Травлення металів. Процес травлення, способи та обладнання

Травленням називається процес, при якому частина металу, що видаляється з поверхні хімічним способом. Використовується такий метод для остаточної обробки деталі, при підготовці заготовки перед нанесенням покриття (гальванічного), а також для створення всіляких малюнків, орнаментів і написів.

Суть методу

Травлення металів передбачає ретельну обробку поверхні. На виріб наноситься захисне покриття, яке перуть у місці малюнка. Потім використовують або кислоти, або ванну з електролітом. Незахищені місця руйнуються. Чим більше час витримки, тим глибше відбувається травлення металів. Малюнок стає більш виразним і чітким. Існують різні способи отримання гравюри (написи): може протравливаться безпосередньо саме зображення або тло. Найчастіше такі процеси комбінуються. Також використовують і багатошарове протруювання.

Типи травлення

Залежно від використовуваного для руйнування поверхні матеріалу речовини, виділяють наступні способи травлення. 1. Хімічний метод (його ще називають рідким). При цьому використовуються особливі розчини на основі кислот. Таким чином наносять на сплави орнаменти, написи. 2. Електрохімічне травлення металу - передбачає використання електролітної ванни. Її заповнюють спеціальним розчином. Також часто при цьому використовують солі свинцю, які запобігають перетравливание. Цей спосіб має ряд переваг. По-перше, малюнок виходить більш чітким, а час, необхідний для завершення процесу, значно скорочується. До того ж така обробка металу економічна: обсяг використаної кислоти набагато менше, ніж при першому методі. Ще одна безсумнівна перевага – відсутність шкідливих газів (протрава не містить їдкі кислоти).




3. Існує також і іонно-плазмовий спосіб (так званий сухий). В даному випадку поверхня пошкоджується мінімально. Такий метод використовується в мікроелектроніці.

Травлення стали

В основному таку обробку використовують для видалення окалини і різних оксидів. Дана процедура вимагає ретельного дотримання технології, так як перетравливание основного металу небажано. В процесі застосовують як хімічний спосіб, так і електролітичні ванни. Для приготування розчинів використовується соляна, сірчана кислоти. Всі деталі вимагають ретельного знежирення поверхні. Навіть невеликий відбиток пальця здатний зіпсувати заготовку. В якості захисного покриття застосовують лак на основі каніфолі, скипидару, гудрону. Проте варто пам'ятати, що складові вогненебезпечні речовини, тому приготування лаку вимагає великої концентрації уваги і обережності. Після того, як завершилася обробка металу, відбувається безпосередньо сам процес травлення. По його закінченні деталь необхідно очистити від лаку.

Протрави, використовувані для сталі

Дуже часто для травлення сталі застосовують розчин азотної кислоти. Також використовується соляна, виннокаменная (з невеликими добавками азотної). Тверді марки сталі протравлюються сумішшю азотної і оцтової кислот. Глифоген – це спеціальна рідина на основі води, азотної кислоти і алкоголю. Поверхню обробляють таким складом кілька хвилин. Потім промивають (розчин винного спирту в очищеній воді), швидко сушать. Це – попереднє протравлювання. Тільки після таких маніпуляцій заготовки поміщаються в травильний розчин. Чавун добре протравлюється в розчині сірчаної кислоти.

Травлення кольорових металів

Мідь і сплави на її основі протравлюються з допомогою сірчаної, соляної, фосфорної або азотної кислот. Процес прискорюють розчини хлору або нітратів. Перша стадія – це видалення окалини, потім відбувається безпосередньо травлення латуні. Алюміній та його сплави) труяться в розчині їдкого лугу. Для ливарних сплавів використовують азотну і плавикову кислоти. Заготовки з точковим зварюванням обробляються фосфорною кислотою. Титанові сплави протравлюються також в два етапи. Спочатку – в їдкого лугу, потім в розчині сірчаної, плавикової, азотної кислот. Травлення титану використовується для видалення окисної плівки перед нанесенням гальванічних покриттів. Молібден обробляють розчином на основі їдкого натрію і перекису водню. Крім того, травлення металів (наприклад, таких як нікель, вольфрам) проводиться за допомогою води, перекису водню та мурашиної кислоти.

Травлення друкованих плат

Існує кілька способів протруювання плат. У першому випадку використовується вода і хлорне залізо. Його можна виготовити і самостійно. Для цього в соляній кислоті розчиняють залізні ошурки. Суміш витримують деякий час. Також травлення друкованих плат здійснюється з допомогою азотної кислоти. Весь процес триває близько 10 хвилин. По його закінченні плату необхідно ретельно протерти за допомогою харчової соди, так як вона відмінно нейтралізує залишки їдкого речовини. Ще один склад для протруювання містить сірчану кислоту, воду, перекис водню (в таблетках). Набагато більше часу займає травлення плат таким складом: гаряча вода, кухонна сіль, мідний купорос. Варто відзначити, що температура розчину повинна бути не менше 40 градусів. В іншому випадку травлення займе більше часу. Можна протруювати плати та з допомогою постійного струму. В якості посуду для даного процесу можна використовувати скляну, пластикову тару (вона не проводить струм). Заповнюють ємність розчином харчової солі. Саме він є електролітом. В якості катода можна взяти мідну (латунний) фольгу.

Процес травлення для інших матеріалів

Широко поширений в даний час такий вид обробки скла, як травлення. Використовуються пари плавикової кислоти, фтористого водню. Спочатку здійснюється кислотна полірування поверхні, далі наноситься малюнок. Після даних маніпуляцій виріб поміщається в ванну з травильним розчином. Потім скло ретельно промивають і очищають від захисного покриття. В якості останнього можна застосовувати суміш на основі бджолиного воску, каніфолі, парафіну. Травлення скла плавиковою кислотою використовується для додання йому матовості. Існує також можливість кольорового протруювання. Солі срібла надають поверхні жовті, червоні, сині відтінки, солі міді – зелені, чорні, червоні. Для отримання прозорого, блискучого малюнка до плавикової додають сірчану кислоту. Якщо необхідно глибоке протруювання, процес повторюють кілька разів.

Техніка безпеки при травленні

Травлення металів – досить небезпечне заняття, яке вимагає великої концентрації уваги. Обумовлено це роботою з агресивними матеріалами – кислотами та їх сумішами. Насамперед, для цього процесу необхідно грамотно вибрати приміщення з хорошою вентиляцією. Ідеально, коли при протравленні буде використовуватися витяжна шафа. Якщо ж такого немає в наявності, то необхідно подбати про респіраторі, щоб уникнути вдихання шкідливих випарів. При роботі з кислотами слід одягати гумові рукавиці та фартух. Під рукою завжди повинна бути харчова сода, яка - при необхідності - зможе нейтралізувати дію кислоти. Всі травильні розчини необхідно зберігати в спеціальних ємкостях (скляних або пластикових). Не варто забувати про стікерах, на яких буде вказано склад суміші, дата приготування. Існує ще одне правило: банки з кислотами не варто ставити на високі полиці. Їх падіння з висоти загрожує серйозними наслідками. Художнє травлення металу не обходиться без використання азотної кислоти, яка є досить-таки їдкою. До того ж у деяких сумішах вона може бути вибухонебезпечною. Найчастіше азотну кислоту використовують для стерлінгового срібла. Травильні розчини готують шляхом змішування кислоти з водою. Варто пам'ятати також, що у всіх випадках кислота додається у воду, а не навпаки.