Травление алюминия щелочью

Травление алюминия

Травление алюминия щелочью

Алюминий, пожалуй, самый распространенный в быту металл. Практически в каждом доме есть множество мелких предметов из алюминия, сюда можно отнести разного рода брелоки, подарочные имитации ножей, металлические покрытия флэшек и т. д. – список можно продолжать практически бесконечно.

Вполне естественно желание любого мужчины сделать свои мелкие принадлежности уникальными. Для металлических предметов идея усовершенствования приходит сама собой: нанести гравировку. Чтобы загравировать изделия можно использовать лазерный гравер. Однако, для алюминия этот способ не подходит.

Температура плавления металла составляет 600 градусов Цельсия. Для гравировки металла с такой температурой плавления гравер найти сложно, но можно. Но приходится учитывать оксидную пленку, которая покрывает поверхность металла при соприкосновении с кислородом. А температура плавления уже этой пленки составляет порядка 2000 градусов Цельсия.

Это значит, что наиболее распространенный способ нанесения гравировок и надписей, термический, не подходит. Именно в подобных ситуациях стоит вспомнить о другом способе: травлении.

Отметим, что травление может быть как художественным (для создания рисунков и гравировок на поверхности металла), так и техническим, с целью очистить поверхность металла от оксидной пленки, сделать металл пригодным к дальнейшей обработке.

Травление алюминия можно осуществлять двумя способами:

  • Электролитический способ.
  • Химический способ.

Каждый из методов, а так же их воплощение в домашних условиях разберем во всех подробностях.

Описание процесса

Смысл реакции протравки алюминия в том, чтобы снять тонкий слой металла с поверхности. В промышленности таким образом избавляются от трещин, сколов, царапин и оксидной пленки на поверхности. Процедура помогает подготовить металл к дальнейшей обработке.

Если речь идет о химическом травлении, то алюминий растворяется кислотой или восстанавливается в щелочь. Время выдержки металла зависит от раствора и всегда строго нормировано. Если не соблюсти время реакции, то раствор снимет слишком большое количество металла. В рамках промышленной отрасли потери в несколько грамм на реакцию способны перерасти в общие потери в размерах десятков и сотен тонн.

Если речь идет о художественной травке, то для неё чаще используется электролитический способ, который подразумевает восстановление алюминия в растворе электролита. Для того, чтобы создать на поверхности металл надпись, его сначала покрывают защитным составом или пленкой.

Обязательным условием является плотное прилегание пленки к поверхности металла Следующим шагом на пленке или составе выполняют отверстие в форме будущей гравировки. В результате электрохимической реакции раствор собирает металл исключительно с будущей надписи.

Время реакции для художественной травки алюминия так же ограниченно, слишком глубокая гравировка может порезать пальцы.

Как в условиях домашнего творчества, так и в промышленности обязательно использование защитных средств. Если речь идет о химическом процессе, то обязательны следующие средства индивидуальной защиты:

  • Толстые резиновые перчатки.
  • Респиратор с защитной планкой для глаз.
  • Фартук.

Так же стоит помнить, что ванночки под кислоту изготавливают из дерева или бетона, служба одной ванночки не превышает 2 лет вне зависимости от активности использования.
Раствор для травления алюминия

Травку химическим путем может осуществляться в следующих растворах:

  • Хлорное железо. Травление алюминия в хлорном железе подразумевает активный процесс выделения металла в кислоту и его осаждение в месте травления. Это значит, что место гравировки придется постоянно чистить, чтобы освободить его для дальнейшей реакции. Поэтому в промышленных условиях хлоридное железо для травления используется очень редко. Но для домашних условий раствор вполне подходит. Травление стоит производить из условий 0,1 мм в минуту. Достаточно эстетично смотрятся гравюры глубиной 0,5 мм, залитые краской.
  • Каустическая сода. Травление алюминия каустической содой подразумевает использование бытовой химии. Наиболее подходящим является сухая вариация средства против канализационных засоров «Крот». Стандартный пакет средства заливается граненные стаканом теплой воды и производится травление. Для красивой гравюры или отчистки поверхности металла хватит 3-4 минут реакции. Обратите внимание, что реакция происходит с выделением вредного газа, поэтому должно проводиться в хорошо проветриваемом помещении. Оптимальная температура раствора 70-80 градусов.
  • Ортофосфорная кислота. Травление алюминия ортофосфорной кислотой подразумевает использование 10-20 % ортофосфорной кислоты. Для реакциии раствор подогревают до 40-50 градусов. В зависимости от изначального состояния металла на реакцию требуется от 40 секунд до 2- 3 минут. Использование щелочей, ортофосфорной и соляной кислоты недопустимо в электротехнике. Если в будущем планируется использовать алюминиевую деталь для использования в электродеталях или самодельных радиосборках лучше использовать другую смесь для травления.
  • Азотной. Травление азотной кислотой непригодно для использования в художественной гравировке. Используется азотная кислота, как правило, после щелочи или для подготовки поверхности перед покраской. В результате травления металла в щелочи на поверхности образуется темный слой металлического шлама, который образуется в результате восстановления металла в объем щелочного раствора. Для того, чтобы придать изделию эстетичный вид используется 15-20% раствор азотной кислоты. Оптимально травление при комнатной температуре раствора. На всю реакцию достаточно 2-5 минут.
Читайте также  Окислился алюминий что делать?

Как говорилось ранее, на поверхности алюминия образуется оксидная пленка. Большая часть химических растворов используется для так называемого осветления поверхности металла. Иначе говоря, чтобы убрать шлам от прошлых манипуляций или подготовить металл к будущей обработке.

Для домашнего травления можно использовать кислоты. Но для художественной гравировки лучше использовать электролитический способ. Так же, при использовании кислот стоит учитывать требования к проветриванию помещения.

Травление в домашних условиях

Травление в домашних условиях вполне посильная задача. Наиболее результативным будет использование электрохимической реакции для  создания гравировки. В процессе выполнения потребуется:

  • Источник тока, 9-12 В. Источник тока в обязательном порядке должен иметь контакты с клеммами.
  • Раствор соли.
  • Гвоздь.
  • Пленку для защиты поверхности. Подойдет обычный скотч или бесцветный лак в качестве защитного состава.
  • Инструмент для нанесения изображения на пленку. Может подойти металлический резак, но для создания красивой, симметричной гравировки с ровными линиями лучше использовать лазерный гравер. Мощность гравера должна быть достаточной для того, чтобы прорезать пленку.
  • Посуда из диэлектрика. Отлично подойдет обрезанная емкость от пластиковой бутылки.
  • Ацетон и ватные тампоны или ветошь.

Внимание! Для защиты организма стоит использовать резиновые перчатки.

Для того, чтобы приготовить раствор поваренной соли, нужно растворить в литре воды 4 столовые ложки соли. Особого влияния на домашнее травление температура не оказывает. Для достижения эффекта можно использовать как немного нагретый раствор, так и остывшую емкость комнатной температуры.

Порядок действий:

  1. В первую очередь нужно приготовить раствор способом, описанным выше.
  2. Второе действие: очистка поверхности изделия. Его нужно протереть ацетоном, промыть горячей водой и просушить.
  3. На поверхность металла нужно нанести защитный состав или пленку.
  4. С помощью гравера вырезать планируемую гравировку. Обратите внимание, что рисунок может быть как выпуклым, так и впалым. Секрет в том, что для выпуклого рисунка, гравером нужно обрезать защитный состав везде, кроме места предполагаемых линий. Тогда в результате электролиза алюминий снимается с поверхности вокруг предполагаемой гравировки, а сама гравюра остается нетронутой. В случае, если будет вырезан именно рисунок, то его и снимет электрохимическая реакция.
  5. Клемму со знаком «минус» нужно присоединить к гвоздю. Гвоздь стоит обернуть в ветошь или картон для дополнительной защиты.
  6. На руки надеть резиновые перчатки.
  7. Опустить в раствор подвешенный на нитках или леске предмет.
  8. Засечь на таймере 5 минут и опустить в раствор клемму и гвоздь.
  9. Через пять минут достать предмет. Просушить его и отчистить от остатков лака или пленки ацетоном.
  10. Гравюра готова.
Читайте также  Как спаять алюминий в домашних условиях?

Использовать достижения современной промышленности для травления металлов можно и нужно. Это может стать предметом хобби или дополнительного заработка. Но стоит всегда помнить о мерах безопасности. В конкретном приведенном примере электрохимической реакции это резиновые перчатки и ветошь на гвоздь перед тем, как опустить его в раствор.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/travlenie-alyuminiya.html

Травление поверхности. Часть 2

Травление алюминия щелочью

Травление цветных металлов может проводиться как для окончательной отделки поверхности с последующим пассивированием (см. «Декоративные покрытия»), так и для подготовки к нанесению гальванических покрытий.

Медь и ее сплавы

Травление меди и ее сплавов проводят в растворах на основе серной, азотной, соляной или фосфорной кислот, в зависимости от способа изготовления изделия. Окалина большой толщины, образовавшаяся при прокатке или термообработки, хорошо поддается травлению концентрированной серной кислотой, при этом не подтравливается металл. Присутствие в растворе травления даже небольшого количества раствора нитратов или хроматов ускоряет процесс травления самого металла.

Поэтому травление деталей из медных сплавов осуществляют в две стадии: сначала удаляют окалину в растворе серной кислоты (200 – 250 г/л) при температуре 50 – 800С, а затем проводят травление в  растворе из смеси серной и азотной кислот с добавкой хлоридов, сод. г/л:

Серная кислота  500 – 550

Азотная кислота  650 – 750

Натрий хлористый  5 – 10

Раствор предназначается для травления деталей из меди и латуни.

Более подробно процесс травления различных металлов представлен в нашем обучающем курсе.

Снятие термической окалины с бронзовых сплавов типа БрОФ, БрБ, можно вести при температуре 135 – 1450С травлением в  растворе, содержащем 450 – 600 г/л едкого натра и 100 – 200 г/л азотнокислого натрия с последующей обработкой в течение 0,5 – 1 мин. в концентрированной соляной кислоте.

Предварительное травление термообработанной бериллиевой бронзы можно проводить в растворе серной кислоты (80 – 100 г/л) с добавлением в раствор бифторида аммония (30 – 50 г/л) при температуре 40 – 500С.

Алюминий и его сплавы

Травление алюминия и его сплавов ведут  в  растворе (5 – 10% )  едкой щелочи при температуре 20 – 400С, в который для уменьшения выделения газов, образующихся при травлении, добавляют раствор  0,5 г/л сульфанола НП-3, а для предотвращения образования плотного осадка аллюминатов, добавляют в раствор  2,5 – 3,5 г/л глюконата натрия.

Читайте также  Как правильно соединить алюминиевые провода между собой?

Обработку литейных сплавов проводят травлением в растворе азотной кислоты (650 г/л) и плавиковой (120 – 140 г/л) при комнатной температуре.

Травление деталей, имеющих точечную сварку, осуществляют в растворе фосфорной кислоты (80 – 100 г/л) с кремнефтористоводородным калием (4 – 6 г/л).

Осветление поверхности деталей после травления проводят в растворе азотной кислоты (300 — 400 г/л) или в смеси растворов азотной и плавиковой кислот.

Титан, молибден, никель

Термическую окалину с поверхности титановых сплавов удаляют травлением последовательно в два этапа: разрыхление – в щелочном расплаве едкого натра с азотнокислым натрием при температуре 300 – 3200С и травление при комнатной температуре в растворе, сод. (г/л):

Серную кислоту  80 – 100

Азотную кислоту  130 – 140

Плавиковую кислоту  40 – 60,

при комнатной температуре.

Для снятия травильного шлама используют раствор кислот азотной (100 – 200 г/л) и плавиковой (10 – 30 г/л).

Особенно большое значение операция травления в растворах приобретает при осаждении на титан гальванических покрытий, так как при этом требуется удалить с поверхности путем травления в растворе тонкие окисные пленки, препятствующие прочному сцеплению с основой.

Окислы с поверхности молибдена можно удалить травлением в растворе , содержащем  10 г/л едкого натрия и 250 мл/л перекиси водорода (30%-ный раствор) при 40 – 500С .

Изделия из никеля и его сплавов обрабатывают травлением в растворе серной кислоты (20%-ном) с добавкой хромового ангидрида при температуре 60 – 800С.

Точную очистку поверхности никеля, вольфрама, ковара проводят травлением в растворе из смеси муравьиной кислоты, перекиси водорода и воды в об.% : 10, 45, 45.

Ванны травления и активации поверхности металлов

Активирование поверхности

Активирование поверхности проводится с целью удаления тонких окисных пленок, ухудшающих сцепление покрытия с основой, непосредственно перед нанесением покрытия, поэтому растворы травления выбираются в зависимости от состава раствора электролита на последующей операции.

Активирование поверхности стальных деталей перед никелевым или цинковым покрытием  проводят травлением в растворе (5 – 10 %) серной или соляной кислоты в течение 0,1 – 1,0 мин.

Активацию поверхности деталей из меди и медных сплавов перед осаждением сплава олово-висмут проводят травлением в растворе только серной кислоты, во избежание попадания в электролит хлор – ионов.

Активацию серебряных покрытий перед родированием или палладированием также проводят травлением  в растворе серной кислоты (0,5 – 1,0%).

Последней операцией перед осаждением гальванического покрытия после травления является промывка деталей. От чистоты промывки зависит качество осаждаемого покрытия. Во избежание брака используйте для отмывки от растворов травления струйную промывку, каскадную или диффузионную. Это позволит снизить расход воды и повысить качество покрытий.

Следует помнить, что при травлении  металлов в растворе образуются вредные вещества, поэтому необходимо применять необходимые меры  безопастности (см. «Безопасная гальваника»).

За услугами по выбору раствора травления обращайтесь к нам.

Внимание! Учебный курс по гальванике! Узнать подробнее…

Источник: http://blog.tep-nn.ru/?p=1672