Что такое травление металла: описание технологии, виды, инструкция по применению

описание технологии, виды, инструкция по применению

Из этого материала вы узнаете:

• Описание технологии травления металла/li>
• Области применения травления металла
• Виды травления металла
• Основные растворы-травители металла
• Особенности травления печатных плат
• Способы и тонкости художественного травления металла
• Инструкция по электрохимическому травлению металла своими руками
• Техника безопасности при травлении металла

Травление металла – технология, с которой люди работают уже не одно тысячелетие. Благодаря ей в древности обрабатывали оружие, всевозможную утварь, предметы ритуальных церемоний, красивые украшения. Сегодня травление приходит на помощь как в промышленности, так и в домашних условиях. Если вы мастер, любящий все делать своими руками, то для начала вам нужно ознакомиться с основами и правилами этой процедуры, иначе вы можете лишь навредить себе: работа с разъедающими кислотами – очень опасное дело.

Наша статья поможет вам разобраться с технологией травления. Вы узнаете, каких видов оно бывает и какие растворы применяются. Также мы поделимся инструкцией по собственноручному проведению этой операции и памяткой по технике безопасности, чтобы вы ни в коем случае не подвергли опасности свое здоровье.

Описание технологии травления металла

Данная технология представляет собой удаление части поверхностного слоя изделия посредством проведения химической реакции.

Говоря о том, что такое травление металла, нужно понимать: при помощи растворов кислот, солей и щелочей изделия очищают от окалины, следов коррозии, окислов. Также данный подход необходим при дополнительной подготовке металлических деталей к соединению, нанесению покрытия, поскольку обеспечивает более качественное сцепление элементов, либо основы и защитного слоя. Стоит оговориться, что самым распространенным считается химическое травление металла, при котором заготовку погружают в ванну с химическими реактивами.

Прежде чем приступать к травлению, участки поверхности, которые должны остаться без изменений, защищают при помощи специального состава. После чего заготовка испытывает на себе воздействие кислой среды или окунается в электролит. Чем толще слой металла необходимо удалить, тем больше времени занимает обработка. Иногда прибегают к многослойному протравливанию, при котором работа ведется в несколько приемов.

 

Области применения травления металла

Сегодня метод травления металлов активно используется в промышленности, а именно он позволяет:

• удалить оксидную пленку с деталей из разных видов стали: углеродистой, низколегированной и высоколегированной, а также титана, алюминия;
• улучшить адгезию металла и, например, гальванического защитного покрытия;
• подготовить стальное изделие к цинкованию горячим методом;
• выполнить макроанализ нержавеющих сталей, чтобы выявить образование межкристаллитной коррозии;
• очистить маленькие детали, в том числе используемые в механизмах наручных часов;
• нанести на полупроводниковую микросхему или печатную плату медные токопроводящие дорожки в электронике;
• быстро удалить окислы с горячего металлопроката, деталей после термообработки;
• уменьшить толщину листов алюминия, чтобы снизить массу самолета в авиастроении;
• нанести изображения по необходимому трафарету на металлические изделия.

Виды травления металла

1. Способ химического травления металлов.

При помощи данного подхода поверхности металлических деталей избавляют от следов коррозии, окалины, пленки оксидов. Метод позволяет обрабатывать:

• алюминий;
• титан и его сплавы;
• нержавеющие и жаропрочные стали;
• черные металлы.

Данная технология предполагает применение для травления металла серной кислоты либо азотной и соляной. Заготовки на некоторое время опускают в ванну с кислотным или щелочным раствором, соляным расплавом – продолжительность воздействия начинается от минуты и заканчивается двумя часами. Данный промежуток подбирается в соответствии с целым рядом характеристик.

В основе метода очистки лежит тот факт, что взаимодействие кислоты и металла сопровождается выделением водорода. Если говорить более подробно, кислота через мелкие дефекты поверхности попадает под оксидную пленку, где соприкасается с самой заготовкой. Это приводит к образованию газа, который отрывает оксидную пленку, оставляя чистую поверхность изделия.

Однако кислота растворяет не только оксиды, но и сам металл, поэтому данный процесс на производстве предотвращают за счет коррозийных ингибиторов.

2. Травление при помощи электролитов.

При помощи электролитического (гальванического) травления металлов осуществляют быструю очистку деталей, наносят гравировки и делают пазы. Для этого заготовку погружают в электролит на основе кислоты или соли. В результате изделие играет роль катода, то есть имеет отрицательный заряд, или анода – тогда его заряд положительный. По этому принципу выделяют две разновидности электролитического травления – катодное и анодное:

• Первое позволяет удалять окалину с углеродистых сталей после прокатки горячим методом, закалки в масле. Здесь используется свинцовый анод и электролит из раствора соляной, серной кислоты либо соли щелочного металла. Электролиз приводит к активному выделению газообразного водорода на катоде – именно он удаляет окалину с металла. Однако активное насыщение поверхности железа водородом делает изделие более хрупким, из-за чего данный метод не используют при работе с тонкостенными предметами.
• Анодная очистка чаще других методов травления металла используется в машиностроении. Оксидная пленка удаляется с анода механическим способом при помощи кислорода, что сопровождается смешиванием молекул металла с электролитом. Последний состоит из раствора кислот или солей основного металла. Катод может быть из свинца, меди, прочих металлов. В итоге получается чистая шероховатая поверхность изделий, а весь лишний металл растворяется в электролите. Нужно понимать, что данная технология тоже чревата сокращением толщины заготовки и перетравливанием.

Если сравнивать химический метод с гальваническим, то второй требует меньше временных затрат и количества реагентов. Также при нем исключается использование едких кислот, а значит, не выделяются газы, которые отрицательно воздействуют на здоровье персонала.

VT-metall предлагает услуги:

После обработки остатки растворов нейтрализуют, ненадолго помещая изделие в раствор кальцинированной соды. В противном случае частицы солей, кислот могут вызвать появление ржавчины. Далее детали промывают холодной и горячей водой, после чего высушивают. В процессе хранения металл после травления не боится коррозии, однако чтобы не допустить окисления, рекомендуется сразу приступать к пайке.

Рекомендуем статьи по металлоконструкциям

• Способы соединения металлических изделий: обзор основных методов
• Свойства сплавов алюминия: виды и характеристики
• Конструкционная сталь: особенности, классификация, сферы применения

3. Ионно-плазменное травление.

Этот метод еще называют сухим, так как верхние слои металла удаляются посредством бомбардировки поверхности ионами инертных газов. Последние не вступают в химическую реакцию с молекулами основного материала. Таким образом удается наносить насечки, делать пазы с точностью до 10 нм, поэтому способ активно используется в микроэлектронике.

Технология плазмохимической обработки требует возбуждения плазмы в химически активной среде, что вызывает освобождение радикалов и ионов. Активные частицы попадают на поверхность изделия, провоцируя химическую реакцию, в результате которой формируются легкие соединения. Их удаляют из воздушной среды посредством вакуумных насосов.

Метод предполагает проведение реакции с использованием химически активного газа с большой реакционной способностью, такого как кислород – он взаимодействует в плазме газового разряда. Тогда как при описанном выше химическом травлении металла активный газ вступает в реакцию лишь с определенным видом молекул.

Основные растворы-травители металла

1. Углеродистые стали обрабатывают 8–20%-ным раствором серной или 10–20%-ным раствором соляной кислоты. Чтобы избежать дальнейшей хрупкости материала и снизить вероятность перетравливания, в состав вносят ингибиторы коррозии, такие как КС, ЧМ, УНИКОЛ.

2. Нержавеющую или жаропрочную сталь протравливают смесью из 12%-ной соляной, 12%-ной серной, 1%-ной азотной кислоты. При необходимости обработка осуществляется поэтапно. Тогда при помощи 20%-ной соляной кислоты разрыхляется окалина, после чего изделие окунают в 20–40%-ный раствор азотной кислоты, чтобы удалить загрязнения поверхности.

3. С нержавеющей стали толстый слой окалины, сформировавшийся в процессе производства, снимают 75–85%-ным раствором едкого натра в сочетании с 20–25%-ным азотнокислым натрием. Далее окислы удаляют травлением металла 15–20%-ной азотной кислотой.

4. Алюминий и его сплавы очищают от оксидной пленки, находящейся на поверхности заготовки, при помощи щелочных или кислотных растворов. Чаще всего применяют 10–20%-ную щелочь, все воздействие происходит при температуре +50…+80 °C в течение минимум двух минут. Иногда к щелочи добавляют хлористый и фтористый натрий, чтобы добиться большей равномерности травления.

5. Титан и сплавы на его основе очищают в несколько этапов после термической обработки. В первую очередь необходимо разрыхлить окалину в концентрированном едком натре, далее ее снимают в растворе из серной, азотной либо фтористоводородной кислоты. На заключительном этапе избавляются от оставшегося травильного шлама при помощи соляной или азотной кислоты с небольшим добавлением фтористоводородной кислоты.

6. Медь и ее сплавы обрабатывают при помощи перекиси водорода, хромовой кислоты и ряда солей, таких как:

• хлорид меди;
• хлорид железа;
• персульфат аммония.

Особенности травления печатных плат

В качестве основы для платы берется заготовка в виде листа текстолита, покрытого медной фольгой – она может быть с одной или обеих сторон. Задача состоит в том, чтобы по чертежу сформировать проводящие медные дорожки. Для этого на будущие дорожки наносят защитный лак, а весь остальной металл удаляют.

Травление металла в домашних условиях осуществляют такими методами:

• Хлорным железом. Его продают в магазине химических товаров либо реагент можно изготовить самому из соляной кислоты и железных опилок. Для травления металла хлорным железом необходимо дождаться, пока частицы металла растворятся, и хорошо перемешать получившийся состав.
• Азотной кислотой.
• Водным раствором серной кислоты в сочетании с перекисью водорода в таблетках.
• Медным купоросом, смешанным с горячей водой, хлоридом натрия. Способ травления металла медным купоросом считается наиболее безопасным, однако требует значительных временных затрат. Чтобы обработка не заняла несколько часов, в течение всей реакции необходимо поддерживать температуру состава не ниже +40 °C.
• Электролитическим методом. Для травления металла электролизом нужна диэлектрическая емкость, например, кювета для проявки фотографий. Ее наполняют раствором поваренной соли, куда погружают плату и медную фольгу. Последняя призвана играть роль катода в данном процессе.

 

Когда протравливание завершено, плату промывают раствором соды, чтобы нейтрализовать кислоту.

Способы и тонкости художественного травления металла

Под художественным травлением металла понимают нанесение на стальное изделие рельефного рисунка или объемного изображения. Чаще всего этот подход применяют при работе со сталями высокой твердости, которые тяжело поддаются обработке инструментами для гравировки.

Таким образом можно украсить любое оружие, кованые, литые предметы. Мастера, занимающиеся изготовлением авторских охотничьих и бытовых ножей, редко обходятся в своей работе без травления металла. Наибольшей популярностью в этой сфере пользуются сцены охоты, арабская вязь, руны, геометрические узоры. Нередко травление дополняют воронением, за счет чего изображение приобретает синеватый, желтоватый или черный оттенок.

Художественную обработку методом травления рисунка на металле можно выполнять такими профессиональными способами: на поверхность эскиза наносят состав, вступающий в реакцию с протравой, либо оставляют изображение свободным, закрывая все промежутки. Далее используют кислоту, причем в первом случае получится малая рельефность рисунка, тогда как во втором рельеф будет сильно углублен.

Принято разделять методы художественного травления на гальванический и химический. Первый считается менее вредным и более эффективным. Немаловажно, что он не предполагает выделения ядовитых газов из раствора электролита, что неизбежно при химической обработке.

Во время химического травления на поверхность изделия, в соответствии с запланированным изображением, наносят кислотостойкий лак. Далее предмет погружают в травильную ванну на нужный отрезок времени, где реактив разъедает незащищенный металл, создавая углубленный рисунок.

Гальваническое травление требует использования ванн из изоляционных материалов и электролита. Для железа и стали это концентрированный раствор железного купороса, тогда как обработка латуни, меди и бронзы проводится медным купоросом. Помимо этого, нужна дистиллированная вода и источник постоянного тока напряжением 4–10 В. Заготовку фиксируют на штанге с «плюсовой» клеммой, теперь она будет играть роль анода, после чего ее опускают в электролитический раствор. К катоду присоединяют пластину из любого металла и подключают ток.

Еще один из способов предполагает, что изделие покрывают грунтовкой ГФ-021 или битумным лаком в качестве защитного слоя. Эти составы продаются в магазинах хозтоваров и автозапчастей.

Покрытию дают просохнуть, после чего тонким маркером либо гелевой ручкой рисуют контур будущего изображения – здесь можно прибегнуть к помощи опытного художника. Далее берут пруток из латуни или медную проволоку такого диаметра, чтобы удобно было держать в руке, и делают заостренную иглу. Острым концом процарапывают грунтовку по линиям изображения. Нужно понимать, что иглы из более твердых материалов способны испортить слой полировки на поверхности заготовки. Теперь можно оценить будущую рельефность изображения.

Если требуется, чтобы участки рисунка имели различную глубину, допустим, для получения эффекта полутеней и контуров, травление поверхности металла осуществляют в несколько циклов. Во время работы важно следить за целостностью грунтовки. Поэтому перед нанесением рисунка рекомендуется потренироваться на другой поверхности – так вы будете уверены, что получится качественно выполнить работу.

Еще один вариант травления металла требует использования глянцевой бумаги. Также пригодится утюг, лазерный принтер и программа, в которой вы будете обрабатывать изображение. Подходящую картинку форматируют, то есть делают зеркальной, задают необходимые габариты, после чего распечатывают. Лист с изображением прикладывают к заготовке, накрывают бумагой и проглаживают. Остывшую глянцевую бумагу смывают струей воды, тогда как тонер остается на металле. Данным методом переноса рисунка для травления металла нередко пользуются во время изготовления печатных плат. Его главным минусом является тот факт, что изображение получится перевести лишь на плоские заготовки.

Также стоит помнить об одном нюансе: глянец плохо различим под водой, поэтому после его высыхания необходимо убедиться, не остался ли он на изделии, и проверить целостность всех поверхностей металла. Для этого подойдут различные вещества. Например, тыльную сторону можно замазать пластилином, поскольку он является прекрасным диэлектриком.

Инструкция по электрохимическому травлению металла своими руками

Электрохимическим травлением металла часто пользуются домашние мастера, ведь данный метод позволяет перенести любой рисунок. Для этого необходимо пройти такие этапы:

Подготовить поверхность изделия

• убрать с металла посторонние вкрапления, следы коррозии, окалину, грязь;
• протереть его ветошью и обезжирить растворителем.

Далее переходят к полировке. Иногда не удается добиться зеркальной гладкости – тогда поверхность зачищают наждачной бумагой строго в одном направлении.

Чтобы создать на металлической пластинке надпись или рисунок, нужно подготовить:

• емкость из стекла или пластика;
• поваренную соль;
• металлическую пластину;
• источник питания на 5–12 В;
• соединительные провода.

1. Отрезать от металлической пластины прямоугольный фрагмент, на котором вскоре появится надпись. В любом строительном магазине можно без труда найти пластинку толщиной 1-2 мм. Например, подойдет дешевая стальная проушина.

2. Зашкурить заготовку – для этого используют крупную наждачную бумагу, после чего переходят к мелкой. Должна получиться блестящая поверхность с множеством мелких царапин. Не стоит забывать о зачистке наждачкой краев и ребер пластины. Далее металл обезжиривают спиртом, растворителем либо промывают горячей водой с мылом, после чего запрещается притрагиваться к поверхностям жирными руками.

3. Распечатать на лазерном принтере рисунок и перенести на заготовку посредством лазерно-утюжной технологии. Помните, что эскиз распечатывается в зеркальном отображении. Если в вашем распоряжении нет лазерного принтера, для нанесения рисунка подойдет лак для ногтей или несмываемый маркер. В результате закрашенная область останется без изменений, а незащищенный металл будет вытравлен.

4. Взять неметаллическую емкость, налить воду, насыпать соль. При травлении металла в солевом растворе концентрация последнего влияет на скорость работы: чем больше соли, тем быстрее вы добьетесь желаемого результата. Однако нужно понимать, что избыточная скорость опасна для защитного слоя лака или тонера, из-за чего рисунок получится низкого качества. Поэтому рекомендуется приготовить смесь из стакана воды и столовой ложки соли.

В емкости закрепляют анод, роль которого играет сама заготовка, и катод. В качестве последнего используется любой кусок металла, но чем больше его площадь, тем быстрее завершится травление.

Плюс от источника питания необходимо подсоединить к заготовке, а минус – в раствор. Чтобы добиться равномерного травления металла, лучше установить несколько минусовых контактов со всех сторон от обрабатываемого кусочка пластины.

В качестве источника тока подойдет компьютерный блок питания, а именно его линия на 12 В. Помните, что от напряжения зависит скорость травления. Либо можно воспользоваться зарядным устройством для мобильного – на его выходе 5 В, что вполне достаточно для запланированной процедуры. Напряжение выше 12 В чревато слишком быстрым протеканием процесса, из-за чего защитный слой лака отпадет, а раствор для травления металла наберет недопустимую температуру.

Итак, когда провода подключены, можно включать блок питания. Пузыри, которые сразу пойдут от катода, являются признаком того, что процесс запущен. Если пузыри исходят от заготовки, допущена ошибка при выборе полярности.

За несколько минут обработки на поверхности раствора появится пена неприятного желто-зеленого оттенка. А через 30–40 минут после начала травления нужно отключить питание и достать пластину из раствора. Не стоит пугаться темного налета на поверхности металла, он является нормой.

5. Удалить налет, стереть тонер или лак, игравший роль трафарета для травления на металле, и повторно зашкурить металл, если в этом есть необходимость. Налет без труда можно смыть струей воды, для очищения от лака или тонера понадобится ацетон или жидкость для снятия лака. После этих процедур хорошо заметно, что получились рельефные буквы, а подвергшаяся травлению поверхность стала матовой.

Техника безопасности при травлении металла

Во время всех описанных выше работ нужно выполнять такие правила:

• Помещение должно быть обеспечено хорошей вентиляцией, желательно иметь вытяжной шкаф.
• Мастер обязан использовать средства индивидуальной защиты: резиновые перчатки, фартук, плотную спецодежду, респиратор, защитный щиток для лица.
• Запрещается располагать банки с кислотами и щелочами на полках и в шкафах, находящихся высоко.
• Кислоту наливают в воду, а не наоборот.
• Для работы с кислотой необходимо заранее приготовить раствор соды, при использовании щелочи – слабый уксусный раствор. С помощью этих составов обрабатывают кожу после попадания смеси для травления.
• Перед использованием гальванического метода травления металла необходимо проверить применяемое электрооборудование на предмет отсутствия механических повреждений, убедиться в целостности изоляции.
• Рядом должен находиться огнетушитель в рабочем состоянии.

Когда состав для травления металла попал на кожу, необходимо срочно промыть ее указанными выше растворами, чтобы нейтрализовать действие. Если кислота, щелочь забрызгала одежду, экипировку сразу снимают. В случае попадания травильного раствора на слизистые оболочки, важно как можно быстрее обратиться за медицинской помощью. Нужно понимать, что промедление угрожает здоровью и даже жизни мастера.

Итак, теперь вы знаете о травлении металла и его разновидностях гораздо больше. Пусть наша статья поможет вам стать еще более компетентным и умелым специалистом в области обработки металлических изделий. Соблюдайте приведенные выше правила и создавайте красивые и функциональные вещи!

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Травление металла: технологии и задачи

СОДЕРЖАНИЕ

• Что такое травление металла
• Сферы применения травления металла
• 3 вида травления металла
• Химическое травление
• Электролитическое травление
• Ионно-плазменное травление
• Выбор травителя в зависимости от типа металла
• Техника безопасности при травлении металла

Травление металла применяется как в быту, так и в промышленности. С его помощью можно нанести на поверхность материала какой-либо узор или создать необходимые параметры для дальнейшей обработки заготовки.

В зависимости от задач выбираются тип травления и конкретные растворы. В нашей статье мы расскажем, где применяется этот способ обработки металла, как осуществляется процесс и что нужно учитывать перед началом работ.

Что такое травление металла

Под травлением металла понимают удаление его наружного слоя с металлического изделия. Так можно очистить поверхность от ржавчины, следов окисления. Также травление металла используется в дефектоскопии – проверке металла на целостность, отсутствие повреждений.

Травление позволяет удалить загрязнения, увеличить адгезию, улучшить свойства металла для соединения с другим изделием. Таким образом, на очищенный металл лучше и прочнее ложится внешнее покрытие – краска, эмаль, гальваническое покрытие и др.

Травление также выполняется и в декоративных целях. Этим способом создают прямо на металле нужный рисунок. Глубину травления можно регулировать с точностью до нескольких микрон. Это позволяет выполнять травление сложного рисунка на металле без нанесения дополнительного лакокрасочного слоя.

Читайте также: «Металлические перила»

Методика подходит как для очень тонкой работы, когда необходимо выполнить, например, сложный узор на поверхности или проточить небольшие пазы, так и для очистки крупногабаритных заготовок.

Сферы применения травления металла

В промышленности используется несколько способов травления металла. Предварительно часть поверхности, которую обрабатывать не требуется, покрывают специальным лаком, защищающим металл от действия травящего вещества.

В производстве такой способ используется для изготовления деталей, формуемых травлением. В большинстве случаев так изготавливаются мелкие детали, в частности, для наручных часов или электронных устройств.

С помощью травления изделие может быть вырезано по определенной форме, для чего применяют специальные трафареты для травления металла. Также этим методом наносится заданная текстура на металл или поперечный профиль – топография. Травление может осуществляться на разную глубину металла. Применяется и рельефное травление, когда обрабатываются поверхности значительной площади.

Помимо грубого травления, могут также вытравливаться каналы минимальной толщины, вплоть до нескольких микрон, обеспечивая высочайшую точность. Перед такой обработкой металл покрывается светочувствительным лаком, на который направляется лазерный луч сквозь фотопленку или непосредственно на металл. Под воздействием лазера лак разрушается, смывается водой, после чего этот участок подвергается сквозному или глухому травлению.

В электронике травлением изготавливаются электропроводящие дорожки на электронных платах. Такие дорожки получаются путем обработки тончайшего медного слоя на заготовках из гетинакса или текстолита.

Читайте также: «Металлические ограждения для лестниц»

Травление применяется и при производстве высокоточного оборудования в электронной промышленности, микросхем из полупроводников. Используются различные технологии как сухого, так и мокрого травления. К сухим относятся плазменный, ионный, реактивный ионный, плазменно-химический способы. К мокрым – анизотропное травление кремния водным раствором едкого калия.

В частности, формные цилиндры для современной печатной техники могут подвергаться гравировке на аппарате с ЧПУ, либо на них наносится фотохимический защитный грунт, после чего производится травление. Таким образом получается рельеф заданного рисунка и глубины.

Травление может использоваться как альтернатива ручной гравировке. Например, так изготавливают шильдики для станков и прочего оборудования. На часть металлической пластины наносят устойчивый к кислоте лак, после чего эта часть обрабатывается кислотой для травления металла, и на непокрытом лаком участке образуется углубление или неровность.

Читайте также: «Ограждения пожарных лестниц»

В авиационной промышленности при помощи химического травления металл, используемый для корпуса самолета, истончается на отдельных участках и становится за счет этого легче.

3 вида травления металла

Химическое травление

Используется для очистки металла от наружного слоя ржавчины, окисления. Им обрабатывается целый ряд металлов: 

• алюминий;
• титан и сплавы на его основе;
• нержавеющие и огнеупорные стали;
• черные металлы.

При таком способе используется соляная, азотная или серная кислота. Металл погружается в щелочной или кислотный раствор, соляной расплав. В нем металл удерживается в течение определенного времени (от нескольких минут до двух часов), которое зависит от множества условий и задач травления.

Травление металла солью, кислотой имеет следующий механизм. Когда травитель попадает на слой оксида, покрывающего металл, он через микротрещины и поры проникает под этот слой и вступает в контакт с самим металлом. В результате химической реакции выделяется водород, который создает давление на оксидную пленку, разрушая ее, отрывая от металла и очищая поверхность заготовки.

Сам металл также начинает разрушаться под действие кислоты. Поэтому в промышленности используются коррозийные ингибиторы, защищающие металл.

Электролитическое травление

Этот способ позволяет быстро очистить металл, нанести рисунок или сделать выемки. Изделие погружается в раствор соляного или кислотного электролита и само становится катодом, если оно заряжено отрицательно, или анодом, если заражено положительно. Соответственно, различают катодное и анодное травление металла.

Читайте также: «Лестница на металлическом каркасе»

• Катодным травлением углеродистые стали очищаются от окалины, которая образуется в результате масляного закаливания или проката горячим методом. Применяется анод из свинца, роль электролита выполняет соляная или серная кислота либо соль щелочного металла.

  В процессе электролиза происходит интенсивное газообразование, выделяющийся на катоде водород разрушает окалину. Травление металла в солевом растворе и образующийся в его ходе избыток водорода снижает прочность сплава, поэтому для изделий из тонкого металла катодное травление не применяется.

• Анодное травление широко используется в машиностроительной промышленности. Слой оксида очищается с поверхности металла прямым воздействием кислорода. Молекулы металла попадают в электролит в виде кислотного или соляного раствора металла, из которого изготовлена деталь. Для катода используется свинец, медь.

  При таком травлении на металле образуется шероховатая поверхность, а оксид растворяется в электролите. Этот метод также может вызывать истончение металла, а также существует риск перетравливания.

Электролитический метод быстрее и экономичнее химического, если говорить об объеме требуемых реагентов. Также электролитический метод более экологичен, так как при нем не выделяется вредных для человека веществ.

Читайте также: «Полочные стеллажи»

По окончании травления металл погружается в раствор кальцинированной соды, чтобы деактивировать оставшийся на металле раствор электролита, иначе он может вызвать образование ржавчины. Затем заготовки моют обычной водой и просушивают. Обработанный таким способом металл устойчив к коррозии, однако при необходимости выполнения паяльных работы их нужно проводить как можно быстрее, поскольку при длительном хранении начнется процесс окисления металла.

Ионно-плазменное травление

При этом способе металл бомбардируется ионами инертных газов. Их химической реакции с металлом изделия не происходит. Ионно-плазменное травление позволяет ограничить размер участка травления вплоть до 10 нм, поэтому оно нашло широкое применение в микроэлектронике.

Плазмохимическая обработка выполняется посредством возбуждения плазмы в химически активной среде. В результате образуются свободные радикалы и ионы. Попадая на металл, активные частицы инициируют химическую реакцию, при которой образуются легкие соединения, удаляемые из активной среды вакуумом.

Способ отличается тем, что в нем используется химически активный газ с большой реакционной способностью, например кислород, взаимодействующий с металлом в плазме газового разряда. Химический же метод, о котором было написано выше, предполагает реакцию активного газа только с определенным видом молекул.

Выбор травителя в зависимости от типа металла

Для углеродистых сталей травление производится в растворе серной кислоты с концентрацией 8-20 % или серной кислоты с концентрацией 10-20 %. При этом всегда применяются ингибиторы коррозии (КС, ЧМ, УНИКОЛ), которые позволяют сохранить прочность металла и избежать избыточного травления.

Нержавеющая и огнеупорная сталь травится в многокомпонентном растворе, в который входят 12 % соляной, 12 % серной и 1 % азотной кислоты. Возможна обработка в несколько этапов. Сначала в растворе соляной кислоты с концентрацией 20 % окалина разрыхляется, а затем поверхность очищается раствором азотной кислоты с концентрацией 20-40 %.

При производстве нержавеющей стали на ней образуется толстый слой окалины, который удаляют 75-85 % раствором едкого натра и 20-25 % азотнокислого натрия. Окончательная очистка производится в 15-20 % растворе азотной кислоты.

На поверхности деталей из алюминия и сплавов на его основе образуется тугоплавкий слой оксида. Для его удаления используют растворы кислоты или щелочи. Щелочь с концентрацией 10-20 % нагревается до 50-80 градусов по Цельсию, в раствор погружаются обрабатываемые детали, и выдерживаются там не больше двух минут. Если в щелочь добавлен хлористый или фтористый натрий, то травление протекает более равномерно.

Читайте также: «Коррозия металлоконструкций»

Титан и его сплавы очищаются в несколько стадий. Сначала окалина разрыхляется в концентрированном едком натре. После этого она удаляется в растворе, состоящем из серной, азотной или фтористоводородной кислоты. Для окончательной очистки используется соляная или азотная кислота, в которой содержится фтористоводородная кислота в малой концентрации.

Для меди и ее сплавов применяются травящие вещества на основе перекиси водорода, хромовой кислоты. Травление этих металлов также осуществляется в солевом растворе:

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

Техника безопасности при травлении металла

Вещества, которые используются при травлении металла, химически очень активны. Они требуют исключительно осторожного обращения, поскольку при неправильном применении могут не только причинить материальный ущерб, но и поставить под угрозу здоровье и жизнь персонала предприятия.

При выполнении работ по травлению металла необходимо неукоснительно соблюдать ряд правил техники безопасности:

1. В производственном помещении должна иметься хорошая вентиляция, желательно принудительная.
2. Работники должны использовать средства индивидуальной защиты – перчатки, респираторы, специальную одежду и др.
3. Емкости с химическими реактивами ни в коем случае не должны ставиться на значительной высоте.
4. При приготовлении кислотного раствора кислота заливается в воду, но ни в коем случае не наоборот.
5. При себе работник должен иметь раствор соды для промывания кислоты при ее попадании на кожу, при работе с щелочью – слабо концентрированный раствор уксусной кислоты.
6. При использовании электролитического метода перед началом работы нужно проверить исправность всего используемого оборудования.
7. В производственном помещении в зоне прямого доступа должен располагаться огнетушитель с соответствующим веществом.

Если реактив попал на кожные покровы, необходимо немедленно промыть их нейтрализующей жидкостью. Если на одежду, необходимо ее заменить.

При попадании реактивов на слизистые оболочки показана немедленная медицинская помощь, в противном случае под угрозой может оказаться не только здоровье, но и жизнь.

Читайте также: «Коррозия алюминия»

Таким образом, травление металлов имеет широкое применение в промышленности. При этом оно не ограничивается лишь только очисткой металла от шлака, окислов, грязи и окалины, а позволяет также изготавливать отдельные детали, в том числе сложные микросхемы, и выполнять декоративные элементы на изделии.

Травление металла

Оцените, пожалуйста, статью

12345

Всего оценок: 1, Средняя: 5

Травление металла – какая обработка лучше?

Искусно выполненные перила и лестницы из нержавеющей стали, глянцевые фасады кухонь или фасады зданий, блестящие на солнце издалека, уже привлекают внимание. Чтобы превратить металл в конечный продукт, достойный внимания, поверхность должна быть обработана соответствующим образом. В металлообработке травление используется в дополнение к шлифовке, очистке щеткой или струйной очистке. Существуют разные подходы к этому, в зависимости от требований производственного процесса.

Зачем травить?

Термин травление известен не только в области металлообработки, древесина и зерно также могут быть протравлены для окрашивания продукта или защиты его от плесени. Однако в этом блоге мы сосредоточимся исключительно на травлении металлов. Здесь травление означает химическое удаление слоев коррозии на металлических поверхностях посредством реакции с воздухом, обычно называемой ржавчиной, или удаление верхних слоев с предыдущих рабочих операций с помощью минеральных кислот. Типичными загрязнителями являются остатки полировки, смазки, масла, остатки других металлов, а также окалина от предыдущих этапов обработки. Хранение металла также оставляет свои следы, такие как отложенная пыль или вспышка ржавчины, состоящая из тонкой железной пыли, которая окисляется на воздухе и оседает на поверхностях. Так называемая прокатная окалина и окалина отжига также могут откладываться на металлических поверхностях. Их получают при термической обработке металлов.

Важно удалить эти остатки, отложения или загрязнения, так как в противном случае они окажут негативное влияние на последующие производственные процессы и, следовательно, на конечный продукт. Травление металла подготавливает поверхности к следующему этапу дальнейшей обработки, такой как:

• покраска
• цинкование
• горячее цинкование

Другие варианты подготовки металлических поверхностей в процессе производства:

• пескоструйная обработка
• шлифовка или чистка щеткой
• обезжиривание

Последствия отложений на поверхности металла

Отложения на металлических поверхностях обычно имеют оксидный состав, который может содержать, например, оксид железа, оксид магния, оксид алюминия, двуокись свинца, двуокись углерода или окись углерода. Это приводит к изменениям свойств компонента, таким как снижение проводимости и адгезии, и даже способствует дальнейшей коррозии. Если их не удалить перед дальнейшей обработкой металла, это приведет к неравномерному нарастанию слоя, поверхностным дефектам и плохой адгезии, например, покрытий на последующих стадиях процесса. Хитрость дальнейшей обработки без предварительной обработки поверхности металла заключается в том, что это не всегда сразу заметно в процессе производства. Если это становится очевидным только на территории заказчика, высокие затраты на доработку и раздражение буквально запрограммированы заранее. Надлежащим образом предварительно обработанная поверхность отвечает постоянно растущим требованиям к качеству поверхности металлов.

Удаление оксидных или пассивных слоев

В зависимости от типа металла и его химического состава на поверхности компонента может возникнуть коррозия. Драгоценные металлы подвергаются коррозии очень медленно. С другой стороны, неблагородные металлы, такие как железо, алюминий или цинк, подвержены коррозии быстрее. Если на компоненте образуется так называемый пассивирующий слой — неметаллический защитный слой толщиной всего несколько нанометров, он предотвращает контакт металла с атмосферой. Таким образом, металл защищен от кислородной коррозии. Однако для дальнейшей обработки этих металлов этот пассивный слой или оксидный слой необходимо разрушить, что можно сделать с помощью растворов слабых кислот или процесса сварки. Этот процесс также называется активацией.

Чтобы после обработки защитный слой мог снова образоваться быстро, при травлении используются определенные составы раствора кислоты или раствора электролита, которые активируют быструю пассивацию с нанесением жидкости. Раствор электролита ABICLEAN от ABICOR BINZEL является таким раствором. Защитный пассивный слой, разрушенный сваркой, быстро восстанавливается с помощью ABICLEAN. На этом же этапе с обработанного сварного шва удаляется неприглядный налет, образовавшийся в результате нагрева, придающего ему чистую поверхность, которая красиво блестит на нержавеющей стали.

Что происходит во время травления?

В металлообрабатывающей промышленности основное внимание уделяется процессу травления, который обычно осуществляется раствором соляной и серной кислоты в различных концентрациях – подробнее об этом позже. Травление всегда применяется после следующих рабочих операций:

• после сварки или пайки
• после термической обработки
• после длительного хранения металла

Если, например, в качестве основного металла используется железо, следующие оксиды железа осаждаются слоями:

Травление феррометалла – удаление слоя окалины

Травление химически растворяет или «удаляет» загрязняющие вещества и, таким образом, оксидные слои с поверхности металла. При этом различные химические и физические реакции протекают одновременно, а также одна за другой. При нанесении травильной жидкости погружением, распылением, нанесением кистью, перекачиванием по трубам или также с помощью электрохимической поддержки травильный раствор вступает в реакцию с осажденными оксидами.

Процесс травления шаг за шагом

1. Слой окалины состоит из трещин и пор, через которые травильная жидкость проходит через различные оксидные слои
   → легкорастворимые слои растворяются.
2. Труднорастворимый оксидный слой также теряет связь с металлом из-за растворения лежащих под ним хорошо растворимых слоев.
   → труднорастворимый оксидный слой теряет устойчивость.
3. Как только кислота достигает основного металла, они реагируют друг с другом и выделяют водород, что дополнительно способствует отделению оксидного слоя
   → оксидный слой буквально стерт.

Состав травильного раствора

Какая минеральная кислота используется и в какой концентрации она должна быть зависит от требований к протравленной поверхности, а также от толщины оксидного слоя. Следующие значения применяются в качестве ориентира для концентрации кислоты:

Соляная кислота       15–20 % при преимущественно комнатной температуре около 20 °C

Серная кислота             10–30 % при более высоких температурах 50–100 °C

Фосфорная кислота          10–20 % при 40–60 °C

Какая кислота для травления металлов?

Соляная кислота имеет концентрацию кислоты 37 % и может растворять накипь, тогда как серная кислота не может. Соляная кислота обеспечивает блестящие поверхности травления, очень эффективна уже при комнатной температуре и обладает высокой летучестью. По этой причине соляная кислота в основном используется для травления при комнатной температуре, поскольку в закрытых системах могут возникать температуры до 70 °C.

Серная кислота имеет концентрацию кислоты 96 % и поэтому может храниться в меньших количествах, чем, например, соляная кислота. Серная кислота используется для травления металлов почти так же часто, как и соляная кислота, но она не испаряется и поэтому в основном используется для травления при высоких температурах. При смешивании серной кислоты с водой выделяется сильное тепло. В разбавленном виде эта кислота также атакует железо, но не в концентрированном виде.

Фосфорная кислота является сравнительно дорогим процессом и особенно подходит для удаления тонких слоев окалины и ржавчины. При травлении железа фосфорной кислотой автоматически образуется тонкий слой фосфата железа, который немедленно пассивирует материал. Концентрация 10 % используется при температуре до 40 °C, а концентрация 20 % – при температуре до 60 °C.

Кислотные смеси различных кислот применяют для травления низколегированных сталей и нелегированных сталей, а также для так называемых ферритных сталей – высокомагнитной разновидности хромистой стали, которая используется особенно в пищевой промышленности – и аустенитных сталей , основными легирующими элементами которого являются хром и никель. Последние обладают высокой коррозионной стойкостью и легко формуются, поэтому их используют в медицинской и стоматологической технике, промышленном и автомобильном машиностроении. Как ферритные, так и аустенитные стали относятся к благородным металлам и отличаются особой коррозионной стойкостью или коррозионно-инертностью.

Кислотные смеси для травления металлов предлагаются в виде травильных паст, смесей для опрыскивания и травления в ванне.

Утилизация травильного агента

Независимо от того, насколько сильно разбавлен травильный раствор, он так же вреден для окружающей среды, как и для здоровья, и его следует утилизировать как опасные отходы. В инструкциях на упаковке травильного раствора точно указано, как следует утилизировать содержимое, и эту процедуру необходимо соблюдать. Например, серную и фосфорную кислоты нельзя сбрасывать вместе с остаточными отходами или в канализационную систему. Хотя широко известно, что фосфорная кислота также используется в очень небольших количествах в качестве подкислителя или консерванта в пищевых продуктах (наиболее известным из них является кока-кола), слизистая оболочка человеческого желудка противодействует коррозионным свойствам. Однако трудно оценить, в какой момент очень небольшое количество фосфорной кислоты становится кислотой, вредной для человека и окружающей среды и обязательно подлежит утилизации как опасные отходы. Поскольку утилизация опасных отходов может различаться в зависимости от региона, важно заранее получить точную информацию для соблюдения региональных правил.

Зачем травить нержавеющую сталь?

Существует более 250 различных видов нержавеющей стали. Каждый определяется своим индивидуальным химическим составом. Они имеют другие свойства, чем чистые металлы, из которых они образованы. Скоро мы более подробно рассмотрим нержавеющую сталь как металл и тему сварки нержавеющей стали и создадим для этого отдельный блог. Но зачем травить нержавеющую сталь?

Нержавеющая сталь относится к металлам, образующим за счет содержания хрома слой оксида хрома, который также препятствует окислению поверхности. Поэтому нержавеющая сталь обладает высокой устойчивостью к коррозии. После повреждения этого оксидного слоя он тут же автоматически образуется заново. Таким образом, нержавеющая сталь защищает себя от кислорода окружающей среды. Однако поверхность нержавеющей стали может быть сильно повреждена или загрязнена различными производственными процессами:

• потускнение происходит при сварке, шлифовке и т. д.
• при хранении появляется посторонняя ржавчина или оксиды металлов
• термическая обработка приводит к образованию слоев накипи
• , если используются стальные инструменты, откладывается железный абразив.
• при сверлении без смазки образуется карбид хрома из-за воздействия тепла.

Во время травления нержавеющая сталь восстанавливает свое состояние поверхности и, таким образом, свою коррозионную стойкость.

Травление металлов — увлекательная тема!

С нашей точки зрения, вы должны использовать щадящие и безопасные для поверхности процессы травления, которые также не загрязняют окружающую среду. Если вы не хотите использовать агрессивные или даже опасные процессы травления и травления для обработки поверхности после сварки, мы рекомендуем оборудование и раствор электролита от ABICOR BINZEL. Раствор кислоты или раствор электролита ABICLEAN можно использовать для очистки сварных швов, пассивации и полировки металлических поверхностей, кроме алюминия. Устройства ABICLEANER для очистки сварных швов являются экологически чистой альтернативой травильным пастам. С их помощью можно удалить неприглядный налет и даже пассивировать чувствительные поверхности, такие как металлы из нержавеющей стали, за один шаг. Это также называют электрохимическим травлением, хотя термин травление имеет довольно негативный оттенок.

Был ли этот блог полезен для вас? Есть ли темы, связанные с материалами и сваркой, которые представляют для вас особый интерес? Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть какие-либо вопросы или предложения. Мы с нетерпением ждем ваших комментариев.

До скорой встречи и…

Удачной сварки!

BONDERITE® — растворы для травления металлов

Тонкая работа по травлению

Необходимо обслуживать дорогостоящие производственные объекты, такие как электростанции, нефтеперерабатывающие и химические заводы. Это означает удаление коррозии, накипи и оксидов с оборудования в сложных условиях.

Травление — это обработка поверхности, применяемая в качестве предварительного шага во многих производственных процессах перед последующей обработкой. Процесс травления, в котором часто используются сильные кислоты, небезопасен для поверхностей, людей и окружающей среды.

Вот почему BONDERITE ^® предлагает полный спектр травильных растворов и ингибиторов, которые минимизируют эти риски.

Более подробный взгляд на травление и ингибирование

Травление — это обработка поверхности, при которой корродированная металлическая подложка обрабатывается травильным раствором, обычно жидким или гелевым. Это можно сделать путем погружения, распыления или циркуляции на месте (CIP). Продукты травления часто бывают кислыми, а в некоторых случаях нейтральными. Их работа заключается в удалении оксидов, коррозии, ржавчины, обесцвечивания сварных швов и окалины с металлических поверхностей путем травления этих загрязнений, чтобы они не могли отрицательно повлиять, например, на адгезию краски.

После промывки водой активный металл необходимо либо пассивировать (например, с алюминием или нержавеющей сталью), либо покрыть покрытием, чтобы защитить его от новой коррозии. Хотя этап травления необходим для удаления всех загрязнений, его необходимо контролировать, чтобы предотвратить воздействие кислоты на основной металл, что снижает прочность.