Механизм и методы обезжиривания поверхности металла. Травление стали, меди, алюминия.

12.11.2021 Автор: VT-METALL

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.

Суть метода

Ключевое значение имеет – воздействие кислотных сред на металл. Благодаря взаимодействию агрессивной среды и изделия происходит химический процесс, называемый – травление. Для нанесения узора на клинок, участки поверхности непредназначенные для протравки, покрывают защитным слоем.

Он обязан быть устойчив к травящему веществу. Глубина растворения металла зависит от времени воздействия на него. Со времён 16 века, выявлено несколько эффективных способов травления ножей. О них пойдёт речь ниже.

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.

Грунтовка или битумный лак

Используется грунтовка ГФ 021, ХВ 062 или битумный лак. Сначала веществом покрывается все протравливаемое изделие. Далее тонкой ручкой или маркером переносят контуры рисунка. Из тонкой проволоки или прутка из мягких сплавов следует изготовить иглу, заострив конец проволоки.

Травление с применением грунтовки

Те участки изображения, которые должны быть вытравлены, процарапываются до металла. Следует следить за тем, чтобы грунтовка не скалывалась.

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.

Травление ножа в Кока Коле

Способ неординарен своим раствором. По утверждению некоторых специалистов, подходят питьевые растворы: Кока Кола, Спрайт и Пепси. Перечисленные напитки содержат в себе ортофосфорную кислоту. Резонный вопрос – почему не найти её в чистом виде?

Ожидаемый эффект от длительного травления в Кока Коле.

Если вы занимаетесь травлением клинков – вопрос не встанет. Продают её канистрами по 16 килограмм. Ортофосфорная кислота отличное средство для борьбы со ржавчиной. Обработанные металлические поверхности надолго защищены от повреждений.

Процесс травления ножа в кока коле, звучит немного не корректно, а воронение ножа в кока коле – более точно. В процессе на поверхности клинка образуется слой оксидов железа, которые придают изделию тёмный оттенок и защищают его от коррозии.

Концентрация кислоты в Кока-Коле невелика. Напиток проще купить в небольших объёмах. Контроль процесса будет проще, нежели с сильным концентратом. Выглядит процесс воронения ножа в кока коле следующим образом:

1. Необходимо хорошо обезжирить клинок ножа. Иначе будет происходить неравномерное травление.
2. Кока-Колу выливаем в ёмкость размерами, подходящими для погружения клинка.
3. Напиток следует нагреть и хорошенько выгнать весь углекислый газ. Налипшие пузырьки на клинок, оставят непротравленный след.
4. Погружение клинка рекомендуется каждые 2-3 часа. При изымании его из раствора следует промывать изделие проточной водой, смывая образующуюся окись. Процедура необходима для равномерности покрытия.

Весь процесс занимает порядка суток. Если, достаточно светло-серого оттенка клинка, хватит 3-4 часов замачивания в напитке. Следует предупредить читателя, что получившийся слой воронения, недостаточно силён, как при других способах. Но всё же, преимущества есть: клинок меньше боится воды, повышенной влажности и присутствуют прочие приятные мелочи.

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.

Как травить металл в домашних условиях

Травление осуществляется при помощи специальных растворов из серой или соляной кислоты. Для проведения химических опытов вам понадобится металлическая емкость, защитный костюм, состоящий из резиновых перчаток, очков и нарукавников, щипцы и сухие салфетки. В домашних условиях опыты лучше проводить на улице или в комнатах с хорошей продуваемостью.

Травление с чернением на медном листе

При правильном подходе к травлению вы добьетесь от меди характерного отблеска и однородности поверхности на длительный промежуток времени. Внимательно следите за тем, чтобы химический раствор не попадал на руки и глаза. Нивелировать действие кислот можно при помощи воды – пораженный участок обильно промывается.

При попадании состава в глаза следует немедленно обратиться к местному врачу и пройти обследование на качество зрения.

Травление хлорным железом

Этот процесс, пожалуй, известен каждому подростку, который во дворе не раз ставил опыты над найденным прутиком из меди.

Раствор хлорного железа до и после травления

Достоинства:

• Относительно стабильная скорость химических процессов;
• Для проведения эксперимента нужен один элемент – хлоридное железо;
• Пропорции делаются «на глаз». То есть, скорость реакции не зависит от количества хлоридного железа;
• Температуру окружающей среды можно не учитывать.

Недостатки:

• Скорость взаимодействия металлов постепенно снижается и травление превращается в муку;
• Не все могут достать ключевой элемент. На черном рынке хлорное железо часто стоит очень дорого;
• Ключевой элемент пачкает все, к чему прикоснется. Так вы можете безвозвратно испортить себе одежду и предметы интерьера.

Медный купорос и соль

Достоинства:

Медный купорос: приготовление раствора, вид «до» и «после»

• Достать медный купорос не составляет труда, поскольку его активно применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений;
• Синеватые пятна легко удаляются уксусом из одежды и предметов интерьера.

Недостатки:

• Медный купорос может изменять не только свойства меди, но и нанести вред здоровью человека;
• Стоимость ключевого элемента стремительно растет по необъяснимым причинам. Всего за несколько лет его стоимость выросла буквально в 3 раза;
• Скорость реакции сильно зависит от температуры жидкости. Стоит отметить, что медный купорос является очень чувствительным к незначительным колебаниями температуры и даже подогрев на 3-5 градусов может увеличить скорость травления в несколько раз.

Травление персульфатами

Достоинства:

Персульфат Аммония

• Для поддержания полноценной химической реакции достаточно одного ключевого элемента – персульфата;
• Элемент абсолютно безвреден для одежды и предметов интерьера, следов и пятен не оставляет;
• Высокая скорость химической реакции.

Недостатки:

• При попадании на одеяния в больших количествах способен прожигать ткань и делать на ней дырки;
• Для поддержания процесса ключевой элемент необходимо постоянно подливать и подогревать;
• После травки остается много балласта – сульфата.

Перекись водорода и соляная кислота

Достоинства:

Медные бусины в растворе перекиси водорода и соляной кислоте

• Отличается самой высокой скоростью протекания химического процесса из всех рассмотренных выше;
• При попадании на кожу или ткань не оставляет заметных следов;
• Не требует подогрева и может проходить при комнатной температуре;
• Доступность: перекись водорода имеется в свободном доступе в аптечных пунктах, а вместо соляной кислоты подходит аккумуляторный электролит.

Недостатки:

• Сильная концентрация соляной кислоты в растворе может навредить не только вещам, но и здоровью человека. Травление меди таким способом требует большой осторожности и дополнительных средств защиты – перчаток, очков и нарукавников. Опыты в домашних условиях лучше проводить в старой одежде;

Перекись водорода и лимонная кислота

Достоинства:

Набор для травления перекисью водорода и лимонной кислотой

• Достаточно высокая скорость протекания химических процессов;
• При попадании на предметы интерьера и ткани не оставляет на их поверхности пятен;
• Не требует дополнительного подогрева, легко протекает при комнатной температуре;
• Доступность материалов: перекись водорода можно купить в любой аптеке, а лимонную кислоту достать в каждом супермаркете или местном магазине;
• Травильный раствор совершенно безопасный для человека и его одеяний. Стоит отметить, что при попадании налицо, глаза и кожу желательно обильно промыть водой;
• Низкая цена ключевых элементов. На проведение химического опыта требуется от силы 15-30 рублей.

Недостатки:

• При превышении концентрации лимонной кислоты в емкости могут образовываться осадки – остатки травления и меди. Образовавшиеся осадки затрудняют протекание реакции и могут оставлять темные пятна на металле.

Приготовление растворов

Травление меди дома в ювелирных целях

Раствор персульфат аммония до и после травления меди

После внимательного взвешивания всех «за» и «против» каждого из способов, вы можете подобрать себе оптимальный для проведения опытов в домашних условиях.

Итак, травление меди хлорным железом требует пустой емкости, куда кладется равномерным слоем ключевой ингредиент. Весь процесс делается в перчатках. На железо аккуратно кладется медь. Емкость закрывается пластиковым пакетом или крышкой и оставляется в любом месте, желательно подальше от стола или продуктов питания.

При травке медных деталей при помощи купороса и соли вам понадобится: соль, медный купорос, любая емкость и вода. Соль и купорос смешивается в консистенции 1:1 и растворяются в чашке воды. Медь помещается в открытый сосуд, поскольку воздух также принимает участие в химической реакции.

Травка металла в домашних условиях персульфатом достаточно простая.

Набор для приготовления раствора перекиси водорода с соляной кислотой

Возьмите неглубокий сосуд, насыпьте в него порошок и залейте небольшим количеством воды. Дождитесь его полного растворения и положите медное изделие, накрыв крышкой.

Для очищения поверхности медного изделия в домашних условиях при помощи перекиси водорода и соляной кислоты потребуется небольшой сосуд. В него выливается 100 гр. перекиси и кладутся 2 таблетки кислоты. После полного растворения кислоты в емкость добавляется медь.

Перекись водорода + лимонная кислота – это самый простой способ очистить металл и придать его поверхности гладкой формы.

Для проведения опытов понадобится небольшой сосуд в виде металлической кастрюльки или лотка. В емкость наливается 200 мл перекиси водорода и высыпается 5 г лимонной кислоты.

Содержимое лотка размешивается при помощи металлического предмета или деревянной палочки, после чего добавляется медное изделие.

Химическая реакция в таком растворе протекает очень быстро, поэтому не отходите от лоточка и приготовьтесь вынуть медь сразу, после того, как она станет светлеть.

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.

Травление нержавейки хлорным железом

Качество и точность сверления зависит от остроты рабочего инструмента. Кроме того, в отличие от столового ножа, сверло должно быть заточено правильно.

Бывалые слесари могут ровнять режущую кромку на обычном точильном станке, просто удерживая сверло в руках (по крайней мере, с их слов). Но для такого способа нужна сноровка и многолетний опыт.

Даже если у вас твердая рука, и отличный глазомер – без понимания процесса, вы просто испортите инструмент.

Несколько базовых правил заточки (на примере спиралевидных сверл по металлу):

Для лучшего восприятия материала, вспомним устройство сверла.

• Нельзя прижимать острие к наждаку дольше 2-3 секунд за один подход. Металл раскаляется и происходит так называемое «отпускание», то есть лишение закалки. Соответственно теряется необходимая твердость металла. Первый признак – наличие температурных побежалостей на кромке.
• Для сверл диаметром до 4 мм: при каждом касании плоскости наждака сверло удерживается в одном положении: вращение вокруг своей оси недопустимо. Для большего диаметра, геометрия заточки несколько иная.
• На спиралевидных сверлах затачивается только задняя поверхность режущей части.
• Режущая кромка должна быть направлена навстречу вращению точила (при механической заточке).
• Основной угол (на иллюстрации — 2φ) зависит от типа обрабатываемого материала.

Какие сверла точить, и как часто?

Перьевые и другие специальные сверла по дереву в домашних условиях не восстанавливают, да и тупятся они не так быстро. Победитовые наконечники для бетона не точатся в принципе. Остается самый популярный инструмент – спиральные сверла по металлу. Разумеется, их используют и для обработки дерева (пластика, резины и даже камня), но это к теме не относится.

Спиральное сверло. Режущая кромка имеет небольшой размер, поэтому при работе быстро нагревается от трения (нет площади рассеивания). Основная причине затупления – именно перегрев. При правильном использовании износ происходит не так интенсивно. Характерные признаки тупого сверла:

• При работе слышен скрип.
• Вместо завитой стружки из отверстия выходят опилки.
• Моментальный нагрев инструмента без продвижения в глубину.

Важно: Не следует работать тупым сверлом, износ от перегрева будет только прогрессировать.

Итак, пришло время точить инструмент. Вы не желаете испортить сверло, и хотите механизировать процесс.

К вашим услугам мини станки для заточки:

Все приспособления разделены на два вида: насадки или упоры для универсального инструмента, и самостоятельные устройства узкой специализации. Рассмотрим самые популярные из них, от простого к сложному:

Ручной держатель

Это как раз приспособление для тех, у кого твердая рука и глаз-алмаз. Фактически оно позволяет лишь удерживать сверло в заданном положении, не опасаясь поранить пальцы.

Контроль угла визуальный, согласно положению «крыльев» относительно любого ориентира. Преимуществ немного: моментальная готовность к работе, компактность и цена.

Недостатки очевидны: ручной контроль за процессом не добавляет точности.

Упор для электро-точила

По сути, этот элемент не является специальным приспособлением для сверл. Он просто позволяет зафиксировать инструмент под определенным углом. Точность будет выше, чем в предыдущем варианте. Большинство упоров позволяют устанавливать угол наклона, и даже имеют шкалу разметки. И все же приходится полагаться на твердость рук.

Есть и более продвинутые подставки: со сменными элементами и регулировкой не только угла, но и высоты. Приспособления монтируются не на корпус наждака, а на верстак: что делает их более универсальными.

Фактически, такой упор можно приспособить под любое электро-точило. Дополнительный бонус – с помощью такой подставки можно точить ножи, фрезы, отвертки, стамески, и пр.

Полупрофессиональные направляющие для любых типов сверл

Это довольно продвинутый инструмент, который позволяет контролировать характеристики заточки с точностью до микрон. Все линейные параметры надежно фиксируются, значения выставляются по разметке. Сверло крепится в желобе, случайное смещение или поворот вокруг своей оси исключен.

Для заточки предусмотрена возможность как линейного перемещения, так и движения кромки по траектории дуги (для конической заточки сверл большого диаметра). Линейное движение (вдоль оси) может контролироваться мастером, или устанавливается ограничительный упор.

С точки зрения качества обработки – недостатков у приспособления практически нет. Но для правильной заточки оператор должен знать параметры сверла. То есть, автоматика отсутствует: поэтому инструмент относится к разряду профессионального.

Как развитие линейки – направляющая с собственной точильной установкой. Нет необходимости устанавливать упор на верстак и менять диски. Фактически – вы имеете полуавтоматический настольный станок для заточки.

Важное замечание: Все перечисленные приспособления предназначены для работы со стандартными электро-точилами. Поэтому перед началом обработки сверл, желательно установить специальный наждачный диск.

Электрические машинки для заточки

Представляют собой специализированный электроинструмент для выполнения единственной задачи: заточка спиральных сверл.

Пользоваться станком может даже человек, далекий от техники (хотя, зачем ему острые сверла?). От оператора требуется лишь определить диаметр сверла и погрузить его в соответствующее отверстие.

Работать удобно, ошибки практически исключены. Однако все сверла точатся «под одну гребенку». Расплата за простоту использования – отсутствие гибкости в настройках.

Для домашнего применения – лучший выбор: особенно если имеется дополнительная насадка для заточки ножей и ножниц.

Есть версии для мастеров. Сверло устанавливается с учетом параметров заточки, процесс может контролироваться оператором.

Выбирается угол заточки, способ обработки кромки (линейная или конусная), глубина снятия металла. Сверло располагается не в общей обойме, а в индивидуальном картридже.

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.

Обезжиривание в органических растворителях.

Органические растворители имеют незначительное поверхностное натяжение (20-30 MH/M), хорошо смачивают обрабатываемую поверхность и легко проникают в труднодоступные участки.

Обработку проводят различными способами — погружением, струйной под давлением 0,03 до 0.1 МПа, обработкой, в паровой фазе и комбинированным методом.

• Спирты: метиловый спирт, циклогексанол, этиленгликоль;
• Эфиры: этилцеллозоль, этилацетат, бутилацетат;
• Кетоны: ацетон, циклогексанон;
• Ароматические углеводороды: безнол, толуол, ксилол, сольвент;
• Нефтяные растворители: бензин, керосин, уайт -спирит, петролейный эфир;
• Хлорированные углеводороды: метиленхлорид, четыреххлористый углерод, дихлорэтан, трихлорэтилен, трихлорэтан, тетрахлорэтилен;
• Фторсодержащие растворители: 1,2,2-трифтортрихлорэтан — хладон 113, тетрафтордиброметан — хладон 114 BB.

Эффективность удаления жировых загрязнений наиболее популярными растворителями уменьшается в следующем порядке:

Исходя из таблицы все более широкое применение находят фтор- и хлорсодержащие углеводороды и прежде всего: хладон 113 и трихлорэтилен. Еще одним преимуществом хладона 113 и трихлорэтилена является пожаровзрывобезопасность. Пожароопасность растворителей характеризуется температурой вспышки, температурой самовоспламенения паровоздушной смеси и температурными пределами воспламенения.

Хлорированные углеводороды не огнеопасны, относительно устойчивы и стабильны, но токсичны и требуют строгого соблюдения правил техники безопасности. Эти вещества обладают высокой растворяющей способностью по отношению к маслам и смазкам растительного, животного и минерального происхождения.

2.1 Обезжиривание в растворяюще — эмульгирующих средствах.

Если очистку по каким-либо причинам необходимо производить при невысокой температуре (до 50°С) или загрязнения труднорастворимы, используются РЭС (растворяюще — эмульгирующие средства).

РЭС находят все более широкое применение в промышленности. Обезжиривание производят предварительно только в РЭС или в смеси ЭС c другими растворителями; далее обработанные детали погружают в воду или водный раствор СМС. Растворитель и оставшиеся загрязнения эмульгируются и переходят в раствор, обеспечивая очистку поверхности изделий.

Серийно выпускаются промышленностью средства AM-15 и «Ритм». Применять эти средства нужно в герметизированных установках — машинах погружного типа, соблюдая специальные инструкции и правила безопасности.

Растворы РЭС в сравнении с СМС при идентичных условиях обработки в 5 — 15 раз эффективнее и в 3 — 6 раз расходуют меньше тепловой энергии.

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.

Подготовка металла к нанесению рисунка

Необходимо подготовить клинок к нанесению рисунка и к самому процессу травления. Если нож разборный, обязательно разберите его. Освободив клинок, проще будет работать. В цельном изделии обязательно следует изолировать рукоять.

Неважно, из какого она материала, кислая среда навредит любому. Изолента в роли изолятора, подойдёт прекрасно. Обрабатываемую поверхность клинка, необходимо тщательно протереть ацетоном. Задуманный рисунок хорошо ляжет на обезжиренную поверхность. Пальцами заготовки стараемся не касаться.

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!

Химическое обезжиривание.

Удаление загрязнений с поверхности происходит обычно 2-мя путями: эмульгированием (для жидкой фазы) и диспергированием (для тверой фазы). Во всех случаях загрязнения переводятся в моющий раствор. Количество загрязнений, которое может «вместить» в себя раствор называется емкостью.

Химическое обезжиривание состоит из 4-х этапов:

1) Смачивание поверхности деталей, проникновение в трещины и поры пленки загрязнений. Смачивание (как явление) — растекание капли моющего раствора по обрабатываемой поверхности. Определяется краевым углом смачивания (Θ) — углом, образуемым касательной к поверхности растекающейся капли с твердой поверхностью. Если Θ <90°, то поверхность смачивается (гидрофильная), в противном случае — нет (гидрофобная). Чистая металлическая поверхность всегда хорошо смачивается.

2) Уменьшение связи частиц загрязнения между собой и с поверхностью.В дальнейшем частицы отрываются и переходят в раствор. Одновременно может идти омыление жиров и масел.

3) Обволакивание частиц загрязнений в растворе молекулами моющего средства. препятствующее укрупнению частиц и оседанию их на отмываемой поверхности.

4) Стабилизация в растворе частиц загрязнений во взвешенном состоянии. Предотвращение их повторного осаждения на детали. Стабилизация повышается при образовании в растворе пены, т.е. системы, в которой средой выступает жидкость, а дисперсной фазой — газ.

Пенообразующая способность синтетических моющих средств:

Слишком активное образование пены может создавать трудности при эксплуатации моющих растворов в механизированных и автоматизированных установках. Введение в pacтворы синетических моющих средств или пеногасителей (ПМС-200, КЭ-10-12 и др.) снижает пенообразование, но при этом уменьшается и их моющая способность.

Свойствами раствора химического обезжиривания являются:

• Поверхностное натяжение;
• Поверхностная активность;
• Емкость по загрязнениям.

В состав раствора химического обезжиривания чаще всего входят:

• Щелочной агент;
• Фосфаты;
• Силикаты;
• Поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Существуют также кислые растворы обезжиривания, но они применяются реже.

Свойства неорганических компонентов растворов обезжиривания:

Рассмотрим действие каждого компонента щелочного раствора подробнее.

3.1 Роль щелочного агента при химическом обезжиривании.

Обычно в этой роли выступает гидроксид натрия, реже — карбонат натрия (для более «мягких» составов).

Щелочность раствора обезжиривания влияет на:

• его способность омылять жиры;
• нейтрализовывать кислотные компоненты загрязнений;
• снижать контактное напряжение;
• уменьшать жесткость воды.

Щелочность бывает общей и активной. Моющее действие зависит от последней (рН раствора).

Воздействие раствора на определенные загрязнения зависит от рН:

• для асфальто-смолистых загрязнений рН должен равняться 11,8-13,6;
• для масел — 10,8-11,5.

С другой стороны, важно, чтобы обезжиривающий раствор не был агрессивен к обрабатываемым деталям. С этой целью рН нужно поддерживать:

• для цинка и алюминия 9-10;
• для олова <11;
• для латуни <12-12,5;
• для стали <14.

С целью уменьшения агрессивности раствора в него могут добавляться ингибиторы коррозии.

Реакция омыления (щелочного гидролиза) жиров — одна из основных реакций обезжиривания, протекающая с участием щелочных агентов. Схема ее представлена ниже:

Промежуточным продуктом реакции являются жирные кислоты, которые потом и образуют соли.

Нагревание усиливает действие щелочного агента.

3.2 Роль фосфатов при химическом обезжиривании.

Действие фосфатов сводится к следующему:

• Стабилизация рН по мере изработки раствора. О важности рН было сказано выше.
• Связывание солей жесткости (Ca, Mg) в комплексы и умягчение воды. При этом растворимость карбонатов и кальциевых мыл повышается. Особенно сильным эффектом обладают полифосфаты.
• Стабилизация загрязнений в растворе. Этому способствует суспензирующее и пептизирующее действие. Триполифосфаты в три раза более эффективны, чем фосфаты.
• Улучшение смываемости раствора. Фосфаты не только хорошо смываются сами, но и улучшают смываемость щелочных агентов.

Избыток карбонатов может ингибировать действие фосфатов.

Количество триполифосфата требуемое для умягчения воды:

3.3 Роль силикатов при химическом обезжиривании.

Силикат натрия (метасиликат натрия, жидкое стекло) — вещество переменного состава mNaO*nSiO2 с различным отношением (модулем) m:n. Это отношение составляет обычно от 1:2 до 1:4.

рН раствора силиката натрия равен:

• 11,8 для 1%;
• 12,6 для 5%.

Введение силиката натрия в моющий раствор приводит к следующим последствиям:

• Снижение агрессивности раствора
• Повышение его эмульгирующего действия
• Формирование на обрабатываемой поверхности тонкой пленки, защищающей деталь от коррозии при межоперационном перемещении или хранении. Однако, эта пленка ухудшает адгезию наносимых далее покрытий.

3.4 Роль поверхностно-активных веществ (ПАВ) при химическом обезжиривании.

Что такое ПАВ? Для ответа на этот вопрос нужно начать с рассмотрения поверхностного натяжения и поверхностной активности.

Рассмотрим несколько слоев молекул жидкости, внешний из которых граничит с воздухом. Указанные явления возникают тогда, когда силы притяжения молекул внешнего слоя молекулами нижних слоев не уравновешиваются притяжением молекул воздуха.

Поэтому молекулы внешнего слоя стремятся втянуться внутрь жидкости, вследствие чего поверхность жидкости стремится к уменьшению.

• Силы поверхностного натяжения
  — силы, стремящиеся сократить поверхность. Они измеряются работой, которую необходимо затратить для увеличения поверхности жидкости на 1 см2.
• Свободная поверхностная энергия
  — произведение поверхностного натяжения на площадь поверхности.
• Поверхностная активность
  — способность веществ понижать свободную поверхностную энергию.

ПАВ — вещества, понижающие поверхностное натяжение раствора. В моющем растворе они обеспечивают смачивание загрязненных поверхностей.

ПАВ разделяют на:

• Катионные;
• Анионные;
• Неионогенные.

У синтетических ПАВ меньше критическая концентрация мицеллообразования, т.е. концентрация ПАВ, при которой достигается максимум моющего действия.

• К катионным ПАВ

относят соли первичных, вторичных и третичных аминов, четвертичные аммониевые основания и другие соединения. Катионные ПАВ редко применяются, т.к. их эффективность при обезжиривании низка.
• К анионным ПАВ
относятся мыла карбоновых кислот, алкилсульфокислоты, алкилсульфаты, алкиларилсульфонаты, например, сульфонол НП-1, сульфонол НП-З, ДС-. Анионные ПАВ диссоциируют в водной среде с образованием отрицательно заряженных органических ионов.
• Неионогенные ПАВ
(в отличие от анионных) не имеют гидрофильной солеобразующей группы и не диссоциируют в водных растворах. Они устойчивы в щелочной, кислой и нейтральных средах. Примеры: полиэтиленгликолевый эфир (ОП-7, ОП-10, ОП-20, ОП-ЗО), синтанол (ДС-Ю, ДТ-7).

Особое внимание должно быть обращено на необходимость применения биологически мягких ПАВ, т.е. безвредных для бактериальной флоры. Биологически жесткие ПАВ приводят к загрязнению естественных водоемов. К ним относятся HП-l, ОП-7, ОП-10, контакт Петрова, альфапол 8, альфапол 9, алкилсульфонат, хлорный сульфонол.

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.

В чем заключается электрохимическое обезжиривание?

После химического обезжиривания следует стадия электрохимического обезжиривания.

Во время э/х обезжиривания деталь загружается в раствор, аналогичный по составу раствору химического обезжиривания. При этом она может выступать как катодом, так и анодом. При подаче на нее тока на ней начинается выделение либо водорода, либо кислорода, в зависимости от полярности. На каждый ампер водорода всегда выделяется в 2 раза больше, чем кислорода. Кроме этого, пузырьки водорода мельче.

Э/х обезжиривание обладает следующими тремя действиями на загрязнения:

• Удаление загрязнений химически по аналогии с раствором химического обезжиривания;
• Снижение поверхностного натяжения жировой пленки за счет поляризации очищаемой поверхности;
• Механическое удаление загрязнений активно выделяющимся с очищаемой поверхности водородом (на катоде) или кислородом (на аноде).

Глянцевая бумага

Кроме глянцевой бумаги (ее можно купить в магазинах товаров для творчества, а можно просто вырезать лист из журнала), потребуется лазерный принтер, приложение для работы с изображениями и утюг. Изображение рисунка следует сделать зеркальным и распечатать в натуральную величину. Изображение прикладывают к поверхности и проглаживают несколько раз. После остывания заготовки бумагу смывают теплой водой, а тонер остается на поверхности детали. Тыльную и боковые поверхности, не подлежащие протравке, нужно защитить лаком или пластилином.

Глянцевая бумага для травления

Основное достоинство метода — можно точно переносить мельчайшие детали изображения.

Основной недостаток — работать таким образом можно только с плоскими или цилиндрическими заготовками. Способ весьма популярен при изготовлении печатных плат.

Процесс травления для других материалов

Кроме металлов, операции травления подвергают и другие материалы. Наиболее часто встречается протравливание стекла с декоративными целями. Травление осуществляют в парах плавиковой кислоты, единственной, способной растворить стекло. На этапах подготовки проводится предварительная кислотная полировка поверхности изделия, потом на нее переводится контур будущего изображения. Защитные покрытия для стекла делают из смеси воска, канифоли и парафинов. После нанесения защитного покрытия заготовку окунают в травильную емкость.

Применение плавиковой кислоты создает на поверхности красивую матовую структуру. Чтобы получить гладкую, прозрачную поверхность, в протравочную смесь добавляют концентрированную серную кислоту. Для получения рельефного, глубокого узора операцию повторяют.

Протравы, используемые для стали

Большой популярностью среди домашних мастеров — травильщиков пользуется азотная кислота. Ее применяют как единственную основу для протравы, так и в смеси с виннокаменной или соляной. Раствор для травления металла на основе смеси азотной и соляной кислоты обладает очень высокой химической активностью, и обращаться с ним следует крайне осторожно.

Для обработки твердых и специальных сортов стали используют смеси азотной и уксусной кислоты. Обработку проводят в два этапа. Сначала готовят специальную предварительную протраву — глифоген, представляющий собой смесь воды, азотной кислоты и этилового спирта. В ней деталь выдерживают в течение нескольких минут. Далее заготовку промывают раствором винного спирта в дистиллированной воде и тщательно высушивают. После этого проводят основное протравливание.

Для травления чугунов применяют растворы серной кислоты средних концентраций.