чем травят металлические поверхности

11.04.202211.04.2022 admin 0 Comments

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

Виды травления

Основные разновидности применяемой в промышленности обработки металлов:

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.

Химическое травление

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

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:

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.

Источник

Травление металла в домашних условиях: как вытравить рисунок, химическое травление

Художественная обработка металлических изделий может быть разной, в том числе нанесение узоров с помощью краски или специальных химикатов. Но максимальной надежностью с точки зрения длительности сохранения результата отличаются способы с использованием активных реакций, когда меняется структура поверхностного слоя. В статье мы расскажем о том, как сделать химическое травление (нанесение рисунка/надписи) на металле с помощью электролиза в домашних условиях своими руками.

Суть метода

Технология заключается в том, чтобы обезопасить участки, которые должны оставаться целыми, от воздействия химиката. Защитное покрытие может наноситься разными способами – ниже мы их подробно опишем. После этого должна воздействовать кислота. Деталь из железа погружают в раствор электролитов и подвергают реакции. Чем она длительнее, тем более толстый слой будет убран с поверхности. Интересный результат показывает многослойное протравливание, когда погружение производится в несколько этапов.

Используемые способы

Несмотря на то, что суть методика одна – это снятие верхнего металлического слоя с помощью воздействия агрессивного вещества в заранее подготовленных, идеальных для этого условиях, технологию можно разделить по видам. В основу классификации будет положено не то, как вытравить рисунок на металле, а какой раствор для травления приготовить. В зависимости от материала, различают способы:

Химический. Его также называют жидким, поскольку применяются жидкости – кислоты. Несмотря на то, что результат получается достаточно быстрый и качественный, а специфическое или дорогое оборудование приобретать не нужно, не все пользуются именно таким методом, поскольку в ходе протравливания образуются едкие, вредные для здоровья пары. Очень важно придерживаться техники безопасности и обеспечить защиту верхних дыхательных путей.

Электрохимический (гальванический). Суть в том, что реакцию металла с электролитическим раствором усиливает пропущенный через емкость электрический ток. Преимущества использования заряда в высокой скорости процесса, точном результате и в отсутствии испарений.

Ионно-плазменный. Второе название – сухой. Методика реализуется только на высокотехнологичном производстве, потому что требует дорогостоящего оборудования. На зону обработки попадает точно направленный пучок ионизированной плазмы. Наиболее часто так изготавливают микросхемы и другие миниатюрные элементы бытовой техники и гаджетов.

Как травить рисунок на металле в домашних условиях гальваническим способом

Рассмотрим именно этот процесс как наиболее популярный, дающий отличный результат, а также не очень затратный и доступный дома. Первое приятное отличие от химического метода – нет вредных паров. Раствор электролита зависит, в первую очередь, от протравленного материала:

Используемые химические элементы

Нашатырный спирт, сульфат железа

Медные сплавы (чистая медь, бронза, латунь)

Для того чтобы провести нанесение узора на металл своими руками, вам понадобится подготовить следующие материалы и оборудование:

Емкость, не проводящая ток, которая соответствует размерам обрабатываемой детали и немного превышает их.

Источник электричества на 5 вольт.

Катод – он должен быть изготовлен из такой же стали, что и заготовка.

Подвесы из проволоки, на которые нужно будет подвешивать металлический элемент.

Штанги-проводники в количестве двух штук, которые превышают размеры ванны.

Теперь представляем алгоритм действий:

Подсоединяем первую штангу к источнику электроэнергии (отрицательный заряд), прикрепляем катод.

Вторую, соответственно, к положительному выводу, а также она будет служить опорой, на которой будет подвешено изделие (анод).

Затем подается напряжение. Когда оно включается, происходит электролитический перенос. Однако только с тех поверхностей, которые не были покрыты каким-либо защитным покрытием.

Художественное травление металла в домашних условиях

Методика, которую применяют в целях декорирования металлических изделий, может быть любой из представленных выше. Обычно это пользуется популярностью для нанесения узоров на холодном и огнестрельном оружии, на кухонной утвари, стальных частях автомобиля и любых других предметов из стали. Чаще всего в качестве трафаретов используют сцены охоты, абстракцию, силуэты животных. Иногда процесс протравливания совмещают с рядом других методов декорирования металлических поверхностей, например, с воронением. Тогда рисунок получает дополнительный желтоватый оттенок.

Посмотрим видео про травление металла в домашних условиях:

Обычно в этих целях применяют:

Для оклеенной поверхности берется горячая игла. Ей царапаются контуры изображения или гравировки. Таким образом материал прорезается. Берется пинцет, им аккуратно приподнимаются и удаляются участки скотча с тех фрагментов, где предполагается протравливание. А другие части остаются защищенными. Чтобы затем убрать клейкий слой, можно использовать обычный растворитель. Не забывайте об обязательном обезжиривании перед началом процесса.

Подготовка поверхности перед тем, как нанести рисунок на металл для травления

Зачем производить очистку и обезжиривание? Для того, чтобы ускорить всю процедуру, а также для улучшенного результата – удаление происходит ровным, одинаковым слоем. Первым делом нужно убрать любые загрязнения – это и механические (обыкновенная грязь), и химические (масло, например) элементы. С этой целью можно использовать мыльный раствор, классическое средство для мытья посуды, порошок. Далее дайте детали обсохнуть при нормальных климатических условиях. Лучше не тереть теми тряпками, которые могут оставить ворсинки, а пропитать, к примеру, бумажными салфетками.

Следующий этап – это удаление жирного, маслянистого слоя, помочь в этом может обезжириватель или обычный бензин, растворитель, ацетон, спирт.

Можно применять не только химические способы очистки, но и механические – совмещать их. Для этого можно применять полировку и шлифовку. Если полировочные составы и губки недоступны мастеру, а есть в наличии только наждачная бумага, то важно шкурить строго в одном направлении, чтобы следы были параллельные, а не хаотичные. Это позволит улучшить общий внешний вид готового изделия.

Нанесение рисунка на металл для травления: как сделать узор

Общий принцип единый: нужно защитить одну часть от разъедающего воздействия протравливающего состава. Только действовать можно с помощью разных материалов. Мы ниже приведем примеры таких веществ.

Лак для ногтей

Доступность этого метода очень высокая – косметическое средство можно купить в любом соответствующем магазине. Но пользователи отмечают, что есть несколько негативных сторон:

Поскольку жидкость достаточно вязкая, ее не получается наносить на очень маленькие детали, тонкие штрихи.

Не каждый человек без опыта сможет без трафарета нарисовать узор кисточкой. Должны быть определенные навыки рисования, а также твердая рука.

Если была допущена ошибка, то осторожно стереть неправильный участок лака достаточно сложно, он будет размазываться.

Травление рисунка на нержавейке грунтовкой или битумом

Способ достаточно кропотливый. Сперва вся обрабатываемая поверхность покрывается жидким материалом. После того как он подсохнет, берется ручка или фломастер, карандаш, им переносится узор. Затем нужно взять иголку, тонкую проволоку или другой заостренный металлический элемент. С его помощью необходимо процарапать все детали рисунка, которые не подвергаются протравливанию.При этом обратите внимание на то, чтобы не было сколов. Для нанесения подойдет грунтовка типов ГФ 021, ХВ 062, а также самый обычный битумный лак. Обычно технику используют, когда нужно нанести тонкие линии, а также изображения, отличающиеся высокой сложностью.

Глянцевая бумага

Необязательно покупать специальные одноцветные листы, вполне подойдет старый журнал. Однако отсутствие лишних напечатанных рисунков и текста на глянце способствует точному нанесению заготовленного узора. Что важно сделать:

На компьютере подготовить изображение и сделать его зеркальным (особенно важно для текста).

Используя струйный принтер, напечатать заготовку на глянцевую бумагу.

Пока чернила еще не до конца засохли, весь эскиз прикладывают к металлической поверхности, разглаживают его.

После остывания можно смочить листок теплой водой.

Перед началом следует защитить торцевые стороны изделия, а также задние, поскольку они в обратном случае тоже будут взаимодействовать с протравой. Как и у всех способов, этот имеет достоинства и недостатки. Основной плюс – максимальная точность перенесения изображения и отсутствие ошибок из-за художественного исполнения. К минусам же можно отнести то, что для точности поверхность должна быть максимально гладкой. Добиться этого можно с помощью качественной предварительной зачистки. Эта технология активно используется компьютерщиками и электриками для изготовления печатных плат.

Немного информации о травлении стали

Кроме высокой эстетичности, стальные детали, протравленные одним из методов, получают еще некоторые преимущества. Таким образом можно легко избавиться от оксидных пленок и окалин. Но для этих целей очень важно, чтобы были соблюдены такие параметры, как:

Длительность пребывания детали в электролитическом растворе.

Концентрация определенных веществ в протраве.

Сила подаваемого тока.

Вне зависимости от того, какая технология используется – гальваническая или химическая, применяются достаточно сильно активные кислоты – соляная, серная. Перед тем как травить сталь, обязательно нужно тщательно обезжирить поверхность. Жирные пятна – это основная причина того, что заготовка портится. Кроме того, важно защитить те участки детали, которые в дальнейшем не требуется протравливать. Для этих целей можно применять лакокрасочные покрытия на основе скипидара, гудрона или канифоли. Так как они легко воспламеняются, необходимо быть очень осторожными в ходе работы. А когда процесс завершен, поверхность можно очень просто убрать обычным растворителем для лака.

Протравы, используемые для стали

Обычно растворы являются многокомпонентными, но не всегда. В качестве основы или добавки могут применять кислоты:

Серную (для чугунов).

В качестве вспомогательных компонентов выступают:

На их основе готовят глифоген, его же можно купить уже приготовленным. В нем выдерживают для протравливания деталь первый раз – достаточно нескольких минут. Затем ее обмывают и высушивают, и только после этого помещают в финальный раствор.

Травление цветных металлов

Несколько много различных металлических сплавов и отдельных веществ в таблице Менделеева, настолько многочисленны применяемые протравы. Их эффективность часто обусловлена атомным весом элемента.

Чаще всего из цветмета травят медь, латунь и бронзу. С ними одинаково хорошо вступают в реакцию такие кислоты, как соляная, фосфорная и азотная. Соединения хрома в составе способствуют ускорению происходящей реакции.

Одним из немногих элементов, который реагирует не на кислотную, а на щелочную среду, является алюминий и, соответственно, алюминиевые сплавы. Кроме него, можно назвать молибден. Для них следует смешать едкий натр, добавить перекись водорода.

Очень сложно обрабатывать титан, ему обязательно необходимо подготавливать две ванны – сперва со щелочным раствором, а затем с сильными кислотами, такими как серная и азотная в высокой концентрации. Таким образом, сперва снимаются окислы, а затем только производится гальванизация.

Если нужно протравить более редкие металлы, например, никель или вольфрам, то стоит смешать перекись водорода с HCOOH.

Создание печатных плат

В качестве заготовки используют тонкий лист текстолита, который с обеих сторон покрыт слоем меди. Задача специалиста – сделать токопроводящие дорожки в точном соответствии с чертежом. Это достаточно тонкая работа. Нужно закрепить на линиях какой-либо защитный материал (обычно это лак), а остатки медной фольги убрать с помощью пинцета. При травлении используются такие материалы:

Состав из серной кислоты, перекиси водорода и воды.

Сульфат меди с хлоридом натрия.

Это в том случае, если применяется жидкий способ. После этого необходимо тщательно убрать все остатки химиката. Также подходит электролитический вариант.

Как проходит процесс для других материалов

Часто так декорируют стекло, например, предметы кухонной утвари, окна, зеркала. Единственное вещество, которое с легкостью и достаточно безопасно растворяет стекло, – это плавиковая кислота. А в качестве защитного покрытия подойдет воск, канифоль. В остальном все этапы прежние – подготовка поверхности, защита участков, нанесения жидкого химиката, снятие остатков.

Техника безопасности

Любая химическая реакция происходит в условиях повышенной опасности, используемые материалы вполне могут разъесть кожу и мягкие ткани, некоторые емкости, а их газы при проведении процедуры сильно повреждают органы дыхания. Поэтому необходимо соблюдать рекомендации:

Использовать специальные ванны.

Надевать защитные перчатки, очки и респиратор.

Работать в проветриваемом помещении.

Мы рассказали, как сделать рисунок на железе травлением в домашних условиях. Будьте осторожны при создании узоров и надписей.

Источник

Травление нержавеющей стали

Травление нержавеющей стали – немаловажный процесс, который обеспечивает удаление верхнего слоя материала и восстановление первоначального состояния. Суть в том, что после проведения определённых работ на поверхности нержавейки могут образоваться дефекты в виде сварных швов, оксидов и окалин, которые способны заметно подпортить внешний вид материала, а также ухудшить эксплуатационные и эстетические свойства. Отличительной чертой стали считается наличие оксидохромовой пленки, целью которой является защита верхнего слоя. Именно из-за неё и возникают вышеперечисленные дефекты, которые с трудом вступают в связь с реагентами. В случае возникновения таких неприятностей можно исправить ситуацию, воспользовавшись специальной процедурой – травление нержавеющей стали.

Процедура травления нержавеющей стали

Химическая и электрохимическая обработка или травление считается одним из лучших способов очистки верхнего слоя нержавейки. Данная процедура отлично очищает поверхность стали от сварных швов, устраняет деформации различного типа, а также способствует укреплению структуры сплава после термической обработки. Кроме очистных свойств, процедура обеспечивает восстановление пассивного слоя стали, необходимого для защиты сплава от разрушения структуры при повышенных температурах.

Суть очистки стали 12х18н10т заключается в химическом взаимодействии верхнего слоя с концентрированным кислотным раствором. В основном используются соляная либо серная кислоты, после чего в ход вступает смесь расплавленной щелочи. Процесс очистки кислотой имеет две стадии: в первую очередь металл обрабатывается основным кислотным составом, а в заключении сплав выдерживается в ванне с раствором азотной кислоты.

Обрабатывая нержавейку, стоит строго соблюдать этапы технологического процесса. Емкость с раствором, в которую помещен сплав, должна обрабатывать лишь верхние слои металла, дополнительно устраняя имеющиеся повреждения. Не рекомендуется допускать изменение макроструктуры нержавеющей стали, так как железо может потерять свои первоначальные свойства.

Применение травления

Процесс травления широко применим на производстве во время очистки верхних слоев стали от сварных швов, окалин, окислов и ржавчин. Используется во время поиска внутренних дефектов путем снятия верхнего слоя заготовки либо для изучения структуры металла.

Эта процедура обеспечивает зачистку материала, благодаря чему увеличивается адгезия верхнего слоя. Это необходимо для успешного соединения металлической заготовки с другой поверхностью, после чего наносится покрасочный, эмалированный, гальванический слой или другое защитное покрытие.

Такой вид обработки обеспечивает не только быструю очистку заготовки, но и создаёт на верхнем слое металла заданный рисунок. С помощью травления можно вырезать канал любой толщины или оформить сложное изображение. Также возможна обработка крупных заготовок и проката. Можно легко регулировать глубину обработки до микронов, благодаря чему удастся обработать поверхность со сложными участками и мелкими пазами. Процедура применяется в проведении анализа, определяющего образование межкристаллической коррозии у нержавеющей стали.

Кроме этого данный процесс широко используется во время обработки углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, цветных металлов и титана. Эта технология незаменима во время обработки мелких металлических деталей, шестеренок наручных часов. С помощью неё изготавливаются полупроводниковые микросхемы и печатные платы в электронике. Этот способ обработки обеспечивает образование токопроводящего канала на микросхемах. В авиастроении травление играет важную роль, так как с помощью этого процесса уменьшается толщина металлических листов, благодаря чему снижается вес самолёта. В нанесении рисунков и надписей данная операция также играет большую роль. Травление производит рельефное изображение, полученное путем разрушения металлической поверхности согласно определенным шаблонам. В быту операция способствует очистке трубопровода.

Методы травления

В домашних условиях и на производственных участках используется следующие виды обработки:

Травление кислотами

Наилучший результат в ходе обработки нержавеющей стали получается путем длительного выдерживания верхнего слоя нержавейки в емкости кислот из серы и азота. Как происходит данный процесс:

Описанный метод травления считается стандартным и включает в себя несколько вариантов обработки. К примеру, выдержка в емкости с азотным раствором, который обогащен элементами плавиковой кислоты, увеличивает процедуру до получаса. Если поднять уровень концентрации плавиковой примеси до 15%, то получится провести процесс обработки при низкой температуре, при этом избежав предварительное опускание заготовки в кислоту. Ещё один доступный вариант обработки – очистка стали с помощью ортофосфорной кислоты. Для выполнения процедуры стоит следовать следующим шагам:

Сократить время обработки в сернокислой ванне можно с помощью добавления хлористого натрия в размере 5%. Благодаря этому процесс занимает 15 минут, но стоит придерживаться соответствующего температурного режима (80 градусов).

Важно помнить, что в помещении с плохой аспирацией следует заменить состав для второго этапа обработки. Проблема в выделении вредных паров из кислоты, поэтому лучше заменить раствор, используя 8% сернокислого железа и 3% плавикового раствора.

Оказать помощь в определении метода травления может окисная пленка, расположенная на верхнем слое нержавейки. Преимущество в том, что внешнее состояние подсказывает о составе плёночного слоя. Если цвет окалины зелёный, это свидетельствует о высоком уровне хрома в составе. В результате может затрудниться взаимодействие стали и кислотной ванны, следовательно, на обработку уйдет больше времени.