Травлення заготовок
Травлення листових заготовок застосовують з метою очищення їх від іржі, окалини або з метою зняття окисної захисної плівки, наприклад з листових алюмінієвих сплавів перед зварюванням.
Травлення виробляють хімічним чи електрохімічним способом. При травленні необхідно суворо дотримуватися правил обережності від ураження електричним струмом та опіків кислотами та лугами. Травлення виконують у спеціальному одязі, комплект якого складається з гумових чобіт, гумового фартуха, гумових рукавичок та вовняної шапочки. Перед початком роботи включають припливно-витяжну вентиляцію і лише після цього приступають до роботи.
Перед переливанням кислот надягають запобіжні окуляри.
Заповнення ванн і розливу кислот і лугів здійснюють за допомогою сифонів, до роботи з якими допускаються спеціально навчені люди.
Приготуючи травильний розчин кислоту вливають у воду, а не навпаки. Готуючи розчин із трьох кислот, щоб уникнути опіків від бризок, спочатку додають до холодної проточної води соляну, потім азотну і, нарешті, сірчану кислоту.
Не можна додавати кислоти до нагрітої вище кімнатної температури води.
Зберігають кислоту тільки в закритих суліях у спеціально відведених приміщеннях з кислототривкою підлогою та стінами. Сховище обладнується припливно-витяжною вентиляцією.
У разі опіку кислотою або лугом обпалене місце промивають рясним струменем води і тільки після цього звертаються за лікарською допомогою.
На робочому місці заборонено курити та їсти. Перед курінням та їдою ретельно миють руки.
При отриманні завдання на травлення робітник повинен бути проінструктований про правильне ведення роботи та правила технікибезпеки.
Роботи з травлення виконують у травильному відділенні, ізольованому з інших приміщень.
Для хімічного травлення застосовують ванни, викладені усередині плитками із кислототривкого бетону.
Травлення заготовок із кольорових металів та їх сплавів здійснюється в алюмінієвих або керамічних ваннах.
На рис. 3 показана установка для травлення кольорових металів та сплавів. Пристрій установки дозволяє за допомогою важелів періодично струшувати вироби в кошику, що сприяє більш енергійному перебігу процесу травлення.
Мал. 3. Установка для травлення кольорових металів:
1 - ванна, 2 - противага. 3 – важелі повороту, 4 – захоплення. 5 - кошик, 6 - естакада
Хімічне травлення здійснюють у розчинах сірчаної або соляної кислоти з додаванням азотної або плавикової кислоти.
Для розуміння сутності травлення розглянемо вплив водню на поверхню з окисом заліза (окалину). Наприклад, молекула сірчаної кислоти складається з двох атомів водню, одного атома сірки та чотирьох атомів кисню. Атоми водню мають властивість виділятися з кислоти, як тільки в неї буде поміщений метал.
Окалина, що утворюється на поверхні металу, має пори і покриває поверхню нерівномірно. Сірчана кислота проникає через пори та вступає у взаємодію з поверхневим шаром основного металу. Вона діє на основний метал як розчинник і від дії кислоти відбувається бурхливе виділення водню. Водень, що бурхливо виділяється, розпушує і збиває окалину.
При травленні поверхні з щільною плівкою окалини користуються розчинами соляної кислоти, оскільки розчини сірчаної кислоти такі поверхні діють значно повільніше.
Вміст сірчаної та соляної кислот утравильних розчинах вбирається у 20%, більш концентрований розчин може призвести до значного розчинення основного металу, тобто. метал буде перетравлений, такий метал має чорну, глибоко з'їдену поверхню.
З метою усунення нерівномірності травлення та перетравлення до розчинів додають травильні присадки (КС, РОЗУМ, УНІКОЛ), одержувані шляхом спеціальної обробки відходів м'ясних комбінатів та інших харчових продуктів. Замість присадок можуть застосовуватися звані інгібітори (сповільнювачі).
У процесі травлення плівки присадка або інгібітор унеможливлює проникнення водню в міжкристалічні проміжки структури і таким чином припиняє взаємодію кислоти з металом.
Для травлення виробів із низьковуглецевих сталей застосовують розчини наступного складу:
перший - сірчана кислота до 20%, присадка КС 0,1-0,2%, інше -вода; температура нагрівання розчину - 16-20°С (найменша) та 50-60°С (найбільша);
другий - соляна кислота до 20%, присадка КС 0,1-0,2%, інше -вода; температура нагрівання розчину – 30-40° С.
Для травлення заготовок з високовуглецевих сталей застосовують розчин наступного складу (г на 1 л води): хлористого натрію 50, сірчаної кислоти 200, присадки КС рідкої 10. Температура нагрівання розчину-50-60° С.
Для травлення заготовок з нержавіючих та жароміцних сталей застосовують розчин наступного складу (у масових частинах): сірчаної кислоти 14, соляної кислоти 13, азотної кислоти 1 та води 75. Температура нагрівання розчину 50-70°С.
Для травлення ванну заповнюють на 2/3 глибини проточною водою, потім обережно вливають кислоту і ретельно перемішують, доводячи до необхідної концентрації, підігрівають до потрібної температури і нагрітий розчин додають присадку, потім щераз ретельно перемішують.
У приготовлену ванну занурюють підвішені або покладені в дротяний кошик заготовки. Заготівлі та кошик не повинні стикатися зі стінами ванни. Струшування, періодичний підйом та опускання заготовок покращують процес травлення.
При повній концентрації травлення роблять із меншою температурою нагрівання ванни. У міру зниження концентрації температуру нагрівання ванни поступово підвищують до критичної. Травильний розчин, як правило, використовують не повністю. Наприклад, ванну з розчином сірчаної кислоти 200 г/л використовують до концентрації 100 г/л і потім замінюють свіжим.
Підвищення температури травлення вище встановленої послаблює дію присадок. Тривалість травлення поверхні залежить від концентрації розчину, температури розчину, габаритних розмірів виробу, товщини виробу, товщини шару окалини та ін.
Після травлення з поверхні заготовок видаляють залишки кислоти промиванням у воді.
Добре протруєні поверхні мають рівномірний сірувато-сталевий колір.
Хімічне травлення виробів із міді та її сплавів виробляють з метою видалення окисних плівок. Розрізняють два способи травлення - попереднє та глянсове.
Попереднє травлення міді та її сплавів здійснюють у розчинах азотної та сірчаної кислот з добавкою голландської або глянсової сажі. При цьому застосовують розчин наступного складу (грами): азотна кислота 200, соляна кислота 1-2, голландська сажа 1-2, вода до 1 л. Температура розчину 18-20°.
Глянцеве травлення міді та її сплавів здійснюють у травильному розчині наступного складу (у грамах): азотна кислота 75, сірчана кислота 100, соляна кислота 1, вода до 1 л. Температура води 18-20°.
У серійному, великосерійному та масовомувиробництві травлення чорних та кольорових металів виробляють на напівавтоматичних установках (рис. 4) та на автоматичних установках з числовим програмним управлінням (ЧПУ).
Мал. 4. Напівавтоматична установка для травлення чорних та кольорових металів:
1 - установка, 2 - конвеєрна лінія, 3 - кошик, 4 - підвіски
Установка 1 складається з ванн травлення та промивання заготовок. Доставка кошиків 3 із заготовками для травлення та знімання їх здійснюється за допомогою підвісок 4 конвеєрної лінії 2.
Електрохімічне травлення проводиться у ваннах, що живляться постійним електричним струмом. При цьому заготовка (виріб) підключається до позитивного чи негативного полюса. У першому випадку травлення називають анодним, у другому – катодним.
При катодному травленні анодом є свинцева пластина. Катодне травлення відбувається за рахунок хімічного відновлення металу з окису заліза і механічного відривання оксидів воднем, що бурхливо виділяється. При катодному травленні можливе насичення поверхні, що обробляється воднем, з'являється так звана воднева крихкість.
При анодному травленні катодом є свинцеві пластини. Анодне травлення відбувається внаслідок електролітичного розчинення металів і механічного відривання плівки оксидів пухирцями кисню, що виділяються. Анодне травлення є найпоширенішим. Поверхня виробу, що виходить анодним травленням, злегка шорстка і абсолютно чиста.
Для електролітичного травлення виробів із сталі застосовують розчини сірчаної кислоти та хлористого натрію або сірчаної кислоти, соляної кислоти та хлористого натрію. Розчин може бути наступного складу (г/л): сірчана кислота 47,5; соляна кислота 10,3; натрій хлористий 20-25. У цьому випадку анодомслужить пластина з крем'янистого чавуну. Щільність струму 8 А/дм2. Тривалість травлення – 3-8 хв.
При катодному та анодному травленні присадки не застосовують.