Какой кислотой травят металл

Ряд технологий для управления удалением поверхностного слоя металлической детали при помощи специально подобранных химических реагентов называется травлением металла. Оно позволяет удалять с изделий окалину, ржавчину и окислы под действием кислот, солей и щелочей в растворах.

Таким способом проводят дополнительную подготовку изделий из металла к соединению или нанесению покрытия, что улучшает сцепление деталей или наносимого слоя с основой.

Чаще всего применяется травление металла химическое, осуществляемое погружением заготовки в ванну с растворенными химическими реактивами.

Способы химического травления металла

Также существуют его виды, предусматривающие дополнительную активацию травящих веществ с помощью физических факторов.

Это травление металла электрохимическое (или гальваническое) под действием электрического поля или ионно-плазменное посредством ионизации частиц реагентов.

Если слово «травление» употреблено без указания его вида, то речь идет о химическом травлении в водном электролите. Его еще называют «жидким», в отличие от «сухого» ионно-плазменного.

При травлении металла кислотой, как правило, серной либо соляной, в ее раствор погружают заготовку. В кислотную реакцию при этом вступают как окислы, существующие на поверхности детали, так и металл основной. От увеличения содержания кислот операции растворения ускоряются одновременно для окислов и основного металла.

На скорость процесса травления металла, помимо концентрации кислоты, влияют также его температурный режим, а также химический состав окислов. Наиболее оптимальное сочетание этих факторов позволяет вести травление так, чтобы при максимально скором растворении окислов оно как можно меньше затрагивало основной металл.

Помимо этого в художественном травлении, когда необходимо сохранить нетронутой часть поверхности изделия, она покрывается особым защитным слоем.

Для очистки железа от поверхностных оксидов оптимален раствор 10% соляной кислоты с температурой в 40 єС (для использования кислоты серной – 60 єС). С увеличением этой температуры возрастает и скорость процесса. Получаемые в ходе травления металла соли также способны влиять на скорость процесса. Одни из них, например FеСl2, увеличивают ее, а другие, такие как FeSO4, уменьшают.

Травление металла хлорным железом осложняется получением водорода в ходе реакций железа и кислот. Он взаимодействует с верхним слоем металла, образуя в нем «травильные пузырьки» и делая изделие более хрупким.

С целью предотвращения такого эффекта в ванну с травильным раствором добавляются особые добавки, замедляющие реакции. Они, создавая специальную оболочку, защищают металл от негативного воздействия водорода.

Баки из бетона или дерева, покрытые внутри кислотоупорными материалами, служат основным оборудованием для травления металла. Для удобства погружения небольших заготовок в ванны с травильным раствором используют особые лотки с корзинами.

Когда необходима очистка не всей поверхности, а только ее части, например, паяного шва, то для нанесения травильных растворов на его поверхность применяют кисточку. Затем деталь аккуратно промывают водой. Травильные пасты необходимы для очищения частей металла, покрытых ржавчиной.

Участок, пораженный ржавчиной, в два приема покрывают разными слоями паст с последующим промыванием.

Для обработки поверхности детали из меди или ее сплава применяется травление металла кислотами азотной, соляной либо серной. Алюминиевые детали следует травить щелочными растворами. Никель со сплавами подлежат очистке растворами серной кислоты с добавлением хромового ангидрида. Мельхиоровые детали очищают также раствором серной кислоты, добавляя в него хромпик.

При этом их нужно промывать после процедуры травления теплой водой, растворив в ней немного винного камня. В виде потравы железных либо стальных изделий пользуются растворами нашатыря либо железным купоросом, бронзовые и латунные детали требуют травления металла медным купоросом, а цинковые изделия – цинковым купоросом, а также раствором окиси хлористого цинка.

Особенности процесса электролитического травления

Электролитическое или гальваническое травление металла применяют с целью ускорения очистки деталей способом погружения в ванну с раствором, на что обычно уходит много времени. Этот процесс проходит гораздо быстрее, если металлические детали помещать в электролитическую ванну в виде катодов или анодов. Отсюда и разделение электролитического травления на катодное и анодное.

Для анодного метода травления металла в качестве электролита используются щелочные растворы солей металлов и кислот. Катодом при этом обычно служат свинец или реже железо как материалы, не растворяющиеся в электролите.

Учитывая скорость процесса травления металла электролизом, в очистке изделий этим способом необходимо строго соблюдать определенный режим, чтобы не подвергать металл риску чрезмерного электролитического растворения.

Характеристики анодного тока выбирают, исходя из состояния поверхностного слоя изделия, а также необходимой скорости процесса. Травление ведется в комнатной температуре. Продолжительность операции определяют опытным путем.

Катодный способ травления металла предполагает использование в виде анода свинца либо сплава его с сурьмой. В смеси с растворами кислот соли щелочного металла являются электролитом. В основе данной технологии лежит действие водорода, получаемого на катоде.

Он способствует восстановлению металлов из окислов, находящихся на детали, а водород в виде газа отделяет их с поверхности металла. Этот вариант травления не подходит для заготовок из закаленной стали из-за возможного наводораживания поверхностного слоя металлической детали.

Уменьшить его при использовании этой технологии травления металла возможно, если ввести соли олова и свинца в ванну с электролитом.

Гальваническое травление экономичнее в сравнении с химическим. Это касается не только затрат времени, но и количества применяемых химических средств. Кроме того химический состав потрав для такого травления не включает едких кислот, поэтому в ходе его не выделяются газы, негативно действующие на здоровье.

По завершении травления проводят нейтрализацию возможных остатков растворов после очистки на изделиях. Если этого не делать, частицы солей либо кислот могут способствовать началу коррозии металла.

В целях удаления этих остатков изделия помещают ненадолго в раствор с кальцинированной содой. После этого детали промывают холодной, а затем горячей водой и высушивают.

Хранение обработанных таким образом изделий не вызывает коррозии, но во избежание возможного окисления лучше сразу подвергнуть их пайке.

Способы обработки металла кислотой

Один из вариантов очистки деталей, заготовок от ржавчины — обработка металла кислотой. Активные вещества быстро справляются с налетом, загрязнениями, не оставляя следов. С помощью реактивов можно вытравливать на металлических поверхностях рисунки, но работать с кислотами нужно аккуратно, поскольку они могут повредить деталь.

Кислота для обработки металла

Сферы применения и назначение метода

Изначально кислоты применялись для очистки металла от ржавчины, загрязнений. Сейчас с помощью химических веществ люди вытравливают на металлических поверхностях сложные рисунки.

Помимо очистки, травления металла, кислоты применяют для изготовления грунтовок, отбеливающих средств, красок для ткани.

Способы обработки

Существует несколько методов химической обработки металлов. Каждый из них подходит для разных случаев. При этом изменяется список требуемого оборудования, реактивов.

Распыление

На рабочие поверхности подается струя раствора под низким давлением. Промышленное распыляющее оборудование может работать как конвейер без остановок. Для получения необходимого качества нужно регулировать скорость подачи раствора.

Погружение

Металлическая заготовка погружается в специальную емкость, которая заполнена раствором для травления. После обработки детали сохнут в нагретой камере.

Обработка паром

На рабочие поверхности воздействуют пары определенной концентрации. Для обработки применяется ручное оборудование, которое может быть стационарным или передвижным. Пар подается через вытянутую трубку, к которой подключен шланг.

Гидроструйная

Для осуществления гидроструйной обработки применяется мощное оборудование подающее жидкость на рабочие поверхности под большим давлением.

Гидроструйная обработка ( Instagram / sk.elvis)

Травление

Популярный способ обработки металлов на промышленных предприятиях. Чаще применяется для мелких деталей, заготовок сложной формы, тонколистового металла.

Виды кислот

Для травления металлических поверхностей, очистки металла от ржавчины применяются разные виды кислот. Каждая из них отличается составом, действием. Химические вещества можно разделить на две группы:

1. Смываемые — после их применения, поверхности нужно промывать холодной водой. Любой налет, ржавчина будут смыты, но без дополнительной просушки, может появиться коррозия.
2. Несмываемые — их не нужно смывать после применения. Наиболее эффективны при удалении ржавчины.

Для очистки металла следует применять соляную и серную кислоту. К раствору добавляется уротропин. Если его нет, металлические поверхности будут повреждены.

Ортофосфорная

Ортофосфорная кислота — порошок, который перед применением нужно развести водой. Применяется в разных сферах промышленности, медицине. Кислотой разбавляются грунтовки для металлических поверхностей. Чистый порошок, разбавленный водой можно использовать для удаления ржавчины.

Ортофосфорная кислота — активнодействующее вещество, которое быстро удаляет любой налет, грязь, ржавчину, но использовать ее нужно с осторожностью. При длительном контакте с металлом она может прожечь дыры или истончить лист.

Серная

Использовать серную кислоту можно только в 5% водном растворе. Она относится к несмываемым веществам. Если применять вещество без добавления ингибитора, поверхности будут повреждены.

Серная кислота ( Instagram / shorinalexandr)

Лимонная

Ей ножевые мастера воронят лезвия, но для этого рекомендуется использовать продукт без примесей. Нужно выдавить на тряпку сок лимона и натереть ей клинок.

Фосфорная

Применяется для очистки металлических поверхностей от образования ржавчины. Окалины она практически не растворяет. Остатки кислоты нужно смывать водой.

Соляная

Для удаления ржавчины с металла применяется 20% водный раствор соляной кислоты. Рекомендуется заранее нагреть его до 40°C, чтобы процесс шел быстрее.

Молочная

Молочная кислота плохо подходит для травления и очистки металлических поверхностей от ржавчины. Наоборот, большая концентрация этого вещества приводит к коррозии металла.

Азотная

Концентрированной азотной кислотой можно обрабатывать разные металлы. Не подходят для этого только благородные. Для применения ее нужно смешать с водой в любых соотношениях.

Канистры с азотной кислотой ( Instagram / opthimkmv)

Преимущества и недостатки метода

Преимущества обработки металла:

1. Доступность метода, низкая цена. Купить активнодействующее вещество можно в любом хозяйственном или строительном магазине.
2. Высокая эффективность. С поверхностей удаляется ржавчина, любой налет, загрязнения.
3. Сохранение целостности эмали.
4. Минимум физического воздействия.

Недостатки:

1. С реактивами нужно работать аккуратно, чтобы не повредить металлические поверхности.
2. Активнодействующие вещества могут навредить организму.
3. Ортофосфорную кислоту нельзя использовать при работе с акрилом.

Такой способ обработки подходит не для всех видов металлов.

Обработка в домашних условиях

Чтобы очистить металл от ржавчины, не нужно использовать промышленное оборудование. Можно провести работы в домашних условиях. Для этого нужно подготовить инструменты, расходные материалы. Нельзя забывать про соблюдение правил техники безопасности.

Инструменты

Для обработки металла ортофосфорной кислотой нужно подготовить:

• глубокую емкость из нержавеющей стали;
• валик, широкую кисть или распылитель (если нет подходящей посуды для полного погружения металлической детали);
• реактив;
• нашатырный и медицинский спирт, воду;
• пластиковую палочку;
• моющее средство.

Дополнительно может понадобиться щетка по металлу.

Щетку по металлу ( Instagram / hoz.magazin)

Приготовление раствора

Перед началом обработки металлической детали нужно приготовить рабочий раствор:

1. В металлическую емкость налить 1 литр воды.
2. Добавить 150 мл кислоты.
3. Перемешать компоненты пластиковой палочкой.

Также нужно сделать состав для смывки остатков едкого вещества. Способ приготовления:

1. Налить в стеклянную банку 500 мл воды.
2. Добавить 50 мл медицинского спирта, 450 мл нашатыря.
3. Перемешать компоненты.

После подготовки кислотного раствора можно приступать к обработке.

Обработка

Очистка металла от ржавчины:

1. Подготовить рабочую поверхность. Счистить грубые загрязнения щеткой по металлу.
2. Полиэтиленовой пленкой заклеить части детали, которые не нужно обрабатывать. Так их можно защитить от едкого воздействия реактива.
3. Обезжирить рабочую поверхность от жировой пленки моющим составом. Убрать остатки влаги сухой тряпкой.
4. Покрыть подготовленную часть заготовки очищающим составом валиком, кистью или распылителем. Оставить на 1 час.

Останется смыть остатки ржавчины, грязи, кислоты с помощью моющего раствора. Важно помнить, что химическим реактивом невозможно счистить толстый слой ржавчины. Для этого нужно использовать болгарку со шлифовальным диском или гриндер.

Если необходимо очистить металлическую поверхность от ржавчины, создать защитный слой от коррозии, самодельный кислотный состав не подойдет. Для этого нужно использовать покупное химическое средство. Перед его применением необходимо ознакомиться с инструкцией на этикетке.

Результаты обработки ( Instagram / sk.elvis)

Техника безопасности

Правила техники безопасности:

1. Проводить работы нужно в защитной экипировке. Необходимо надевать респиратор, резиновые перчатки, одежду с длинными рукавами, защитные очки.
2. Помещение должно хорошо проветриваться.
3. С рабочего стола следует убрать воспламеняющиеся вещества, нагревательное оборудование, источники открытого пламени.
4. После работы с некоторыми порошковыми реактивами нужно почистить зубы, прополоскать полость рта.
5. После использования химических веществ необходимо тщательно вымыть руки.

Если вещество попало на кожу, место нужно промыть обильным количеством холодной воды. При обширных ожогах требуется немедленно обратиться к врачу.

Правила транспортировки и хранения реактивов

Хранить реактивы можно только в специальной посуде:

• сосудах из полимеров;
• стеклянных емкостях;
• банках из нержавеющей стали.

Плавиковую кислоту можно хранить только в пластиковых емкостях.

Необходимо плотно закрывать емкости, чтобы в вещество не попадали инородные предметы. Тара должна быть полностью очищена, высушена от остатков воды. Хранить реактивы нужно в сухом, теплом месте.

Металлы можно обрабатывать разными способами. Использование кислот — популярный метод очистки металла от ржавчины, вытравливания различных рисунков. Важно научиться работать с химическим веществом, чтобы не повредить изделие.

MetalloPraktik.ru

Исходным металлом для холодной прокатки является прокат, полученный на станах горячей прокатки, называемый подкатом. Обязательной операцией в технологии производства холоднокатаной продукции является подготовка поверхности металла к прокатке. Так как поверхность горячекатаного металла покрыта слоем окалины, возникает необходимость ее удаления для получения высококачественной поверхности металла.
Эффективность удаления окалины зависит от ее физико-химического состава, ее толщины и структуры, а также от условий травления. Оптимальные условия травления создаются тогда, когда окалина

содержит максимальное количество вюстита (закись железа — FeO), а гематит (Fe2O3) отсутствует. Это связанно с тем, что вюстит хорошо растворяется в кислотах, а гематит является нерастворимым соединением.

Такие условия образования окалины характерны для низкой температуры конца прокатки.

Снижение температуры сматывания полос в рулон не влияет на толщину слоя окалины, но уменьшает опасность появления гематита на кромках и концах полосы.

Существуют кислотный и механический способ удаления окалины.

На травильных линиях удаляют окалину совмещая оба способа ее удаления: сначала полоса проходит через окалиноломатель и дрессировочную клеть, где происходит взламывание окалины и ее механическое удаление, а затем производится растворение оставшейся на полосе окалины в растворах кислот (химический способ).

Процесс травления металла основан на взаимодействии окалины с кислотами. При этом окалина претерпевает химические превращения и отделяется от основного металла. Кроме того, удаление окалины происходит также в результате выделения газообразного водорода, скапливающегося под окалиной и отрывающего ее от металла.

Известны 2 метода травления: погружением металла в ванную и подача раствора в виде струй под давлением.

Самыми распространенными кислотами, применяемыми для травления стали, являются серная и соляная кислоты. При использовании серной кислоты имеет место не только растворение окислов окалины, но и чистого железа, что приводит к повышению угара металла и увеличению расхода кислоты.

Поэтому сернокислотное травление обычно проводят в присутствии ингибиторов — веществ , замедляющих процесс растворения чистого металла без снижения скорости травления окалины.

К недостаткам сернокислого травления также можно отнести: загрязнение травильного раствора шламом, неравномерное стравливание окалины, отсутствие регенерации отработанных травильных растворов и низкий спрос на побочный продукт регенерации — железный купорос.

Травление в соляной кислоте идет в наружных и во внутренних слоях окалины. Соляная кислота достаточно хорошо растворяет не только вюстит, но и высшие окислы железа. При этом, окалина не отваливается с образованием шлама на дне ванны или полосе, а почти полностью переходит в раствор.

Считается, что потери металла при солянокислом травлении на ~25% меньше, чем при травлении в серной кислоте вследствие уменьшения растворения чистого железа. При травлении в соляной кислоте повышается интенсивность растворения окалины, более редки перетравы.

Травление в соляной кислоте приводит к получению более чистой поверхности, чем при травлении в серной кислоте. Большим преимуществом соляной кислоты является возможность полной регенерации отработанных солянокислых травильных растворов.

Травление, как правило, осуществляется в горячем растворе, затем полоса отжимается парами отжимных роликов промывается, сушится, подрезается кромка. Обработанная таким образом полоса передается на станы холодного проката.

Полезные программы для инженера и студента

Рекомендуем ознакомиться со статьями:

Кислоты для травления металла

Для травления поверхности металлических изделий применяют травильные растворы, главным образом из серной, азотной и соляной кислот.

Серная кислота H2SO4 является продуктом соединения трехокиси серы SO3 с водой. Удельный вес 1,84. Химически чистая серная кислота представляет собой бесцветную маслянистую жидкость.

В любых соотношениях серная кислота хорошо смешивается с водой, выделяя при этом значительное количество тепла. Обуглившиеся органические примеси, попадая в серную кислоту, окрашивают ее в коричневый цвет. На благородные металлы серная кислота не действует.

Ее действие на остальные металлы зависит от концентрации.

Для травления поверхности металлических изделий употребляют несколько сортов технической серной кислоты, в частности камерную, содержащую не менее 65% серной кислоты, башенную и гловерную кислоты, содержащие не менее 75—76,5% серной кислоты. Для травления часто используют купоросное масло, содержащее не менее 92,5% серной кислоты.

Разводят серную кислоту водой, осторожно вливая ее в воду, а не наоборот. При вливании воды в серную кислоту происходит бурное кипение смеси, вызывающее сильное разбрызгивание кислоты.

Температура смеси сильно повышается, и если кислоту вливать слишком быстро и много, то смесь нагревается так сильно, что стеклянные сосуды, в которых производят смешивание, могут лопнуть.

При работе с серной кислотой на руки надевают рукавицы, чтобы избежать ожогов, которые очень болезненны и оставляют красные рубцы, на глаза надевают очки.

Серную кислоту хранят в герметически закрывающихся бутылях или свинцовых сосудах.

Соляная кислота HCl представляет собой водный раствор хлористого водорода. В чистом виде — бесцветная жидкость, сильно пахнущая, с большой упругостью паров уже при температуре 14—16° С.

Концентрированная соляная кислота обычно содержит около 37,4% хлористого водорода. Удельный вес 1,19.

Соляная кислота выпускается двух сортов: сорт А содержит не менее 30% хлористого водорода, а сорт Б — не менее 27,5%.

Соляная кислота ядовита, поэтому обращаться с ней надо очень осторожно. Пары соляной кислоты при вдыхании сильно раздражают верхние дыхательные органы. При разбавлении соляной кислоты водой придерживаются тех же правил, что и при разбавлении серной кислоты.

Соляную кислоту хранят в герметически закрывающихся стеклянных сосудах.

Азотная кислота HNO3 представляет собой бесцветную жидкость с удельным весом 1,52 при температуре 15° С. Температура кипения 84° С.

При кипении и на свету разлагается и выделяет двуокись азота, которая окрашивает кислоту в желтый, а затем в красный цвет. Азотная кислота с водой смешивается в любых отношениях.

Концентрированная азотная кислота действует на многие металлы, кроме благородных.

Плавиковая кислота. Чистая плавиковая кислота представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Эта кислота содержит не менее 40% фтористого водорода. Пары фтористого водорода чрезвычайно ядовиты и едки. Поэтому при работе с плавиковой кислотой, как и с остальными кислотами, необходимо соблюдать меры предосторожности.

Травление металла

Травление – это процесс очистки и обработки металлической заготовки. Химическое, кислотное, щелочное, электрохимическое – есть много способов выполнения этой технологической операции. Где применяют травление металла, зачем его используют в промышленности, какие бывают способы обработки с применением этой технологии, всё эти вопросы подробно разобраны в представленной ниже статье.

Что такое травление

Это технология удаления верхнего слоя с поверхности металлической детали. Технология применяется для очистки заготовок от окалины, ржавчины, окислов и снятия верхнего слоя металла. Используя этот способ, снимают верхний слой для поиска внутренних дефектов и изучения макроструктуры материала.

С помощью травления зачищают деталь и увеличивают адгезию поверхности. Это делают для последующего соединения металлической поверхности с другой заготовкой, перед нанесением краски, эмали, гальванического покрытия и других защитных покрытий.

Метод позволяет не только быстро очистить деталь, но и создать на металлической поверхности нужный рисунок. Этим методом вырезают на металлической поверхности тончайшие каналы и сложные изображения.

Можно выполнять очистку габаритных деталей или проката.

Глубина обработки регулируется с точностью до несколько микрон, что позволяет изготавливать сложные детали с небольшими пазами и другими сложными элементами.

Применение травления в промышленности

1. Для очистки от оксидной плёнки деталей из углеродистой, низколегированной и высоколегированной стали, титана и алюминия.
2. Для улучшения адгезии перед нанесением гальванических и других видов защитных покрытий.
3. Для подготовки стальной поверхности к горячему цинкованию.

4. Чтобы провести макроанализ для выявления образования межкристаллитной коррозии у нержавеющих сталей.
5. С помощью этой технологии обрабатываются мелкие металлические детали, такие как шестерёнки наручных часов.
6. Обработка меди применяется для изготовления полупроводниковых микросхем и печатных плат в электронике.

   Этим методом выполняется нанесение токопроводящего рисунка на микросхему.

7. Для быстрой очистки изделий горячего металлопроката, термообработанных деталей, от окислов.
8. В авиастроении с помощью этой технологии уменьшают толщину алюминиевых листов для снижения массы самолёта.
9. При изготовлении металлических надписей и рисунков.

   Травлением получают рельефные изображения, нарисованные путём удаления слоя металла по определённому трафарету.

Виды травления

Основные разновидности применяемой в промышленности обработки металлов:

• электролитическое – бывает катодное и анодное;
• химическое;
• плазменное.

Электролитическое травление

Электролитическая или гальваническая обработка металла применяется для быстрой очистки деталей, нанесения гравировок и получения пазов. Металлические детали погружают в кислотный или солевой электролит. Деталь становится катодом – отрицательным электродом или анодом – положительным электродом. Поэтому классифицируют два типа электролитического травления – катодное и анодное.

1. Катодное травление. Метод применяется для снятия окалины с поверхности изделий из углеродистых сталей после горячей прокатки или проведения закалки в масле. При катодном травлении материалом для анода служит свинец, электролитом является раствор соляной, серной кислоты или соли щелочного металла. В процессе электролиза на катоде активно выделяется газообразный водород, который взаимодействует с железом, и отрывает окалину. Металлическая поверхность при катодном методе активно насыщается водородом, что повышает хрупкость заготовки. Поэтому для тонкостенных изделий катодный способ не применяют.
2. Анодная электрохимическая очистка. Это самый распространённый в машиностроении способ. Процесс заключается в механическом отрывании на аноде оксидной плёнки кислородом и смешивании с электролитом металлических молекул. Электролит представляет собой раствор кислот или солей обрабатываемого металла. В качестве катода применяют свинец, медь и другие металлы. При анодной обработке поверхность изделий становится чистой, с небольшой шероховатостью, а металл растворяется в электролите. При этом способе существует риск уменьшения толщины заготовки и перетравливания.

Химическое травление

Метод химической обработки используют для очистки поверхности детали от оксидной плёнки, окалины и ржавчины для заготовок из следующих материалов:

• чёрных металлов;
• нержавеющих и жаропрочных сталей;
• титана и его сплавов;
• алюминия.

Для травления применяют серную, соляную или азотную кислоту. Заготовку погружают в кислотный или щелочной раствор, расплав соли и выдерживают на протяжении нужного временного интервала. Необходимое время для очистки может составлять от 1 до 120 минут.

Процесс очистки происходит за счёт выделения водорода при взаимодействии кислоты с металлом. Молекулы кислоты проникают через поры и трещины под оксидную плёнку. Там они взаимодействуют с металлической поверхностью, выделяется водород. Выделяющийся газ отрывает оксидную плёнку и очищает деталь.

Одновременно с оксидами в кислоте растворяется обрабатываемый металл. Чтобы предотвратить этот процесс используются ингибиторы коррозии.

Плазменное травление

При ионно-плазменном способе очистка и снятие поверхностного слоя происходит путём бомбардировки детали ионами инертных газов, которые не вступают в химическую реакцию с молекулами обрабатываемого материала. Позволяет делать высокоточные насечки, пазы с точностью до 10 нм. Технология применяется в микроэлектронике.

Плазмохимический метод предусматривает возбуждение плазмы в химически активной среде, что вызывает образование ионов и радикалов. Активные частицы, попадая на металлическую поверхность, вызывают химическую реакцию. При этом образуются лёгкие соединения, которые удаляются из окружающей воздушной среды вакуумными насосами.

Метод основывается на химических реакциях, возникающих при использовании химически активных газов, таких как кислород, обладающих большой реакционной способностью. Эти газы активно взаимодействуют в плазме газового разряда. В отличие от плазменной обработки в инертных газах при этом способе очистки активный газ вступает в реакцию только с определёнными молекулами.

Недостатком этого метода является боковое расширение пазов.

Травители

Травление углеродистых сталей осуществляется в 8-20% растворе серной или 10-20% соляной кислоты. С обязательным добавлением ингибиторов коррозии (КС, ЧМ, УНИКОЛ) для устранения хрупкости материала и уменьшения возможности перетравливания.

Изделия из нержавеющей или жаропрочной стали обрабатываются с применением раствора, состоящего из: 12% соляной, 12% серной, 1% азотной кислоты. Если требуется, обработку делают в несколько ступеней. Первая – в 20% соляной кислоте разрыхляется окалина. Второй этап – это погружение в 20-40% раствор азотной кислоты для полного удаления поверхностных загрязнений.

Толстый слой окалины, который образуется на нержавеющей стали, при её производстве удаляют 75-85% расплавом едкого натра с 20-25% азотнокислого натрия. После чего в 15-20% азотной кислоте производится полное удаление окислов.

Обработку алюминия и сплавов на его основе используют снятия тугоплавкой оксидной плёнки с поверхности заготовки. Для этого применяются щелочные или кислотные растворы. Обычно используют 10-20 % щёлочь, при температуре 50-80 ºС, процедура травления занимает менее 2 минут. Добавка в щелочь хлористого и фтористого натрия делает этот процесс более равномерным.

Очистка титана и его сплавов, проводимая после термической обработки, выполняется в несколько этапов. На первой стадии в концентрированном едком натре разрыхляют окалину.

Затем удаляют окалину в растворе из серной, азотной или фтористоводородной кислоты.

Для удаления оставшегося травильного шлама используют соляную или азотную кислоту с добавкой небольшого количества фтористоводородной кислоты.

При обработке меди и ее сплавов используют травители из перекиси водорода, хромовой кислоты и следующих солей:

• хлорида меди;
• хлорида железа;
• персульфата аммония.

Этот информационный материал подробно описывает применяемый на металлургических предприятиях процесс травления. Способ позволяет быстро очищать поверхность металла от окислов, окалины, ржавчины и других загрязнений. Благодаря травлению можно наносить на металл различные рисунки, создавать сложные микросхемы и делать микроскопические каналы нужной формы.

Кислотное травление ножа в домашних условиях, инструкция нанесения рисунка на металл

Один из способов получения на металлических изделиях выпуклого или вдавленного рисунка, появившийся сравнительно недавно, получил название травление. Принцип действия этого метода основан на использовании электрохимических процессов в жидком электролите.

При наличии художественных способностей, даже в домашних условиях можно получить узор высокого качества при минимуме требуемых материалов и оборудования.

При самостоятельном выполнении травления в домашних условиях потребуются следующие расходные вещества и приспособления:

• изделие, предназначенное для украшения – различные столовые приборы, охотничьи или походные ножи или простые мыльницы, на которых можно выполнить простейшие узоры;
• емкость достаточного объема и удобной формы из неметаллических материалов, подходящая для помещения в нее всего обрабатываемого изделия или украшаемой его части. Наиболее удобно использовать с этой целью стеклянные емкости, позволяющие визуально контролировать процесс обработки.
• достаточное количество обыкновенной поваренной соли;
• лак для ногтей любого цвета;
• средство для снятия лака, предназначенное для очистки обработанного изделия;
• источник постоянного электрического тока небольшого напряжения. В этом качестве может быть использовано зарядное устройство для зарядки автомобильных или телефонных аккумуляторов.

Суть метода

Чтобы сделать рисунок на металле, необходимо использовать разъедающий состав (протраву). Чтобы не повредить участки поверхности, на которых не будет декоративного изображения, на них наносится специальное защитное покрытие.

  Передний адаптер для мотоблока с рулевым управлением

После подготовки детали, её погружают в ёмкость, заполненную электролитической жидкостью. Металлическая заготовка подвергается воздействию агрессивной среды.

Постепенно кислота разъедает металл. Важно понимать, что чем дольше заготовка будет находится в протраве, тем больший слой металла она вытравит. Существует две методики травления: гальваническое и художественное.

Их можно применять как на производстве, так и в домашних условиях.

Применение травления в промышленности

1. Для очистки от оксидной плёнки деталей из углеродистой, низколегированной и высоколегированной стали, титана и алюминия.
2. Для улучшения адгезии перед нанесением гальванических и других видов защитных покрытий.
3. Для подготовки стальной поверхности к горячему цинкованию.

4. Чтобы провести макроанализ для выявления образования межкристаллитной коррозии у нержавеющих сталей.
5. С помощью этой технологии обрабатываются мелкие металлические детали, такие как шестерёнки наручных часов.
6. Обработка меди применяется для изготовления полупроводниковых микросхем и печатных плат в электронике.

   Этим методом выполняется нанесение токопроводящего рисунка на микросхему.

7. Для быстрой очистки изделий горячего металлопроката, термообработанных деталей, от окислов.
8. В авиастроении с помощью этой технологии уменьшают толщину алюминиевых листов для снижения массы самолёта.
9. При изготовлении металлических надписей и рисунков.

   Травлением получают рельефные изображения, нарисованные путём удаления слоя металла по определённому трафарету.

Читать также: Кто должен менять электросчетчики в квартире

Гальваническое травление металла

Считается наиболее безопасной методикой. Гальванический способ травления подразумевает под собой использование электролитических растворов на основе медного, железного, цинкового купороса и нашатыря. При этом не используются едкие кислоты, которые при травлении выделяют вредные испарения.

Для проведения гальванической обработки необходимо подготовить определенный инвентарь:

1. Большая емкость для погружения детали (ванна).
2. Подача постоянного тока в 5 вольт. Удобнее всего использовать для этого блок питания.
3. Отдельный катод. Он должен быть изготовлен из того же металла, что и обрабатываемая деталь.
4. Подвесы из проволоки.
5. Две штанги на которых будут закреплять заготовку с катодом и подавать напряжение.

После подачи тока металл начинает передаваться от заготовки к катоду.

Как варить нержавейку в домашних условиях

Травление металлов

Удаление с поверхности металлов окислов, ржавчины и окалины в растворах кислот, солей или щелочей называется травлением. Травление осуществляется химическим и электрохимическим способами.

Химическое травление. Химическое травление стальных изделий выполняется путем погружения изделий в раствор серной или соляной кислот. При погружении изделия в растворы кислот во взаимодействие с ними вступают не только имеющиеся на поверхности металла окислы, но и металлическое железо.

Процесс травления следует вести таким образом, чтобы при быстром растворении окислов травление основного металла было как можно меньше. Относительная скорость процессов растворения металлов и их окислов зависит от состава окислов, концентрации кислот, температуры процесса и т. д. Увеличение концентрации серной и соляной кислот ускоряет растворение как окислов, так и чистого железа.

Для удаления с железа пленки FeO наиболее целесообразно пользоваться 10% -ной НСl.

Повышение температуры кислот также способствует резкому увеличению скорости травления; оптимальной температурой травления для серной кислоты следует считать 60°, для соляной 40°.

Образующаяся в ванне в результате травления соль FeSO4 снижает скорость травления; повышение содержания в растворе соли FеСl2, наоборот, увеличивает скорость травления.

При химическом травлении сталей в результате взаимодействия железа с кислотами происходит интенсивное выделение водорода, который диффундирует в поверхностный слой металла, делает его хрупким и вызывает образование на поверхности так называемых «травильных пузырьков». Для устранения этого явления в травильную ванну добавляют специальные добавки (замедлители КС, МН), которые создают при травлении защитную пленку, предохраняющую металл от вредного действия водорода.

Мелкие изделия загружаются в ванну в корзинах или лотках. Если перед паянием требуется очистить не все изделие, а только паяный шов, то лучше всего пользоваться 10— 15%-ным раствором соляной кислоты (наносить на шов при помощи кисточки) с последующей промывкой водой.

Для травления изделий из меди и медных сплавов часто применяют растворы соляной, серной или азотной кислот, но более надежные результаты дает травление в 8%-ном растворе серной кислоты с добавкой 10% хромпика. Изделия из алюминия и его сплавов рекомендуется травить в растворе щелочей, но иногда для этой цели пользуются и соляной кислотой.

Травление изделий из никеля и его сплавов производится в 20% -ном растворе серной кислоты с добавкой хромового ангидрида при температуре 60—80°. Изделия из мельхиора травятся в 10%-ном растворе серной кислоты с добавкой 1,5% хромпика. После травления необходима обязательная промывка в горячей воде с небольшим количеством винного камня.

Электролитическое травление. Очистка изделий методом погружения в травильную ванну в большинстве случаев требует значительного времени. Для ускорения процесса очистки применяется электролитический способ травления, при котором изделие помещают в качестве анода (анодное травление) или катода (катодное травление) в электролитическую ванну.

В случае анодного травления электролитом обычно служат растворы кислот или солей щелочных металлов; очистка происходит путем быстрого электролитического растворения, поэтому требуется строгое соблюдение установленного режима, в противном случае произойдет чрезмерное растворение металла. Катодом служат нерастворимые в электролите материалы, главным образом свинец и иногда железо.

Плотность анодного тока выбирается в зависимости от состояния поверхности изделия и от требуемой скорости процесса; в практике плотность тока колеблется в пределах 5—200 а/дм2. Процесс ведут обычно при комнатной температуре; длительность процесса подбирается опытным путем и лежит в пределах от 30 сек. до 30 мин.

При катодном травлении в качестве анода применяют обычно свинец или его сплав с 6—10% сурьмы; электролитом служат растворы кислот или смеси их с солями щелочных металлов.

Очистка поверхности металла от окислов по этому методу происходит действием образующегося на катоде атомарного водорода, который восстанавливает окислы металла, а газообразный водород механически отрывает их от поверхности металла.

Катодное травление сопровождается наводораживанием поверхностного слоя изделия, поэтому применение этого способа очистки для закаленных сталей не рекомендуется.

Уменьшения наводораживания стали достигают введением в электролит солей свинца и олова.

Во избежание коррозии, которая может начаться от наличия остатков кислот и солей на изделии, желательно после травления произвести нейтрализацию остатков травильных растворов.

Для этой цели изделия погружают в 2,5—5,0% -ный раствор кальцинированной соды на 1/2—1 мин. при комнатной температуре и после промывки в холодной и горячей воде тщательно вые шивают.

После такой обработки хранение паяемых деталей в сухом помещении не вызовет коррозии их поверхности. Для того, чтобы подготовленное изделие не окислилось снова, рекомендуется возможно скорее производить пайку его.