Одной из важнейших операций подготовки поверхности перед электролитическим лужением металла является удаление окислов, образовавшихся в процессе прокатки, отжига, дрессировки и транспортировки. Наличие тонких окисных пленок на поверхности жести приводит к увеличению пористости покрытия, неудовлетворительной растекаемости олова при оплавлении, получению жести с низкими антикоррозионными свойствами. Удаление окислов перед лужением металла производится химическим и электрохимическим декапированием в разбавленных растворах минеральных и органических кислот.
Декапирование это обработка металла с целью удаления с его поверхности окислов, частиц загрязнений, окалины. Перед нанесением гальванического покрытия обязательно проводят декапирование для очистки и активации металлической поверхности.
Процесс декапирования основан на сложном физико-химическом взаимодействии растворов кислот с окислами различного состава, компонентами стали и загрязнениями. Поэтому, для определения оптимальных условий проведения процесса необходимо рассмотреть основные процессы, протекающие на границе раздела окисленная сталь-раствор минеральной кислоты.
При соприкосновении металла с раствором кислоты на его поверхности возникает двойной электрический слой. Последний образуется электронами поверхности металла и заряженными ионами водорода, находящимися в пограничном слое раствора. Вследствие этого, между металлом и раствором устанавливается некоторая разность потенциалов, которая вызывает переход атомов железа в раствор с образованием ионов. При этом также происходит разряд ионов водорода с образованием атомов, объединяющихся в молекулы. Образовавшиеся молекулы водорода создают повышенное давление под слоем окислов и способствуют отрыву его от поверхности стали.
Установлено, что между окислами и железом в растворах кислот возникает электродвижущая сила, вызывающая более быстрое растворение окислов. Вследствие имеющихся в окисной пленке пор и трещин, происходит образование локальных гальванических элементов типа железо(анод) – кислота — окислы железа (катод). Водород, выделяющийся на катоде, восстанавливает высшие окислы до двухвалентного железа. Следовательно, при взаимодействии окисленной жести с минеральными кислотами происходят электрохимические процессы наряду с химическим растворением.
FeO+H2SO4=FeSO4+H2O;
Fe2O3+ 3H2SO4 = Fe2(SO4)3+ 3H2O;
Fe3O4+ 4H2SO4 = Fe2(SO4)3+ FeSO4+4H2O;
Fe+H2SO4=FeSO4+H2;
FeO+Fe+2H2SO4=2 FeSO4+H2+ H2O.
Механизм электрохимического декапирования существенно не отличается от описанного выше. Однако, под действием электрического тока, реакция разряда ионов водорода протекает быстрее, и в следствие смещения электродного потенциала скорость перехода железа в раствор уменьшается. При катодном травлении металла с увеличением прилагаемого отрицательного потенциала количество растворяющегося железа уменьшается, а при анодном травлении будет происходить обратный процесс: с увеличением положительного потенциала увеличивается скорость растворения железа, а скорость восстановления водорода уменьшается.
