Обезжиривание, травление и полирование металлов

Грилихес С.Я.

Машиностроение, 1977 г.

ТРАВЛЕНИЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Травление меди и ее сплавов.

Толстые слои окалины, образовавшиеся в процессе прокатки, волочения, термообработки меди и ее сплавов, могут быть удалены травлением в H₂SO₄. При том в отсутствие окислителей растворяются окислы и почти не затрагивается металл. Если в травильном растворе присутствует даже небольшое количество азотной кислоты, нитратов или хроматов, они оказывают растворяющее действие на металл. Аналогичное действие может оказать растворенный в травителе кислород.

Обработку деталей из медных сплавов ведут в две стадии: предварительным травлением в концентрированной азотной кислоте или смеси азотной и серной кислот удаляют основной слой окислов, затем кратковременной обработкой в смеси кислот с добавкой небольшого количества хлоридов получают светлую, слегка блестящую поверхность. Повышение температуры и относительного содержания азотной кислоты приводит к преимущественному растворению меди и перетравливавию поверхности деталей, увеличение содержания соляной кислоты — к интенсификации растворения цинка и появлению на деталях коричневых пятен. Качество травления и блеск поверхности металла повышаются при добавке в травильный раствор голландской сажи. Такие смеси кислот пригодны главным образом для обработки латуней Л6З и ЛС59; бронзы, в особенности бериллиевая, травятся в них неравномерно. Ниже приводятся составы растворов (г/л) для травления меди и ее сплавов:

Растворы I, II рекомендуют для травления меди на латуни, III — отливок из медных сплавов, IV — томпака и мельхиора, V — деталей, паянных мягкими припоями, VI — латуней Л63 и ЛС59, растворы I, III—для предварительного травления, II, IV—для глянцевого травления.

Чтобы уменьшить возможность перетравливания медных сплавов, предложено исключить из травильных растворов азотную кислоту и проводить обработку в течение 0,2—1 мин последовательно в концентрированном растворе нитрата калия, натрия или аммония и затем, минуя промежуточную промывку, в разбавленной серной (1:1) или концентрированной соляной или фосфорной кислоте. Например, первый раствор может содержать 600—800 г/л NaN0₃, второй — 800—900 г/л H₂S0₄. Такая схема процесса травления может представить интерес для автоматических линий.

Снятие термической окалины на сплавах БрОФ, БрКМц, БрАЖ можно вести при 135—145° С в смеси, содержащей 450—600 г/л NaOH и 100—200 г/л NaN0₃с последующей обработкой в течение 0,5—1 мин в концентрированной соляной кислоте. Для осветления БрКМц применяют раствор, в состав которого входят 25—35 г/л ΗΝO₃ и 8—12 г/л HF, другие бронзы осветляют в смеси, содержащей по 30—40 г/л СrO₃ и H₂SO₄. Для травления бронзы, особенно бериллиевой, можно рекомендовать раствор, в состав которого входит 30— 35 г/л H₂SO₄, 35—40 мл/л Н₂O₂, 30—35 г/л уксусной кислоты. После снятия основного слоя окалины для осветления поверхности детали обрабатывают в растворе, содержащем 130—140 г/л H₂SO₄ и 320—360 г/л Сг0₃.

Матовую поверхность меди и некоторых ее сплавов можно получить обработкой деталей при комнатной температуре в растворе, содержащем (г/л) 300 ΗΝ0₃, 200 H₂SO₄, 2NaCl, 2ZnSO₄.

Травление алюминия и его сплавов.

Алюминий травят в 5—10-процентном растворе едкой щелочи, в который для уменьшения выделения газов добавляют 0,5 г/л сульфонола. Если травление вести в горячем растворе щелочи, насыщенном хлористым натрием, то поверхность металла приобретает серебристый оттенок. После травления и промывки в воде, алюминий и его сплавы осветляют в 20-процентной ΗΝ0₃ или в растворе, содержащем 200 г /л Сг0₃ и 15 г/л H₂S0₄. Травление сплавов типа АЛ2, АЛ9 рекомендуется вести при 70—75° С в растворе, содержащем 4—5 г/л Са(ОН)₂.

Раствор для травления деталей, имеющих точечную сварку, содержит 80—100 г/л Н₃Р0₄ и 4—6 г/л K₂SiF₆, обработку ведут при комнатной температуре. Сплавы, в состав которых входит кремний, осветляют сначала в ΗΝ0₃, а затем в 5—10-процентном растворе HF или в смеси, содержащей (% по объему) 75 ΗΝO₃и 25 HF.

Алюминиевые детали, имеющие точные размеры, следует травить при 60—70° С в растворе, в состав которого входят 60 г/л NaOH и 10 г/л агар-агара.

На Рижском радиозаводе им. А. С. Попова декоративное матирование алюминиевых деталей проводят в растворе, содержащем 50—200 г/л смеси, состоящей (% по массе) из 56 NaN0₃ и 44 NaOH. Продолжительность обработки при 40—60° С составляет от 1 до 10 мин. Легкое перемешивание раствора предотвращает появление на металле следов выделения газа в виде вертикальных полос. Раствор при работе корректируют добавлением исходных компонентов, до накопления в нем 130—150 r/л А1, после чего он должен быть заменен свежим.

Для получения светлой, мелкозернистой поверхности алюминия, сходной с получаемой сатинированием, Г. Г. Аграновским предложено проводить травление металла в течение 0,5—-1 мин при 70—80° С в растворе, содержащем (г/л): 160—260 NaOH, 160—26() NaNO₃, 120—160 NaN0₂, 50—80 Na₃PO₄, 0,5—1 декстрина. Качество обработки повышается при добавке в раствор 40—50 г/л глюконата натрия.

Травление титана, вольфрама, молибдена, никеля, магния.

Снятие термической окалины с поверхности титана и его сплавов ВТ1, ВТ5Д проводят в расплаве, содержащем (% по массе) 80 NaOH и 20 NaNO₃ при 420—440° С. Понижение рабочей температуры и уменьшение съема металла достигаются при использовании смеси, содержащей равные количества NaOH и КОН. Температура расплава составляет 300—320° С. Водные травильные растворы содержат фториды, оказывающие наиболее агрессивное действие на титан. Для снятия окисных пленок небольшой толщины используют [6] растворы следующих составов (г/л):

Соляная кислота НС1......................................... 60

Фтористый натрий NaF........................................................ 27

Хлористый натрий NaCl....................................................... 21

Серная кислота H₂SO₄ ............................... 200—220

Фтористый аммоний NH₄F........................................... 40—50

Температура обоих растворов 40—50° С, в растворе 2 процесс травления происходит сравнительно быстрее.

Травление титана предложено проводить анодной обработкой в электролитах следующих составов (г/л):

Фосфорная кислота Н₃Р0₄ ................... 450—500

Азотная кислота ΗΝ0₃ .................................................... 30—40

Фтористый натрий NaF ................................................. 40—60

Серная кислота Н₂SO₄, 180—200 Фтористый натрий NaF ................................................... 45—50

В обоих случаях электролиз ведут при анодной плотности тока 1—1,5 А/дм² и температуре 50—70° С; напряжение на ванне 15—20 В, а при снятии толстого слоя термической окалины — до 60 В.

Операция травления титана приобретает большое значение при осаждении на него гальванических покрытий. В этом случае речь идет о снятии тонких окисных пленок, которые препятствуют прочному сцеплению покрытия с основным металлом. Способы удаления таких пленок различны и связаны с тем, из каких электролитов в дальнейшем будут осаждать покрытия [6]. Перед пирофосфатным меднением рекомендуется обработка в растворе, содержащем (мл) 10 HF, 15 H₂S0₄, 90 H₂0 при температуре 18—25’С в течение 30—60 е. Перед химическим никелированием детали травят в концентрированной НС1 в течение 30—40 мин, а затем активируют при комнатной темпе* ратуре в течение 3—5 о в растворе, содержащем 220 г/л NiCl₂, 20—40 г/л NH₄F, 120 мл/л НС1. Предварительную обработку титана перед анодным оксидированием в H₂S0₄ ведут в течение 3—5 с в растворе, который содержит 160—180 г/л ΗΝ0₃ и 40—50 г/л HF.

Удаления пленки окислов с поверхности молибдена можно достигнуть обработкой его при 40⁹ С в растворе, содержащем 250 мл Н₂0₂ (30-процентная), 750 мл Н₂0, в который добавляют 10 г/л NaOH. Для подготовки деталей перед пайкой или нанесением гальванических покрытий используют раствор следующего состава (% по массе): 16—18 H₂S0₄, 5—6 HF, 78—79 Н₂0 при комнатной температуре и продолжительности обработки 5—10 мин. Раствор для активации поверхности молибдена содержит равное объемное количество аммиака (25-процентный) и перекиси водорода (30- процентная).

Травление вольфрама можно вести в растворе, содержащем (% по массе) 5 КОН, 25 K^Fe (CN)₆, 70 Н₂0 при комнатной температуре. Процесс идет довольно медленно и продолжается иногда до 20 ч. Для этой же цели может быть использована обработка переменным током промышленной частоты в 5—15- процентном растворе NaOH.

Для тонкой очистки никеля, вольфрама, ковара используют смеси муравьиной кислоты, воды и перекиси водорода, взятых в следующих количествах (объемные доли): 45, 45, 10; 10, 45, 45; 5, 35, 60. Травление ковара можно вести при 60—90⁹ С в растворе следующего состава (объемные доли): 40 НС1, 20 H₂S0₄, 40 Н₂0. Для осветления поверхности ковара его погружают на несколько секунд, в смесь, содержащую (объемные доли) 50 H₂S0₄, 50 ΗΝ0₃. Сплавы ковар, инвар, суперинвар можно травить в концентрированной НС1 с добавкой 40—50 г/л уротропина или в смеси соляной, серной кислот и воды, взятых в объемном отношении 2:1:2.

При травлении отливок магниевых сплавов используют разбавленный раствор HNO_s (15—30 мл/л ΗΝ0₈) при комнатной температуре. Снятие литейных шлаков с поверхности деталей ведут в растворах следующего состава (г/л) и режима работы:

Азотная кислота ΗΝO₃ .......................................... 90—110

Серная кислота H₂SO₄............................................................ 4—б

Двухромовокислый калий К₂Сr₂O₇ .... 5—7

Температура, °С . . ................................................................................ 18—30

Продолжительность обработки, с ..... 10—30

Фосфорная кислота Н₃Р0₄ 50—60

Хромовый ангидрид СrO₃ ............................................................ 12—25

Температура, ^°С...................................................................................... 18—30

Продолжительность обработки, с................................................... 10—30

Если после травления на поверхности деталей остается серный налет, его удаляют в разбавленном растворе HF.