Травление и активирование

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. 14. 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. 14.

Растворы № 1 и 2 применяют для сталей марки 12Х18Н10Т, раствор № 3 — для сталей марок 20X13, 40X13, легированных только хромом.

Таблица 14 - Травильные растворы для обработки черных металлов

Таблица 15 - Растворы для травления легированных сталей

Для травления алюминия и его сплавов используют щелочь и смеси кислот; наиболее часто — 5…10%-ный 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, а 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. 16. Раствор № 1 предназначен для обработки углеродистой стали, № 2 — легированных сталей, № 3 — сталей марок 20Х, ШХ15.

Таблица 16 - Растворы для анодного травления

Катодное электрохимическое травление (табл. 17) применяют реже из-за наводороживаиия 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.

Таблица 17 - Растворы для катодного травления стали

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 малоконцентрированных 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 электрохимически 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.