Травление — химическая или электрохимическая обработка, предназначенная для удаления окалины и оксидов с поверхностей металла. Наиболее часто ее проводят в растворах кислот (серной или соляной), где происходит растворение оксидов и самого металла с образованием растворимых солей железа.
Травление в соляной кислоте идет значительно быстрее, чем в серной, при комнатной температуре. Травление при температуре 30—40°С не применяют из-за летучести соляной кислоты.
Травление в серной кислоте при комнатной температуре протекает достаточно медленно, но с повышением ее до 50— 60°С процесс травления значительно ускоряется. На скорость травления концентрация серной кислоты влияет неоднозначно. При 20—40%ных концентрациях наблюдается максимум.
Травление в растворах серной и соляной кислот необходимо проводить в присутствии ингибиторов, предохраняющих металл от перетравливания и наводороживания. Для соляной кислоты это катапин, ПБ-5, БА-6, ПКУ и др., для серной кислоты — ЧМ, катапин, БА-6 и др.
Наиболее часто для травления черных металлов применяют смесь серной и соляной кислот, что ускоряет процесс очистки, уменьшает расход кислот и увеличивает срок работы раствора. Наиболее типичные составы для травления черных металлов приведены в табл. 2.2. В растворе № 1 травят детали из стали и чугуна, № 2 — детали типа пружин.
Растворы для травления легированных сталей содержат, как правило, смесь различных кислот с более высокой концентрацией. Отдельные неорганические кислоты для травления легированных сталей не используют, так как процесс очистки протекает очень медленно. Наиболее характерные растворы для травления легированных сталей приведены в табл. 2.3.
Растворы № 1 и 2 применяют для сталей марки 12Х18Н10Т, раствор № 3 —для сталей марок 20X13, 40X13, легированных только хромом.
Травление меди и ее сплавов проводят в растворах кислот и солей, как правило, содержащих азотную кислоту или ее соли. Различают травильные растворы для чернового и блестящего
травлений, которые проводят последовательно до получения ровной и блестящей поверхности. Наиболее распространенные растворы для травления меди и ее сплавов приведены в табл. 2.4. Растворы для травления меди и ее сплавов
Номер раствора Содержание, г/л, компонентов Температура, °с
Пр Кислота Аммоний азотно- кислый Едкий натрий Хлористый натрий
серная азотная соляная
1 150—250 50—60
2 750—850 50—70 1—5 — — —— 15—30
3 — — 100—200 400-650 __ 135—145
4 900—980 440—450 —— 5—10 15—30
Раствор № 1 используют для предварительного травления термообработанных деталей, так как горячий раствор серной кислоты хорошо растворяет оксиды меди и в меньшей степени реагирует с чистой медью. Раствор № 2 предназначен для чернового травления при комнатной температуре за счет активирующего действия азотной и соляной кислот. Раствор № 3 используют для травления термообработанных бронзовых деталей (кроме ОЦС и БрКМЦ) в расплаве, который разрыхляет и растворяет оксидную пленку. Раствор № 4 предназначен для блестящего травления, которое обеспечивается за счет высокой концентрации входящих в него кислот и особо подобранной рецептуры.
Для травления алюминия и его сплавов используют щелочь и смеси кислот; наиболее часто — 5—10%-лый раствор едкого натра при температуре 50—60 °С и добавлением 0,5 г/л сульфанола или других ПАВ, а также 2 г/л глюконата натрия. Для травления алюминиевых литейных сплавов применяют фторосодержащие растворы, например 100—140 г/л фтористоводородной кислоты и 500—700 г/л азотной кислоты.
Электрохимическое травление заключается в том, что при протекании электрохимической реакции на электродах выделяется большое количество газа (на катоде — водород, на аноде — кислород), который отрывает от поверхности металла частички загрязнений, параллельно протекает химическое растворение оксидов и металла. Этот способ обработки имеет ряд преимуществ перед химическим травлением: более высокую скорость травления, меньшее наводороживание, снижает расход химикатов.
Растворы для электрохимического анодного травления приведены в табл. 2.5. Раствор № 1 предназначен для обработки углеродистой стали, № 2 — легированных сталей, № 3 — сталей марок 20Х, ШХ15.
Катодное электрохимическое травление (табл. 2.6) применяют реже из-за наводороживания поверхности. Его используют, когда необходимо предотвратить растворение металла и снизить расход кислоты. Выделяющийся при травлении водород частично восстанавливает оксиды металлов, разрыхляет оксидную пленку и отрывает ее. В качестве анодов используют свинец, олово или кремнистый чугун. Активирование — завершающая операция подготовки поверхностей. Ее проводят непосредственно перед нанесением покрытия для обеспечения прочного сцепления его с основным металлом. Эта операция заключается в легком травлении изделий в мало-концентрированных растворах кислот, что позволяет снимать тонкие слои оксидов, образовавшихся при выполнении предыдущих операций.
Черные металлы обычно активируют в 3—10%-ном растворе серной или соляной кислоты в течение 15—20 с; медь и ее сплавы — в 5—10%-ном растворе серной кислоты или 5%-ном растворе цианидов, а также электро-химически в 3—5%-ном растворе цианистого натрия или калия при плотностях тока 3—5 А/дм2.
Для коррозионно-стойких сталей используют электрохимическое активирование на аноде в 10—15%-ном растворе серной кислоты при плотностях тока 8—10 А/дм2. Электрохимическое активирование применяют и в других процессах, например перед хромированием стальные детали обрабатывают на аноде в электролите хромирования при плотностях тока 15—50 А/дм2 в течение 0,5—1,0 мин.
После активирования детали промывают и переносят в ванну осаждения.