Травление

Процесс травления основан на удалении окислов с поверхности металла с помощью растворов кислот, щелочей или кислых солей. Различают химическое и электрохимическое травление.

Х и м и ч е с к о е т р а в л е н и е состоит в погружении деталей в растворы кислот или щелочей, которые взаимодействуют с находящимся на поверхности металла окислами.

Травление стальных и чугунных изделий заключается в удалении ржавчины и окалины при помощи минеральных кислот:

FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂( SO₄)₃ +3 H₂O

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → Fe SO₄ + Fe2(SO₄)₃ +4H₂O

Fe + H₂SO₄→ Fe SO₄ + H₂ .

Из приведенных уравнений реакций видно, что в процессе травления участвуют не только ржавчина и окалина на поверхности металла, но и сам металл. При этом в местах скола окалины могут образовываться углубления. Кроме того, выделяющийся водород может диффундировать в сталь, что ведет к ухудшению механических свойств стального изделия. Для торможения этих нежелательных процессов в травильные растворы вводят ингибиторы коррозии, которые не влияют на скорость растворения ржавчины и окалины в кислоте, но почти полностью останавливают процесс растворения стали.

Для травления стальных изделий чаще всего используют соляную и серную кислоты. Соляная кислота по сравнению с серной действует более равномерно, так что обработка в ней дает большую степень чистоты поверхности. Кроме того, образующийся при реакции хлорид железа хорошо растворяется в воде и легко удаляется с протравленных поверхностей. Однако соляная кислота дороже и расход ее выше.

Травление в соляной кислоте ведут при температуре 30-35°С и концентрации кислоты 13%. Конечная концентрация кислоты в травильном растворе может понизиться до 1%. Для увеличения пропускной способности ванн травления иногда применяют соляную кислоту, концентрация которой достигает 25%. В этом случае конечная концентрация ее не может быть ниже 5%.

Травление в серной кислоте ведется либо при температуре 65-80°С и концентрации H₂SO₄ 4 -7 % при непрерывной корректировке раствора концентрированной кислотой, либо при концентрации 15-20% и начальной температуре 40°С без периодического добавления концентрированной кислоты, но повышая до 70°С температуру ванны по мере ее вырабатывания.

Для травильных растворов выпускается целый ряд ингибиторов коррозии. Травление ведут в стальных ванных, футерованных свинцом, или в бетонных ваннах, футерованных кислотоупорными плитками. Протравленные детали должны быть тщательно промыты в воде перед, последующими операциями.

При наличии на поверхности стали даже налета ржавчины, для травления применяют фосфорнокислые растворы. Очистку ведут путем протирки поверхности стали щетками или кисточками, смоченными этим раствором. После окончания операции остатки фосфатного раствора смывают с поверхности металла водой.

Э л е к т р о л и т н о е т р а в л е н и е осуществляется при помощи постоянного тока; процесс может иметь катодный или анодный характер.

При катодном травлении происходит восстановление окислов металла. Кроме того, выделяющийся водород механически воздействует на имеющиеся на поверхности окислы, отрывая из и облегчая тем самым процесс травления. При анодном травлении происходит электролитическое растворение металла и механический отрыв окислов выделяющимся на поверхности кислородом. Основой растворов для электролитического травления обычно является серная кислота.