produzione.
② Le piastre di ferro utilizzate non devono contenere un'eccessiva quantità di impurità di metalli pesanti per evitare che vengano introdotte nel rivestimento. La densità di corrente deve essere mantenuta tra 5 e 10 A/dm² e la sua selezione deve garantire una sufficiente formazione di bolle. Ciò non solo assicura il distacco meccanico delle gocce d'olio dalla superficie dell'elettrodo, ma agita anche la soluzione. Quando la macchia d'olio sulla superficie è costante, maggiore è la densità di corrente, più rapida sarà la velocità di sgrassaggio.
③ Le macchie d'olio galleggianti nel serbatoio devono essere rimosse tempestivamente.
④ Pulire regolarmente i fanghi e lo sporco presenti nella vasca e sostituire tempestivamente la soluzione detergente.
⑤ Cercate di utilizzare tensioattivi a bassa schiumosità nell'elettrolita; in caso contrario, la loro introduzione nella vasca di galvanizzazione comprometterà la qualità.
Come padroneggiare e gestire il processo di decapaggio acido?
Analogamente al processo di sgrassaggio, la mordenzatura acida (decapaggio) riveste un ruolo importante nel trattamento di pre-placcatura. Questi due processi vengono utilizzati congiuntamente nella produzione di pre-placcatura e il loro scopo principale è quello di rimuovere ruggine e scaglie di ossido dai pezzi metallici da placcare.
Solitamente, il processo utilizzato per rimuovere una grande quantità di ossidi è chiamato mordenzatura forte, mentre il processo utilizzato per rimuovere sottili pellicole di ossido appena visibili a occhio nudo è chiamato mordenzatura debole, che a sua volta può essere ulteriormente suddivisa in mordenzatura chimica e mordenzatura elettrochimica. La mordenzatura debole viene utilizzata come trattamento finale dopo la mordenzatura forte, ovvero prima che il pezzo entri nel processo di galvanizzazione. Si tratta di un processo di attivazione della superficie metallica che può essere facilmente trascurato in produzione, ed è proprio questo uno dei motivi del distacco della galvanizzazione.
Se la soluzione di attacco debole è uno dei componenti della successiva soluzione di placcatura, o se la sua introduzione non influisce sulla soluzione di placcatura, è preferibile immergere direttamente i pezzi da placcare attivati nella vasca di placcatura senza pulirli.
Ad esempio, con la soluzione di attivazione acida diluita utilizzata prima della nichelatura, per garantire il corretto svolgimento del processo di incisione, è necessario effettuare uno sgrassaggio prima dell'incisione; altrimenti, l'acido e gli ossidi metallici non potranno entrare in buon contatto e la reazione di dissoluzione chimica risulterà difficoltosa.
Pertanto, per padroneggiare al meglio la tecnica dell'incisione acida, è necessario chiarire anche questi principi fondamentali dal punto di vista teorico.
Solitamente, per rimuovere lo strato di ossido da componenti in ferro e acciaio, si utilizzano principalmente acido solforico e acido cloridrico per la mordenzatura acida. Il metodo è semplice, ma nella pratica produttiva è difficile ottenere il risultato desiderato se non si presta attenzione.
I criteri di selezione per le condizioni del processo di decapaggio con acido solforico si basano solitamente sull'esperienza, che permette di identificare le condizioni ottimali dall'aspetto del pezzo dopo il decapaggio, aspetto che, in fin dei conti, non può essere controllato quantitativamente. L'esperienza ha dimostrato che l'effetto del decapaggio con acido solforico nella rimozione degli strati di ossido a 40 °C è nettamente superiore rispetto a quello a 20 °C, ma aumentando ulteriormente la temperatura, l'effetto di distacco non aumenta proporzionalmente.
Allo stesso tempo, in acido solforico con una concentrazione inferiore al 20%, all'aumentare della concentrazione, la velocità di incisione acida accelera, ma quando la concentrazione supera il 20%, la velocità di incisione acida diminuisce. Per questo motivo, riteniamo che le condizioni di processo standard con una concentrazione di acido solforico del 10%-20% e un'incisione a temperature inferiori a 60°C siano più appropriate. Va inoltre notato che, per quanto riguarda il grado di invecchiamento della soluzione di acido solforico, generalmente, quando il contenuto di ferro nella soluzione di decapaggio supera gli 80 g/L e il contenuto di solfato ferroso supera i 2,5 g/L, la soluzione di acido solforico non può più essere utilizzata.
A questo punto, la soluzione deve essere raffreddata per cristallizzare ed eliminare il solfato ferroso in eccesso, dopodiché si deve aggiungere nuovo acido per soddisfare i requisiti del processo.
I criteri di selezione per le condizioni del processo di incisione acida con acido cloridrico sono i seguenti: la concentrazione dovrebbe essere generalmente controllata tra il 10% e il 20% e il processo dovrebbe essere condotto a temperatura ambiente. Rispetto all'acido solforico, a parità di concentrazione e temperatura, la velocità di incisione dell'acido cloridrico è da 1,5 a 2 volte superiore a quella dell'acido solforico.
La scelta tra acido solforico e acido cloridrico per la mordenzatura acida dipende dalla specifica situazione produttiva. Ad esempio, nella mordenzatura aggressiva dei metalli ferrosi, si utilizza spesso acido solforico o acido cloridrico, oppure una miscela dei due in determinate proporzioni.
Tuttavia, il tipo di acido utilizzato per la forte mordenzatura chimica dipende dalla composizione e dalla struttura degli ossidi presenti sulla superficie dei componenti in ferro e acciaio. Allo stesso tempo, è necessario garantire una velocità di mordenzatura elevata, bassi costi di produzione e la minima deformazione dimensionale e infragilimento da idrogeno possibile dei prodotti metallici. Bisogna però considerare che la rimozione degli strati di ossido in acido cloridrico si basa principalmente sulla dissoluzione chimica dell'acido stesso, mentre l'effetto di distacco meccanico dell'idrogeno è molto inferiore rispetto a quello dell'acido solforico. Pertanto, il consumo di acido quando si utilizza solo acido cloridrico è maggiore rispetto a quando si utilizza solo acido solforico.
Quando la ruggine e gli strati di ossido sulla superficie dei componenti placcati contengono un'elevata quantità di ossidi di ferro ad alta valenza, si può utilizzare la mordenzatura con acidi misti, che non solo esercita l'effetto lacerante dell'idrogeno sugli strati di ossido, ma accelera anche la dissoluzione chimica degli ossidi. Tuttavia, se la superficie metallica presenta solo prodotti di ruggine sciolti (principalmente Fe₂O₃), si può utilizzare solo acido cloridrico per la mordenzatura, grazie alla sua velocità di azione, alla minore dissoluzione del substrato e al minore rischio di infragilimento da idrogeno.
Ma quando la superficie metallica presenta uno spesso strato di ossido, l'utilizzo del solo acido cloridrico comporta un maggiore consumo, un costo più elevato e un effetto di rimozione dello strato di ossido inferiore rispetto all'acido solforico, quindi quest'ultimo risulta preferibile.
La mordenzatura elettrolitica (acido elettrolitico, mordenzatura elettrochimica), sia essa elettrolisi catodica, elettrolisi anodica o elettrolisi PR (elettrolisi a inversione periodica, che inverte periodicamente i poli positivo e negativo del pezzo), può essere effettuata in una soluzione di acido solforico al 5%-20%.
Rispetto alla mordenzatura chimica, la mordenzatura elettrolitica consente di rimuovere più rapidamente gli strati di ossido saldamente aderenti, causa meno corrosione al metallo di base, è facile da utilizzare e gestire ed è adatta alle linee di galvanizzazione automatiche. L'elettrolisi PR è ampiamente utilizzata in Giappone per rimuovere gli strati di ossido dall'acciaio inossidabile.
In Cina, molti utilizzano la decapaggio elettrolitico catodico e anodico in combinazione con lo sgrassaggio elettrolitico per il trattamento di pre-placcatura. L'acido elettrolitico anodico per metalli ferrosi è adatto al trattamento di parti metalliche con un'elevata quantità di ossido e ruggine e può essere eseguito per lo più a temperatura ambiente. L'aumento della temperatura può incrementare la velocità di incisione acida, ma non tanto quanto l'incisione chimica acida. L'aumento della densità di corrente può accelerare la velocità di incisione acida, ma se è troppo elevata, il metallo di base si passiva.
In questa fase, la dissoluzione chimica ed elettrochimica del metallo di base praticamente scompare, lasciando solo l'effetto di distacco dell'ossigeno sugli strati di ossido. Pertanto, la velocità di incisione aumenta di poco, il che richiede una certa abilità nel gestirla. Solitamente, una densità di corrente di 5-10 A/dm² è appropriata. Per l'incisione anodica acida, si possono utilizzare come inibitori oxilene tiourea o colla per legno solfonata, con un dosaggio di 3-5 g/L; per l'incisione elettrolitica catodica acida dei metalli ferrosi, si può utilizzare una soluzione di acido solforico, oppure una miscela acida di circa il 5% di acido solforico e il 5% di acido cloridrico, più una quantità appropriata di cloruro di sodio. Poiché non vi è un evidente processo di dissoluzione chimica ed elettrochimica del substrato metallico (ferro), l'aggiunta appropriata di composti contenenti Cl⁻ può aiutare a staccare gli strati di ossido sulla superficie dei pezzi e ad accelerare la velocità di incisione. Allo stesso tempo, si possono utilizzare come inibitori formaldeide o urotropina.
In sintesi, l'acido solforico è ampiamente utilizzato per la mordenzatura acida di acciaio, rame e ottone. Oltre a quanto sopra, l'acido solforico, insieme all'acido cromico e ai dicromati, viene utilizzato come agente per la rimozione di ossidi e residui carboniosi dall'alluminio.
Viene utilizzato insieme all'acido fluoridrico o all'acido nitrico, o a entrambi, per rimuovere le incrostazioni di ossido dall'acciaio inossidabile. Il vantaggio dell'acido cloridrico è che può decapare efficacemente molti metalli a temperatura ambiente; uno dei suoi svantaggi è che bisogna fare attenzione a prevenire la contaminazione da vapori di HCl e nebbie acide.
Inoltre, l'acido nitrico e l'acido fosforico sono comunemente utilizzati anche nei trattamenti di pre-placcatura manuale. L'acido nitrico è un componente importante di molti agenti di mordenzatura brillante. Viene miscelato con acido fluoridrico per rimuovere gli strati di ossido da trattamento termico da alluminio, acciaio inossidabile, leghe a base di nichel e ferro, titanio, zirconio e alcune leghe a base di cobalto.
L'acido fosforico viene utilizzato per la rimozione della ruggine da componenti in acciaio e anche in soluzioni speciali per vasche dedicate ad acciaio inossidabile, alluminio, ottone e rame. La miscela di acido fosforico, nitrico e acetico viene utilizzata per il pretrattamento dell'anodizzazione brillante di componenti in alluminio. L'acido fluoroborico si è dimostrato la soluzione di decapaggio più efficace per leghe a base di piombo o componenti in rame o ottone con saldatura a stagno.
È stato riportato che la rimozione di incrostazioni e ossidi di ossido metallico consuma il 5% della produzione mondiale di acido solforico, il 25% di acido cloridrico, la maggior parte dell'acido fluoridrico e una grande quantità di acido nitrico e acido fosforico.
Pertanto, padroneggiare correttamente l'uso di questi acidi per la mordenzatura acida è ovviamente una questione importante nella tecnologia applicativa del trattamento di pre-placcatura. Tuttavia, non è difficile usarli, ma non è facile usarli bene, risparmiarli e ridurne il consumo.
Data di pubblicazione: 29 gennaio 2026