Химическая обработка поверхности

Травление — основная операция химической обработки поверхности листов и лент из цветных металлов и сплавов как в готовом виде, так и в виде полуфабрикатов.

Травление необходимо для очистки поверхности изделий от образующейся во время нагрева и отжига окалины — слоя окислов металлов, т.е. химических соединений с кислородом меди, цинка, никеля и других компонентов сплавов и их примесей.

Процесс травления основан на свойствах окислов металлов растворяться в кислых растворах быстрее металлов. Поэтому при травлении окисленных листов и лент вначале растворяется окалина и только после этого начнет растворяться металл или сплав.

На заводах многие цветные металлы и сплавы травят в водном растворе серной кислоты. В зависимости от их природы концентрацию кислоты принимают от 2 до 25%. При травлении надо помнить, что при увеличении концентрации требуется меньшее время травления и меньшая температура нагрева ванны. Иногда в целях активизации процесса травления в ванну с травильным раствором добавляют некоторые реагенты; наиболее употребителен из них хромпик.

В некоторых случаях, например при травлении сплавов с высоким содержанием никеля, вместо серной кислоты применяют раствор азотной кислоты. Следует заметить, что при употреблении растворов азотной кислоты необходимо соблюдать особые предосторожности во избежание несчастных случаев (изолированное помещение с хорошей вентиляцией, спецодежды и др.).

Изделия после травления необходимо промывать в воде, чтобы смыть с них остатки растворенных окислов и кислот. От промывки во многом зависит качество изделий. При плохой промывке на поверхности листов и лент остается кислота или соли—продукты растворения окислов. Иногда эти соли бесцветны и их присутствие на изделиях определить не удается. Однако при хранении, особенно в среде влажного воздуха, изделия начинают отпотевать и темнеть вследствие соединения солей с влагой воздуха.

Для улучшения промывки травленые изделия рекомендуется промывать в двух ваннах: сначала в холодной проточной воде, затем в горячей воде. При промывке листы и ленты необходимо протереть или очистить щетками и хорошо просушить.

Изделия и полуфабрикаты из цветных металлов и сплавов травят в ваннах (баках) или на протяжных лентотравильных машинах. В травильных баках обычно ведут лишь грубое травление подката, заготовок и листов. Изделия укладывают в специальные корзины из меди и переносят их при помощи различных подъемных устройств в ванну. Раньше ванны изготовляли из дерева и изнутри обшивали листовым свинцом; в настоящее время в целях экономии свинца его заменяют листовым винипластом, а ванны сооружают из особого кислотоупорного кирпича в железном каркасе. Раствор обычно подогревают паром, который подводят в бак по свинцовым змеевикам.

Ленты травят на лентотравильных машинах, которые представляют собой сочетание разматывающих барабанов с баком для раствора кислоты (или со специальным устройством для струйного травления раствором кислоты), с промывным баком, устройствами для механической очистки ленты вращающимися волосяными или капроновыми щетками, с приспособлением для вторичной промывки ленты струями воды, с сушильным приспособлением и намоточными барабанами. Иногда в эту схему включают бак для пассивирования ленты раствором хромпика. Лента в процессе травления последовательно проходит через все узлы машины. В таких машинах иногда травят по несколько лент параллельно.

Качество травления на лентотравильных машинах более высокое, чем в ваннах. Однако недостаток этих машин в том, что на них можно травить ленты только небольшой толщины (до 2—3 мм); кроме того, время пребывания ленты в травильном баке исчисляется секундами, поэтому приходится сильно повышать концентрацию травильного раствора и температуру.

Еще недавно производительность лентотравильных машин была крайне низкая, что объяснялось малой скоростью прохождения ленты через машину (0,17—0,3 м/сек). В настоящее время разработаны новые машины скоростного электрохимического травления, на которых скорость травления латунных лент толщиной 0,1—0,8 мм достигает 2,5—4,0 м/сек и более. Для травления более толстых лент (1—3 мм) разработаны механизированные травильные установки струйного травления со скоростью 0,7—1,4 м/сек.

Применение скоростных механизированных травильных установок позволяет повысить производительность труда в 7—8 раз по сравнению с производительностью труда на старых машинах.

Металлы и сплавы с большим количеством окалины удается травить на лентотравильных машинах только после предварительного чернового травления в ваннах. Таким образом травят ленты из меди, оловяннофосфористой бронзы и других бронз после отжига в окислительной атмосфере.

При травлении в ваннах можно не считаться со временем. Из данных табл. 14 следует, что в отдельных случаях процесс травления продолжается до одного часа. За это время можно растворить любой слой окалины. Однако качество травления и промывки изделий в ваннах и особенно отдельных мест этих изделий, частично соприкасающихся друг с другом или с травильной корзиной, хуже, чем травление лент на лентотравильных машинах.

В кислотных растворах допускается следующее предельное содержание солей: при травлении латуней — не более 25 г/л Сu и 50 г/л Zn, при травлении меди — не более 50 г/л Сu. По мере увеличения содержания в растворе металлов и солей активность травления снижается. Растворы с предельным содержанием солей (такие растворы называются отработанными) в настоящее время регенерируют, т. е. из растворов выделяют цветные металлы. При этом очищается серная кислота, расход которой резко сокращается.

Одна из схем регенерации меди из травильных растворов, предложенная Ю. В. Баймаковым и осуществленная с успехом на одном из наших заводов, заключается в том, что в ванну с травильным раствором подвешивают свинцовые аноды и медные катоды в виде тонких листов; при пропускании электрического тока начинается электролиз раствора с выделением меди на катодах. Электролиз идет одновременно с травлением металла. Таким образом, завод только из одного бака получает ежемесячно около 1,0—1,5 т катодной меди, которая ранее терялась в растворе.

Брак при травлении

На травленых листах и лентах из латуни нередко наблюдаются отдельные покраснения, а иногда вся поверхность латунных изделий окрашивается в красный цвет. Одна из основных причин такого покраснения — загрязнение раствора и особенно железом. Железо, вступая в реакцию с медным купоросом, получающимся при травлении медных и латунных изделий, образует железный купорос. Высаженная из раствора медь (ее называют цементной медью) тонким слоем осаждается на поверхности листов и лент и придает им красный оттенок. Вот почему в процессе травления необходимо тщательно соблюдать технологический режим и чистоту рабочего места, всегда следить за тем, чтобы в раствор не попадали железные предметы. По этой же причине корзины, в которые загружают металл для травления, никогда не следует делать из железа. Покраснение латуни при травлении может быть также результатом выгорания с поверхности изделия цинка при неправильном ведении процесса отжига или при отжиге изделий со слишком обильной смазкой.

Типичные виды брака при травлении — недостаточное травление и перетрав. При недостаточном травлении (слабая концентрация кислоты или низкая температура раствора) окислы удаляются неполностью и изделие приобретает пятнистый вид. При избыточном травлении поверхность металла разъедается раствором (на ней выявляется иногда макроструктура металла или сплава).

При недостаточно тщательной промывке после травления и при плохой просушке изделия темнеют. Потемнение часто начинается не сразу, а спустя некоторый период (доходящий до не скольких суток).

Наконец, к недостаткам при травлении нужно отнести брак из-за механических повреждений изделий (царапины и помятости).

При травлении бывают потери вследствие частичного растворения металла и в виде отрезаемых концов лент, поврежденных при скреплении, необходимом для непрерывности травления.

Дата добавления: 2015-05-10