Травление хлорным железом стали: Травление нержавеющей стали: кислотами, пастами, хлорным железом

Травление нержавеющей стали: кислотами, пастами, хлорным железом

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:

• Кислотная очистка;
• Электролитическая очистка;
• Очистка пастами.

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:

1. Первоначальным этапом считается обезжиривание верхнего слоя стали, с последующей зачисткой заусениц и ожогов;
2. Далее происходит травление в сернокислотных ваннах. Во время процесса кислотный состав разъедает шероховатость на поверхности, окалины и заусенцы. Наилучшим показателем температуры во время разъедания является 60-80 градусов по Цельсию. В течение процесса важно контролировать данный параметр. Продолжительность травления зависит от концентрации кислоты (10-12%) и маркировки стали. Стоит быть внимательней, так как истощение кислотной ванны приводит образование точечной коррозии на поверхности металла. К примеру, сталь с содержанием хрома (18%) и никеля (8%) потребует 20-40 минут обработке сернокислотной ванне. Есть возможность сократить время данной процедуры в несколько раз. Для этого следует контролировать уровень атмосферы.
3. Следующий шаг — промывка заготовки в большом количестве жидкости.
4. Следом стоит погрузить обрабатываемую деталь в ванну, которая наполнена азотнокислым раствором. Время процедуры занимает от 5 до 15 минут с учётом температуры ванны 50-70 градусов по Цельсию.
5. Заключительный этап – повторное ополаскивание проточной водой.

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:

• Обезжирить стальную заготовку любым доступным средством;
• Промыть деталь в проточной воде и высушить;
• Залить ванну для обработки ортофосфорной кислотой по пропорции 150 мг на литр воды;
• Поместить сплав в емкость и ожидать в течение часа;
• Достать и промыть в проточной воде очищенную деталь.

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.

Электролитическое травление

Суть электролитической очистки заключается в неравномерной анодной обработке различных структурных элементов, а также в избирательной окраске металла из-за появления пленок. Отличительной чертой данной обработки считается имение внешних источников тока.

Максимально эффективна электролитическая обработка во время определения макроструктуры металлов, сплавов подвергшихся деформации, а также высоколегированных сталей, которые отличаются высокой химической устойчивостью. Электролитическая обработка имеет три вариации травления:

• Очистка посредством анодного растворения;
• Анодная пленочная очитка;
• Катодная пленочная очистка.

Самым распространённым методом электротравления считается анодное растворение, благодаря которому рельеф на поверхности образуется в результате отдельных границ или фаз зерен.

Травление готовыми пастами

На данный момент современный рынок обеспечен огромным ассортиментом различных паст для травления нержавеющей стали. Главная задача пасты – изменение неровностей окрашенной поверхности в результате высоких перепадов температуры, а также очистка сварных швов. Процесс использования травильной пасты достаточно прост и может быть применён даже в домашних условиях. Нержавейка после сварки хорошо очищается пастой густой концентрации, ведь её эффективность уже начинает проявляться при температуре 80 градусов. Перед травлением металлическую поверхность необходимо очистить от коррозии и прочих дефектов.

Процесс травления пастой состоит из следующих шагов:

• Обработка верхнего слоя заготовки пастой слоем до нескольких сантиметров;
• Выдержка в течение полутора часа;
• Промывка под проточной водой.

Травление пастой идеально подходит для обработки сварных швов на нержавеющих марках стали. После правильной обработки поверхность способна выдерживать коррозийные атаки в самых неблагоприятных условиях.

зачем это надо и как лучше это делать?

Красивый нож – это особая тема. Даже те, кто не увлекается холодным оружием, могут подолгу рассматривать эксклюзивные авторские образцы с причудливым переплетением узоров. Резная ручка – это очень красиво, но орнамент или сюжетная роспись на клинке вызывает невероятное восхищение. Наносят такие росписи с помощью техники травления металла.

Травлением называется процесс, при котором с поверхности клинка химическим способом удаляется часть металла. Производится это исключительно в художественных, декоративных целях, поэтому так и называется – художественное травление. Этот метод известен давно, вместе с чеканкой его применяли еще несколько веков назад для декора оружия, украшений и предметов быта. На Руси для травления применяли квасной уксус, а в восточных странах – соки растений и фруктов.

Суть метода

На участки лезвия, которые не должны быть затронуты, наносится специальное покрытие, стойкое к воздействию химии. Затем металл погружается в агрессивную жидкость (это может быть кислота, электролиты). Незащищенный слой металла «съедается», оставляя под защитным покрытием рисунок или надпись. Травление бывает многослойным – в этом случае его проводят в несколько этапов.

Можно проводить процесс двумя способами: протравливать «поле», защищая контуры рисунка, или травить только контуры орнамента.

Методы травления металла

Существует три основных технологических способа травления:

• Жидкий (химический). Используются кислотные растворы.
• Электрохимический. Через раствор электролита пропускают электрический ток. Катодом для стали может служить медная или латунная пластина.
• Сухой (ионно-плазменный). Верхний слой «выпаривают» пучком ионизированной плазмы.

Последний метод применяется только на производстве, так как требует специального оборудования. Остальные вполне возможно осуществлять в домашних условиях.

Как происходит травление?

Сначала разрабатывается эскиз (орнамент, сюжетный рисунок, надпись, логотип). Его можно подготовить в компьютерных программах обработки изображений. Если узор будет с обеих сторон ножа, распечатывается два варианта в зеркальном отражении. Затем рисунок переносится на лезвие, сначала тонкой ручкой, потом процарапывается скрабберами – специальными инструментами с разной заточкой.

Перед нанесением рисунка поверхность, которая должна остаться нетронутой, обезжиривается и лакируется. Для этого используют асфальтовый лак, стойкая разметочная краска или обычный лак для ногтей. Также следует защитить торцы изделия и его РК (режущую кромку).

Перед травлением нож следует разобрать, а если травится складной нож, тщательно защитить шарнир и фиксатор, иначе механизм испортится.

Можно погружать лезвие в кислотную ванну (не более чем на 10 минут) или производить целенаправленное травление ватной палочкой или тампоном. После этого тщательно промыть водой и проконтролировать результат, при необходимости повторить. После травления нож очищают от остатков лака, промывают и шлифуют.

В жидком травлении используют множество различных составов: раствор соли и медного купороса, смесь лимонной кислоты, соли и перекиси водорода, соляную, азотную, уксусную кислоты. Часто используют хлорное железо – его можно купить в магазине радиодеталей. Процентное соотношение веществ в составе смеси обычно устанавливают экспериментальным путем.

Отметим, что у метода травления есть и обратная сторона: иногда с помощью этой техники недобросовестные производители подделывают структуру дамасской и булатной стали. Поэтому рекомендуем быть очень внимательными при приобретении таких ножей и покупать их только в проверенных магазинах с репутацией.

Растворы для травления

Травление — это процесс, при котором металл удаляется химическим способом. Такое удаление осуществляется погружением металла в травящий раствор (раствор кислоты) или в раствор хлористых солей. Все эти растворы опасны, их хранение, применение и обращение с ними требует осторожности. Те участки металла, которые не должны подвергаться травлению, защищаются так называемым «резистом».

.

Меры предосторожности.

• Работайте в хорошо проветриваемом месте.

• Используйте защитную одежду (резиновые перчатки, фартук, очки и противогаз).

• Всегда добавляйте кислоту к воде, иначе возможно разбрызгивание.

• Под рукой должен быть нейтрализующий реактив. Хорошо подходит пищевая сода.

• От небольших количеств реактивов избавляйтесь, нейтрализуя их и выливая на землю. Не пользуйтесь общественной канализационной системой.

• Утилизацию больших количеств или особенно опасных растворов следует доверить специализированным организациям.

• Храните кислоты в стеклянных или пластиковых бутылках с узким горлышком в закрытом прохладном месте. Никогда место хранения кислот не должно располагаться выше человеческого роста.

Нет нужды пользоваться сильными или быстродействующими травильными растворами. Медленно травящий реагент обычно дает более ровное травление и меньше разъедает стенки углублений. Достижению равномерного травления способствует перемешивание раствора перышком или тканевым тампоном.

Кислоты и вода имеют заметно различающиеся плотности. Поэтому перемешиваются они медленно. Травящие растворы надлежит составлять, по меньшей мере, за час перед применением.

Здесь приведены составы для самых различных металлов, и даются они в порядке от наиболее распространенных до очень редко используемых. Считается, что растворы будут готовиться из кислоты реагентной чистоты (см. Acid — Кислота, стр. 105).

Если брать технические кислоты, необходимо делать пересчет. С приведенными здесь травящими растворами, кроме раствора для титана, можно работать в стеклянной или пластиковой посуде. Фтористоводородная кислота реагирует со стеклом, и ее следует хранить и использовать в подходящем пластиковом сосуде.

Для золота

Царская водка. 1 часть азотной кислоты (25%) 3 части соляной кислоты (75%)

или

4 части азотной кислоты (7%). 8 частей соляной кислоты (14%) 1 часть перхлорида железа (2%) 45 частей воды (77%)

Для серебра

1 часть азотной кислоты (25%) 3 части воды (75%)

или

5 частей азотной кислоты (50%). 4 части воды (40%). 1 часть изопропилового спирта (ю%)

Для меди или никеля

1 часть азотной кислоты (50%) 1 часть воды (50%)

или

(медленное, равномерное травление) Раствор хлорного железа (юо%). (См. примечание на стр. 77)

или

(медленное, равномерное травление) 15 частей бихромата калия (13%). 20 частей серной кислоты (17%). 8о частей воды (70%)

Для латуни	Для свинца, олова или пьютера
1 часть азотной кислоты (50%) 1 часть воды (50%)	1 часть азотной кислоты (20%) 4 части воды (8о%)
или	Для стали или железа
(медленное, равномерное травление) Раствор хлорного железа (юо%)	2 части соляной кислоты (67%) 1 часть воды (33%)
или	или
75 мл серной кислоты (7%). 15 мл азотной кислоты (1,5%). 1 капля соляной кислоты (0,25%). 1/32 чайной ложки гидроксида натрия (0,25%). I л воды (91 %)	(легкое травление). 1 часть азотной кислоты (20%) 4 части воды (8о%). или
Для алюминия	(медленное, равномерное травление) раствор хлорного железа (юо%)
12 мл нашатырного спирта (2%) 1,5 г сульфата меди (2%) юо г гидроксида натрия (6%). 2 л воды (90%)	Для цинка. 1 часть серной кислоты (6%) 16 частей воды (94%)
или	или
(медленное, равномерное травление) 1 часть соляной кислоты(2%). 20 частей воды (98%)	1 часть азотной кислоты (ю%) 9 частей воды (90%)
или. (быстрое травление). 1 часть соляной кислоты (20%). 4 части воды (8о%). Для титана. 2 части плавиковой кислоты 2 (20%) 2 части азотной кислоты(го%). 6 частей воды (6о%)	Хлорное железо можно купить в готовом для применения виде в магазинах, торгующих принадлежностями для электронного оборудования. Там он продается как трави-тель для изготовления печатных плат. Хлорид железа нейтрализуют нашатырным спиртом. После травления поверхность металла следует нейтрализовать. ‘Плавиковая (фтористоводородная) кислота чрезвычайно опасна, хранить ее и работать с ней следует с повышенной осторожностью. Плавиковая кислота разъедает стекло и должна находиться в контакте лишь с соответствующей пластиковой посудой.

Травление на ноже для ленивых. / Мастерская / НеПропаду

Делюсь личным опытом в этом несложном как оказалось деле.
Т.к. занимаюсь радиолюбительством, то частенько делаю печатные платы техникой ЛУТ (Лазерно-утюжная технология). Недавно мне был задан вопрос товарищем байкером: можно ли травить сталь чтобы делать разные фуськи и как именно это делать. Порыв инет я убедился в том что раствор хлорного железа в воде жрет не только медь на текстолите но и практически любое железо. В чем я смог убедиться когда оно мне пролилось на балконный лист оцинковки и уже на следующий день я наблюдал там приличные дыры… Короче я подумал а пуркуа бы и не па…
Итак нам надо:
Хлорное железо 200г (70руб)
Вода 0,5 литра (из под крана)
Принтер ЛАЗЕРНЫЙ черно-белый.
Лист бумаги с текстом и наименьшим количеством картинок из журнала «Популярная механика» или «Железо». Из журналов «Лиза» и прочих бумагу принтер жует почему-то…
Утюг.
Комп с вордом или любым графическим редактором кому что нра. Я делал в ворде, там рисунок проще всего растянуть как угодно.
Образец рисунка — взял на сайтах татуировок.
Технология.
Выбираем рисунок растягиваем как нравится.
Берем нож или железку, зачищаем шкуркой нулевкой.
Печатаем рисунок на участок с текстом подготовленного листа.
Прикладываем на нож и гладим горячим утюгом пока не пристанет и тонер слегка не проступит через бумагу.
Если надо то делаем то же и на второй стороне ножа.
Суем нож под воду (в тазик или ковш)минут на 5-10.
Пальцем начинаем тереть по бумаге. Бумага скатывается, а тонер остается на металле.
Если тонер слез, то заново шкурим и по новой делаем рисунки и гладим утюгом сильнее и дольше.
После этого защищаем остальную поверхность ножа где не будет травления либо покрасив краской, НЦ-лаком, битумным лаком. Я, в безмерной лени своей и вовсе обернул скотчем…
Значит так. ВАЖНО. Если хотите что бы травление было качественным, то придется пройтись по рисунку сверху либо маркером с краской. Т.е. чем либо его «усилить», т.к. тонер прилипает с мааленькими дырочками и будут подтравы. То же касается и мелких огрехов при переводе рисунка.
Суем предмет с рисунком в раствор 200г хлорного железа в 500мл воды. (Растворяйте не все сразу а частями — греется).
Периодически достаем и под струей воды проходим малярной кисточкой. Через пару часов получаем заметное травление на 0,3-0,5мм.
Потом все затираем шкуркой и полируем или не полируем… В зависимости от ленивости

Образец получившегося снизу.Как я говорил — получились подтравы, но орнаменту это придало так сказать… старину что ли…




Получилось конечно так себе но для первого раза не плохо
P.S/ Любое травление и надписи делает нож менее прочным и ломается он обычно как раз по линии травления.
Всем успехов. 73!

Травление алюминия хлорным железом. Как я делал гравировку на алюминии у себя дома. Травление металла. Демо видео травления алюминия

Я долго искал приемлемый метод чернения металла, который можно было бы применить в домашних условиях и получить приемлемое качество чернения.

Самый доступный казался это купить баллончик с матовой черной краской и закрасить нужные части. Но даже этот метод не такой уж и простой. Нужно подготовить среду, и точно не в квартире, а хотя-бы в гараже. И к тому же краску можно легко поцарапать.

Про метод анодирования я вообще умолчу, он требует повышенной техники безопасности и всякие эксперименты с серной кислотой меня не располагают.

Совсем недавно узнал о методе чернения хлорным железом. Чисто случайно — на рынке один человек сказал, что он опускает блестящие детали в отработку от вытравления печатных плат и получает таким образом хорошее чернение. Я подумал, хорошая идея, но в общем-то не обязательно искать отработку, достаточно просто найти хлорное железо (FeCl3) и сделать такой же раствор.

Хлорное железо я нашел и заказал через Интернет у частного продавца на доске объявлений, пакетик 200 г мне обошелся с почтовой пересылкой примерно 50 грн.

Я был приятно удивлен, поскольку в основном хлорное железо и продают для радиолюбитетей. Я и сам раньше увлекался радиотехникой, лет так 15 тому, и думал что сейчас эту индустрию уже давно вытеснили китайские готовые радиотехнические решения. Оказалось не вытеснили, раз есть предложение на хлорное железо, есть и спрос. Но не буду отходить от темы, далее по делу…

Я чернил этим методом алюминий, дюраль, сталь и латунь. И могу сказать, что лучше всего получилось с алюминием. Немного хуже, но приемлемо зачернилась дюраль. Сталь не зачернилась, но покрылась налетом, напоминающим ржавчину, она перестала блестеть, хотя бы так, все же стало немного лучше чем было. Латунь немного поменяла цвет — стала немного краснее, перестала блестеть, стала матовой, но черной не стала.

Метод чернения алюминия хлорным железом

Мне нужно было зачернить пару дюралевых колечек для макромеха и пару алюминиевых переходничков. Для такого небольшого количества деталей достаточно 15-20 грамм хлорного железа.

Хлорное железо в посуде для приготовления раствора

Вначале нужно развести его с небольшим количеством воды. На такое маленькое количество железа, воды нужно совсем немножко. Важно, чтобы в результате получилась густая смесь. чтобы она не растекалась а намазывалась на поверхность. Я делал на глаз — чем гуще раствор, тем лучше.

Пока раствор “настаивается” подготавливаем наши детали к чернению. Очищаем их от возможной грязи и пыли и обезжириваем. Я просто помыл их с мылом под краном, этого было достаточно.

Теперь, когда раствор готов, берем какую-то палочку. например для чистки ушей с ваткой на кончике. и аккуратно намазываем внутренние поверхности переходника. Я чернил только их, предпочитая оставить снаружи их блестящими. Следите, чтобы раствор оставался на поверхностях, а не стекал.

Деталь с намазанным раствором хлорного железа

В моем случае алюминиевые детали почернели через 7-10 минут. Дюраль темнела чуть дольше, может минут 20, точно время не засекал.

Дюралевое колечко потемнело

В результате поверхность стала темно-серая, матовая. Не бликует, что и требовалось получить.

Если результат вас не удовлетворил, можно промыть детали и пройтись еще раз оставшимся раствором. Я так и сделал с дюралью, сталью и латунью, в надежде что получится лучше.

Дюраль стала выглядеть заметно лучше, сталь и латунь остались такими же. Можно также оставить их намазанными на более длительное время.

После достижения чернения детали можно промыть проточной водой и высушить. Далее ими можно пользоваться.

Поверхность того же колечка после помывки и сушки. Чернением доволен.

После того, как я зачернил кольцо для макромеха, которое изначально блестело, контраст на фотографиях намного улучшился, особенно это стало заметно снимая черные детали с длинными выдержками.

Еще одна алюминивая деталь, зачерненая по тому же методу

А вот что случилось с латунью Она вообще не потенмнела, но стала матовой и немного поменяла цвет

Вот такой, относительно простой и качественный метод чернения. Надеюсь что будет полезен не только мне, но и другим энтузиастам.

Наиболее часто используемым средством для травления алюминия является водный раствор едкого натра с или без добавок. Он используется для общей очистки в тех случаях, когда необходимо произвести удаление оксида, смазки или субповерхностного детрита с большей продолжительностью травления для получения глянцевого или матового покрытия. Это используется при производстве именных табличек или декоративных архитектурных элементов, для глубокой гравировки или химического травления. Данный метод травления является достаточно дешевым, однако он в то же время может стать слишком сложным для исполнения.

Растворы для декоративного травления могут содержать от 4-10% и более едкого натра, рабочая температура будет составлять 40-90ºС, при этом может так же возникнуть необходимость в использовании увлажняющего средства для рассеяния смазки и для получения легкого пенного покрытия, а так же в использовании других добавок. Нормальная рабочая температура для очистки и декоративной обработки составляет 60ºС. На рисунке дана скорость удаления металла при различной концентрации и температуре при 5-минутном травлении 99.5% листового алюминия. Эти кривые применимы для свежеприготовленного раствору, при этом меньшие значения относятся к периоду после погружения алюминия в раствор. Сприндж и Швал опубликовали данные касающиеся скорости травления листового алюминия, имеющего чистоту 99.5% и экструзии 6063 в растворах едкого натра с концентрацией 10, 15, 20% при температуре от 40 до 70ºС. Чатерджи и Томас так же провели подробно исследование травления едким натром экструзии 6063 и листов 5005, 3013.

Скорость травления 99.5% алюминия в едком натре.

Алюминий растворяется в едком натре с выделением водорода и формированием составного алюмината, который существует только в щелочном растворе. Происходящая в этом случае реакция может быть записана двумя способами:

Количество свободного едкого натра уменьшается по мере протекания реакции, вместе с этим уменьшается и скорость травления, электрическая проводимость уменьшается, а вязкость растет. Если к ванне вообще не добавляется едкий натр, то реакция протекает очень медленно, однако, в конечном счете, чистый или коричневатый раствор приобретает молочно-белую окраску, начиная с этого момента скорость травления снова начинает возрастать, и растет до значения, немного меньшего, чем начальная скорость травления. Наблюдаемую на этой стадии реакция можно записать следующим образом:

Формируемый гидрат окиси алюминия или Гибсайт имеет форму суспензии, при этом в ходе реакции так же происходит выделение едкого натра, столь необходимого для продолжения травления.

Ионная структура алюмината в растворах, имеющих высокий уровень рН является достаточно сложных вопросом, к счастью оператора эта проблема фактически не касается. Муленар, Эванс и МакКивер провели исследование инфракрасного спектра и спектра комбинационного рассеяния для растворов алюмината натрия в воде и оксиде дейтерия (тяжелая вода), так же они изучали спектр ядерного резонанса для Na и Al. Для концентрации алюминия ниже 1.5М они вывели 4 вибрационные зоны, две из которых были инфракрасно активными при 950 и 725 см-1, а так же 3 зоны комбинационного рассеяния, активные при 725, 625 и 325 см-1. Для алюминия так же существовала тонкая резонансная линия. Все эти факты достаточно легко соотнести с существованием тетраэдрального Al(OH)4-, который является основным носителем алюминия в растворе.

При превышении концентрации алюминия 1.5М, новая вибрационная зона появляется при 900 см-1 для инфракрасной зоны и зоны комбинационного рассеяния при 705 и 540 см-1, в то время как зона ядерного резонанса для алюминия будет значительно расширена без смены положения. Все эти наблюдения можно объяснить с точки зрения конденсации Al(OH)4-, с увеличением концентрации и формированием Al2O(OH)62-, причем в растворах 6М алюмината натрия эти две формы сосуществуют параллельно. Было установлено, что раствор едкого натра при его непрерывном использовании будет поглощать алюминий до тех пор, пока объем свободного едкого натра не сократиться до приблизительно одной четверти от оригинального объема, после чего будет продолжаться травление свободным едким натром, колеблющимся приблизительно на том же уровне с амплитудой, которая зависит от температуры, интенсивности использования и периода паузы. Гидрат в этом случае медленно осядет или кристаллизуется на дне и по бокам резервуара с формированием очень твердого гидрата, который очень трудно поддается удалению, при этом он, к сожалению, стремится осесть на поверхности нагревательных катушек. Здесь мы наблюдаем третью реакцию, т.е. реакцию дегидрирования гидроксида алюминия с формированием окиси алюминия:

Природа данной трансформации показана на рис. 4-10, где различное количество алюминия растворяются в 5% (вес) растворе едкого натра, а измерения проводятся на свободном едком натре сразу после каждого его добавления, а так же по прошествии трех недель. Вплоть до 15 г/л алюминия остается полностью в растворе без изменений количества свободного едкого натра, однако как только начинается осаждение окиси алюминия, которое происходит незадолго до появления свободно различимого осадка, свободный едкий натр восстанавливается до 4%, т.е. до 80% его начального значения. При продолжительном использовании это значения для подобного раствора может колебаться в диапазоне от 1 до 1.5%, иногда возрастая до 2.5%, в случае простоя, длящегося несколько часов. Подобное же соотношение соответствует и для более высокой концентрации едкого натра, причем эти значения фактически не зависят от температуры.

Влияние растворенного алюминия на свободный едкий натр.

Другим важным влиянием алюминия является то, что при увеличении содержания алюминия скорость травления падает, причем достаточно явно, это отражено на рисунке. На практике это означает, что при необходимости поддержания постоянной скорости травления, необходимо увеличивать содержание свободного едкого натра по мере увеличения количества алюминия в ванне.

Итоговая реакция в таком случае будет происходить между алюминием и водой с выделением водорода и алюминия. В теории травление может таким образом продолжаться бесконечно, при этом потери едкого натра будут происходить только в результате уноса. Данный метод работы с травильным резервуаром действительно применим на практике, однако надо помнить о необходимости периодического удаления твердого осадка гидрата. Согласно существующему на настоящий момент опыту при работе в подобном режиме срок службы резервуара может составлять до 2-х лет. Фильтрация растворов едкого натра оказалась не столь успешной, из-за того, что очень мелкий осадок имеет тенденцию очень быстро забивать фильтр, однако в остальном никаких проблем, связанных с применением данной методики, выявлено не было.

Скорость травления в гидроксиде натрия 50 г/л, нитрате натрия 40 г/л при 60ºС в зависимости от концентрации алюминия .

Химический контроль раствора, применяемый перед выпадением осадка или в стабильном состоянии после выпадения осадка включает в себя определение общего количества натра и свободного едкого натра. Содержание последнего может быть вычислено с достаточной точностью для практического применения путем титрования с соляной кислотой, которое производится до тех пор, пока фенолфтолеиновый индикатор не теряет свою окраску. В качестве альтернативы можно так же предложить потенциометрическое титрование. Для восполнения потерь в результате уноса достаточно лишь поддерживать общее содержание едкого натра на фиксированном уровне, так как контролировать колебания свободного едкого натра в растворе не представляется возможным. Для точного определения, при котором в расчет так же принимаются карбонат и растворенный алюминий, применяется более сложный метод расчета, который приводится в таблице.

Одной из наиболее часто встречающихся проблем, касающихся травления с помощью едкого натра, является тенденция вызвать питтинг или «сжигание» части или всей детали, которое сопровождается увеличением скорости травления до 300%. Это обычно происходит в сильно загруженных растворах, которые используются настолько интенсивно, что не имеют возможности восстановления. В этом случае гидрат кристаллизуется на детали, что приводит к увеличению интенсивности локального травления, увеличению температуры и воздействию на границы зерен, которое обладает свойствами кислотного травления. Иногда достаточно тяжело избежать питтинга в растворах этого типа при попытке удаления анодной пленки. Если это происходит, то необходимо понизить температуру.

Таким образом, можно видеть, что, несмотря на кажущуюся простоту процесса травления, на практике может наблюдаться много конкурирующих реакций, которые необходимо осознавать для получения хорошего результата. Основными факторами, ответственными за травление, являются содержание в растворе свободного едкого натра, наличие и количество добавок в ванне, температура раствора, а так же содержание алюминия в растворе. Влияние состава раствора уже обсуждалось ранее, однако температура раствора оказывает сильное влияние на скорость травления. Обычно данный фактор легко поддается контролю, однако на практике из-за экзотермической природы данной реакции часто возникает необходимость в охлаждении травильных ванн, особенно когда они находятся в непрерывном использовании. Большинство травильных ванн используются при температуре от 55 до 65ºС, так как при более высоких температурах может наблюдаться загрязнение в результате травления при переносе, особенно это касается листовых материалов.

Травлением называется процесс, при котором часть металла удаляется с поверхности химическим способом. Используется такой метод для окончательной обработки детали, при подготовке заготовки перед нанесением покрытия (гальванического), а также для создания всевозможных рисунков, орнаментов и надписей.

Суть метода

Травление металлов предусматривает тщательную обработку поверхности. На изделие наносится защитное покрытие, которое стирают в месте рисунка. Затем используют или кислоты, или ванну с электролитом. Незащищенные места разрушаются. Чем больше время выдержки, тем глубже происходит травление металлов. Рисунок становится более выразительным и четким. Существуют различные способы получения гравюры (надписи): может протравливаться непосредственно само изображение или же фон. Зачастую такие процессы комбинируются. Также используют и многослойное протравливание.

Типы травления

В зависимости от используемого для разрушения поверхности материала вещества, выделяют следующие способы травления.

1. Химический метод (его еще называют жидким). При этом используются особые растворы на основе кислот. Таким образом наносят на сплавы орнаменты, надписи.

2. Электрохимическое травление металла — предполагает использование электролитной ванны. Ее заполняют специальным раствором. Также часто при этом используют соли свинца, которые предотвращают перетравливание. Этот способ имеет ряд преимуществ. Во-первых, рисунок получается более четким, а время, необходимое для завершения процесса, значительно сокращается. К тому же такая обработка металла экономична: объем использованной кислоты гораздо меньше, чем при первом методе. Еще одно несомненное преимущество — отсутствие вредных газов (протрава не содержит едкие кислоты).

3. Существует также и ионно-плазменный способ (так называемый сухой). В данном случае поверхность повреждается минимально. Такой метод используется в микроэлектронике.

Травление стали

В основном такую обработку используют для удаления окалины и различных окислов. Данная процедура требует тщательного соблюдения технологии, так как перетравливание основного металла нежелательно. В процессе применяют как химический способ, так и электролитные ванны. Для приготовления растворов используется соляная, серная кислоты. Все детали требуют тщательного обезжиривания поверхности. Даже небольшой отпечаток пальца способен испортить заготовку. В качестве защитного покрытия применяют лак на основе канифоли, скипидара, гудрона. Однако стоит помнить, что составляющие — огнеопасные вещества, поэтому приготовление лака требует большой концентрации внимания и осторожности. После того как завершилась обработка металла, происходит непосредственно сам процесс травления. По его окончании деталь необходимо очистить от лака.

Протравы, используемые для стали

Очень часто для травления стали применяют раствор азотной кислоты. Также используется соляная, виннокаменная (с небольшими добавками азотной). Твердые марки стали протравливаются смесью азотной и уксусной кислот. Глифоген — это специальная жидкость на основе воды, азотной кислоты и алкоголя. Поверхность обрабатывают таким составом несколько минут. Затем промывают (раствор винного спирта в очищенной воде), быстро сушат. Это — предварительное протравливание. Только после таких манипуляций заготовки помещаются в травильный раствор. Чугун хорошо протравливается в растворе серной кислоты.

Травление цветных металлов

Медь и сплавы на ее основе протравливаются с помощью серной, соляной, фосфорной или азотной кислот. Процесс ускоряют растворы хроматов или нитратов. Первая стадия — это удаление окалины, затем происходит непосредственно травление латуни. Алюминий (и его сплавы) травятся в растворе едкой щелочи. Для литейных сплавов используют азотную и плавиковую кислоты. Заготовки с точечной сваркой обрабатываются фосфорной кислотой. Титановые сплавы протравливаются также в два этапа. Сначала — в едкой щелочи, потом в растворе серной, плавиковой, азотной кислот. Травление титана используется для удаления окисной пленки перед нанесением гальванических покрытий. Молибден обрабатывают раствором на основе едкого натрия и перекиси водорода. Кроме того, травление металлов (например, таких как никель, вольфрам) производится с помощью воды, перекиси водорода и муравьиной кислоты.

Существует несколько способов протравливания плат. В первом случае используется вода и хлорное железо. Его можно изготовить и самостоятельно. Для этого в соляной кислоте растворяют железные опилки. Смесь выдерживают некоторое время. Также травление печатных плат осуществляется с помощью азотной кислоты. Весь процесс длится около 10 минут. По его окончании плату необходимо тщательно протереть с помощью пищевой соды, так как она отлично нейтрализует остатки едкого вещества. Еще один состав для протравливания включает серную кислоту, воду, перекись водорода (в таблетках). Гораздо больше времени занимает травление плат таким составом: горячая вода, поваренная соль, медный купорос. Стоит отметить, что температура раствора должна быть не меньше 40 градусов. В противном случае травление займет больше времени. Можно протравливать платы и с помощью постоянного тока. В качестве посуды для данного процесса можно использовать стеклянную, пластиковую тару (она не проводит ток). Заполняют емкость раствором пищевой соли. Именно он является электролитом. В качестве катода можно взять медную (латунную) фольгу.

Процесс травления для других материалов

Широко распространен в настоящее время такой вид обработки стекла, как травление. Используются пары плавиковой кислоты, фтористого водорода. Сначала осуществляется кислотная полировка поверхности, далее наносится рисунок. После данных манипуляций изделие помещается в ванну с травильным раствором. Затем стекло тщательно промывают и очищают от защитного покрытия. В качестве последнего можно применять смесь на основе пчелиного воска, канифоли, парафина. Травление стекла плавиковой кислотой используется для придания ему матовости. Существует также возможность цветного протравливания. Соли серебра придают поверхности желтые, красные, синие оттенки, соли меди — зеленые, черные, красные. Для получения прозрачного, блестящего рисунка к плавиковой добавляют серную кислоту. Если необходимо глубокое протравливание, процесс повторяют несколько раз.

Техника безопасности при травлении

Травление металлов — довольно небезопасное занятие, которое требует большой концентрации внимания. Обусловлено это работой с агрессивными материалами — кислотами и их смесями. Прежде всего, для данного процесса необходимо грамотно выбрать помещение с хорошей вентиляцией. Идеально, когда при протравливании будет использоваться вытяжной шкаф. Если же такового не имеется в наличии, то необходимо позаботиться о респираторе, чтобы избежать вдыхания вредных испарений. При работе с кислотами следует одевать резиновые перчатки и фартук. Под рукой всегда должна быть пищевая сода, которая — при необходимости — сможет нейтрализовать действие кислоты. Все травильные растворы необходимо хранить в специальных емкостях (стеклянных или пластиковых). Не стоит забывать о стикерах, на которых будет указан состав смеси, дата приготовления. Существует еще одно правило: банки с кислотами не стоит ставить на высокие полки. Их падение с высоты чревато серьезными последствиями. Художественное травление металла не обходится без использования азотной кислоты, которая является довольно-таки едкой. К тому же в некоторых смесях она может быть взрывоопасной. Чаще всего азотную кислоту используют для стерлингового серебра. Травильные растворы готовят путем смешивания кислот с водой. Стоит помнить также, что во всех случаях кислота добавляется в воду, а не наоборот.

Лазеры и граверы Endurance.
Почему покупают лазеры и граверы нашей сборки?

+ Возможность выбора нужного именно вам лазера / гравера у нас в офисе или по телефону.
+ Квалифицированное сервисное обслуживание.
+ Лазеры и граверы продаются полностью готовые к использованию.
+ Срок доставки от 24 часов.
+ 12 месячная гарантия.
+ Все необходимые видео и инструкции по работе с гравером.

Лидеры продаж.

Лазерная гравировка на металле

Нам часто задают один и тот же вопрос, а можно ли сделать гравировку с помощью лазеров Endurance на металле, например, алюминии или стали.

Можно ли вообще сделать гравировку на металле в домашних условиях?

Сегодня мы ответим на этот вопрос.

Рассмотрим алюминий. На самом деле это довольно распространенный в быту металл, пригодный для гравирования. Многие изделия, например, брелки, флэшки, корпуса некоторых мобильных имеют алюминиевое покрытие.

Что мы знаем об алюминии? Это металл с температурой плавления около 600 градусов Цельсия, обладающий высокой теплопроводностью и имеющий, как правило, на своей поверхности пленку из оксида алюминия, у которого температура плавления больше 1000 градусов Цельсия. Это значительно затрудняет процесс гравирования путем термообработки, но есть другой вариант. Алюминий – хороший проводник, а раз так, то процесс электролиза никто не отменял. Вот оно то самое решение, о котором мы расскажем.

Этот процесс называется травление алюминия.

В этом нет ничего сложного. Нам только понадобится источник тока 9-12 вольт.

А также обыкновенная поваренная соль NaCl, емкость из диэлектрика (пластиковая вполне подойдет), гвоздь или любой железный предмет подходящей формы и размера, вода.

И, конечно, лазер Endurance. Мы использовали для этих целей, но подойдет и любой другой.

Итак, что мы делаем?

Готовим растровый рисунок, который хотели бы нанести на алюминиевую поверхность пластины.

Например, вот такой:
1.

2. Покрываем алюминиевую поверхность пластины защитной пленкой (клейкой лентой, можно скотчем, лаком, краской, на ваш выбор).

3. Помещаем алюминиевую пластину на рабочий стол 3D-принтера или лазерного настольного гравера, оборудованного нашим (2.1Вт или 3.5Вт) лазером, и включаем режим лазерной резки (чтобы разрушить наклеенную пленку и создать открытые участки в месте будущей гравировки).

4. Далее в пластиковой емкости готовим концентрированный водный раствор NaCl.

5. Из источник электрического тока выводим 2 провода «плюс» и «минус».

6. К минусу присоединяем железный предмет (гвоздь) и опускаем его в водный раствор NaCl.

7. К плюсу присоединяем нашу алюминиевую пластину и тоже опускаем в раствор соли.

8. Подаем питание на источник тока.

9. Начинается процесс электролиза (травления) в растворе. В зависимости от силы тока и концентрации раствора можно прикинуть примерное время, необходимое для травления. Обычно 3-5 минут.

10. Достаем изделие из раствора.

Вы можете также и даже лучше! Узнайте больше!

Необходимо помнить, что гравируемое изделие перед помещением в раствор следует тщательно изолировать за исключением тех областей, где, собственно, и должна быть нанесена гравировка.

Данный процесс можно проводить и дома, и в небольшой мастерской.
С этой технологией любой может стать мастером гравировки по металлу.
На наш взгляд, эта технология имеет большую практическую ценность, поскольку относительно легко вы можете гравировать лазером на металле дома или в небольшой мастерской.

Гравировка на металле (алюминии и стали) с Endurance — это легко!

Демо видео травления алюминия

Понравилось видео?

Подпишитесь на наши каналы!

Лазерная гравировка для себя и для бизнеса.
Преимущества наших лазеров

+ Собраны в США. Протестированы в России.
+ Надежны. Гарантированная продолжительность непрерывной работы 48 часов.
+ Обладают заявленной мощностью, в отличие от многих китайских аналогов.
+ Все наши лазеры режут фанеру, ДВП, акрил, кожу.
+ Все наши лазеры гравируют на коже, акриле, пластике, фанере, дереве.
+ Лазеры мощностью 5.6 Вт, 8 Вт гравируют на анодированном и окрашенном алюминии, стекле, камне.
+ С каждым лазером и гравером поставляется необходимый софт, а также консультации в его настройке.

Если у Вас есть вопросы, свяжитесь с нами!

[email protected]

+7 916 2254302
Skype: george.fomitchev
Messenger:

Травление алюминия (изделий из данного металла) осуществляется для того, чтобы очистить его поверхность от верхнего, ненужного слоя либо от ржавчины. Также еще существует такая его разновидность — художественное травление, когда необходимо выгравировать рисунок на поверхности детали из металла.

Виды травления

Травление металлов вообще и алюминия в частности бывает двух основных видов: химическое и гальваническое. Последним методом осуществляют как раз художественное.

При химическом: изделие кладется в емкость, в которую предварительно налит раствор соляной или Таким же способом осуществляется травление алюминиевой заготовки щелочью, например едким натром.

А гальваническое (иначе — электролитическое или электрохимическое) происходит благодаря Сам процесс осуществляется в специальной ванне, где есть анод и катод.

Травление алюминия кислотой

Ввиду того, что в данном процессе применяются очень сильные кислоты, то прежде всего необходимо соблюдать повышенные меры предосторожности при работе с ними. Оператор должен надевать перчатки, маску, фартук. Важно, чтобы помещение, где происходит сам процесс, хорошо проветривалось. Не имея определенных навыков и без определенных средств защиты работать с кислотами не рекомендуется.

Как уже отмечалось выше, изделие из алюминия помещается в емкость с кислотой. Наиболее часто при химическом травлении алюминия кислотой применяют следующие реагенты: соляная или серная кислоты. При взаимодействии их с металлом выделяется водород. Внешне это выглядит следующим образом: поверхность изделия покрывается мелкими пузырями. Но, в принципе, это можно предотвратить, если заранее добавить в емкость специальный ингредиент. Таким образом металл будет защищен от пузырьков тончайшей пленкой.

Очень важный момент: все операции по травлению изделия из алюминия кислотой необходимо выполнять интенсивно, чтобы сама поверхность металла осталась целостной.

Такой метод применяется на практике не очень часто.

Травление алюминия щелочью

Чаще всего при данном способе применяется водный раствор едкого натра (возможен вариант с добавками или без них).

А используется он для того, чтобы очистить поверхность алюминиевого изделия от оксида или ненужной смазки и получить более гладкую (матовую или глянцевую) поверхность.

Для чего вообще необходимо так тщательно очищать? Для того, чтобы готовое изделие (например, декоративные архитектурные элементы, таблички) имело идеальную поверхность. А также данный способ применяется для глубокой гравировки.

Метод травления щелочью алюминия, с одной стороны, является достаточно недорогим, но он очень трудоемкий.

Особенности этого способа

Применяемые растворы содержат от четырех до десяти процентов натра. Температура при травлении щелочью составляет примерно 40-90 градусов по Цельсию.

При необходимости, чтобы получить легкое пенистое покрытие на заготовке, применяется увлажняющее средство или специальная добавка.

Средняя температура в разгаре процесса — шестьдесят градусов. Именно при таких тепловых показателях происходит качественная очистка поверхности.

Оптимальные показатели чистоты алюминия — 99.5%, а концентрация раствора едкого натра — 10, 15, или 20% .

Таким образом, во время реакции алюминий растворяется в едком натре, при этом выделяется водород. В результате формируется составной алюминат, и существует он только в растворе щелочи.

Дальнейшие процессы, происходящие при травлении щелочью

Во время данного процесса постепенно количество едкого натра становится меньше. И таким образом уменьшается и скорость самого протекания процесса, но повышается вязкость.

При условии, что в емкость совсем не добавлялось едкого натра, реакция может очень сильно замедлиться. Но в итоге коричневатый или чистый раствор для травления алюминия становится белым.

И с этого момента скорость процесса повышается.

В результате реакции в осадок выпадает гидрат окиси алюминия, который выглядит как суспензия. А также выделяется едкий натр, который также необходим, чтобы процесс травления продолжался.

Результаты при рассматриваемом способе

Экспериментально зафиксировано, что раствор едкого натра при интенсивном его применении в процессе травления начинает «поглощать» алюминий. И происходит это до тех пор, пока количество едкого натра не уменьшится до одной четвертой части от изначального объема. А уже после этого процесс продолжится свободным едким натром, колеблющимся в своем количестве. А это, в свою очередь, зависит от температуры, частоты использования и интенсивности остановок (пауз).

В этом случае гидрат медленно опустится в осадок или образует кристаллики на дне и/или по бокам емкости. Полученный гидрат будет достаточно плотным, и удалить его будет непросто. Иногда он так и норовит осесть прямо на поверхности нагревательных катушек.

Есть еще один важный момент, который касается содержания алюминия. Во время травления изделий из данного металла в едком натре необходимо четко соблюдать соотношение количества алюминия и натра. Потому что чем больше будет алюминия, тем медленнее будет происходить сам процесс. С точки зрения практики становится понятным, что необходимо постоянно увеличивать количество едкого натра по мере увеличения количества алюминия в емкости.

Таким образом, процесс травления алюминия щелочью можно продолжать постоянно. А потери будут происходить только из-за уноса его с паром.

Этот метод реально применим с точки зрения практики. Но есть несколько нюансов, о которых не стоит забывать: время от времени удалять затвердевший осадок гидрата; чистить фильтр; помнить, что емкость, в которой осуществляется процесс, при постоянном ее использовании может служить не более двух лет.

А в остальном каких-либо осложнений касательно применения данного способа не было выявлено.

Итого, после химического травления алюминиевой заготовки необходимо ее поверхность тщательно промыть, нейтрализовать и осветлить с помощью 15-20%-го раствора азотной кислоты. Этот процесс называется декапированием.

Гальванический метод

Второй способ травления — гальванический. Он более простой и по времени происходит намного быстрее. А в результате получается очень качественная поверхность изделия, четкие контуры рисунка (при художественном способе, как разновидности гальванического).

Особенность данного метода заключается в том, что в нем применяют источник электрической энергии (4-5 В).

Также понадобится ванна такого размера, чтобы в нее поместилось изделие из алюминия. Материал, из которого изготовлена ванна, должен быть диэлектриком. Состав ванны для травления алюминия — это раствор медного купороса и поваренной соли.

Перед началом процесса заготовку необходимо очистить, а также обезжирить. Далее припаять оловом к изделию медную проволоку и опустить ее в раствор едкого натра, а потом — в раствор серной кислоты. Через 2 минуты достать и промыть под потоком горячей воды. Запрещено в этот момент изделие трогать руками.

Если некоторые участки заготовки травить не нужно, на них наносится мастика. После этого можно начинать сам процесс.

В данном методе применяются две так называемые опоры, которые необходимо присоединить к аноду (положительный заряд) и катоду (отрицательный) источника электроэнергии. Важно, чтобы эти опоры располагались поперек ванны. На опору с анодом крепится заготовка из алюминия, а на вторую — заготовка из другого металла.

Все это опускается в ванну и выдерживается определенное количество времени. После этого промывается скипидаром и дообрабатывается шлифованием и полированием.

Художественное травление

Этот вид гальванического метода достаточно популярен в настоящее время. С его помощью можно делать авторские рисунки, гравировку, художественные оттиски, орнаменты на любой заготовке из металла.

И в результате получается очень четкий, красивый рисунок. Так сказать, авторская работа, которую можно оставить себе или подарить.

Сам оригинал изображения можно нарисовать самостоятельно или распечатать (с помощью лазерного принтера) на бумаге. Далее на поверхность наклеить скотч и смыть бумагу горячей водой. По итогу изображение должно остаться на скотче. Оставить высохнуть. А тем временем необходимо подготовить поверхность металла, на которую будет наноситься рисунок — обезжирить ее спиртом.

Затем приклеить скотч с рисунком на поверхность заготовки, при этом выпуская из-под него пузыри воздуха. Снимается раскаленным шилом лишний клей и все ненужное, кроме самого изображения.

Травление осуществляется тем способом, который уже описан выше — гальваническим.

Внимание: при этом процессе есть вероятность выделения вредных газов, поэтому людям лучше выйти из помещения.

Таким образом, травление алюминия в домашних условиях вполне осуществимо. Только обязательно необходимо выполнять все важнейшие меры предосторожности!

Железо травление — Справочник химика 21

    Растворение железа основы и выделение водорода при травлении черных металлов в серной и соляной кислотах часто вызывает перетравливание и наводороживание поверхности изделий. Для предотвращения этих явлений в растворы добавляют поверхностно-активные вещества — ингибиторы травления, которые, практически не влияя на скорость растворения окислов железа, замедляют или прекращают растворение металлического железа. [c.372]
    Для того чтобы вещество могло выполнять функцию ингибитора травления, оно должно иметь в общем случае одну или несколько полярных групп, посредством которых молекула могла бы присоединяться к поверхности металла. Обычно они представляют собой органические соединения, содержащие азот, амины, серу или группу ОН. Важное значение для эффективности ингибитора имеют размер, ориентация, форма молекулы и распределение электрического заряда в ней. Например, обнаружено, что коррозия железа в 1т растворе соляной кислоты замедляется производными тиогликолевой кислоты и З-меркаптонронионовой кислоты в степени, которая закономерно зависит от длины цепи соединений [32]. Возможность адсорбции соединения на поверхности данного металла и относительная сила связи адсорбции часто зависят от такого фактора, как заряд поверхности металла [33]. Катодная поляризация в присутствии ингибиторов, которые лучше адсорбируются при потенциалах более от- [c.269]

    Травление арматуры в кислоте является следующей операцией и производится для удаления с поверхности арматуры ржавчины и окалины, представляющих собой-смесь окислов железа. Травление может производиться химическим или электрохимическим способами. [c.132]

    В Советском Союзе имеются громадные месторождения сульфатов кальция и натрия, которые пока что не используются в производстве серной кислоты, т. е. являются потенциальным сырьем. Необходимо также использовать гипс, который является отходом производства фосфорной кислоты путем воздействия серной кислоты на природные фосфаты кальция. При травлении стали серная кислота превращается в сульфаты железа. При очистке нефтепродуктов остается кислый гудрон, содержащий серную кислоту. В ряде органических производств получается в виде отхода разбавленная серная кислота, сильно загрязненная органическими примесями. Все эти и им подобные отходы производств, содержащие серную кислоту или ее соли, при нагревании в присутствии восстановителей дают диоксид серы, который можно перерабатывать на серную кислоту. [c.118]

    Можно ли считать коррозией окисление алюминия в процессе алюминотермии, окисление железа при электросварке, взаимодействие цинка с соляной кислотой при получении травленой кислоты для паяния  [c.239]

    Шламовые отходы и отработанные растворы отдельных производств. Хлорид алюминия (производство этилбензола), сульфат двухвалентного железа (травление металлов), известковый шлам и др. [c.128]

    Контактная поверхность железа (травленая) [c.235]

    Покрытия, получаемые погружением в расплавленный металл. Покрытие при благоприятных условиях может быть получено погружением предмета из металла с высокой температурой плавления в расплавленный металл. Некоторые металлы, подобно олову или цинку, дают прекрасные покрытия на железе при условии, что основная масса имеющейся на металле окисной пленки удаляется с железа травлением, а последние следы ее флюсом (обыкновенно смесь расплавленных хлоридов), покрывающим расплавленное олово или цинк. Медь может быть покрыта оловом и без жидкого флюса, в водородной атмосфере (для восстановления окислов), как было установлено Даниельсом также и железо, отшлифованное наждаком, может быть покрыто оловом без флюса, если олово содержит следы фосфора (который, без сомнения, разрушает окисную пленку, с образованием летучей пяти-окиси фосфора). Другие металлы, подобно свинцу, не покрывают железо даже в присутствии флюса. Даниельс нашел, что хотя на сталь и не действует расплавленный кадмий или расплавленный свинец, на нее энергично действует расплавленный кадмий, содержащий 12% свинца, или расплавленный свинец, содержащий 12% кадмия. [c.677]

    В качестве других примеров можно привести реакции растворения, травления металлических стружек кислотой, ржавления железа и т. п. [c.330]

    Анодное травление производится в хромовом электролите того же состава, что и для хромирования. Однако эту операцию целесообразно проводить в отдельной ванне, так как электролит быстро загрязняется железом. При анодной плотности тока 50 а/дм и температуре 55—58 С продолжительность травления 5—10 мин. Площадь пор (каналов) достигает при этом 30—35% от всей поверхности. После травления шлифуют для сглаживания поверхностной шероховатости. [c.199]

    Железо никелированное травленое неполированное. ……………. [c.594]

    Эффективность применяемых в промышленности ингибиторов велика так, ингибиторы марок ПБ и ЧМ, введенные в кислоту в небольшом количестве, примерно 0,1—0,5 вес. %, тормозят коррозию железа в десятки и сотни раз. Ингибиторы широко применяются при травлении металлов, в смазках, при изготовлении бумаги, для хранения мелких металлических изделий, в резервуарах для перевозки нефти и т. д. Достаточно полно теория ингибиторов еще не разработана. Молекулы ингибиторов адсорбируются на поверхности металла, препятствуя деятельности катодных или анодных участков или тех и других одновременно. Вполне возможно также и образование в некоторых случаях пленки на металле, состоящей из сложных соединений, получившихся при взаимодействии катионов металла с ионами или молекулами ингибиторов. [c.176]

    При [Ре ] == [Ре ] = [Си ] = 1 г-ион л второе слагаемое превращается в нуль. Поэтому э.д.с. равна разности стандартных потенциалов Е = 0,771 — 0,34 = 0,431 в. Значит, в заданных условиях реакция протекает слева направо, так как э.д.с. соответствующего элемента положительна, аД О реакция используется для травления медной фольги крепким раствором хлорного железа при изготовлении печатных схем. [c.203]

    При травлении кислотами не только происходит потеря металла, но могут ухудшиться и его некоторые механические свойства. Например, при реакции железа с кислотой выделяется водород, который диффундирует в железо и делает его хрупким. Последнее явление называется водородной хрупкостью. [c.193]

    Пользуясь аналогичными представлениями, 3. А. Иофа и В. А. Кузнецов объяснили механизм травления железа. Новые представления в области кинетики электродных процессов были использованы при изучении явлений пассивности металлов. Я- М. Колотыркин, Б. В. Эрш-лер, Д. И. Лейкис и др. развили адсорбционную теорию пассивности. Р. X. Бурштейн и Н. А. Шумилова определили минимальное количество кислорода, которое нужно выделить на поверхности железа из газовой фазы для пассивации металла. При этом была обнаружена связь между величиной контактного потенциала окисленного железа и пассивностью этого металла в щелочах. [c.13]

    Скорость растворения окислов железа зависит не только от их состава и структуры, но также от природы, концентрации и температуры кислот. Зависимость скорости растворения железа и окислов от концентрации серной кислоты проходит через максимум, который соответствует примерно 25% h3SO4. Растворимость окислов железа в НС1 выше, чем в h3SO4, при одинаковой концентрации кислот. Для травления целесообразно применять растворы, содержащие 5—10% h3SO4 и 15—10% НС1. [c.372]

    Наряду с иконописными подлинниками существовали и рецептурные сборники смешанного содержания, например сборники полезных хозяйственных советов и химико-технические сборники. Из них назовем Сказание о всяких промыслах и указы об иконном мастерстве и о серебреном рукоделии и иных вещах, смотри сам своими глазами и вразумишь сам себя . Хотя эта рукопись и относится к XVIII в., анализ отдельных рецептов указывает, что они заимствованы из более ранних источников. Здесь приведено много различных рецептов золотописания, писания по железу (травления), пайки различных металлов, обработки золота и других металлов, плавки стекла, изготовления пиротехнических составов и т. д. [c.171]

    Сульфат железа (III) Ре2(30 )з применяется в качестве коагулянта при очистке воды, для травления алюминия, меди и других металлов, как аналитический реагент РеС1з — хлорид железа или хлорное железо — сильно гигроскопичные коричневато-желтые кристаллы, хорошо растворимые в воде. В растворах подвергаются гидролизу  [c.156]

    Серебро. Для травления пленок серебра применяют покрытие фоторезистом KTFR и водный раствор, 55% вес, азотнокислого железа. Травление рекомендуют проводить при температуре от 43 до 49° С [83]. Однако один из авторов установил, что эта смесь является слишком быстрым [c.610]

    Ханкок и Мэйн для измерений катодным восстановлением толщины невидимой пленки, образовавшейся на железе, находившемся на воздухе над хлористым кальцием в течение 48 час., применяли деаэрированный раствор хлористого натрия. Они нашли, что для травленого железа, травленой стали и железа, восстановленного водородом, толщина пленки соответственно равна 40А, 36,5А и 26А- Пленка усиливается и утолщается на 20—120%, если образец впоследствии помещается в раствор таких ингибиторов, как например, бензоат, ацетат, борат, карбонат или гидроокись натрия [10.  [c.709]

    Сульфат железа (III) применяют, как и РеС1з, в качестве коагулянта при очистке воды, а также для травления металлов. Раствор Ре2(804)з способен растворять U2S и uS с образованием сульфата меди (И) это используется прп гпдрометаллургическом получении меди. [c.690]

    Действие большинства ингибиторов травления связано с образованием на поверхности металла адсорбционных слоеб, по-видимому, не толще одного монослоя. Они существенно препятствуют разряду ионов Н+ и переходу в раствор ионов металла. В частности, иодиды и хинолин именно таким образом ингибируют коррозию железа в соляной кислоте [31 ]. Некоторые ингибиторы затрудняют в большей степени протекание катодной реакции (увеличивают водородное перенапряжение), чем анодной, другие— наоборот, однако в обоих случаях адсорбция происходит, вероятно, по всей поверхности, а не на отдельных анодных или катодных участках, и в какой-то степени тормозятся обе реакции. Следовательно, при введении ингибитора в кислоту не происходит значительного изменения коррозионного потенциала стали (время скорость коррозии может существенно уменьшаться (рис. 16.3). [c.269]

    Важные для практики работы выполнили С. П. Власов (1820 г.) — по разработке стойких красок, Б. С. Якоби (1856 г.) — по защите стали цинком, Л. И. Онуфрович (1910 г.) —по разработке наиболее устойчивого кровельного железа, Е. Куклин (1910 г.)—по травлению металлов. [c.11]

    Зоны пластичности достаточно чегко видны на поверхности деформированного трубчатого образца после травления в растворе хлорного железа ( рис. 6 ). На этом рисунке зоны с максимальной деформацией наиболее затемнены ( механохимический эффект ), [c.14]

    Скорость реакции (XII,2) и особенно (XII,3) очень мала, так как окись железа РегОз и окалина Рез04 (магнитная окись железа) плохо растворяются в кислотах. В этом случае травлению способствует водород, выделяющийся при растворении железа [c.371]

    По мере накопления в растворе солей двухвалентного железа скорость травления снижается, в присутствии трехвалентного железа она может возрастать за счет протекания реакции 2РеЗ+ + Fe ЗРе  [c.372]

    Электрохимическое травление производится как на аноде, так и на катоде в 10—20%-ном растворе серной кислоты или подкисленных растворах сернокислого и хлористого железа при 20—60 °С и плостности тока 5—10 А/дм и выше. [c.374]

    Наиболее распространен в технике метод восстановления нитросоединений железом в присутствии электролитов (РеСЬ, ЫН4С1, МаС1 и т. д.), применяемый при производстве анилина. Восстановление протекает в основном за счет железа и воды, а хлорид железа является здесь лишь катализатором. Перед восстановлением железо подвергают травлению разбавленными кислотами для введения электролита (РеСЦ) в водную среду. В присутствии электролитов железо становится более активным вследствие усиления его влажной коррозии. Для проведения реакции берут соляной кислоты не более чем 2—3% от необходимого по стехиометрическому расчету  [c.145]

    Аэрозоли органических веществ — угля, сахара, муки, бумаги — взрывоопасны. Вследствие того что они имеют высокоразвитую поверхность, их взаимодействие с кислородом воздуха происходит с большой скоростью, что при значительном тепловом эффекте приводит к взрыву. Борьба с вредными аэрозолями предусматривает прежде всего устранение причин, которые их порождают. В цехах, в которых происходит травление стали, наряду с основным процессом — растворением оксидов железа (например, Рис. 117. Схема элек- по реакции ГвзОа + = Гвз (804)3 + [c.458]

    В практике больше распространено анодное травление, так как при катодном травлении возникает опасность наводораживания металла. Однако, вследствие плохой рассеивающей способности электролитов, применяемых для анодного травления, этот способ не пригоден для обработки изделий со сложным рельефом. Для анодного травления стали применяется обычно серная кислота (200— 250 /л) и подкисленные растворы сульфата или хлорида железа. Температура электролито 20—60° С. Плотность тока от 5 до 10 а дм . Катодами в этих случаях служат свинец, сталь. [c.167]

    Сосуд из железа, снабженный манометром (рис. 10-2), погружен в емкость с кислотой (НС1, h3SO4). На наружной поверхности сосуда выделяется водород, и одновременно давление внутри сосуда возраста,ет. Объясните это явление. В результате этого явления при травлении в кислотах у металлов возникает вздутие. [c.70]

    Сульфат железа имеет буро-красный, а его гидрат — Fej (504)3 QHjO желтый цвет. В воде он сильно гидролизуется. Гидролиз уменьшается от прибавления свободной серной кислоты. Употребляется для очистки воды и при травлении некоторых металлов. [c.356]

    Из солей железа наибольшее применение нашли 1) железный купорос FeS04 7HoO для борьбы с вредителями растений, приготовления минеральных красок и т. д., 2) хлорид железа (1П)РеС1з как коагулянт при очистке воды, а также как протрава при крашении тканей 3) сульфат железа (1И)Ре2(504)з-ЭНаО как коагулянт, а также для травления металлов 4) Ре(ЫОз)з-ЭНаО как протрава при крашении хлопчатобумажных тканей и утяжелитель шелка. [c.211]

    Под действием хлора (в нагретом состоянии) железо образует РеСЬ, а кобальт и никель — дихлориды. Трихлорид железа хотя и слабый окислитель, но его используют, например, для травления меди и ее сплавов (гл. VIII, 2). [c.346]

---

Травление металла в домашних условиях с использованием подручных материалов

Перед тем как приступить к металлообработке, следует убрать с поверхности любые загрязнения, дефекты, следы ржавчины. В статье мы расскажем о, электрохимическом травлении по металлу в домашних условиях с помощью электричества и хлорного железа.

Блок: 1/12 | Кол-во символов: 270
Источник: http://www.rocta.ru/news_article/kak-sdelat-travlenie-metalla-v-domashnih-usloviyah-razlichnye-sposoby-osobennosti.html

Электрохимическая гравировка на металле

Шаг 1. Из металлической пластинки вырежем прямоугольный кусочек, который на котором и будет в дальнейшем вытравлена надпись. Достать металлическую пластинку толщиной 1-2 мм можно в любом строительном магазине, я купил самую дешёвую стальную проушину.

Вырезанный из неё кусок:

Шаг 2. Тщательно зашкуриваем поверхности заготовки, сначала крупной наждачной бумагой, затем мелкой. Поверхность должна стать блестящей, покрытой множеством мелких царапин. Также нужно пройтись наждачной бумагой по краям и рёбрам пластинки. После зашкуривания металл необходимо обезжирить спиртом, растворителем или просто тщательно промыть горячей водой с мылом. После этого прикасаться к поверхностям жирными руками нельзя.

Шаг 3. На лазерном принтере распечатываем рисунок, который будет увековечен на металле и переносим на металл с помощью лазерно-утюжной технологии, которая не раз описывалась в интернете. Распечатывать нужно в зеркальном отображении. Если под рукой нет лазерного принтера, с тем же успехом можно нарисовать рисунок лаком для ногтей или несмываемым маркером. Закрашенная область останется нетронутой, а голый металл подвергнется электролизу, т.е. попросту стравится.

Шаг 4. Теперь, когда заготовка полностью готова к травлению, нужно взять неметаллическую ёмкость, налить в неё воды и насыпать соли. От концентрации соли сильно зависит скорость травления, чем больше соли – тем быстрее идёт процесс. При слишком большой скорости травления есть риск повреждения защитного слоя лака или тонера от принтера, рисунок получится не качественным. Оптимальное соотношение – столовая ложка соли на стакан воды.
В ёмкости нужно закрепить анод, т.е. саму металлическую заготовку и катод – простой кусок металла. Чем больше его площадь, тем выше будет скорость травления. Наглядно установка для травления показана на картинке ниже:

Плюс от источника питания (анод) подключается к заготовке, а минус (катод) в раствор. При этом желательно установить несколько минусовых контактов со всех сторон от заготовки, тогда травление пройдёт равномерно со всех сторон.

Несколько слов об источнике питания. Я использую компьютерный блок питания, а точнее его 12-ти вольтовую линию. Чем больше напряжение – тем выше скорость травления. Можно использовать и обычное зарядное для сотового телефона, на его выходе 5 вольт, этого напряжения будет вполне достаточно. Не стоит повышать напряжение более 12-ти вольт, иначе процесс будет идти слишком активно, защитный слой лака отпадёт, а раствор перегреется.
Правильно подключив все провода, включаем блок питания. От минусового контакта (катода) сразу же начнут идти пузыри, это означает, что процесс идёт. Если пузыри стали идти от заготовки, значит нужно поменять полярность питания.

После нескольких минут травления на поверхности раствора образуется пенка противного жёлто-зелёного цвета.

Минут через 30-40 заготовку можно доставать из раствора, предварительно отключив питание. Она будет вся покрыта чёрным налётом, это нормально.

Шаг 5. Теперь остаётся лишь очистить металл от налёта, стереть тонер или лак, по желанию ещё раз зашкурить поверхность. Чёрный налёт легко удаляется под струёй обычной воды, лак или тонер смывается ацетоном либо жидкостью для снятия лака. Теперь чётко видно, что буквы на металле стали рельефными, сама металлическая поверхность после травления стала матовой.

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 3362
Источник: https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/4247-dekorativnoe-travlenie-metalla.html

Для чего требуется процедура, где ее используют

Применяют способ обработки как в промышленности, так и в частных целях. Основная задача – увеличение адгезии материала, то есть сцепления с другим веществом. Часто используется перед нанесением лакокрасочных поверхностей, например, в автомобилестроении.

Дома можно использовать метод для бытовых целей. Таким образом можно, к примеру, из старого стального ведра сделать фактически новое. Но? перед тем как разобраться с технологией, осветим, какие разновидности имеет способ, и где он применяется.

Блок: 2/12 | Кол-во символов: 555
Источник: http://www.rocta.ru/news_article/kak-sdelat-travlenie-metalla-v-domashnih-usloviyah-razlichnye-sposoby-osobennosti.html

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.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 976
Источник: https://prompriem.ru/stati/travlenie-metalla.html

Приготовление электролита

Убедившись, что весь необходимый лак удален, приступаем к подготовке рабочего раствора. Защитный слой за это время успеет полностью просохнуть. В качестве вещества, в котором и осуществляется травление стальных изделий, чаще всего в домашних условиях используют раствор поваренной соли. Для его приготовления необходимо растворить в чистой воде кристаллы в соотношении на 0,5 литра жидкости две столовых ложки соли.

Вместо хлорида натрия можно применять и другое вполне доступное химическое вещество, имеющее название медный купорос. Его не сложно приобрести в любом хозяйственном или садовом магазине.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 631
Источник: http://nashakrepost.ru/masterim-svoimi-rukami/travlenie-metalla.html

Гальваническое травление металла

Считается наиболее безопасной методикой. Гальванический способ травления подразумевает под собой использование электролитических растворов на основе медного, железного, цинкового купороса и нашатыря. При этом не используются едкие кислоты, которые при травлении выделяют вредные испарения.

Для проведения гальванической обработки необходимо подготовить определенный инвентарь:

1. Большая емкость для погружения детали (ванна).
2. Подача постоянного тока в 5 вольт. Удобнее всего использовать для этого блок питания.
3. Отдельный катод. Он должен быть изготовлен из того же металла, что и обрабатываемая деталь.
4. Подвесы из проволоки.
5. Две штанги на которых будут закреплять заготовку с катодом и подавать напряжение.

После подачи тока металл начинает передаваться от заготовки к катоду.

Блок: 3/10 | Кол-во символов: 800
Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/gravirovka/travlenie-metalla

Художественное травление металла

Художественный метод травления металла используется различными умельцами, работающими с металлическими изделиями. С его помощью украшают охотничьи ножи, различное оружие, детали оборудования и многое другое. Помимо использования различных химических жидкостей, можно опробовать применение глянцевой бумаги, скотча или лака.

Блок: 4/10 | Кол-во символов: 355
Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/gravirovka/travlenie-metalla

Нанесение рисунка

Если вы рассматриваете способ в качестве художественной задумки при желании декорировать нож или иной элемент с помощью травления металла в домашних условиях солью, то необходимо защитить, изолировать определенные участки. Можно даже добиться полутонов, тогда одни защитные пленки нужно оставить на весь период, а другие – снимать по мере вытравливания основного фона. Рассмотрим, какими подручными способами можно обезопасить зону узора.

Лак для ногтей

Из достоинств – простота нанесения и доступность, его легко найти в косметичке супруги или купить за копеечную сумму. Но есть минусы:

• слишком тонкие линии сделать трудно из-зf высокой вязкости;
• сложно аккуратно стереть нечаянно нарисованные элементы;
• требуется художественный навык.

Грунтовка или битумный лак

Так как сделать травление рисунка на металле своими руками без трафарета непросто, то самый легкий метод – полностью загрунтовать поверхность, а потом острой частью прочертить узор, убрав излишки. Не слишком надавливайте, рискуете поцарапать сталь.

Глянцевая бумага

Есть специальный материал для творчества, но подойдет и лист из журнала. На нем следует на струйном принтере напечатать узор в зеркальном отображении. Затем свеженапечатанный рисунок нужно прикрепить к обрабатываемой площади и проутюжить утюгом. После остывания смочите место теплой водой и уберите бумагу – след переведется.

Блок: 7/12 | Кол-во символов: 1395
Источник: http://www.rocta.ru/news_article/kak-sdelat-travlenie-metalla-v-domashnih-usloviyah-razlichnye-sposoby-osobennosti.html

Виды травления

Основные разновидности применяемой в промышленности обработки металлов:

• электролитическое – бывает катодное и анодное;
• химическое;
• плазменное.

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.

1. Катодное травление. Метод применяется для снятия окалины с поверхности изделий из углеродистых сталей после горячей прокатки или проведения закалки в масле. При катодном травлении материалом для анода служит свинец, электролитом является раствор соляной, серной кислоты или соли щелочного металла. В процессе электролиза на катоде активно выделяется газообразный водород, который взаимодействует с железом, и отрывает окалину. Металлическая поверхность при катодном методе активно насыщается водородом, что повышает хрупкость заготовки. Поэтому для тонкостенных изделий катодный способ не применяют.
2. Анодная электрохимическая очистка. Это самый распространённый в машиностроении способ. Процесс заключается в механическом отрывании на аноде оксидной плёнки кислородом и смешивании с электролитом металлических молекул. Электролит представляет собой раствор кислот или солей обрабатываемого металла. В качестве катода применяют свинец, медь и другие металлы. При анодной обработке поверхность изделий становится чистой, с небольшой шероховатостью, а металл растворяется в электролите. При этом способе существует риск уменьшения толщины заготовки и перетравливания.

Химическое травление

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

• чёрных металлов;
• нержавеющих и жаропрочных сталей;
• титана и его сплавов;
• алюминия.

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.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 3787
Источник: https://prompriem.ru/stati/travlenie-metalla.html

Травление изделия из металла

Способы травления металла могут отличаться в зависимости от обрабатываемого материала. Например, цветные металлы или сталь и железо обрабатываются по-разному.

Цветной металл

Травление цветных металлов

Протравы подбираются в зависимости от вида металла, его физических и механических свойств. Например, сплавы на основе меди и чистую медь эффективнее всего обрабатывать с помощью серной, азотной, соляной или фосфорной кислот. В качестве катализатора, ускоряющего реакцию, можно использовать соединения на основе хрома.

Чтобы травить алюминий, необходимо использовать щелочные растворы. То же самое касается молибдена.

До начала травления цветных металлов, их нужно подготовить. Для этого с поверхности материала требуется снять оксидную плёнку. Также нужно удалить окалины.

Титан интересен в процессе обработки. Изначально его нужно покрыть щелочным раствором и только потом использовать кислоты. В качестве вторых должны выступать мощные концентраты.

Травление печатных плат

Платы для электроприборов изготавливаются из текстолита. На одной из сторон платы находится слой медной фольги. Вытравить дорожки, по которым будет проходить ток, можно с помощью медного купороса, азотной кислоты, хлорного железа, разбавленной серной кислоты.

Травление стали

Часто методами травления со стали удаляются окалины или оксидная плёнка. Важно изначально обезжирить поверхность стали, чтобы на ней не осталось масляных подтёков или пятен жира. Они могут испортить внешний вид материала после травления. Также особое внимание нужно уделить протравам.

Протравы, используемые для стали

Самый популярный состав, которые используют домашние мастера — азотная кислота. Часто её смешивают с соляной, чтобы добиться наилучшего эффекта. Эта смесь опасна и обращаться с ней нужно аккуратно. Чтобы работать с твердыми видами стали, требуется использовать смесь уксусной и азотной кислоты.

Азотная кислота

Процесс травления для других материалов

Часто с помощью травления создаются рисунки на стекле. Для этого применяются пары, которые выделяет плавиковая кислота. При этом защищают места, которые не нужно обрабатывать, с помощью воска или парафина.

Блок: 6/10 | Кол-во символов: 2141
Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/gravirovka/travlenie-metalla

Способы травления металла

Существует несколько основных способов художественной обработки металлов, которые используют на производстве и в домашних условиях.

Химический

Химическое травление изделий из металла подразумевает под собой использование различных кислот. Для создания рисунка не нужно покупать дорогостоящее оборудование или собирать сложные конструкции. Используются серная, соляно-фосфорная или азотная кислота. В растворе серной кислоты можно эффективно травить различные материалы.

При использовании химического способа декоративной обработки металлических изделий необходимо использовать защитные очки и респиратор. Кислоты выделяют едкие пары, которые могут навредить организму человека.

Электрохимический

В этом способе обработки металла применяют раствор электролита. В процессе травления через него пропускают ток. Таким образом работа проходит быстрее чем при химической обработке, не выделяется вредных испарений.

Ионно-плазменный

Для этого способа не используются кислоты и другие химические составы. Металл обрабатывается с помощью ионизированной плазмы, которая подаётся на него отдельными пучками.

Блок: 5/10 | Кол-во символов: 1114
Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/gravirovka/travlenie-metalla

Травление стали

Процедура состоит из нескольких этапов:

• обезжиривание и очистка;
• нанесение защитного слоя, если это необходимо в художественных или иных целях;
• наведение раствора;
• опускание элемента в ванну;
• подача электрического заряда.

Протравы

Обычно азотную смешивают с одной из следующих:

• с виннокаменной;
• с соляной;
• с уксусной.

Для лучшего эффекта можно предварительно выдержать элемент в глифогене в течение нескольких минут, затем высушить его и приступить к основному протравливанию.

Для цветмета подойдет травление металла кислотой в домашних условиях

Представим в виде таблицы рекомендации по составам:

Материал металлической заготовки	Вещества, которые добавляются к протраве
Cuprum, сплав из нее	К серной, хлороводороодной, ортофосфорной, азотистой присоединяют хром или азот
Алюминий, Molybdaenum	Щелочные смеси на основе гидрооксида натрия и пероксида водорода
Titanium	Предварительно – щелочь, затем сильные смеси, например, фтороводородные
Nickel, Wolframium	Раствор на воде с пероксидом водорода и метановой кислотой

Блок: 8/12 | Кол-во символов: 1143
Источник: http://www.rocta.ru/news_article/kak-sdelat-travlenie-metalla-v-domashnih-usloviyah-razlichnye-sposoby-osobennosti.html

Проведение работ в домашних условиях

Травление на металле в домашних условиях считается популярным среди мастеров-самодельщиков. Своими руками можно создать любой рисунок и перенести его на металлическую поверхность.

Блок: 7/10 | Кол-во символов: 215
Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/gravirovka/travlenie-metalla

Печатные платы

Суть – в нанесении тонкого узора на микросхемах, которые будут иметь способность проведения сигнала электричества. Болванку из диэлектрика покрывают фольгой. На ней защищают нужные линии, остальное протравливается одним из перечисленных выше способов.

Посмотрим на видео, как это сделать дома с помощью лимонки и перекиси водорода:

Блок: 9/12 | Кол-во символов: 351
Источник: http://www.rocta.ru/news_article/kak-sdelat-travlenie-metalla-v-domashnih-usloviyah-razlichnye-sposoby-osobennosti.html

Особенности для других материалов

В декоративных целях можно использовать аналогичный прием на стеклянной поверхности. Узор следует защищать с помощью воска или канифоли, а протравой может стать фтороводородный реагент, так как только он имеет способность растворять стекло. Основная часть получается матовой и шероховатой. Посмотрим подробности в ролике:

Блок: 10/12 | Кол-во символов: 359
Источник: http://www.rocta.ru/news_article/kak-sdelat-travlenie-metalla-v-domashnih-usloviyah-razlichnye-sposoby-osobennosti.html

Кол-во блоков: 21 | Общее кол-во символов: 18125
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

1. https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/4247-dekorativnoe-travlenie-metalla.html: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 3362 (19%)
2. http://www.rocta.ru/news_article/kak-sdelat-travlenie-metalla-v-domashnih-usloviyah-razlichnye-sposoby-osobennosti.html: использовано 6 блоков из 12, кол-во символов 4073 (22%)
3. http://nashakrepost.ru/masterim-svoimi-rukami/travlenie-metalla.html: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 631 (3%)
4. https://metalloy.ru/obrabotka/gravirovka/travlenie-metalla: использовано 6 блоков из 10, кол-во символов 5296 (29%)
5. https://prompriem.ru/stati/travlenie-metalla.html: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 4763 (26%)

Роль хлорида железа в процессе травления

«Образование, алоха и развлечения… с 1989 года»

Это пятница 18.02.22 и ваши вопросы или ответы приветствуются.
Звоните прямо сейчас! (сайт без регистрации)

——

26 ноября 2009 г.

---

30 декабря 2012 г.

В.Уважаемый г-н Даниэль,

Я очень ценю ваш ответ. Тем не менее, на самом деле я хотел увидеть сравнение времени травления между свежей соляной травильной кислотой без содержания железа и регенерированной отработанной кислотой при одинаковой начальной концентрации.

Если бы мы следовали идее о том, что хлориды железа/железа оказывают значительное влияние на время травления по сравнению с обычным содержанием свободной HCl, то я полагаю, что все опубликованные графики времени травления показали бы более короткие периоды по мере уменьшения концентрации HCl, потому что по сравнению с , хлориды железа/железа также увеличиваются.Однако это не так.

Также у нас есть эффект общего иона (принцип Ле Шателье), при котором растворимость труднорастворимой соли снижается в растворе, который содержит ион, общий с этой солью. Таким образом, добавление большего количества HCl к травильному раствору с хлоридом железа / железа предположительно уменьшит растворимость хлоридов железа и, таким образом, осадит его или восстановит ионы трехвалентного железа в форме двухвалентного железа.

С другой стороны, по мере увеличения содержания хлоридов железа/железа в системе, растворимость или, лучше сказать, растворение железа и оксидов железа из накипи в кислоте также должна снижаться из-за избытка ионов железа.

Что касается скорости реакции, вам нужно добавить намного больше HCl, чтобы компенсировать ее потерю при реакции с хлоридом железа/железа, я имею в виду, что хлориды не действуют как катализаторы, потому что они реагируют со свежей кислотой.

Примечательно, я думаю, тот факт, что материалы, протравленные в растворе с очень высоким содержанием железа, имеют прилипшие к ним продукты железа, которые не могут быть легко удалены даже двойным полосканием. Вы знаете, что он там, если вы очистите его после поднятия материала из травильного раствора, и обнаружится серебристый основной металл.Эта прочная пленка легко ржавеет и способствует образованию окалины и золы в цинковой ванне, а также может вызвать проблемы с покрытием.

HCl является предпочтительным травильным средством, поскольку он вступает в реакцию с отложениями железа/оксида железа и основным металлом, создавая после травления гладкую поверхность. Должно быть, «питтинги», которые мы видим на материале, протравленном в регенерированной кислоте, на самом деле являются признаками неправильного протравливания.

Если бы кто-то мог только подтвердить мой результат примерно на 25% более высокой скорости травления свежей кислоты по сравнению с регенерированной кислотой, то пришло время положить конец моему делу.
Finishing.com стал возможным благодаря …
этот текст заменяется на bannerText

Отказ от ответственности: На этих страницах невозможно полностью диагностировать проблему чистовой обработки или опасность операции. Вся представленная информация предназначена для общего ознакомления и не является профессиональным мнением или политикой работодателя автора. Интернет в значительной степени анонимен и непроверен; некоторые имена могут быть вымышленными, а некоторые рекомендации могут быть вредными.

Если вы ищете продукт или услугу, связанную с отделкой металлов, проверьте следующие каталоги:

О нас/Контакты    —    Политика конфиденциальности    —    ©1995-2022 Finishing.com, Пайн-Бич, Нью-Джерси, США

Полезная роль ионов хлора при травлении стали в серной кислоте | Коррозия

РЕЗЮМЕ

ВВЕДЕНИЕ

Травление сталей соляной кислотой (HCl) всегда лучше и экономичнее, чем травление серной кислотой (h3SO4), потому что:1-5 — Хлорид железа (FeCl2) образуется на поверхности в виде в результате реакции между кислотой и накипью хорошо растворяется в воде, поэтому на поверхности не появляется копоть; и — Цементитная фаза (Fe3C), обычно присутствующая в углеродистых сталях, лучше растворима в HCl, чем в h3SO4, что приводит к меньшему переносу железа в ванну цинкования и, таким образом, к более гладкой поверхности.Летучесть HCl увеличивается за счет повышения температуры, концентрации кислоты и содержания железа в ванне, что создает такие проблемы, как загрязнение атмосферы, точечная коррозия травильного материала, коррозия окружающих конструкций и т. д. в процессе травления. Таким образом, H3SO4 все еще используется на многих металлургических заводах, несмотря на другие присущие ему недостатки, такие как необходимость более высоких температур в ванне для травления и образование неровных, вздутых и грязных поверхностей, связанных с этой кислотой.Согласно литературным данным, большая часть вклада в устранение недостатков, связанных с травлением с помощью H3SO4, была связана либо с разработкой подходящих ингибиторов для уменьшения нежелательного растворения металла, либо с удалением головни путем обработки после травления. Вряд ли предпринимались какие-либо попытки изменить состав травильного раствора H3SO4, чтобы приблизить его характеристики к характеристикам HCl без негативных аспектов, связанных с HCl. При коммерческом травлении сталей обычно используется 10–20% водный раствор H3SO4 или HCl.В обоих травильных растворах распространены катионы водорода (H+). Это указывает на то, что превосходство HCl над h3SO4 в основном обусловлено наличием ионов хлора (Cl), поставляемых HCl. Таким образом, предполагалось, что ванна с H3SO4 будет работать так же, как ванна с HCl, если будет добавлено достаточное количество Cl. Хлорид натрия (NaCl) считается дешевым и легкодоступным источником хлора и поэтому был

Травление — обзор | ScienceDirect Topics

4.29.2.1 Кислотное травление

Металлы или сплавы, подвергаемые окраске, эмалированию, цинкованию, гальваническому покрытию, фосфатированию, холодной прокатке и другим процессам отделки, должны иметь чистую поверхность, свободную от соли или оксидной окалины.Чтобы удалить нежелательную окалину, такую ​​как ржавчина, металл погружают в кислый раствор, известный как кислотная травильная ванна. После удаления окалины путем растворения кислота может воздействовать на металл. Чтобы свести к минимуму воздействие металла и потребление кислоты, в травильный раствор добавляют ингибиторы коррозии.

Соляная кислота обычно используется в травильных ваннах. Крупномасштабная непрерывная обработка, такая как травление металлической полосы и проволоки, а также регенерация истощенных травильных растворов, являются преимуществами использования соляной кислоты вместо серной кислоты.Другие кислоты, такие как азотная, фосфорная, сульфаминовая, щавелевая, винная, лимонная, уксусная и муравьиная кислоты, используются для специальных применений.

Выбор ингибитора зависит от цели кислотного травления. Если травление проводится с целью удаления прокатной окалины с горячекатаной стали, то выбор ингибитора зависит от концентрации кислоты, температуры, времени травления и типа стали. В случае травления HCl обычно используется до 200 г л ^-1 при 60 °C со временем травления около 30 минут, в зависимости от типа стали и условий работы сталелитейного завода.Можно также использовать серную кислоту на уровне 200-300 г л ^-1 и при температуре до 90°С. Это тяжелые состояния, требующие эффективных ингибиторов.

Ингибиторы, используемые в маринованных операциях, должны обладать следующими требованиями:

1.

1.

Эффективное ингибирование растворения металла,

2.

Отсутствие процесса скольжения,

3.

при низкой концентрации ингибитора,

4.

Эффективен при высоких температурах,

5.

Тепловая и химическая стабильность,

6.

Эффективное ингибирование ввода водорода в металл,

7.

Хорошие свойства поверхностно-активных веществ,

8.

хорошее пенообразование.

Наиболее важным требованием является минимизация растворения металла ингибитором даже в присутствии растворенных солей, таких как сульфат железа, который способствует растворению металла.Скорости коррозии стали в 20% серной кислоте при 90°С и в 20% серной кислоте, содержащей 12% сульфата железа, составляют 3100 и 5900 г м ^-2 ч ^-1 соответственно. Хотя существуют ингибиторы, противодействующие ускоряющему действию сульфата железа, время травления увеличивается. При травлении в серной кислоте при 60–90 °С для удаления прокатной окалины следует использовать ингибиторы высокой термостойкости. Ингибиторы должны быть стабильны по отношению к гидролизу, конденсации, полимеризации и гидрированию выделяющимся водородом.

Ингибиторы травления также должны сводить к минимуму попадание водорода в металл. Этот аспект обычно не является частью протокола при оценке ингибиторов, поскольку не проводится никаких испытаний, включающих измерение проникновения водорода для определения влияния ингибитора на кинетику электрохимического производства водорода. Испытание ингибитора только на растворение металла может быть вредным, так как нет прямой зависимости между ингибированием растворения металла и ингибированием поступления водорода в металл.

Другим важным критерием является то, что ингибитор должен обладать высокой эффективностью при низких концентрациях по экономическим причинам. Хороший ингибитор травления должен также обладать хорошими поверхностно-активными и пенообразующими свойствами. Обычно ингибиторы обладают плохими поверхностно-активными и пенообразующими свойствами, и поэтому в коммерческий состав ингибитора добавляют смачивающие агенты, детергенты и пенообразователи.

Смачивающие вещества играют важную роль в облегчении проникновения травильной кислоты в трещины и трещины в окалине и помогают удалить окалину.Таким образом, они известны как «ускорители травления». Некоторые смачивающие агенты обладают обезжиривающими свойствами и известны как «агенты для обезжиривания травления». Сами по себе смачивающие агенты обычно не обладают ингибирующим эффектом. Однако химическая природа смачивающих агентов определяет, улучшат они или ослабят ингибирующий эффект. Смачивающие агенты и моющие средства помогают получить чистую металлическую поверхность после полного стекания травильной кислоты и улучшения ополаскивания протравленного образца. Смачивающие вещества и моющие средства также обладают пенообразующей активностью.Когда этого недостаточно, в состав ингибитора могут быть добавлены дополнительные пенообразователи. Покрытие из стабильной пены на поверхности травильной ванны уменьшает разбрызгивание кислоты и сохраняет тепло. Необходимо, чтобы смачивающие агенты, детергенты и пенообразователи эффективно функционировали в широком диапазоне температур, концентраций кислот и солей железа. Очевидно, что ни один ингибитор не может удовлетворить всем требованиям эффективного ингибитора, поэтому коммерческие ингибиторы представляют собой многокомпонентные смеси, которые в некоторых случаях могут содержать до тридцати компонентов.Типичный состав ингибитора состоит из смеси активного ингибитора, смачивающего агента, детергента, пенообразователя, растворителя и иногда сорастворителя.

Активные ингибиторы, используемые при кислотном травлении, обычно представляют собой смеси азотсодержащих органических соединений, ацетиленовых спиртов и серосодержащих соединений. Поверхностно-активные соединения могут быть анионогенными, такими как алкил- или алкилфенилсульфонаты или алкилсульфаты с C ₁₀ –C ₁₈ алкильными цепями, или неионогенными, такими как этоксилированные производные высших спиртов, фенолов или алкилфенолов.Неионогены используются, когда необходимо избежать осаждения железа.

Коммерческие составы ингибиторов обычно доступны в виде растворов. Растворителем может быть вода или кислота, в которой должен использоваться ингибитор. В случаях, когда состав ингибитора недостаточно растворим, могут быть добавлены растворители, такие как метанол, изопропанол или ацетон. В зависимости от количества растворителя или сорастворителя на 1 л травильной кислоты используется около 5–50 г ингибитора. Ингибиторы коррозии, используемые для различных металлов в травильных средах, содержащих HCl, перечислены в таблице 1 .

Таблица 1. Ингибиторы, используемые для различных металлов в HCl, содержащие разборные медиа

(1 n) (1 N) (1 n) (1 N)

715 90,6 м HCL

			Ссылки
Гидрохлорическая кислота	Утюг, сталь	Первичные, вторичные и третичные амины, оксимы, нитрилы, меркаптаны, сульфоксиды, тиореас и комплексоны
	медь, латунь	Thiourea, бензимидазол, 2-меркапто-бензотиазол, фенил Thiourea	1–4]
1 М HCl + 2.5% NaCl	Al и его сплавы	Алифатические, ароматические альдегиды, карбоновые кислоты, кетоны, сульфаниламиды, сульфоны, диэдрические фенолы, соединения тетразолиния, соединения формазана, сульфоксиды, ароматические сульфокислоты, купферрон, N -аллилтиомочевина и Дибензилсульфоксид	[5-7]
HCl + H 3 Po 4 (1 N) 4 (1 N)	P —thirozol и DiThioCarbamate диэтилокарбамат натрия
10% HCL		Смесь ароматического альдегида, 1 М мочевина/триэтиламин/додециламин, > 1 М тиомочевина и 1-гексин-3-ол вместе с алкилсульфонатами	[8]
Соляная кислота	Цинк	Ингибиторы, используемые для Al, удовлетворительны
Никель	Никель	Тиомоснат и его производные O -толилтрия и сим-диизопропил-тиомого имеют 90% ингибирования над широким температурным диапазоном	[9]
Гидрохлористая кислота	Titanium и сплавы	сульфат, азотная кислота и хромовая кислота в количестве 0,5–1,0% действуют как ингибиторы. Нитробензол, тринитробензойная кислота, пикриновая кислота, бензоларсоновая кислота при 0,03–0,003 М. Продукт конденсации формальдегида с ароматическим при 0.003 M	[10–13]

Сульфоксиды, сульфиды и соединения тиомочевины обычно используются в среде серной кислоты. Обычные коммерческие препараты ингибиторов состоят из дибензилсульфоксида, дибензилсульфида, тиомочевины и ди- O -толилтиомочевины. Эти ингибиторы эффективны при высоких температурах. Некоторые из ингибиторов, используемых в травильных средах с серной кислотой, перечислены в таблице 2 .

Таблица 2. Ингибиторы, используемые в среде серной кислоты

3

				ссылки
сталь
сталь	2-меркаптобензимидазол	[4]
				2-меркаптобензимидазол + пропаргил алкоголь или 1-гексин-3-ол Улучшена производительность
	соединения сульфония при низких температурах	[14-16]
	Thiocyanates, Thiourea, Thicarbamate меркаптаны дают H 2 S и водородный вход в металл.Опасные родственные горчичному газу соединения из тиомочевины должны быть защищены > Br — > C1- —	[18]
	алкилпиридиния соли, р -alkylbenzylpyridinium галогениды и р -alkylbenzyl хинолина галогениды с алкильными = С 8 -C 12 с KI при 10 -2 до 10 −3 M при 20–60 °C в 5–30% H 2 SO 4 хорошо ингибируют S проявляют синергический эффект	[19]
	Ацетиленовые спирты (0.05–0,01 М). Ацетиленовые спирты + галогениды
	Скорость коррозии при кипячении H 2 SO 4 : 175 г м −2 ч −1 . В 0,4% пропаргиловом спирте или 1-гексин-3-оле: 1355 г м -2 ч -1 . При введении KCl 5–1,5 г м −2 ч −1 (синергизм)	[20]
Медь, латунь, алюминий	Для котлов)
COMPE	Thiourea	[21-23]	[21-23]
Латунь	Кинолины, Азолы	[24-26]	[24-26]
Titanium	2,4,6-тринитрофенол , 5-нитрохинолин, 8-нитрохинолин, 0-динитробензол, n -нитроацетанилид, нитробензол и пикриновая кислота Ингибиторы при 0.01–0,001 М в 10% H 2 SO 4 при 60 °C дают хорошее ингибирование. В 1 MH 2 SO 4 крезолфталексон, тимолфталексон, тимолсульфофталексон в низких концентрациях и при 80 °C дает хорошую защиту	[27–30]

но растворяются в более низких концентрациях этой кислоты. В отличие от соляной и серной кислот азотная кислота является окисляющей кислотой, и ее трудно эффективно ингибировать при высоких и средних концентрациях.Некоторые из ингибиторов, используемых для травления азотной кислотой, перечислены в таблице 3 . В таблицах 4 и 5 указаны ингибиторы для травильных сред с плавиковой и фосфорной кислотой соответственно. Для этих двух кислот ингибиторы аналогичны используемым в HCl.

Таблица 3. Ингибиторы, используемые в азотной кислоте кровообращенные среды

		ссылки
Черные металлы	Propargyl Mercaptan, пропаргил сульфид, этан дитиол , тиоуксусная кислота, меркаптоуксусная кислота, диэтилсульфид, бензил-2-метилпридинтиоцианат и тиомочевина.Тиомочевина в низкой концентрации, так как высокие концентрации способствуют коррозии	[31–34]
	Продукт конденсации гидроабиетиламина с HCHO и альдегидом 2–6 атомов углерода и 1-гексин-3-олом	[35]
Медь	Алифатические и ароматические амины и диамины	[36–45]
Латунь	Аминофенолы, аминобензойные кислоты, гетероциклические амины, тиомочевина и производные, O -CHOROANILINE, O -NITREANILINE, и SYM-DIETHIL THIUREA (0,1-0,001 м в 30% HNO 3 )	[46-50]
Titanium	в 20-70% HNO 3 при 190–230 °C, 5 × 10 −5 % силиконового масла снижает скорость коррозии с 1 до 10 мм год −1 до незначительного значения	[51]

0 9 Таблица 4. Ингибиторы, используемые в гидрофторической кислоте кровообращенной среды

[55] [55] [55] [55] [55] [55] [55] [55]

Metal		Ссылки
6	Черный	в 0.5–10 мас.% HF, дибензилсульфоксид, соли алкилпиридиния C 10 –C 14 , ди- или -толилтиомочевины, бензотриазол, смесь тывина и основания Манниха, полученного из амина канифоли	[52–54]
ферритные стали	в азотной кислоте + HF, 2-5% Thiourea	[55]	[55]	[55]	[55]

Таблица 5. Ингибибиторы, используемые в фосфорной кислоте. Ингибитор и условия ссылки ссылки сталь бензил хинолиний тиоканат [56] стальные сосуды Транспорт 50-116% H ₃ PO ₄ — Додециламин или 2-аминобициклогексил (0.03-0.10%) в KI (0.007-0.014%) [57] алюминиевые сплавы уротропина, р -toluidine в H _{3 PO 4} среды являются эффективными ингибиторами [58 , 59] Титан Конц. H ₃ Po ₄ — ингибируется (NH ₄ ) ₂ Moo ₄ CR ₂ CR ₂ O ₇ [60] [60]

Подготовка нано Оксид железа

779

Jianzhao Tang et al./ Procedia Environmental Sciences 31 ( 2016 ) 778 – 784

и может нанести серьезный ущерб окружающей среде при сбросе без соответствующей обработки4. На малых и

средних предприятиях традиционным лечением SPL является внешняя обработка делегирования и обработка щелочью

нейтрализации. Обработка щелочной нейтрализацией использует карбидный шлак или продукты выщелачивания извести для реакции с кислотой и

ионами металлов в SPL, что приводит к образованию осадка Fe(OH)2.С нейтрализацией, флокуляцией, осаждением и фильтрацией

эффект обработки этого процесса является общим, но требует большого количества щелочи и флокулянта, наряду с

образованием большого количества шлама5, 6, 7. Это не только проблема твердых отходов, но и пустая трата ресурсов. В SPL содержится

большое количество ионного железа, которое может служить идеальным ресурсом для синтеза неорганических солей железа

и флокулянта8. В качестве альтернативы, это железо может быть преобразовано в высококачественный железный порошок или оксид железа с помощью определенного химического или физико-химического метода

, такого как золь-гель метод, метод гидролизного осаждения, гидротермальный метод

, метод микроэмульсии.Порошок оксида железа, полученный из этого недорогого ресурса SPL, наноразмерных магнитных частиц

, в частности, имеет широкий спектр применения в материалах для магнитной записи и биологических технологиях

9. Среди этих методов процесс химического соосаждения является самым простым и наиболее эффективным методом

для получения наноразмерного оксида железа.

С точки зрения анализа различных методов переработки, по сравнению с широко используемыми в настоящее время традиционными технологиями обработки

, получение наноразмерного оксида железа с помощью SPL имеет преимущества простого процесса

, небольших инвестиций, низкой стоимости и высокая добавочная стоимость продукции.Эта статья направлена ​​на исследование состояния доступной технологии

и процесса переработки соли трехвалентного железа в SPL для реализации использования источника

SPL.

2. Материалы и методы

(1) Аппаратура: DK — термостатическая водяная баня S24, JJ — 1 прецизионный электрический блендер, CR — 10 увеличивающий

кислородный насос, TDZ4B — низкоскоростная центрифуга с автоматическим балансом WS, тип PH0140 инкубатор/сушильный шкаф, 4-12 пробирок

электрическая печь сопротивления, рентгеновский дифрактометр X ‘Pert PRO, просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) JEM1200EX.

(2) Химические вещества: Все реактивы, включая железный порошок, аммиачный раствор, являются аналитически чистыми. Образец SPL был

, полученным на сталелитейном заводе в Хайяне, Чжэцзян, Китай. Основные химические компоненты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Компоненты SPL (плотность = 1193 г/л)

3. Эксперимент

При получении наноразмерного оксида железа методом осаждения реагенты солей железа обычно это FeCl3, Fe(NO3)3,

Fe2(SO4)3, FeCl2 и FeSO2; осадители имеют сильные щелочи NaOH, слабые щелочи аммиак, (Nh5)2CO3,

Nh5HCO3 и (Nh3)COONh5.Различные комбинации солей железа и осадителей будут генерировать различные виды

и формы предшественника наноразмерного оксида железа. Во-первых, реакция солей двухвалентного железа, таких как FeCl2 и FeSO2, с

осадителями может привести к образованию коллоидов Fe(OH)2. Во-вторых, Fe(OH)2 может окисляться до FeOOH при определенных окислительных условиях. Наконец, путем прокаливания и дегидратации можно получить наноразмерный оксид железа α-Fe2O3. Реакции

следующие: Реакция осаждения: Fe2+ + 2Nh4 ▪h3O

o

Fe(OH)2 + 2NH+

Реакция окисления: 4Fe(OH)2 + O2

9000H + 2 ч3

Реакция разложения: 2FeOOH

o

Ƹ

α- Fe2O3 + h3O

Образец SPL все еще содержит большое количество соляной кислоты; система соляная-вода имеет одинаковый состав

как в жидкой фазе, так и в газовой фазе и одинаковую температуру кипения при кипении при одном и том же давлении.Температура кипения отработанного раствора травления

снижалась при увеличении вакуума. В этой статье выбран процесс вакуумного испарения

для повторного использования регенерированных кристаллов соляной кислоты и хлорида железа перед получением

наноразмерного оксида железа (α-Fe2O3). Конкретная экспериментальная процедура выглядит следующим образом: (1) Испарение образца SPL

Кривая Кляйнгарна | Американская ассоциация гальванистов

6 июля 2015 г.

Автор Дэниел Барлоу

Что такое кривая Кляйнгарна и как она может помочь моему процессу?

Кривая Кляйнгарна была разработана J-P Kleingarn совместно с VDF Germany.Их статья «Травление в соляной кислоте» была представлена ​​на конференции Intergalva в 1988 г., и результаты ее работы изменили способ обращения с отработанной соляной кислотой в гальванической промышленности.

При травлении стали в растворе соляной кислоты в результате реакции образуется растворимый хлорид железа (FeCl ₂ ). Как только раствор полностью насыщается соляной кислотой и хлоридами железа, из раствора выпадают зеленые кристаллы хлорида железа, и реакция травления больше не может происходить.В этот момент кислота считается израсходованной. Ранее варианты обращения с отработанной кислотой включали нейтрализацию на месте, утилизацию за пределами объекта, декантацию кислоты для дальнейшего использования или какое-либо другое полезное повторное использование за пределами объекта.

По сути, кривая Кляйнгарна представляет собой кривую изотермы растворимости между концентрацией соляной кислоты и концентрацией железа в растворе при 20°C (68°F). На диаграмме изображена оптимальная линия травления, показывающая оптимальную концентрацию железа для каждой концентрации соляной кислоты.Он также показывает концентрации насыщения, при которых травление больше невозможно. Информация на кривой Кляйнгарна теперь позволяет гальваникам контролировать раствор кислоты, добавляя либо воду, либо кислоту для снижения концентрации железа.

Рисунок 1: Кривая Кляйнгарна

Что это значит?

Кривая Кляйнгарна, рис. 1, показывает оптимальную концентрацию железа для каждой концентрации соляной кислоты для травления стали.В идеале две концентрации должны пересекаться на красной линии, что обеспечивает оптимальное время травления. Чем дальше точка от красной линии, тем дольше будет время травления. Травление невозможно, если точка находится выше синей линии насыщения. Если точка находится ниже зеленой линии, травление все еще может происходить, но со значительно меньшей скоростью.

Преобразования

Рисунок 2: Номограмма HCI г/л

Концентрации на кривых Кляйнгарна представлены в граммах на литр.Однако большинство гальванических заводов в Северной Америке обычно указывают концентрацию соляной кислоты и железа в весовых процентах. Чтобы перевести весовые проценты соляной кислоты и железа в граммы на литр, необходимо предпринять следующие шаги:

1. Используйте диаграмму в Таблице 1 , чтобы преобразовать процентное содержание HCl в граммы/литр.
2. Используя номограмму в  Рисунок 2 , проведите линию от концентрации кислоты справа до удельного веса растворов слева.Концентрация железа определяется точкой, в которой линия пересекает среднюю ось.

Стол 1

Пример

В своей статье Кляйнгарн указал на некоторые любопытные последствия кривой растворимости, которые могут давать результаты, отличные от ожидаемых, при регенерации отработанной кислоты.Например, предположим, что у нас есть резервуар (33 кубических метра) отработанной кислоты состава: 4% HCl, 13,2% Fe и удельный вес 1,37 при 20°C (68F). Можно предположить, что любое добавление свежей кислоты регенерирует раствор и позволяет проводить более быстрое травление. Однако, если для регенерации кислоты было добавлено 12 кубических метров свежей 32% HCl, приблизительное решение будет представлено в Таблице 2 . Если эти значения нанести на кривую Кляйнгарна, мы увидим, что раствор стал бы насыщенным, и травление не могло бы произойти.Таким образом, добавление свежей кислоты в данном случае сделало травильный раствор бесполезным. С другой стороны, если бы в раствор добавлялась только пресная вода, состав был бы представлен в  Таблице 3 . При таком составе травильный раствор можно было бы использовать, хотя время травления меньше оптимального.

Стол 2

% HCl	г / л
2	20,2
4	40,7
6	61,7
8	83,0
10	104,7
12	126,9
14	149.5
16	172,4
18	195,8
20	219,6
22	243,8
24	268,5
26	293,5

^{% HCI}

Таблица 3

	Объем M 3	% Fe G / L
Проводил кислот	33	4	13.2
Свежая кислота	12	3 9	3 9	0
Регенерируемая кислота	45	13.1	8.9

9 ^{% HCI% Fe G / L}

6
9		4	13.2
Вода	12	0	0
Регенерированная кислота	45	2.8	9,3

© 2021 Американская ассоциация гальванистов. Материал, представленный здесь, был разработан, чтобы предоставить точную и достоверную информацию о горячеоцинкованной стали после изготовления. Этот материал предоставляет только общую информацию и не предназначен для замены компетентного профессионального изучения и проверки пригодности и применимости.Информация, представленная здесь, не предназначена для представления или гарантии со стороны AGA. Любой, кто использует эту информацию, берет на себя всю ответственность, вытекающую из такого использования.

Что такое травление стали? | Металлические супермаркеты

Проще говоря, травление — это процесс в кислотной ванне для удаления непригодной окалины оксида железа, которая образуется на горячедеформированной стали, а также других примесей (вы можете знать оксид железа как ржавчину, но на самом деле существует по крайней мере 15 других известных аллотропов оксида железа). ).Когда сталь подвергается горячей обработке при температуре выше ее температуры рекристаллизации, кислород вступает в реакцию с внешним слоем железа и образует чешуйчатый слой окалины. Этот слой затрудняет обработку и покраску стали.

Почему это называется маринованием?

Процесс травления включает погружение металла в раствор для удаления поверхностных загрязнений. Используемый раствор называется травильным раствором, поэтому процесс погружения металла в травильный раствор стал известен как травление.

Как протравливается сталь?

Горячедеформированную сталь погружают в чан с серной или соляной кислотой, называемой травильным раствором. Для сталей с содержанием углерода выше 6% потребуется дополнительная стадия с использованием азотной, фосфорной или плавиковой кислоты. Металл погружают в ванну на заданное время, чтобы избежать поглощения слишком большого количества металла кислотой. Количество удаляемой окалины обычно составляет от 1% до 3% массы стали.

После того, как металл вынут из ванны, он промывается и готов к дальнейшей обработке.Обычно в этот момент он готов к холодной обработке. Оставшийся травильный раствор, теперь заполненный хлопьями ржавчины и железной окалиной, называется травильным шламом. Часто считается опасным для окружающей среды, иногда его нейтрализуют основанием (обычно известью), а затем выбрасывают. Существуют также системы для извлечения некоторых оставшихся полезных продуктов из шлама, включая соляную кислоту и оксид железа. Существуют процессы, в которых также используются отходы окалины. Окалина может быть отправлена ​​на аглофабрику, где пыль и чешуйки оксида железа могут быть преобразованы в твердую массу стали.

Альтернативы травлению

Гладкая чистая поверхность (ГЧС) — это механический метод удаления накипи. Когда сталь (обычно листовая) проходит через серию роликов, абразивные щетки соскребают окалину с металла. Этот метод удаляет накипь без использования воды и масел.

Пламенная очистка — это простой процесс, в котором используется кислородно-ацетиленовое пламя для удаления поверхности металла, обычно конструкционной стали. Можно использовать обычную кислородную горелку с резко уменьшенным пламенем, чтобы не врезаться слишком глубоко в металл.

Металлические супермаркеты

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелких партий металла с более чем 100 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы являемся экспертами в области металлов и предоставляем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В супермаркетах металлов мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных применений. Наш склад включает в себя: мягкую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, инструментальную сталь, легированную сталь, латунь, бронзу и медь.

У нас есть широкий выбор форм, включая стержни, трубы, листы, пластины и многое другое. И мы можем порезать металл по вашим точным спецификациям.

Посетите один из наших 100+ офисов по всей Северной Америке сегодня.

Патент США на процесс и устройство для низкотемпературного извлечения хлорида железа из отработанных травильных растворов соляной кислоты. Патент (Патент № 5,057,290, выдан 15 октября 1991 г.)

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области регенерации отработанных травильных растворов, в частности к регенерации отработанных солянокислых травильных растворов, которые использовались для травления черных металлов, путем извлечения хлорида железа из отработанных травильных растворов при очень низких температурах.

Травление черных металлов, таких как стальная полоса, лист, трубы или проволока, для удаления оксидов металлов и окалины, как правило, выполнялось с использованием коммерческого травильного раствора соляной кислоты, который был нагрет примерно до +200 градусов по Фаренгейту с помощью парокислотного замкнутого контура. теплообменники. Раствор хлорида железа является основным побочным продуктом процесса травления.

Известны высокотемпературные системы для замкнутой регенерации отработанных солянокислых травильных растворов, которые использовались для травления черных металлов.Традиционно используется процесс обжига, при котором хлорид железа в отработанном травильном растворе гидролизуется в ходе реакции, протекающей при температуре приблизительно +840 градусов по Фаренгейту, с образованием оксида железа и газообразного хлористого водорода. Затем газообразный хлористый водород поглощается водой с образованием водной соляной кислоты подходящей концентрации, которую можно возвращать в линию травления в виде регенерированного травильного раствора. Высокие температуры, используемые в таких процессах обжига, невыгодны по ряду причин, включая относительно высокие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию, связанные с высокими температурами, и тот факт, что при таких высоких температурах ингибиторы органических кислот, обычно используемые в кислых травильных растворах, в значительной степени разрушаются.Другой известной альтернативой является процесс дистилляции, но присутствуют те же недостатки, что и высокая температура дистилляции, связанные с этим высокие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию, а также разрушение ингибиторов органических кислот.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает новые процессы и устройства для замкнутой регенерации отработанных травильных растворов соляной кислоты, которые использовались для травления черных металлов, путем извлечения хлорида железа из отработанных травильных растворов при очень низких температурах.Процесс включает поддержание концентрации соляной кислоты и железа в отработанном травильном растворе на уровнях, которые предотвратят замерзание раствора при охлаждении примерно до -10 градусов по Фаренгейту и позволят образовать кристаллы хлорида двухвалентного железа в отработанном травильном растворе, когда раствор охлаждается ниже примерно от +18 до 20 градусов по Фаренгейту и примерно до -10 градусов по Фаренгейту. Кристаллы хлористого железа, образовавшиеся при таких низких температурах, затем удаляют из травильного раствора, что позволяет повторно использовать свободную соляную кислоту, оставшуюся в регенерированном травильном растворе, в обычных операциях травления.Низкотемпературные и низкоэнергетические требования способов изобретения делают их экономически более выгодными по сравнению с любым известным высокотемпературным замкнутым циклом регенерации отработанных травильных растворов соляной кислоты и позволяют рециркулировать гораздо больший процент любых ингибиторов органических кислот, которые были использованы. присутствует в отработанном рассоле.

Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения является процесс извлечения хлорида двухвалентного железа из отработанных солянокислотных травильных растворов, используемых для травления черных металлов, включающий: получение отработанного солянокислотного травильного раствора, содержащего достаточное количество свободной соляной кислоты и железа для последующего осаждения хлорида двухвалентного железа кристаллы при низких температурах без замораживания травильного раствора; охлаждение раствора до температуры, достаточно низкой, чтобы вызвать образование кристаллов хлорида двухвалентного железа; и отделение осажденных кристаллов хлорида двухвалентного железа от полученного супернатанта.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для извлечения кристаллов хлорида двухвалентного железа из отработанного травильного раствора соляной кислоты, используемого для травления черных металлов, включающее: первую подачу отработанного травильного раствора, первую подачу, содержащую отработанный травильный раствор соляной кислоты; первый контейнер, пригодный для хранения отработанного травильного раствора; трубопровод с клапаном, соединяющий первый контейнер с первым подводом для подачи отработанного травильного раствора из первого подвода в первый контейнер; охлаждающее средство, включающее в себя охлаждающий теплообменник, расположенный вместе с первым контейнером, для активного охлаждения отработанного травильного раствора внутри первого контейнера до температуры, достаточно низкой, чтобы вызвать образование кристаллов хлорида двухвалентного железа; средства перемешивания, обеспечивающие протекание отработанного травильного раствора внутри первого контейнера при активном охлаждении; и средства разделения для отделения осажденных кристаллов хлорида двухвалентного железа от полученного супернатанта.

Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для регенерации свободной соляной кислоты в отработанном травильном растворе соляной кислоты, который использовался для травления черных металлов для повторного использования в линии травления без недостатков, характерных для известных высокотемпературных процессов. .

Другой целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для извлечения хлорида двухвалентного железа из отработанного солянокислого травильного раствора, в котором хлорид двухвалентного железа может быть эффективно удален из отработанного травильного раствора и с ним легко обращаться после удаления.

Другой целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для эффективной замкнутой регенерации отработанного травильного раствора соляной кислоты для черных металлов для повторного использования в линии травления.

Связанные цели и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 иллюстрирует предпочтительное устройство для периодического процесса регенерации отработанного травильного раствора соляной кислоты из линии травления стальной полосы в соответствии с настоящим изобретением путем извлечения кристаллов хлорида двухвалентного железа из отработанного травильного раствора при низких температурах и возврата регенерированного травильного раствора в линия травления.

РИС. 2 иллюстрирует предпочтительное устройство для непрерывного процесса регенерации отработанного травильного раствора соляной кислоты из линии травления стальной полосы в соответствии с настоящим изобретением путем извлечения кристаллов хлорида двухвалентного железа из отработанного травильного раствора при низких температурах и возвращения регенерированного травильного раствора в травильный раствор. линия.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

В целях содействия пониманию принципов изобретения теперь будет сделана ссылка на варианты осуществления, проиллюстрированные на чертежах, и для их описания будет использован специальный язык.Тем не менее, следует понимать, что при этом не подразумевается никакого ограничения объема изобретения, такие изменения и дальнейшие модификации проиллюстрированных устройств, а также такие дополнительные применения принципов изобретения, как проиллюстрировано в нем, предполагаются такими, какие обычно приходятся на ум квалифицированному специалисту. в области техники, к которой относится изобретение.

Обратимся теперь к фиг. 1 показано предпочтительное устройство для периодического процесса регенерации отработанного травильного раствора соляной кислоты из линии полосового травления в соответствии с настоящим изобретением.Типичная линия непрерывного травления стальной полосы с четырьмя резервуарами с 1 по 4, в которой используется коммерческая соляная кислота, нагреваемая обычными парокислотными теплообменниками замкнутого цикла (не показаны), показана и обозначена как резервуары для травления полосы HCl. Линия травления непрерывной стальной полосы выбрана только в иллюстративных целях, при этом следует понимать, что способы и устройства согласно изобретению не ограничиваются использованием только линий травления непрерывной стальной полосы соляной кислотой.

Продолжая ссылаться на ФИГ.1, приблизительные концентрации свободной соляной кислоты («HCl») и железа («Fe»), которые должны поддерживаться в травильных растворах в каждом баке обычной линии полосового травления, использующей периодический процесс и устройство по настоящему изобретению. такие же, как указано для резервуаров с 1 по 4. Проценты являются массой/объемом. В известных солянокислотных травильных емкостях, которые нагреваются с помощью парокислотных теплообменников замкнутого контура, травильный раствор в травильном резервуаре 1, когда он израсходован, обычно имеет концентрацию свободной соляной кислоты примерно от 3 до 4% массы/объема и концентрацию железа. примерно от 10 до 12% веса/объема и будет поддерживаться при температуре около +200 градусов по Фаренгейту.Способ по настоящему изобретению позволяет повысить концентрацию свободной соляной кислоты в отработанном травильном растворе в баке для травления 1 примерно до 12-16 вес/объем, а температуру отработанного травильного раствора в баке 1 снизить до уровня энергосбережения. от +150 до 170 градусов по Фаренгейту.

Относительно высокие концентрации свободной соляной кислоты и железа в травильных растворах, как показано в четырех травильных баках 1-4 на фиг. 1 позволяют увеличить скорость линии и более эффективную пропускную способность.Однако более важно для настоящего изобретения, когда концентрации свободной соляной кислоты и железа в отработанном травильном растворе травильного бака 1 поддерживаются на указанных уровнях (концентрация свободной соляной кислоты составляет примерно от 12 до 16% веса/объема, а концентрация железа составляет от около 10 и 14% массы/объема) отработанный травильный раствор может быть охлажден до температуры до -10 градусов по Фаренгейту без замерзания, а хлорид железа в отработанном травильном растворе будет кристаллизоваться при охлаждении отработанного травильного раствора примерно от 18 до от 20 градусов по Фаренгейту до примерно -10 градусов по Фаренгейту в соответствии со способами изобретения.

Продолжая ссылаться на ФИГ. 1, периодический процесс по настоящему изобретению инициируется, когда отработанный травильный раствор в резервуаре 1 доступен для регенерации. Клапан 5 открывают и отработанный рассол с температурой около +150 до 170 градусов по Фаренгейту и с указанными в баке 1 концентрациями свободной соляной кислоты и железа перекачивают под действием насоса 6 через перекрестный теплообменник 7 в временное хранение в резервуаре для отработанного рассола 19. Перекрестный теплообменник 7 предпочтительно представляет собой кожухотрубный тип и имеет достаточную площадь в квадратных футах из стали с высоким содержанием никеля (Incoloy 625 или аналогичный) для охлаждения отработанного рассола из резервуара с температурой от +150 до 170 градусов по Фаренгейту. 1 до около +100 градусов по Фаренгейту при перекрестном обмене с регенерированным травильным раствором при температуре около 0 градусов по Фаренгейту, перекачиваемой из резервуара 22 для извлеченной кислоты в травильный резервуар 4 на линии травления, как будет описано ниже.Резервуар 19 для отработанного травильного раствора предпочтительно выполнен из стали с резиновым покрытием или из стекловолокна.

Когда отработанный рассол из бака 1 перекачивается в бак 19, клапан 5 закрывается, а насос 6 выключается. Отработанный травильный раствор в резервуаре 19 определяет партию для регенерации в соответствии с предпочтительным периодическим вариантом осуществления изобретения.

Продолжая ссылаться на ФИГ. 1, из бака 19 навеску отработанного рассольного раствора через открытый кран 20 под действием насоса 21 перекачивают в крытую кристаллизационную емкость 9, предпочтительно выполненную из стали с резиновой футеровкой.В кристаллизационном резервуаре 9 партия отработанного травильного раствора охлаждается в контролируемом процессе кристаллизации примерно до -10 градусов по Фаренгейту с помощью системы охлаждения 11, которая подает хладагент непосредственно в охлаждающий змеевик 10 и через него, по мере того как отработанный травильный раствор протекает через систему охлаждения. змеевик 10 под действием мешалки 8 и ее лопастей мешалки 25.

Холодильная система 11 предпочтительно представляет собой обычный паровой компрессор R-22 с поршневым или винтовым компрессором, аммиачными или галоидоуглеводородными хладагентами и конденсаторами с водяным, воздушным или испарительным охлаждением.Холодильная система 11 имеет достаточную мощность для охлаждения партии отработанного травильного раствора в кристаллизационном резервуаре 9 примерно от +100 градусов по Фаренгейту до примерно -10 градусов по Фаренгейту. Охлаждающий змеевик 10 предпочтительно выполнен в виде змеевидной U-образной трубы, изготовленной из стали с высоким содержанием никеля, такой как Incoloy 625 или аналогичной ей, которая пригодна для прямого контакта с хладагентами аммиака или галоидуглерода R-22 (прямого расширения или затопления). Площадь поперечного сечения U-образной трубы охлаждающего змеевика 10 предпочтительно имеет такой размер, чтобы обеспечить достаточную скорость отработанного травильного раствора по поверхности змеевика достаточной площади в квадратных футах, чтобы обеспечить охлаждение отработанного травильного раствора в кристаллизационном резервуаре 9 примерно от +100°С. градусов по Фаренгейту до примерно -10 градусов по Фаренгейту.

Мешалка

также предпочтительно изготавливается из стали с высоким содержанием никеля. Лопасти мешалки 25 и число оборотов мешалки 8 в минуту предпочтительно выбирают для создания достаточного потока отработанного травильного раствора через охлаждающий змеевик 10 внутри кристаллизационного резервуара 9, чтобы предотвратить кристаллизацию хлорида двухвалентного железа непосредственно на охлаждающем змеевике 10, поскольку отработанный травильный раствор ликер охлаждается от +18 до 20 градусов по Фаренгейту и примерно до -10 градусов по Фаренгейту. В работе, завершенной к настоящему времени, в кристаллизационном резервуаре 9 емкостью приблизительно 5000 галлонов установлена ​​одна верхняя четырехлопастная осевая турбина диаметром 48 дюймов (25) и одна нижняя четырехлопастная осевая турбина диаметром 48 дюймов (25), каждая из них изготовлена ​​из стали Incoloy 625 или аналогичной ей и прикреплена к валу диаметром 3 дюйма от мешалки 8, которая работает с выходной скоростью 60 оборотов в минуту, в результате чего отработанный травильный раствор достигает скорости примерно 80-100 футов. в минуту на площади поверхности катушки около 430 квадратных футов.

Когда отработанный травильный раствор охлаждается примерно до +18–20 градусов по Фаренгейту в кристаллизационном резервуаре 9, начинают формироваться кристаллы хлорида железа. Когда кристаллы хлорида железа составляют примерно 10% массы/объема охлажденного травильного раствора в кристаллизационном резервуаре 9, отработанный травильный раствор/суспензия кристаллов хлорида железа, образующаяся в кристаллизационном резервуаре 9, перекачивается под действием насоса 13 через открытый клапан 12, через закрытый клапан 14, через открытый клапан 15 и в центрифугу для обезвоживания кристаллов 16, которая имеет смачиваемые части из стали с высоким содержанием никеля, где влажные кристаллы хлорида железа отделяются от надосадочной травильной жидкости.Затем надосадочный травильный раствор возвращают в резервуар для кристаллизации 9 по линии 26 для дальнейшего охлаждения в резервуаре для кристаллизации 9 и дальнейшей кристаллизации хлорида двухвалентного железа.

Влажные кристаллы хлорида железа, отделенные от травильного раствора с помощью центрифуги 16, очень нестабильны и должны быть немедленно высушены в барабанной сушилке для кристаллов 17, например, для помещения в зону хранения сухих кристаллов 18, или, альтернативно, влажный хлорид железа кристаллы можно смешивать с водой для получения водного раствора хлорида железа (не показан), который также является стабильным конечным продуктом.

Перекачка травильного раствора/суспензии кристаллов хлорида железа из резервуара для кристаллизации 9 в центрифугу 16 продолжается до тех пор, пока температура травильного раствора в резервуаре для кристаллизации 9 не достигнет примерно -10 градусов по Фаренгейту, и пока кристаллы хлорида железа, образовавшиеся при этой температуре, не будут отделяют от надосадочного рассола с помощью центрифуги 16. Затем клапан 15 закрывают, а клапан 14 открывают. Теперь регенерированный травильный раствор перекачивается под действием насоса 13 из резервуара кристаллизации 9 в резервуар регенерированной кислоты 22, где можно ожидать, что регенерированный травильный раствор будет иметь регенерированную свободную соляную кислоту и концентрации железа, указанные в резервуаре регенерированной кислоты 22 ИНЖИР.1.

Охлажденный регенерированный травильный раствор в рекуперированном кислотном резервуаре 22, который будет иметь температуру около 0 градусов по Фаренгейту, затем может быть перекачан обратно в линию травления путем открытия клапана 23 и перекачки травильного раствора под действием насоса 24 через перекрестный теплообменник 7, в котором регенерированный травильный раствор нагревается от примерно 0 градусов по Фаренгейту до примерно +50 градусов по Фаренгейту за счет перекрестного обмена с нагретым отработанным травильным раствором, перемещаемым в резервуар 19 для отработанного травильного раствора из резервуара 1.Из перекрестного теплообменника 7 регенерированный травильный раствор с восстановленной концентрацией соляной кислоты от 18 до 20 % по массе/объему подается в резервуар 4, где он смешивается с любым необходимым количеством концентрированной соляной кислоты (32 % по массе/объему). ) и воду для получения желаемых концентраций свободной соляной кислоты и железа в травильном баке 4, как показано на фиг. 1.

Обратимся теперь к фиг. 2, периодическое устройство по фиг. 1 был изменен, как показано на фиг.2, чтобы обеспечить предпочтительное устройство для непрерывного процесса регенерации отработанного травильного раствора соляной кислоты из линии полосового травления в соответствии с настоящим изобретением. В аппарате непрерывного действия, показанном на фиг. 2, резервуар 19 для отработанного травильного раствора (фиг. 1) и резервуар 22 для восстановленной кислоты (фиг. 1) устройства периодического действия, показанного на фиг. 1 заменены теплообменником 122 (фиг. 2) и второй холодильной системой 125 (фиг. 2).

Как и в случае периодического процесса, показанного на фиг.1, отработанный травильный раствор сначала проходит через поперечный теплообменник 7. При непрерывном процессе, в котором перерабатывается примерно 10 галлонов в минуту, поперечный теплообменник 7 будет иметь площадь змеевика приблизительно 200 кв. рассола из резервуара для рассола 1 от примерно +150-170 градусов по Фаренгейту до примерно +100 градусов по Фаренгейту при перекрестном обмене с регенерированным надосадочным раствором для рассола при -10 градусов по Фаренгейту, поступающим непосредственно из центрифуги 16, как обсуждается ниже.

Теплообменник 122 предпочтительно представляет собой U-образный змеевик, вертикальный кожухотрубный (испаритель с падающей пленкой), кожухотрубный (затопленный, прямого расширения с использованием аммиака или галогенуглеродных хладагентов) или пластинчатый испаритель (затопленный, прямого расширения) с достаточной площадью поверхности с использованием аммиачных или галогенных хладагентов из холодильной системы 125 для охлаждения отработанного травильного раствора, находящегося в теплообменнике 7, примерно с +100 градусов по Фаренгейту до примерно +30 градусов по Фаренгейту.Смачиваемые поверхности теплообменника 122 предпочтительно изготовлены из стали с высоким содержанием никеля, такой как сталь Incoloy 625 или аналогичная ей. Холодильная система 125 предпочтительно представляет собой обычный паровой компрессор R-22 с поршневым или винтовым компрессором, аммиачным или галоидоуглеродным хладагентом и конденсаторами с водяным, воздушным или испарительным охлаждением, с достаточной производительностью для охлаждения отработанного травильного раствора, проходящего через теплообменник. 122 примерно от +100 градусов по Фаренгейту до примерно +30 градусов по Фаренгейту.Температура отработанного травильного раствора, проходящего через клапан 23 под действием насоса 24 на пути к кристаллизатору 9, предпочтительно составляет приблизительно +30 градусов по Фаренгейту.

Обычные датчики уровня 114, 113 и 112 в кристаллизационном резервуаре 9 укажут на введение отработанного травильного раствора в кристаллизационный резервуар 9, а также укажут, когда в кристаллизационный резервуар 9 поступил надлежащий объем отработанного раствора для начала охлаждения. Компьютерное управление и датчик уровня 113 инициируют работу холодильной системы 11 и мешалки 8.В непрерывном процессе, поскольку отработанный травильный раствор будет поступать в кристаллизационную емкость 9 при более низкой температуре (+30 градусов по Фаренгейту), система охлаждения 11 должна иметь достаточную мощность только для охлаждения отработанного травильного раствора в кристаллизационной емкости 9 примерно от +30 градусов по Фаренгейту до около -10 градусов по Фаренгейту. Лопасти мешалки 25 и число оборотов мешалки 8 в минуту также предпочтительно выбирают так, чтобы поток отработанного травильного раствора через охлаждающий змеевик 10 внутри кристаллизационного резервуара 9 достигал скорости, достаточной для предотвращения образования кристаллов хлорида двухвалентного железа непосредственно при охлаждении. змеевика 10, когда отработанный рассол охлаждается примерно до -10 градусов по Фаренгейту.

В работах, завершенных к настоящему времени, для непрерывного процесса, рассчитанного на переработку 10 галлонов отработанного травильного раствора в минуту, достаточно кристаллизационного резервуара 9 емкостью приблизительно 1500 галлонов. Мешалка 8 предпочтительно оснащена одной верхней 2-дюймовой четырехлопастной осевой турбиной (25) и одной нижней четырехлопастной осевой турбиной диаметром 36 дюймов (25), каждая из которых изготовлена ​​из стали Incoloy 625 или ее аналога и установлена ​​на 3 вал диаметром в дюйм от мешалки 8, который работает с выходной скоростью 60 оборотов в минуту, чтобы обеспечить скорость травильного раствора через охлаждающий змеевик 10 приблизительно 80-100 футов/мин.

Продолжая ссылаться на ФИГ. 2, отработанный травильный раствор остается в кристаллизационном резервуаре 9 до тех пор, пока он не охладится примерно до -10 градусов по Фаренгейту. Как и в периодическом способе, кристаллы хлорида двухвалентного железа начинают формироваться в резервуаре для кристаллизации 9 по мере того, как травильный раствор охлаждается ниже температуры примерно от +18 до 20 градусов по Фаренгейту. Когда полученная суспензия травильного раствора/кристаллов хлорида железа достигает -10 градусов по Фаренгейту, клапан 12 открывается и включается насос 13. Суспензия под действием насоса 13 перекачивается в центрифугу для обезвоживания кристаллов 16, где влажные кристаллы хлористого железа отделяются от надосадочного протравного раствора и либо высушиваются в роторной сушилке для кристаллов 17, например, для помещения в зону хранения кристаллов 18, либо , альтернативно, влажные кристаллы хлорида двухвалентного железа смешивают с водой для получения водного хлорида двухвалентного железа (опять же не показано).Система промывки водой центрифуги 116 необязательно обеспечивает средства для очистки центрифуги 16 по мере необходимости в варианте осуществления непрерывного процесса.

Надосадочный регенерированный рассол из центрифуги 16, все еще имеющий температуру около -10 градусов по Фаренгейту, прокачивается непосредственно под действием насоса 24 через перекрестный теплообменник 7, где надосадочный регенерированный рассол с концентрацией восстановленной кислоты около 18 до 20% массы/объема, нагревается примерно от -10 градусов по Фаренгейту до примерно +50 градусов по Фаренгейту путем перекрестного обмена с отработанным травильным раствором из бака 1, а затем добавляется в любой из травильных баков 3 или 4 в непрерывном процессе вместе с любым необходимая концентрированная соляная кислота (32% вес/объем) и вода для получения желаемых концентраций свободной кислоты и железа, указанных в травильных ваннах 3 и 4 на фиг.2. В качестве альтернативы, регенерированный травильный раствор может быть перенесен в резервуар для извлеченной кислоты, не показанный на фиг.