Что такое травление металла

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.

Травление печатных плат

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.

Читайте также:  Станок для жестяных работ своими руками

Где может потребоваться травление металлов?

Травление металлов – процесс снятия некоторого слоя металла путем нанесения на требуемую поверхность химического раствора. Как правило, химические соединения (например, азотную кислоту) растворяют в спирте. Таким образом, полученным раствором осуществляют травление деталей. Например, в материаловедении, для того, чтобы увидеть структуру металла в мощный микроскоп (разглядеть мартенсит, перлит, феррит и т.д.), нужно протравить предварительно подготовленный шлиф (доведенную до зеркального состояния поверхность). Также исследуют образцы-свидетели цементированного, азотированного и т.д. слоев. Образцы разрезают, делают на них шлиф, травят его и измеряют с помощью микроскопа, на окуляр которого нанесена линейка, измеряют слой – глубину проникновения нитридов или углерода. Пропорция «травилки»: около 10-15% азотной кислоты и 85-90% спирта. Есть и другие растворы: например, для нержавеющих сталей (так как «азотка» их не берет) — Марбле.

Перед пайкой или сваркой алюминия, его также подвергают процедуре травления с целью удаления окисной пленки с его поверхности. В качестве активного вещества используется азотная кислота. Читайте подробнее в статье «Сварка алюминия» (см. ответ на вопрос №2).

Сегодня подробно остановимся на художественном травлении металла, с целью придания изделиям оригинальности, необычного внешнего вида.

Как видите, химическое травление весьма востребовано в различных сферах народного хозяйства: в промышленности и даже в искусстве.

Художественное травление

Для данного вида творчества вам не понадобится приобретать какие-то специфические, редкие и дорогостоящие вещества. Весь процесс может провести даже школьник, а полученный результат удовлетворит самого избалованного эстета. Вы можете получить любую картину на металле – здесь все только зависит от вашей фантазии и желания.

Для осуществления задуманного понадобится приготовить раствор, который известен каждому, кто когда-либо сталкивался с травлением плат.

Необходимо найти следующие ингредиенты:

  • эмаль типа НЦ-11 (или лак для ногтей);
  • Ацетон или растворитель типа Уайт Спирит;
  • Смола для просмаливания кровель;
  • Медный купорос;
  • Пищевая соль.

Изделие перед травлением нужно очистить до светлого металла от загрязнений. Если есть покрытия: воронение, оксидирование – их нужно удалить. Например, водный раствор уксусной кислоты отлично удаляет воронение. Затем зачистите поверхность мелкозернистой наждачной бумагой (размер абразивного зерна минимальный).

Определитесь, где будет находиться будущий рисунок или эмблема. Это место нужно защитить малярным скотчем или изолентой. Далее на поверхности, которые не нужно травить, наносится лак или указанная эмаль. Следите, чтобы не было «проплешин» и непрокрасов. После того, как краска полностью высохнет и перестанет липнуть, необходимо снять изоленту – тем самым вы получите область с ровными краями, где, собственно и будет размещен рисунок.

Рисунок наносится жидким раствором черной смолы в уайт-спирите, по густоте напоминающем обычную краску. Он должен быть не слишком жидким и не слишком вязким, чтобы его удобно было наносить на поверхность металла. Плюс такой «краски» заключается в том, что если вышли какие-то огрехи (рука дрогнула), их можно удалить смоченной в уайт-спирите ватной палочкой или небольшим тампоном. Тонкие детали можно довести небольшой иголочкой.

Теперь все готово к операции «Травление».

В литровую банку воды вам необходимо высыпать стограммовый пакет медного купороса. Поваренную соль нужно сыпать до тех пор, пока она не прекратит растворяться, т.е. до насыщения.

Поместите деталь в раствор. Бояться не нужно, он абсолютно не ядовитый и никаких особовредных для человека веществ в процессе травления не выделяется.

Как только начнется реакция, на металле появится темно-розовые продукты травления. Эти продукты нужно периодически смывать под слабым напором проточной воды, потому что их количество тормозит реакцию: чем их больше, тем она медленнее протекает. Применение дополнительных средств, таких как зубная щетка и прочее, не допустимо, так как очень легко можно испортить весь рисунок. Время травления выбирается исходя из желаемого результата: чем дольше выдержка, тем больше глубина протравленного металла.

После удаления эмали и остатков продуктов травления получится результат, представленный на фото выше. После зачистки мелких неровностей, работа практически готова.

Следует отметить, что таким образом можно обрабатывать медные и алюминиевые сплавы, сталь, однако с коррозионностойкими нержавеющими сталями (хромо-никелевые стали) этот номер не пройдет. Удачи вам в ваших начинаниях и в ваших экспериментах!

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Удаление части поверхностного слоя металлического изделия с помощью химической реакции называют травлением. Эта технология известна человеку уже несколько тысячелетий, наряду с чеканкой и чернением ее применяли для отделки металлических деталей оружия и домашней утвари, украшений и ритуальных предметов. В наши дни травление металлов применяется в художественных промыслах, для нанесения гальванических покрытий, для создания изображений и надписей на металлических изделиях.

Перед проведением травления на те участки поверхности металла, которые не должны быть вытравлены, наносится защитное покрытие, устойчивое к травящему веществу (протраве).

Читайте также:  Горелка газовая печная фото

Далее деталь подвергают воздействию кислой среды или погружают в емкость с электролитической жидкостью. Чем дольше деталь подвергается обработке, тем больший слой металла разъедается агрессивной средой. Травление металла может осуществляться в несколько приемов, это так называемое многослойное протравливание.

Травление изображений на металле проводят как в промышленных, так и в домашних условиях.

Исходя из применяемых для разъедания слоя металла материалов, различают такие способы травления металлов, как:

  • Химический (жидкий). Применяются кислые растворы. Не требует сложного оборудования и дорогостоящих материалов. В ходе работы образуются вредные для здоровья испарения.
  • Электрохимический. Применяется раствор электролита и пропускаемый через него электрический ток. Характеризуется большей скоростью процесса, более точным исполнением деталей рисунка, экономным расходованием рабочей жидкости. Не образует вредных испарений
  • Ионно-плазменный (сухой). Поверхностный слой испаряется пучком ионизированной плазмы. Применяется при производстве микроэлектронных компонентов.

Ионно-плазменный метод требует высокоточного и дорогостоящего оборудования и применяется только в условиях промышленного производства. Жидкий метод, электрохимическое травление металла и даже электрохимическая гравировка доступны и в домашних условиях.

С помощью гальванического травления можно самостоятельно сделать печатную плату, практически не уступающую промышленной.

Гальванический способ травления выгодно отличается от жидкого отсутствие необходимости использования кислот, дающих вредные испарения. В зависимости от материала заготовки используются разные электролитические растворы:

  • Сталь и железо — нашатырь и железный купорос
  • Медь и ее сплавы (бронза, латунь)- медный купорос
  • Цинк – цинковый купорос.

Гальванический способ травления рисунка на металле

Для проведения процесса в домашних условиях потребуется:

  • Гальваническая ванна из непроводящего материала.
  • Блок питания на 5 вольт постоянного тока.
  • Металлический катод (из того же металла, что и заготовка.)
  • Проволочные подвесы для заготовки и катода. Заготовка не должна касаться стенок или дна ванны.
  • Две проводящие штанги, превосходящие по длине ванну.

Одну штангу присоединяют к отрицательному выводу блока питания и вешают на нее катод.

Другую штангу — к положительному выводу и подвешивают на нее изделие, которое будет служить анодом.

При подаче напряжения начинается процесс электролитического переноса металла с изделия на катод. Он будет происходить с участков поверхности, не покрытых защитным лаком.

Художественное травление металла проводят как гальваническим, так и жидким методом.

Художественное многослойное травление металла

Мастера народных промыслов и просто домашние умельцы получают с его помощью высокохудожественные изображения на холодном и огнестрельном оружии, всевозможной кованой и литой утвари. Для мастеров, делающих авторские охотничьи и бытовые ножи, травление стало практически обязательным элементом отделки. Особенно популярны охотничьи сцены, арабские, рунические или абстрактно — геометрические орнаменты. Многие мастера комбинируют травление металла с его воронением, придавая рисунку синеваты, черный или желтоватый оттенок.

Для переноса изображений используют как способ покрытия детали лаком, так и глянцевую бумагу. Применяют также еще один способ – оклеивание детали скотчем. Горячей иглой процарапывают линии рисунка, после чего пинцетом аккуратно удаляют скотч с участков, подлежащих протравливанию. Остатки клеевой массы нужно смыть растворителем.

Перед травлением деталь следует тщательно обезжирить.

Перед началом травления поверхность следует подготовить. Это позволит обеспечить:

  • Высокую скорость процесса
  • удаление металла ровным слоем.

В ходе обработки поверхности с нее удаляются все механические и химические загрязнения. Для нее применяют теплый мыльный раствор, подойдет и любое моющее средство. После высыхания поверхности ее надо протереть ветошью, пропитанной растворителем или обезжиривателем. Это позволит удалить остатки жидкости и масляные пленки.

Процесс обезжиривания поверхности металла

Химическую обработку хорошо сочетать с механической:

  • полировка до зеркального состояния
  • шлифовка наждачкой. Применяется при недоступности полировки. Следует проследить, чтобы шкурка все время двигалась в одном направлении и следы от нее были строго параллельны

Механическая обработка значительно улучшит внешний вид изделия после травления.

Для этой операции применяется несколько способов. Все их объединяет общий принцип: защита части поверхности от разъедающего действия протравы, а различает вещество, используемое для нанесения рисунка.

Лак для ногтей

Популярный и доступный способ. Обладает некоторыми недостатками:

  • Высокая вязкость лака не дает возможности для прорисовки мелких деталей и тонких линий.
  • Требуется твердая рука и навык рисования.
  • Весьма сложно исправить ошибочно нанесенные детали.

Использование лака для ногтей

Грунтовка или битумный лак

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

Травление с применением грунтовки

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

Глянцевая бумага

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

Глянцевая бумага для травления

Основное достоинство метода — можно точно переносить мельчайшие детали изображения.

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

Травление стали

Кроме художественного травления металла, позволяющего получать изысканные изображения на стальных поверхностях, травление стали используют и для удаления окалины и оксидных пленок. При этом следует особо тщательно соблюдать требования технологического процесса во всем, что связано с концентрацией протравочных растворов и времени выдержки детали в протраве или в электролитной ванне. Перетравливание в ходе такой операции крайне нежелательно.

При травлении стали применяют как жидкий, так и электрохимический метод. Протраву готовят на основе сильнодействующих кислот, таких, как соляная или серная. Особое внимание следует уделить тщательному обезжириванию поверхности. Пропущенное масляное или жировое пятно может привести заготовку в негодность. Для защиты частей заготовки, не подлежащих травлению, использую лаки, составляемые на основе канифоли, скипидара, гудрона.

Читайте также:  Как сделать коптильню из старой газовой плиты

Эти компоненты легко воспламеняемы, поэтому во время работы с лаком следует сбыть особо внимательным и осторожным. По окончании травления непротравленные участки заготовки очищают от защитного лака растворителем.

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

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

Для травления чугунов применяют растворы серной кислоты средних концентраций.

Исходя их атомного веса и определяемых им физико-химических свойств вещества, для каждого металла и сплава подбирают свою, наилучшим образом воздействующую именно на него, протраву.

Травление медных сплавов

Как чистая медь, так и медные сплавы протравливают с применением серной, соляной, фосфорной, азотной кислоты. Для повышения скорости реакции в растворы добавляют соединения хрома или азота. На первой стадии травления с заготовки удаляют окалину и оксидную пленку, далее переходят собственно к травлению металла. При травлении меди в домашних условиях следует соблюдать осторожность.

Алюминий и сплавы на его основе выделяются среди других металлов тем, что для их травления применяют не кислотные, а щелочные растворы. Для молибдена также применяют щелочные растворы на основе едкого натра и перекиси водорода.

Титан стоит еще большим особняком — на первом этапе предварительного протравливания применяют щелочь, а на основном — уже кислоту. Для титана применяю самые сильные кислоты — плавиковую и концентрированные серную и азотную. Титановые заготовки протравливают с целью снятия поверхностного слоя окислов непосредственно перед тем, как нанести гальваническое покрытие.

Для протравливания таких металлов, как никель или вольфрам, используют водный раствор перекиси водорода и муравьиной кислоты.

Заготовка для печатной платы представляет собой лист текстолита, с одной или с двух сторон покрытый слоем медной фольги. Целью травления печатных плат является создание проводящих дорожек из медной фольги в точном соответствии с чертежом. Дорожки покрывают защитным лаком, остальную часть фольги удаляют травлением.

В домашних условиях применяет несколько способов:

  1. Хлорным железом. Реагент приобретают в магазине химических товаров или делают самостоятельно. В соляной кислоте следует растворить железные опилки. Перед использованием раствор следует выдержать до полного растворения железа и тщательно перемешать.
  2. Азотной кислотой.
  3. Водным раствором серной кислоты, смешанной с таблетированной перекисью водорода.
  4. Медным купоросом с добавлением горячей воды и хлорида натрия. Этот вариант самый безопасный, но и самый продолжительный. На протяжении всего процесса температуру протравы следует поддерживать не менее 40 о С, иначе протравливание растянется на многие часы.
  5. Электролитическим методом. Следует взять диэлектрическую емкость (хорошо подходят кюветы для проявки фотографий), наполнить ее раствором поваренной соли, поместить туда плату и кусок медной фольги, которая будет служить катодом.

По окончании протравливания жидким методом плату следует тщательно промыть раствором соды, чтобы погасить остатки кислоты.

Процесс травления для других материалов

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

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

В травлении металлов используются чрезвычайно активные в химическом отношении вещества-сильные кислоты, щелочи и их растворы. При неправильном обращении они могут причинить серьезный вред здоровью и нанести значительный материальный ущерб.

Использование резиновых перчаток

Поэтому при работе с ними нужно соблюдать особые меры предосторожности и строго выполнять правила техники безопасности при проведении работ:

  • Работы проводят только при наличии хорошей вентиляции, предпочтительно — вытяжного шкафа.
  • Обязательно использование средств индивидуальной защиты: резиновых перчаток и фартука, плотной производственной одежды, респиратора, защитного лицевого щитка.
  • Нельзя ставить банки с кислотами и щелочами на высоко расположенные полки и шкафы.
  • Во время разведения кислот КИСЛОТУ ЛЬЮТ в ВОДУ, и никогда — воду в кислоту.
  • При работе с кислотой иметь под рукой раствор соды, а при работе со щелочью — слабый уксусный раствор для промывания участков кожи, на которые случайно попали капли раствора.
  • При работе гальваническим методом перед началом работы тщательно осмотреть все используемое электрооборудование на предмет отсутствия механических повреждений и целостности изоляции.
  • Иметь под рукой исправный огнетушитель.

В случае попадания травильного раствора на кожу следует немедленно промыть пораженный участок соответствующим нейтрализующим раствором. Если брызги кислоты или щелочи попали на одежду — ее следует немедленно снять.

Промыть водой пораженный участок

Если травильный раствор попал на слизистые оболочки — следует немедленно обратиться за медицинской помощью. Промедление в таких случаях может стоить здоровья или даже жизни.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector