Травление металлов имеет своей целью или сплошное растворение тонкого слоя с поверхности металла - матовое травление, или вытравление на поверхности только отдельных мест - травление рисунков, букв. В последнем случае поверхность металла покрывается защитным слоем, на который наносится рисунок, прорезываемый острым инструментом (иглой) до металла, с тем, чтобы дать в этих местах доступ травящей жидкости. Ниже мы указываем протравы для разных металлов.

1. Протравы для железа и стали. а) Разбавленная азотная кислота в следующей пропорции: 1 азотной кислоты на 4-8 воды. Менее сильный раствор употребляют для первоначального травления и смешивают его для этой цели с несколькими куб. сант. раствора азотнокислого серебра в воде. При самом же травлении не прибавляется азотнокислого серебра. Для более глубокого травления можно, при условии хорошего грунта, взять на 1 воды 1 азотной кислоты. б) Кик рекомендует следующий раствор: 1 хлористой сурьмы, 6 соляной кислоты и 6 воды. Чтобы получить равномерное травление, нужно эту жидкость разбавить еще более. в) Очень рекомендуется также раствор 15 хлорной ртути (сулемы) и 1 винно-каменной кислоты в 420 воды с прибавлением небольшого количества азотной кислоты. г) При густом грунте можно применять травильную жидкость, похожую на глифоген (см. ниже). Она приготовляется из 600 г алкоголя (80%), 40 г химически чистой азотной кислоты и 2 г азотнокислого серебра, предварительно растворенного в небольшом количестве дистиллированной воды. Жидкость эта сохраняется нехорошо закупоренной бутылке и особенно пригодна для сильно полированных стальных и никелированных железных предметов. д) Если же грунт нанесен тонким слоем, то рекомендуется изменить вышеприведенную смесь таким образом, чтобы вместо чистого алкоголя взять смесь из 240 г алкоголя и 360 г. воды. Азотнокислого серебра можно совершенно не прибавлять или же взять половину указанного количества. Таким образом травильная жидкость состояла бы из 240 г алкоголя, 360 г воды, 40 г азотной кислоты и 1 г азотнокислого серебра. е) Смешивают 30 г медного купороса, 8 г квасцов, 0,5 чайной ложки истолченной в порошок поваренной соли, 0,125 литра уксуса и 20 капель азотной кислоты. Смотря по продолжительности действия, жидкость глубокого въедается в металл и придает ему красивую шероховатую поверхность. ж) Для твердой стали применяют смесь 2 азотной кислоты и 1 уксусной кислоты в качестве травильной жидкости.з) Чугунные изделия лучше всего протравливаются в 3% серной кислоте, железо-в 10%, а сталь-в 20% кислоте.и) Для железных и стальных предметов. Предметы, хорошо очищенные от жировых пятен, погружаются в азотную кислоту, которую смешивают с небольшим количеством сажи. После травления, за силой которого следят, вынимают предмет из травильной жидкости. Предмет хорошо прополаскивается сначала водой, а затем водой, в которой растворено немного соды. Вслед за этим его еще раз промывают и высушивают в опилках (по Бюхнеру).к) Глифоген - травильная жидкость для стали - состоит из жидкости для предварительного травления, из воды для ополаскивания и из собственно травильной жидкости. Жидкость для предварительного травления состоит из 95 воды, 5 химически чистой азотной кислоты и небольшого количества алкоголя; обрабатываемую стальную поверхность подвергают действию этой жидкости только в течение нескольких минут. Затем предметы споласкивают жидкостью, состоящей из 25-ти процентного раствора винного спирта в дистиллированной воде, и быстро высушивают их при помощи мехов. Только после этого наливают собственно травильную жидкость (30 дистиллированной воды, 15 винного спирта, 5 химически чистой азотной кислоты, 0,5 азотнокислого серебра в кристаллах), причем предметы должны быть покрыты травильной жидкостью не менее, чем на 1 см.

2. Протравы для меди. а) Для травления меди употребляют разбавленную азотную кислоту или смесь из 3 насыщенного раствора меди в азотной кислоте и 1 тоже насыщенного раствора хлористого аммония в уксусе; эту смесь после наливания доводят до желаемой крепости, осторожно прибавляя по капле азотной кислоты. б) 10 дымящейся азотной кислоты разбавляют 70 воды и прибавляют кипящий раствор из 2 хлорнокислого кали в 20 воды. Вытравление более глубоких мест достигается продолжительным действием травильной жидкости или усилением жидкости. Для слабого травления разбавляют вышеприведенный раствор 100 или 200 воды. Эта травильная жидкость пригодна также и для серебра. в) 8 винного уксуса, по 4 поваренной соли и яри медянки, 1 квасцов, 16 воды (по Калло и Пиранези). г) Растворяют 3 хлорнокислого кали в 50 воды и смешивают отдельно 8 азотной кислоты с 80 воды и вслед за этим соединяют обе жидкости. д) Взять 100 азотной кислоты, 5 соляной кислоты.

3. Матовая протрава для латуни. I. Горячая протрава: растворяют в стеклянной посуде 1 цинка в 3 азотной кислоты, прибавляют затем 3 серной кислоты и погружают предметы на несколько секунд в кипящую жидкость. II. Холодная протрава: смешивают 20 азотной кислоты 36° по Б. (Здесь и далее изображаются градусы по ареометру Бомэ, т.е. прибору для определения плотности (удельного веса) жидкостей) с 100 серной кислоты, прибавляют 1 поваренной соли и 1 - 5 цинкового купороса и оставляют 5-20 мин, в этой протраве. Чем дольше действие, тем сильнее мат. Затем предметы могут быть погружены в блестящую протраву, от чего вещь очень выигрывает и мат не страдает.

4. Блестящая протрава для латуни. Смешивают 15 кг азотной кислоты 40° по Б., 2 кг серной кислоты 66° по Б. и 10 г поваренной соли. Предметы погружают в охлажденную смесь. При употреблении теплой смеси или при продолжительном действии раствора получается матовая протрава. 3. Протравы для цинка. а) 2 кристалл, сернокислой меди и 3 хлорной меди растворяют в 64 дистиллированной воды и смешивают с 8 соляной кислоты. Если погрузить вычищенную разведенной соляной кислотой и песком цинковую пластинку в эту слегка окрашенную в синий цвет жидкость, то пластинка моментально окрасится в темно-черный цвет. б) Для предметов с слабым покрытием 1 серной кислоты в 10-20 воды. в) Для предметов с сильным покрытием в 10 серной кислоты медленно вливают при помешивании 10 азотной кислоты 36° по Б, дают остыть смеси, быстро погружают предметы и споласкивают водой.

5. Протрава для алюминия. а) Алюминиевые предметы погружают в 10% раствор едкого натра и оставляют их в растворе, пока не начнется выделение водорода, затем прополаскивают водой и опускают в 20% соляную кислоту, после чего снова промывают водой. б) Алюминиевые предметы опускают на 10-20 сек. в 10% натровую щелочь, насыщенную поваренной солью, споласкивают водой и чистят мелкозернистой пемзой. Затем их снова погружают в щелочной раствор до появления пузырьков, промывают водой и сушат в опилках. Мат на алюминиевые вещи наводят опусканием в горячую натровую щелочь, в который предметы выдерживают до бурного выделения пузырьков. Если предметы состоят из сплава алюминия с медью, то после погружения в щелочь их надо опустить на некоторое время в концентрированную азотную кислоту, которая не действуя на алюминий, разъедает несколько медь и другие примеси. в) Опустить алюминиевые предметы в слабый раствор едкого кали, сполоснуть водой и высушить сукном. г) Для белой протравы наиболее пригоден 10% (насыщенный поваренной солью) раствор едкого натра, который нужно употребить горячим, если хотят достигнуть красивого матово серебряного цвета Предметы погружают в раствор на 15-20 сек, после чего их вынимают, моют и чистят щеткой, затем погружают опять приблизительно на 0,5 мин в тот же раствор, после чего на металле образуются пузырьки газа. Затем предметы снова промываются (если возможно в проточной воде) и высушиваются в опилках. Эта протрава годится также для алюминия, содержащего в себе медь.

6. Протрава для серебра. а) Разогревают предмет и погружают его в смесь из 1 серной кислоты и 5 воды. При изготовлении смеси необходимо вливать кислоту в воду, а не наоборот. б) Мелкие предметы погружаются в 6% холодноводный раствор буры, доведенный затем до кипения.

Травлением называется процесс, при котором часть металла удаляется с поверхности химическим способом. Используется такой метод для окончательной обработки детали, при подготовке заготовки перед нанесением покрытия (гальванического), а также для создания всевозможных рисунков, орнаментов и надписей.

Суть метода

Травление металлов предусматривает тщательную обработку поверхности. На изделие наносится защитное покрытие, которое стирают в месте рисунка. Затем используют или кислоты, или ванну с электролитом. Незащищенные места разрушаются. Чем больше время выдержки, тем глубже происходит травление металлов. Рисунок становится более выразительным и четким. Существуют различные способы получения гравюры (надписи): может протравливаться непосредственно само изображение или же фон. Зачастую такие процессы комбинируются. Также используют и многослойное протравливание.

Типы травления

В зависимости от используемого для разрушения поверхности материала вещества, выделяют следующие способы травления.

1. Химический метод (его еще называют жидким). При этом используются особые растворы на основе кислот. Таким образом наносят на сплавы орнаменты, надписи.

2. Электрохимическое травление металла - предполагает использование электролитной ванны. Ее заполняют специальным раствором. Также часто при этом используют соли свинца, которые предотвращают перетравливание. Этот способ имеет ряд преимуществ. Во-первых, рисунок получается более четким, а время, необходимое для завершения процесса, значительно сокращается. К тому же такая обработка металла экономична: объем использованной кислоты гораздо меньше, чем при первом методе. Еще одно несомненное преимущество - отсутствие вредных газов (протрава не содержит едкие кислоты).

3. Существует также и ионно-плазменный способ (так называемый сухой). В данном случае поверхность повреждается минимально. Такой метод используется в микроэлектронике.

Травление стали

В основном такую обработку используют для удаления окалины и различных окислов. Данная процедура требует тщательного соблюдения технологии, так как перетравливание основного металла нежелательно. В процессе применяют как химический способ, так и электролитные ванны. Для приготовления растворов используется соляная, серная кислоты. Все детали требуют тщательного обезжиривания поверхности. Даже небольшой отпечаток пальца способен испортить заготовку. В качестве защитного покрытия применяют лак на основе канифоли, скипидара, гудрона. Однако стоит помнить, что составляющие - огнеопасные вещества, поэтому приготовление лака требует большой концентрации внимания и осторожности. После того как завершилась обработка металла, происходит непосредственно сам процесс травления. По его окончании деталь необходимо очистить от лака.

Протравы, используемые для стали

Очень часто для травления стали применяют раствор азотной кислоты. Также используется соляная, виннокаменная (с небольшими добавками азотной). Твердые марки стали протравливаются смесью азотной и уксусной кислот. Глифоген - это специальная жидкость на основе воды, азотной кислоты и алкоголя. Поверхность обрабатывают таким составом несколько минут. Затем промывают (раствор винного спирта в очищенной воде), быстро сушат. Это - предварительное протравливание. Только после таких манипуляций заготовки помещаются в травильный раствор. Чугун хорошо протравливается в растворе серной кислоты.

Травление цветных металлов

Медь и сплавы на ее основе протравливаются с помощью серной, соляной, фосфорной или азотной кислот. Процесс ускоряют растворы хроматов или нитратов. Первая стадия - это удаление окалины, затем происходит непосредственно травление латуни. Алюминий (и его сплавы) травятся в растворе едкой щелочи. Для литейных сплавов используют азотную и плавиковую кислоты. Заготовки с точечной сваркой обрабатываются фосфорной кислотой. Титановые сплавы протравливаются также в два этапа. Сначала - в едкой щелочи, потом в растворе серной, плавиковой, азотной кислот. Травление титана используется для удаления окисной пленки перед нанесением гальванических покрытий. Молибден обрабатывают раствором на основе едкого натрия и перекиси водорода. Кроме того, травление металлов (например, таких как никель, вольфрам) производится с помощью воды, перекиси водорода и муравьиной кислоты.

Существует несколько способов протравливания плат. В первом случае используется вода и хлорное железо. Его можно изготовить и самостоятельно. Для этого в соляной кислоте растворяют железные опилки. Смесь выдерживают некоторое время. Также травление печатных плат осуществляется с помощью азотной кислоты. Весь процесс длится около 10 минут. По его окончании плату необходимо тщательно протереть с помощью пищевой соды, так как она отлично нейтрализует остатки едкого вещества. Еще один состав для протравливания включает серную кислоту, воду, перекись водорода (в таблетках). Гораздо больше времени занимает травление плат таким составом: горячая вода, поваренная соль, медный купорос. Стоит отметить, что температура раствора должна быть не меньше 40 градусов. В противном случае травление займет больше времени. Можно протравливать платы и с помощью постоянного тока. В качестве посуды для данного процесса можно использовать стеклянную, пластиковую тару (она не проводит ток). Заполняют емкость раствором пищевой соли. Именно он является электролитом. В качестве катода можно взять медную (латунную) фольгу.

Процесс травления для других материалов

Широко распространен в настоящее время такой вид обработки стекла, как травление. Используются пары плавиковой кислоты, фтористого водорода. Сначала осуществляется кислотная полировка поверхности, далее наносится рисунок. После данных манипуляций изделие помещается в ванну с травильным раствором. Затем стекло тщательно промывают и очищают от защитного покрытия. В качестве последнего можно применять смесь на основе пчелиного воска, канифоли, парафина. Травление стекла плавиковой кислотой используется для придания ему матовости. Существует также возможность цветного протравливания. Соли серебра придают поверхности желтые, красные, синие оттенки, соли меди - зеленые, черные, красные. Для получения прозрачного, блестящего рисунка к плавиковой добавляют серную кислоту. Если необходимо глубокое протравливание, процесс повторяют несколько раз.

Техника безопасности при травлении

Травление металлов - довольно небезопасное занятие, которое требует большой концентрации внимания. Обусловлено это работой с агрессивными материалами - кислотами и их смесями. Прежде всего, для данного процесса необходимо грамотно выбрать помещение с хорошей вентиляцией. Идеально, когда при протравливании будет использоваться вытяжной шкаф. Если же такового не имеется в наличии, то необходимо позаботиться о респираторе, чтобы избежать вдыхания вредных испарений. При работе с кислотами следует одевать резиновые перчатки и фартук. Под рукой всегда должна быть пищевая сода, которая - при необходимости - сможет нейтрализовать действие кислоты. Все травильные растворы необходимо хранить в специальных емкостях (стеклянных или пластиковых). Не стоит забывать о стикерах, на которых будет указан состав смеси, дата приготовления. Существует еще одно правило: банки с кислотами не стоит ставить на высокие полки. Их падение с высоты чревато серьезными последствиями. Художественное травление металла не обходится без использования азотной кислоты, которая является довольно-таки едкой. К тому же в некоторых смесях она может быть взрывоопасной. Чаще всего азотную кислоту используют для стерлингового серебра. Травильные растворы готовят путем смешивания кислот с водой. Стоит помнить также, что во всех случаях кислота добавляется в воду, а не наоборот.

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.

Нанесение рисунка

Начинаем с подготовки обрабатываемого изделия. Его необходимо качественно очистить от жира и грязи, промыть горячей водой и просушить. После этого с помощью кисточки нанесите лак на обрабатываемую поверхность предмета (в нашем случае это столовые ложки).

Не давая покрытию полностью высохнуть, выполните нанесение узора или надписи.

В зависимости от варианта рисунка, желаемого декоративного эффекта, при травлении металлов может быть получен как вдавленный в материал изделия узор, так и выступающий на его поверхности. Этого можно добиться при удалении защитного лакового слоя. Именно чистый металл без красивой пленки и будет подвержен химическому вытравливанию.

В том случае, если вы хотите получить выпуклое изображение, оставьте лак именно на нем, а с фона удалите.

В противном случае — снимите лаковую пленку именно в виде желаемого узора – он и будет «вдавлен» в материал изделия. Для получения тонкого узора удалять лак с поверхности удобно остро заточенной деревянной палочкой или зубочисткой. Старайтесь получить максимально гладкие линии без подтеков, которые могут значительно испортить всю работу по травлению рисунка на изделии.

Приготовление электролита

Убедившись, что весь необходимый лак удален, приступаем к подготовке рабочего раствора. Защитный слой за это время успеет полностью просохнуть. В качестве вещества, в котором и осуществляется травление стальных изделий, чаще всего в домашних условиях используют раствор поваренной соли. Для его приготовления необходимо растворить в чистой воде кристаллы в соотношении на 0,5 литра жидкости две столовых ложки соли.

Вместо хлорида натрия можно применять и другое вполне доступное химическое вещество, имеющее название медный купорос. Его не сложно приобрести в любом хозяйственном или садовом магазине.

Травление изделия из металла

Для активации процесса в раствор электролита необходимо поместить любой стальной предмет и подключить к нему отрицательный провод от источника тока. Положительный провод в этом случае присоединяется к обрабатываемому изделию. Схематично процесс травления выглядит так:

При отсутствии качественного преобразователя (выпрямителя) можно воспользоваться зарядным устройством для телефона, срезав с него контакт для соответствующего гнезда.

Процесс травления под действием электрического тока происходит достаточно бурно.

Это необходимо учитывать при выборе стеклянной емкости. Уровень электролита в ней должен предотвращать его возможное выплескивание в процессе травления.

Контроль углубления рисунка при электрохимической обработке можно осуществлять визуально, периодически доставая обрабатываемое изделие из раствора. При соблюдении всех необходимых параметров процесс может продолжаться до нескольких минут, в зависимости от желаемой глубины травления узора на металлической детали.

Получив желаемый результат, отключите электрический ток. После этого с извлеченного образца тщательно удалите лаковую пленку. Для этого удобно воспользоваться средством для снятия лака и плотной тканью. Промойте готовый рисунок теплой водой с мылом.

Получение цветного рисунка

Для придания полученному узору, рисунку или надписи дополнительного декоративного эффекта предлагаем воспользоваться несложным способом, доступным каждому. Для этого на обработанный участок нанесите небольшое количество любой нитроэмали, добившись полного заполнения углубления. Этот лакокрасочный материал достаточно быстро сохнет, поэтому к дальнейшей работе можно возвратиться уже по истечении часа. Убедившись, что эмаль полностью высохла, удалите лишний материал, попавший на поверхность протравленного изделия с помощью мелкой наждачной бумаги. Применение растворителя в данном случае может испортить всю работу, так как он размазывает краску по поверхности, полностью не удаляя ее, и может придать узору некрасивую матовость.

Окончательно придать окрашенному протравленному рисунку выразительность позволит механическое полирование готового изделия на войлочном круге с пастой ГОИ.

Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации - нам интересно ваше мнение:)

Нержавеющая сталь зачастую требует обработки поверхности для достижения необходимых эстетических или эксплуатационных свойств. Обработка дробеметными и пескоструйными аппаратами ограничена из-за высокой вероятности появления наклепа. Современное производство применяет травление нержавеющей стали, после предварительной термической или механической обработки. Сложность этого процесса, по сравнению с обычными черными, низколегированными сталями, объясняется наличием пленкой оксида хрома, выполняющей функцию защитного барьера. Именно она образует жесткую окалину, плохо взаимодействующую с реагентами. При технологических воздействиях могут возникнуть изменения цвета на поверхности. К ним относятся сварка, пайка, другие операции, связанные с высокими температурами. Цвета радужной побежалости можно избавиться при помощи травления. Для различных химических составов нержавеющей стали разработаны индивидуальные методы и составы для травления, учитывающие влияние элементов стали, для достижения максимального результата.

Преобладающими способами травления нержавеющих сталей являются щелочное и кислотное, которое может интенсифицироваться электролизом или протекать без такового.

Травление кислотами

Максимальный эффект травления нержавеющей стали кислотами достигается при последовательном взаимодействии поверхности нержавеющей стали в ваннах с двумя типами кислот – серной и азотной. Очередность стадий следующая

1. Обезжиривание, удаление крупных зацепок, окалины
2. Травление в сернокислотной ванне (концентрация 10-12%) или сернокислотной ванне (8% серной кислоты, 4% соляной). При этом происходит разъедание окалины и шероховатостей на поверхности. Идеальная температура протекания процесса находится между 60 и 80 градусов Цельсия. Контроль этого параметра важен для управления процессом. Продолжительность обработки зависит от марки стали, наличия контролируемого соотношения, концентрации кислот. В случае истощения ванны возможны проявления точечной коррозии. Для примера, сталь с 18% Cr, 8% Ni требует от 23 до 45 минут травления в сернокислой ванне. Сокращения времени обработки в два раза можно добиться, если проводить эту операцию в среде контролируемой атмосферы.
3. Промывка в большом количестве проточной воды
4. Погружение обрабатываемой детали в ванну, наполненную раствором азотной кислоты и плавиковой (10 – 20, 1-2 весовых процентов, соответственно). При температуре ванны 60 – 70 градусов время обработки 7 – 15 минут.
5. Повторная промывка большим объемом водой

Представленный способ является базовым и имеет множество вариаций. Травление в одной азотнокислой ванне, с примесью кислоты плавиковой, увеличивает время травления до 30 минут. Заменителем плавиковой кислоты может выступать фтористый натрий. Увеличение концентрации плавиковой кислоты до 10% позволяет проводить процесс при низких температурных показателях, позволяя избежать предварительного опускания в серную кислоту.

Сокращение времени травления в серной кислоте можно добиться, добавив не более 5% хлористого натрия. Такой ход дает необходимый эффект за 15 минут, но при той же температуре, порядка 80 градусов Цельсия.

Будьте осторожны: если необходимо произвести процедуру, в помещении с недостаточной аспирацией, замените компоненты второго этапа травления. Кислоты выделяют вредные пары при травлении. Предлагается для замены раствор сернокислого железа (7%) и плавиковой кислоты (2%).

Для правильного выбора метода кислотного травления нужно знать, учитывать состояние окисной пленки на поверхности нержавеющей стали. Внешний вид может подсказать о составе пленки. Зеленый цвет окалины говорит о высоком содержании окислов хрома. Соответственно действие кислотных сред будет затруднено и потребует большего времени.

Электролитическое травление

Одним из вариантов, распространенных на современных предприятиях, является электролитическое травление. Заготовка или деталь, помещенная в кислотную ванну, подключена к положительному или отрицательному контакту. При прохождении тока на поверхности нержавеющей стали происходит выделение кислорода. Газообразная фаза оказывает механическое воздействие на оксидную пленку. Это помогает ускорить процесс обработки и качество получаемой поверхности.

Травление готовыми пастами

Современная индустрия предлагает на рынке множество травильных паст для нержавеющей стали . Их основное назначение локальная обработка сварных швов, последствий изменения равномерности окраски поверхности под влиянием температурного воздействия. Принцип работы с такими пастами прост и может быть использован даже в мелких мастерских.

• Нанесение пасты толстым слоем до 2см., при помощи щетки
• Выдержка 60-90 минут
• Промывка струей воды

Применение паст целесообразно для обработки сварочных швов нержавеющих марок стали. Обработанный шов способен противостоять коррозии даже в условиях сырого помещения автомобильной мойки.

Щелочное травление

Обработка поверхности нержавеющей стали расплавом каустической соды называется щелочным травлением. Следует отметить, что при этом процессе происходит разрушение окисной пленки, при этом химикалии не реагируют с металлом. Повышение температуры способствует разъеданию оксидной пленки, улучшая качество обрабатываемой поверхности. Резкое охлаждение в жидкости также способствует улучшению обрабатываемой поверхности.

Добиться 100% результата при этом типе обработки практически невозможно. На металле возможны остаточные плены от окислов хрома, окислов никеля и железа. Среди рекомендаций по окончательной доводке таких дефектов значится кратковременная обработка в азотнокислой ванне.

Методы щелочного травления

Различают следующие методы

• Выдержка в соде. Содержание нитрата натрия должно колебаться в пределах 20-40%, разогретого до температуры 460-500 градусов Цельсия. Травление в такой среде длится в течение 15 минут. Некоторые аустенитные марки нержавеющей стали запрещено нагревать выше 450 градусов. Это может привести к межкристаллитной коррозии. Далее следует этап промывки в большом количестве воды, затем следует 5-минутное опускание в сернокислотную ванну и до 10 минут в азотнокислой.
• Известный в Англии, с первой половины 19 века метод травления, в комплексе с пропусканием электрического тока через протравливаемую деталь. При плотности тока 11 А/м2 достаточно 15 секунд. Данная скорость протекания реакции связана с процессом электролиза. Выделение на катоде натрия и водорода способствуют восстановлению окислов. Восстановленный металл осаждается на поверхности. Данный вид травления позволяет получить обезжиренный металл, характеризующийся чистотой и однородностью. При таком способе используют соду. Возможны вариации с составом и добавлением хлористого кальция. Применяется такой метод для травления плоских, стержневых заготовок, волоченых изделий.
• Обработка гидридами натрия основано на восстановлении воздействием на металл натрием и водородом. Наличие гидрида натрия добиваются взаимодействием водорода и натрия, находящегося в расплавленном состоянии. В расплавленную каустическую соду помещают цилиндр без нижней плоскости. Верхняя плоскость имеет отверстие. Натрий всыпают в это отверстие, он реагирует на поверхности ванны. Через пятно натрия на каустической соде пропускают струю водорода. Происходит образование гидрида и диффундирование его в объеме ванны. Достижение необходимой концентрации 1-2 % гидрида натрия происходит в контролируемых пороговых значениях. При отсутствии продукта разделения воздуха применяют диссоциированный аммиак. Детали разогревают в такой ванне до 400 градусов Цельсия. Нержавеющие стали показывают хорошие результаты травления при такой методике и продолжительности 4-17 минут. После травления рекомендуется тщательно промыть детали. В случае необходимости произвести дополнительную обработку в азотнокислой ванне. При высокой себестоимости такого метода очевидным его преимуществом является тот факт, что металл не взаимодействует с травителем. Потери металла минимальны. Более низкая температура процесса позволяет сократить расходы на теплоноситель и безопасность проведения операций.

Существуют определенные правила, выполнение которых обязательно для любого из представленных способов. Среди них приоритетные обработка поверхности металла перед травлением, удаление окисной пленки, обезжиривание. Процесс травления не менее важен.

Материалы для ванн

Правильный выбор материала для изготовления травильных ванн сложная задача для химиков и материаловедов.

• покрытые керамикой
• покрытого стеклом кирпича
• дерево, бетон с покрытием из свинца
• вещества, производные от резины
• определенные марки нержавеющей стали для кислотных ванн.

Содержание азотистой с примесями плавиковой или соляной кислоты позволяет применять такие же материалы. Исключение составляют лишь свинец, как покрытие, керамику с повышенным содержанием кремния, из-за их взаимодействия. Применение стали вполне возможно для использования в ваннах со щелочью, отслеживая протекание и интенсивность электролиза в непосредственной близости к материалу. При определенных условиях и содержании кислоты, ее температуры, характера есть возможность применять для травильных емкостей нержавеющие марки стали. Такие, например, как 8Х18Н8М или 10Х20Н25М4.

Из приведенной в этом обзоре информации можно сделать вывод, что режим обработки, химический состав ванны, необходимость дополнительной механической обработки, применение электролиза должны определяться исходя из конкретных начальных условий (марка стали, состояние оксидной пленки, технологические возможности) и регулироваться в контексте ожидаемого конечного результата.

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.