Травление металла: технологии и задачи
СОДЕРЖАНИЕ
- Что такое травление металла
- Сферы применения травления металла
- 3 вида травления металла
- Химическое травление
- Электролитическое травление
- Ионно-плазменное травление
- Выбор травителя в зависимости от типа металла
- Техника безопасности при травлении металла
Травление металла применяется как в быту, так и в промышленности. С его помощью можно нанести на поверхность материала какой-либо узор или создать необходимые параметры для дальнейшей обработки заготовки.
В зависимости от задач выбираются тип травления и конкретные растворы. В нашей статье мы расскажем, где применяется этот способ обработки металла, как осуществляется процесс и что нужно учитывать перед началом работ.
Что такое травление металла
Под травлением металла понимают удаление его наружного слоя с металлического изделия.
Так можно очистить поверхность от ржавчины, следов окисления. Также травление металла используется в дефектоскопии – проверке металла на целостность, отсутствие повреждений.
Травление позволяет удалить загрязнения, увеличить адгезию, улучшить свойства металла для соединения с другим изделием. Таким образом, на очищенный металл лучше и прочнее ложится внешнее покрытие – краска, эмаль, гальваническое покрытие и др.
Травление также выполняется и в декоративных целях. Этим способом создают прямо на металле нужный рисунок. Глубину травления можно регулировать с точностью до нескольких микрон. Это позволяет выполнять травление сложного рисунка на металле без нанесения дополнительного лакокрасочного слоя.
Читайте также: «Металлические перила»
Методика подходит как для очень тонкой работы, когда необходимо выполнить, например, сложный узор на поверхности или проточить небольшие пазы, так и для очистки крупногабаритных заготовок.
Сферы применения травления металла
В промышленности используется несколько способов травления металла.
Предварительно часть поверхности, которую обрабатывать не требуется, покрывают специальным лаком, защищающим металл от действия травящего вещества.
В производстве такой способ используется для изготовления деталей, формуемых травлением. В большинстве случаев так изготавливаются мелкие детали, в частности, для наручных часов или электронных устройств.
С помощью травления изделие может быть вырезано по определенной форме, для чего применяют специальные трафареты для травления металла. Также этим методом наносится заданная текстура на металл или поперечный профиль – топография. Травление может осуществляться на разную глубину металла. Применяется и рельефное травление, когда обрабатываются поверхности значительной площади.
Помимо грубого травления, могут также вытравливаться каналы минимальной толщины, вплоть до нескольких микрон, обеспечивая высочайшую точность. Перед такой обработкой металл покрывается светочувствительным лаком, на который направляется лазерный луч сквозь фотопленку или непосредственно на металл.
Под воздействием лазера лак разрушается, смывается водой, после чего этот участок подвергается сквозному или глухому травлению.
В электронике травлением изготавливаются электропроводящие дорожки на электронных платах. Такие дорожки получаются путем обработки тончайшего медного слоя на заготовках из гетинакса или текстолита.
Читайте также: «Металлические ограждения для лестниц»
Травление применяется и при производстве высокоточного оборудования в электронной промышленности, микросхем из полупроводников. Используются различные технологии как сухого, так и мокрого травления. К сухим относятся плазменный, ионный, реактивный ионный, плазменно-химический способы. К мокрым – анизотропное травление кремния водным раствором едкого калия.
В частности, формные цилиндры для современной печатной техники могут подвергаться гравировке на аппарате с ЧПУ, либо на них наносится фотохимический защитный грунт, после чего производится травление. Таким образом получается рельеф заданного рисунка и глубины.
Травление может использоваться как альтернатива ручной гравировке. Например, так изготавливают шильдики для станков и прочего оборудования. На часть металлической пластины наносят устойчивый к кислоте лак, после чего эта часть обрабатывается кислотой для травления металла, и на непокрытом лаком участке образуется углубление или неровность.
Читайте также: «Ограждения пожарных лестниц»
В авиационной промышленности при помощи химического травления металл, используемый для корпуса самолета, истончается на отдельных участках и становится за счет этого легче.
3 вида травления металла
Химическое травление
Используется для очистки металла от наружного слоя ржавчины, окисления. Им обрабатывается целый ряд металлов:
- алюминий;
- титан и сплавы на его основе;
- нержавеющие и огнеупорные стали;
- черные металлы.
При таком способе используется соляная, азотная или серная кислота.
Металл погружается в щелочной или кислотный раствор, соляной расплав. В нем металл удерживается в течение определенного времени (от нескольких минут до двух часов), которое зависит от множества условий и задач травления.
Травление металла солью, кислотой имеет следующий механизм. Когда травитель попадает на слой оксида, покрывающего металл, он через микротрещины и поры проникает под этот слой и вступает в контакт с самим металлом. В результате химической реакции выделяется водород, который создает давление на оксидную пленку, разрушая ее, отрывая от металла и очищая поверхность заготовки.
Сам металл также начинает разрушаться под действие кислоты. Поэтому в промышленности используются коррозийные ингибиторы, защищающие металл.
Электролитическое травление
Этот способ позволяет быстро очистить металл, нанести рисунок или сделать выемки. Изделие погружается в раствор соляного или кислотного электролита и само становится катодом, если оно заряжено отрицательно, или анодом, если заражено положительно.
Соответственно, различают катодное и анодное травление металла.
Читайте также: «Лестница на металлическом каркасе»
-
Катодным травлением углеродистые стали очищаются от окалины, которая образуется в результате масляного закаливания или проката горячим методом. Применяется анод из свинца, роль электролита выполняет соляная или серная кислота либо соль щелочного металла.
В процессе электролиза происходит интенсивное газообразование, выделяющийся на катоде водород разрушает окалину. Травление металла в солевом растворе и образующийся в его ходе избыток водорода снижает прочность сплава, поэтому для изделий из тонкого металла катодное травление не применяется.
-
Анодное травление широко используется в машиностроительной промышленности. Слой оксида очищается с поверхности металла прямым воздействием кислорода. Молекулы металла попадают в электролит в виде кислотного или соляного раствора металла, из которого изготовлена деталь.
Для катода используется свинец, медь.При таком травлении на металле образуется шероховатая поверхность, а оксид растворяется в электролите. Этот метод также может вызывать истончение металла, а также существует риск перетравливания.
Для катода используется свинец, медь.Электролитический метод быстрее и экономичнее химического, если говорить об объеме требуемых реагентов. Также электролитический метод более экологичен, так как при нем не выделяется вредных для человека веществ.
Читайте также: «Полочные стеллажи»
По окончании травления металл погружается в раствор кальцинированной соды, чтобы деактивировать оставшийся на металле раствор электролита, иначе он может вызвать образование ржавчины. Затем заготовки моют обычной водой и просушивают. Обработанный таким способом металл устойчив к коррозии, однако при необходимости выполнения паяльных работы их нужно проводить как можно быстрее, поскольку при длительном хранении начнется процесс окисления металла.
Ионно-плазменное травление
При этом способе металл бомбардируется ионами инертных газов. Их химической реакции с металлом изделия не происходит. Ионно-плазменное травление позволяет ограничить размер участка травления вплоть до 10 нм, поэтому оно нашло широкое применение в микроэлектронике.
Плазмохимическая обработка выполняется посредством возбуждения плазмы в химически активной среде. В результате образуются свободные радикалы и ионы. Попадая на металл, активные частицы инициируют химическую реакцию, при которой образуются легкие соединения, удаляемые из активной среды вакуумом.
Способ отличается тем, что в нем используется химически активный газ с большой реакционной способностью, например кислород, взаимодействующий с металлом в плазме газового разряда. Химический же метод, о котором было написано выше, предполагает реакцию активного газа только с определенным видом молекул.
Выбор травителя в зависимости от типа металла
Для углеродистых сталей травление производится в растворе серной кислоты с концентрацией 8-20 % или серной кислоты с концентрацией 10-20 %.
При этом всегда применяются ингибиторы коррозии (КС, ЧМ, УНИКОЛ), которые позволяют сохранить прочность металла и избежать избыточного травления.
Нержавеющая и огнеупорная сталь травится в многокомпонентном растворе, в который входят 12 % соляной, 12 % серной и 1 % азотной кислоты. Возможна обработка в несколько этапов. Сначала в растворе соляной кислоты с концентрацией 20 % окалина разрыхляется, а затем поверхность очищается раствором азотной кислоты с концентрацией 20-40 %.
При производстве нержавеющей стали на ней образуется толстый слой окалины, который удаляют 75-85 % раствором едкого натра и 20-25 % азотнокислого натрия. Окончательная очистка производится в 15-20 % растворе азотной кислоты.
На поверхности деталей из алюминия и сплавов на его основе образуется тугоплавкий слой оксида. Для его удаления используют растворы кислоты или щелочи. Щелочь с концентрацией 10-20 % нагревается до 50-80 градусов по Цельсию, в раствор погружаются обрабатываемые детали, и выдерживаются там не больше двух минут.
Читайте также: «Коррозия металлоконструкций»
Титан и его сплавы очищаются в несколько стадий. Сначала окалина разрыхляется в концентрированном едком натре. После этого она удаляется в растворе, состоящем из серной, азотной или фтористоводородной кислоты. Для окончательной очистки используется соляная или азотная кислота, в которой содержится фтористоводородная кислота в малой концентрации.
Для меди и ее сплавов применяются травящие вещества на основе перекиси водорода, хромовой кислоты. Травление этих металлов также осуществляется в солевом растворе:
- хлорида меди;
- хлорида железа;
- персульфата аммония.
Техника безопасности при травлении металла
Вещества, которые используются при травлении металла, химически очень активны. Они требуют исключительно осторожного обращения, поскольку при неправильном применении могут не только причинить материальный ущерб, но и поставить под угрозу здоровье и жизнь персонала предприятия.
При выполнении работ по травлению металла необходимо неукоснительно соблюдать ряд правил техники безопасности:
- В производственном помещении должна иметься хорошая вентиляция, желательно принудительная.
- Работники должны использовать средства индивидуальной защиты – перчатки, респираторы, специальную одежду и др.
- Емкости с химическими реактивами ни в коем случае не должны ставиться на значительной высоте.
- При приготовлении кислотного раствора кислота заливается в воду, но ни в коем случае не наоборот.
- При себе работник должен иметь раствор соды для промывания кислоты при ее попадании на кожу, при работе с щелочью – слабо концентрированный раствор уксусной кислоты.
- При использовании электролитического метода перед началом работы нужно проверить исправность всего используемого оборудования.
- В производственном помещении в зоне прямого доступа должен располагаться огнетушитель с соответствующим веществом.
Если реактив попал на кожные покровы, необходимо немедленно промыть их нейтрализующей жидкостью. Если на одежду, необходимо ее заменить.
При попадании реактивов на слизистые оболочки показана немедленная медицинская помощь, в противном случае под угрозой может оказаться не только здоровье, но и жизнь.
Читайте также: «Коррозия алюминия»
Таким образом, травление металлов имеет широкое применение в промышленности. При этом оно не ограничивается лишь только очисткой металла от шлака, окислов, грязи и окалины, а позволяет также изготавливать отдельные детали, в том числе сложные микросхемы, и выполнять декоративные элементы на изделии.
Травление металла
Оцените, пожалуйста, статью
12345
Всего оценок: 2, Средняя: 3
способы нанесения рисунка на металл
Главная » Обработка металла » Гравировка » Самые популярные способы травления металла
Содержание
- Суть метода
- Гальваническое травление металла
- Художественное травление металла
- Способы травления металла
- Химический
- Электрохимический
- Ионно-плазменный
- Травление изделия из металла
- Травление цветных металлов
- Травление печатных плат
- Травление стали
- Протравы, используемые для стали
- Процесс травления для других материалов
- Проведение работ в домашних условиях
- Подготовка поверхности металла
- Получение цветного рисунка
- Лак для ногтей
- Грунтовка или битумный лак
- Глянцевая бумага
- Техника безопасности при травлении
Чтобы создать необычный рисунок на металлической поверхности, не нужно использовать высокотехнологичное оборудования.
Травление металла позволяет создать любой рисунок на обрабатываемой поверхности без серьёзных усилий и покупки дорогостоящего оборудования.
Суть метода
Чтобы сделать рисунок на металле, необходимо использовать разъедающий состав (протраву). Чтобы не повредить участки поверхности, на которых не будет декоративного изображения, на них наносится специальное защитное покрытие.
После подготовки детали, её погружают в ёмкость, заполненную электролитической жидкостью. Металлическая заготовка подвергается воздействию агрессивной среды. Постепенно кислота разъедает металл. Важно понимать, что чем дольше заготовка будет находится в протраве, тем больший слой металла она вытравит. Существует две методики травления: гальваническое и художественное. Их можно применять как на производстве, так и в домашних условиях.
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:
- Большая емкость для погружения детали (ванна).
- Подача постоянного тока в 5 вольт. Удобнее всего использовать для этого блок питания.
- Отдельный катод. Он должен быть изготовлен из того же металла, что и обрабатываемая деталь.
- Подвесы из проволоки.
- Две штанги на которых будут закреплять заготовку с катодом и подавать напряжение.
После подачи тока металл начинает передаваться от заготовки к катоду.
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.
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.
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 металлТравление 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.
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.
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.
Подготовка поверхности металла
Основную обработку поверхности можно начинать только после подготовки заготовки:
- С поверхности металла удаляются посторонние вкрапления, ржавчина, окалины, грязь.
- Металлическое изделие протирается ветошью и обезжиривается с помощью растворителя.
Последним этапом обработки является полировка. Если довести поверхность до зеркального состояние не получается нужно почистить её наждачной бумагой в одном направлении.
Получение цветного рисунка
Чтобы нанести рисунок на поверхность изделия в домашних условиях, можно воспользоваться одним из трёх проверенных способов.
Лак для ногтей
Этим косметическим составом сложно прорисовывать мелкие детали из-за его густоты. Требуется умение рисовать лаком, поскольку исправить неудавшиеся детали сложно.
Лак для ногтейГрунтовка или битумный лак
Для этого способа можно использовать грунтующие составы ГФ 021, ХВ 062. Также подходит битумный лак. Всё изделие покрывается выбранным составом. Кистью переносятся контуры изображения. С помощью иглы или шила очищаются те места, с которых требуется снять слой металла.
Глянцевая бумага
Такую бумагу можно приобрести в канцелярском отделе магазинов. Дополнительно нужен утюг и принтер:
- В первую очередь, на принтере распечатывается изображение в полную величину.
- Рисунок кладут на металлическую поверхность глянцевой стороной и проводят 3–5 раз горячим утюгом.
После обработки теплом, бумагу смывают водой.
Техника безопасности при травлении
При проведении травления металла домашних условиях требуется соблюдать правила техники безопасности.
Таким образом можно защитить свой организм от возможного негативного влияние химикатов. Правила и рекомендации:
- Проводить работы нужно в помещении с хорошей вентиляцией.
- Нельзя лить воду в кислоту. Можно наливать кислоту в воду.
- Если для травления используется гальванический метод, требуется проверить оборудование для обработки на наличие поломок и неизолированных участков.
- Чтобы не получить ожогов, необходимо использовать респиратор, защитные перчатки и очки.
- В мастерской должен присутствовать огнетушитель.
Травление металла — Precision Micro
Травление металла — Precision MicroЗапросить ценуБесплатная техническая документация
Что такое травление металла?
Травление металла, также известное как химическое травление или фототравление, представляет собой субтрактивный процесс обработки металла, в котором используется химическое травление для производства сложных, высокоточных металлических компонентов.
В компании Precision Micro мы используем травление металла, чтобы предложить быструю и экономичную альтернативу штамповке, штамповке, лазерной и гидроабразивной резке, когда речь идет об обработке плотных деталей с жесткими допусками практически из любого тонкого металла толщиной до 1,5 мм.
→ Свяжитесь с нами
Преимущества травления металлов
При травлении используются цифровые инструменты, что позволяет быстро вносить изменения в конструкцию. Этот процесс также означает, что оптимизация конструкции не сопряжена с риском и не требует финансовых затрат.
В процессе травления металла не используется механическая сила или тепло, что обеспечивает неизменность свойств материала и отсутствие на компонентах напряжений и заусенцев.
Поскольку детали компонентов обрабатываются одновременно, возможна практически неограниченная сложность деталей с точностью до ±0,025 мм.
Полный спектр преимуществ травления металла:
- Неограниченная сложность – вы платите только за первое отверстие
- Не требуется дорогостоящий твердый инструмент
- Недорогие итерации проекта — быстро
- Без заусенцев и напряжений – свойства металла не изменяются
- Время выполнения заказов в днях, а не в месяцах
- Практически любой металл
- Точность до ±0,025 мм
Получить бесплатный технический документ
Процесс травления металла
Как работает травление металла?
Процесс травления металла заключается в «печати» дизайна компонента на фоторезисте, который ламинируется на металл.
Участки фоторезиста, которые не были напечатаны, удаляются, обнажая металл, который впоследствии вытравливается.
Какие металлы можно травить?
Детали из травленого металла
Почему стоит сотрудничать с нами?
Непревзойденное ноу-хау
Компания Precision Micro уже более полувека является пионером в области фототравление, устанавливая стандарты точности и воспроизводимости. Наша техническая команда из 10 человек включает инженеров с ученой степенью, металлургов и химиков, пионеров передовых технологий производства компонентов и материалов, которые когда-то считались слишком сложными и даже невозможными для фототравление.
Проверенные возможности
Мы являемся единственной компанией по фототравлению, аккредитованной в соответствии со стандартами AS 9100, IATF 16949, ISO 9001, ISO 14001 и ISO 13485, поэтому вы можете положиться на стабильность и эффективность наших процессов. Наши надежные системы качества подкреплены программой постоянного улучшения качества, которая обеспечивает уровни воспроизводимости, приближающиеся к стандартам «Шесть сигм».
Высочайшая производственная мощность
Наш современный завод фототравления площадью 44 000 кв. футов предлагает самую большую производительность листового травления в Европе. Ключевые технологии включают чистую комнату класса 10 000, ламинирование листового проката для компонентов без дефектов, прямую лазерную визуализацию для более тонких компонентов, крупнейший в Европе, самый быстрый и надежный сервис травления титана, производственные ячейки для конкретных продуктов и лучший в своем классе домашняя метрологическая база.
Специалист по труднообрабатываемым металлам
Мы специализируемся на травлении запатентованных суперсплавов, которые обладают отличной механической прочностью, стойкостью к термической деформации ползучести, хорошей стабильностью поверхности и устойчивостью к коррозии или окислению.
Более 2000 вариантов материалов
У нас имеется самый широкий ассортимент стандартных и специальных типов и сортов материалов толщиной от 0,010 мм до 1,5 мм и размерами листов до 600 мм x 1500 мм.
Глобальная техническая поддержка
У нас есть офисы продаж и партнеры в местах, которые позволяют нам быстро реагировать на требования клиентов. Наша команда инженеров по продажам имеет непосредственные знания о фототравлении и может посоветовать конструктивные параметры, которые снижают производственные затраты.
Технологии с добавленной стоимостью
Мы предлагаем ряд дополнительных внутренних услуг, которые можно комбинировать с фототравлением для производства компонентов с большей точностью, уникальными характеристиками и улучшенной функциональностью, сокращая базу поставщиков и время выхода на рынок.
Низкий риск
Компания Precision Micro хорошо инвестировала средства, что позволяет нам обеспечивать уровень качества продукции, производительности и конкурентоспособности, ожидаемый крупными международными компаниями.
Мы используем файлы cookie в целях аналитики и для обеспечения наилучшего взаимодействия с нашим веб-сайтом.
Нажимая «ОК», вы соглашаетесь на использование этих файлов cookie. ОКПолитика конфиденциальности
Травление металла 101
Ресурсы для изготовления ювелирных изделий / Ресурсы-101
Автор:
Rings & Things Staff
Опубликовано
26 октября 2021 г. 19:28:28 PDT 26 октября 2021 г. PM PDT
Вы также можете купить наши химикаты и расходные материалы для травления , включая наш эксклюзивный набор инструментов для травления .
Важно, чтобы соответствовал вашему металлу с подходящим травителем , потому что один и тот же металл будет по-разному реагировать на разные химические вещества (и наоборот). 
Вы нанесете рисунок или рисунок на металл с помощью резиста. Затем, когда вы погрузите свой металл в химическую ванну, покрытые области будут «сопротивляться» разъеданию. Эти покрытые области станут яркими точками вашего дизайна после завершения процесса травления.
