что делает травильщик металла
Самые популярные способы травления металла
Чтобы создать необычный рисунок на металлической поверхности, не нужно использовать высокотехнологичное оборудования. Травление металла позволяет создать любой рисунок на обрабатываемой поверхности без серьёзных усилий и покупки дорогостоящего оборудования.
Травление металла
Суть метода
Чтобы сделать рисунок на металле, необходимо использовать разъедающий состав (протраву). Чтобы не повредить участки поверхности, на которых не будет декоративного изображения, на них наносится специальное защитное покрытие.
После подготовки детали, её погружают в ёмкость, заполненную электролитической жидкостью. Металлическая заготовка подвергается воздействию агрессивной среды. Постепенно кислота разъедает металл. Важно понимать, что чем дольше заготовка будет находится в протраве, тем больший слой металла она вытравит. Существует две методики травления: гальваническое и художественное. Их можно применять как на производстве, так и в домашних условиях.
Гальваническое травление металла
Считается наиболее безопасной методикой. Гальванический способ травления подразумевает под собой использование электролитических растворов на основе медного, железного, цинкового купороса и нашатыря. При этом не используются едкие кислоты, которые при травлении выделяют вредные испарения.
Для проведения гальванической обработки необходимо подготовить определенный инвентарь:
После подачи тока металл начинает передаваться от заготовки к катоду.
Художественное травление металла
Способы травления металла
Существует несколько основных способов художественной обработки металлов, которые используют на производстве и в домашних условиях.
Химический
Химическое травление изделий из металла подразумевает под собой использование различных кислот. Для создания рисунка не нужно покупать дорогостоящее оборудование или собирать сложные конструкции. Используются серная, соляно-фосфорная или азотная кислота. В растворе серной кислоты можно эффективно травить различные материалы.
При использовании химического способа декоративной обработки металлических изделий необходимо использовать защитные очки и респиратор. Кислоты выделяют едкие пары, которые могут навредить организму человека.
Электрохимический
В этом способе обработки металла применяют раствор электролита. В процессе травления через него пропускают ток. Таким образом работа проходит быстрее чем при химической обработке, не выделяется вредных испарений.
Ионно-плазменный
Для этого способа не используются кислоты и другие химические составы. Металл обрабатывается с помощью ионизированной плазмы, которая подаётся на него отдельными пучками.
Травление изделия из металла
Способы травления металла могут отличаться в зависимости от обрабатываемого материала. Например, цветные металлы или сталь и железо обрабатываются по-разному.
Цветной металл
Травление цветных металлов
Протравы подбираются в зависимости от вида металла, его физических и механических свойств. Например, сплавы на основе меди и чистую медь эффективнее всего обрабатывать с помощью серной, азотной, соляной или фосфорной кислот. В качестве катализатора, ускоряющего реакцию, можно использовать соединения на основе хрома.
Чтобы травить алюминий, необходимо использовать щелочные растворы. То же самое касается молибдена.
До начала травления цветных металлов, их нужно подготовить. Для этого с поверхности материала требуется снять оксидную плёнку. Также нужно удалить окалины.
Титан интересен в процессе обработки. Изначально его нужно покрыть щелочным раствором и только потом использовать кислоты. В качестве вторых должны выступать мощные концентраты.
Травление печатных плат
Платы для электроприборов изготавливаются из текстолита. На одной из сторон платы находится слой медной фольги. Вытравить дорожки, по которым будет проходить ток, можно с помощью медного купороса, азотной кислоты, хлорного железа, разбавленной серной кислоты.
Травление стали
Часто методами травления со стали удаляются окалины или оксидная плёнка. Важно изначально обезжирить поверхность стали, чтобы на ней не осталось масляных подтёков или пятен жира. Они могут испортить внешний вид материала после травления. Также особое внимание нужно уделить протравам.
Протравы, используемые для стали
Самый популярный состав, которые используют домашние мастера — азотная кислота. Часто её смешивают с соляной, чтобы добиться наилучшего эффекта. Эта смесь опасна и обращаться с ней нужно аккуратно. Чтобы работать с твердыми видами стали, требуется использовать смесь уксусной и азотной кислоты.
Азотная кислота
Процесс травления для других материалов
Часто с помощью травления создаются рисунки на стекле. Для этого применяются пары, которые выделяет плавиковая кислота. При этом защищают места, которые не нужно обрабатывать, с помощью воска или парафина.
Проведение работ в домашних условиях
Травление на металле в домашних условиях считается популярным среди мастеров-самодельщиков. Своими руками можно создать любой рисунок и перенести его на металлическую поверхность.
Подготовка поверхности металла
Основную обработку поверхности можно начинать только после подготовки заготовки:
Последним этапом обработки является полировка. Если довести поверхность до зеркального состояние не получается нужно почистить её наждачной бумагой в одном направлении.
Получение цветного рисунка
Чтобы нанести рисунок на поверхность изделия в домашних условиях, можно воспользоваться одним из трёх проверенных способов.
Лак для ногтей
Этим косметическим составом сложно прорисовывать мелкие детали из-за его густоты. Требуется умение рисовать лаком, поскольку исправить неудавшиеся детали сложно.
Лак для ногтей
Грунтовка или битумный лак
Для этого способа можно использовать грунтующие составы ГФ 021, ХВ 062. Также подходит битумный лак. Всё изделие покрывается выбранным составом. Кистью переносятся контуры изображения. С помощью иглы или шила очищаются те места, с которых требуется снять слой металла.
Глянцевая бумага
Такую бумагу можно приобрести в канцелярском отделе магазинов. Дополнительно нужен утюг и принтер:
После обработки теплом, бумагу смывают водой.
Техника безопасности при травлении
При проведении травления металла домашних условиях требуется соблюдать правила техники безопасности. Таким образом можно защитить свой организм от возможного негативного влияние химикатов. Правила и рекомендации:
При попадании кислоты на кожу, поражённый участок требуется промыть раствором соды. Щелочи смываются разбавленным уксусом.
Травление металла
Травление – это процесс очистки и обработки металлической заготовки. Химическое, кислотное, щелочное, электрохимическое – есть много способов выполнения этой технологической операции. Где применяют травление металла, зачем его используют в промышленности, какие бывают способы обработки с применением этой технологии, всё эти вопросы подробно разобраны в представленной ниже статье.
Что такое травление
Это технология удаления верхнего слоя с поверхности металлической детали. Технология применяется для очистки заготовок от окалины, ржавчины, окислов и снятия верхнего слоя металла. Используя этот способ, снимают верхний слой для поиска внутренних дефектов и изучения макроструктуры материала.
С помощью травления зачищают деталь и увеличивают адгезию поверхности. Это делают для последующего соединения металлической поверхности с другой заготовкой, перед нанесением краски, эмали, гальванического покрытия и других защитных покрытий.
Метод позволяет не только быстро очистить деталь, но и создать на металлической поверхности нужный рисунок. Этим методом вырезают на металлической поверхности тончайшие каналы и сложные изображения. Можно выполнять очистку габаритных деталей или проката. Глубина обработки регулируется с точностью до несколько микрон, что позволяет изготавливать сложные детали с небольшими пазами и другими сложными элементами.
Применение травления в промышленности
Виды травления
Основные разновидности применяемой в промышленности обработки металлов:
Электролитическое травление
Электролитическая или гальваническая обработка металла применяется для быстрой очистки деталей, нанесения гравировок и получения пазов. Металлические детали погружают в кислотный или солевой электролит. Деталь становится катодом – отрицательным электродом или анодом – положительным электродом. Поэтому классифицируют два типа электролитического травления – катодное и анодное.
Химическое травление
Метод химической обработки используют для очистки поверхности детали от оксидной плёнки, окалины и ржавчины для заготовок из следующих материалов:
Для травления применяют серную, соляную или азотную кислоту. Заготовку погружают в кислотный или щелочной раствор, расплав соли и выдерживают на протяжении нужного временного интервала. Необходимое время для очистки может составлять от 1 до 120 минут.
Процесс очистки происходит за счёт выделения водорода при взаимодействии кислоты с металлом. Молекулы кислоты проникают через поры и трещины под оксидную плёнку. Там они взаимодействуют с металлической поверхностью, выделяется водород. Выделяющийся газ отрывает оксидную плёнку и очищает деталь.
Одновременно с оксидами в кислоте растворяется обрабатываемый металл. Чтобы предотвратить этот процесс используются ингибиторы коррозии.
Плазменное травление
При ионно-плазменном способе очистка и снятие поверхностного слоя происходит путём бомбардировки детали ионами инертных газов, которые не вступают в химическую реакцию с молекулами обрабатываемого материала. Позволяет делать высокоточные насечки, пазы с точностью до 10 нм. Технология применяется в микроэлектронике.
Плазмохимический метод предусматривает возбуждение плазмы в химически активной среде, что вызывает образование ионов и радикалов. Активные частицы, попадая на металлическую поверхность, вызывают химическую реакцию. При этом образуются лёгкие соединения, которые удаляются из окружающей воздушной среды вакуумными насосами.
Метод основывается на химических реакциях, возникающих при использовании химически активных газов, таких как кислород, обладающих большой реакционной способностью. Эти газы активно взаимодействуют в плазме газового разряда. В отличие от плазменной обработки в инертных газах при этом способе очистки активный газ вступает в реакцию только с определёнными молекулами.
Недостатком этого метода является боковое расширение пазов.
Травители
Травление углеродистых сталей осуществляется в 8-20% растворе серной или 10-20% соляной кислоты. С обязательным добавлением ингибиторов коррозии (КС, ЧМ, УНИКОЛ) для устранения хрупкости материала и уменьшения возможности перетравливания.
Изделия из нержавеющей или жаропрочной стали обрабатываются с применением раствора, состоящего из: 12% соляной, 12% серной, 1% азотной кислоты. Если требуется, обработку делают в несколько ступеней. Первая – в 20% соляной кислоте разрыхляется окалина. Второй этап – это погружение в 20-40% раствор азотной кислоты для полного удаления поверхностных загрязнений.
Толстый слой окалины, который образуется на нержавеющей стали, при её производстве удаляют 75-85% расплавом едкого натра с 20-25% азотнокислого натрия. После чего в 15-20% азотной кислоте производится полное удаление окислов.
Обработку алюминия и сплавов на его основе используют снятия тугоплавкой оксидной плёнки с поверхности заготовки. Для этого применяются щелочные или кислотные растворы. Обычно используют 10-20 % щёлочь, при температуре 50-80 ºС, процедура травления занимает менее 2 минут. Добавка в щелочь хлористого и фтористого натрия делает этот процесс более равномерным.
Очистка титана и его сплавов, проводимая после термической обработки, выполняется в несколько этапов. На первой стадии в концентрированном едком натре разрыхляют окалину. Затем удаляют окалину в растворе из серной, азотной или фтористоводородной кислоты. Для удаления оставшегося травильного шлама используют соляную или азотную кислоту с добавкой небольшого количества фтористоводородной кислоты.
При обработке меди и ее сплавов используют травители из перекиси водорода, хромовой кислоты и следующих солей:
Этот информационный материал подробно описывает применяемый на металлургических предприятиях процесс травления. Способ позволяет быстро очищать поверхность металла от окислов, окалины, ржавчины и других загрязнений. Благодаря травлению можно наносить на металл различные рисунки, создавать сложные микросхемы и делать микроскопические каналы нужной формы.
Травильщик
§ 92. Травильщик 2-го разряда
Характеристика работ. Травление простых деталей и изделий из различных металлов с легкодоступными для травления местами. Подготовка ванн для травления изделий в различных щелочах и кислотах. Приготовление электролитов и растворов требуемой концентрации под руководством травильщика более высокой квалификации. Наблюдение за температурой ванн. Травление в электрических ваннах металлических деталей больших габаритов перед гальваническим покрытием. Участие в процессе травления сортового проката. Подготовка баллонов к травлению (очистка, окраска резьбы горловины и подготовка наружной поверхности). Подача и установка труб в желоб струйной установки, зажим труб специальными приспособлениями. Смывка, промывка и сушка деталей после травления. Смывка старой маркировки. Загрузка деталей в корзины (кассеты) и выгрузка их из корзин (кассет) после травления.
Должен знать: принцип работы, устройство и правила обслуживания травильных ванн; назначение промывок и травления; основы процесса травления и очистки заготовок и изделий электролитическим и химическим способом; температуру ванн и подогрева изделий перед травлением; составы травильных растворов; правила подготовки травильных ванн; свойства кислот и правила обращения с ними; правила подготовки баллонов и труб к травлению; способы травления простых деталей; способы сушки деталей после травления.
Примеры работ
§ 93. Травильщик 3-го разряда
Характеристика работ. Травление и нейтрализация деталей и изделий из различных материалов с сохранением заданных размеров с труднодоступными внутренними поверхностями и деталей с резьбой, высокоуглеродистой проволоки и калиброванного металла. Специальное травление под мрамор; матовое, глянцевое и глубокое, размерное травление. Обработка деталей и заготовок из различных металлов и сплавов методом глубокого травления с соблюдением установленных размеров, с изоляцией мест, не подлежащих травлению. Травление деталей различных габаритов и конфигураций с большим числом переходов. Измерение глубины травления микрометром и индикатором. Ступенчатое травление деталей сложных контуров в виде сот. Двухстороннее травление крупногабаритных деталей, травление «на ус». Разметка мест, подлежащих травлению, по трафарету, чертежу и методу светокопирования. Составление травильных растворов. Отбор проб растворов и передача их в лаборатории на анализ. Ведение процесса травления, обезжиривания и фосфатирования труб и баллонов в соответствии с установленными режимами. Ведение процесса травления сортового проката. Участие в процессе травления листа в рулонах в ваннах травильных машин периодического действия, листового, полосового и сортового проката, качественных и специальных марок стали, листа в рулонах на непрерывных агрегатах, а также листового металла для подготовки его к покрытиям. Обеспечение правильного прохождения полосы через травильные ванны и регулирование работы паровых, водяных и кислотных задвижек и брызгал на травильных агрегатах. Участие в ремонте травильных агрегатов.
Должен знать: устройство оборудования различных типов, специальных приспособлений и контрольно-измерительных приборов; процесс травления и очистки электролитическим и химическим способом; способы травления под блеск и мрамор; все виды глубокого травления; правила расчета скорости травления, температуры и состава ванн; правила определения качества травления внешним осмотром и измерительными приборами; устройство светокопировальных рам и правила работы на них; методику применения светочувствительной эмульсии; устройство фотохимического оборудования; марки стали, сортамент труб и баллонов; состав, свойства растворов и способы их приготовления.
Примеры работ
§ 94. Травильщик 4-го разряда
Характеристика работ. Ведение процесса травления листа в рулонах в ваннах травильных машин периодического действия. Травление листового, полосового и сортового проката качественных и специальных марок стали, листа в рулонах на агрегатах непрерывного действия, а также листового металла для подготовки его к покрытиям. Травление труб на специальных установках методом струйного травления. Участие в процессе травления листового металла в рулонах качественных и специальных марок стали на агрегатах непрерывного действия. Зарядка травильных ванн и корректировка травильных растворов. Регулирование температуры растворов и активности ванн. Добавление кислоты, воды, травильных присадок и смена растворов. Установка и зарядка сифонов, настройка проводок между валками при смене раствора.
Должен знать: устройство, кинематические и электрические схемы непрерывных травильных агрегатов в пределах выполняемой работы; состав, свойства и рецептуру травильных растворов; свойства кислоты и травильных присадок; конструкцию специальных приспособлений; устройство, назначение и условия применения контрольно-измерительных приборов.
§ 95. Травильщик 5-го разряда
Характеристика работ. Ведение процесса травления листового металла в рулонах качественных и специальных марок на агрегатах непрерывного действия. Наблюдение за чистотой поверхности полосы и удаление заворотов кромки, разрывов, складок. Наблюдение за температурой кислотных растворов, активностью ванн, режимом и качеством травления, за промывкой и промасливанием металла, а также за правильностью сматывания полосы в рулон, вырезкой шва, отсутствием укосины, состоянием оборудования непрерывного травильного агрегата и наличием металла для травления. Настройка непрерывных травильных агрегатов.
Должен знать: правила настройки и регулировки контрольно-измерительных приборов; конструкцию и способы настройки непрерывных травильных агрегатов; физико-химические основы процесса травления металла разных марок в пределах выполняемой работы; методы анализа травильных растворов.
Комментарии к профессии
Приведенные тарифно-квалификационные характеристики профессии «Травильщик» служат для тарификации работ и присвоения тарифных разрядов согласно статьи 143 Трудового кодекса Российской Федерации. На основе приведенных выше характеристик работы и предъявляемых требований к профессиональным знаниям и навыкам составляется должностная инструкция травильщика, а также документы, требуемые для проведения собеседования и тестирования при приеме на работу. При составлении рабочих (должностных) инструкций обратите внимание на общие положения и рекомендации к данному выпуску ЕТКС (см. раздел «Введение»).
Обращаем ваше внимание на то, что одинаковые и схожие наименования рабочих профессий могут встречаться в разных выпусках ЕТКС. Найти схожие названия можно через справочник рабочих профессий (по алфавиту).
Для чего используют травление металла
Ряд технологий для управления удалением поверхностного слоя металлической детали при помощи специально подобранных химических реагентов называется травлением металла. Оно позволяет удалять с изделий окалину, ржавчину и окислы под действием кислот, солей и щелочей в растворах. Таким способом проводят дополнительную подготовку изделий из металла к соединению или нанесению покрытия, что улучшает сцепление деталей или наносимого слоя с основой. Чаще всего применяется травление металла химическое, осуществляемое погружением заготовки в ванну с растворенными химическими реактивами.
Способы химического травления металла
Также существуют его виды, предусматривающие дополнительную активацию травящих веществ с помощью физических факторов. Это травление металла электрохимическое (или гальваническое) под действием электрического поля или ионно-плазменное посредством ионизации частиц реагентов. Если слово «травление» употреблено без указания его вида, то речь идет о химическом травлении в водном электролите. Его еще называют «жидким», в отличие от «сухого» ионно-плазменного.
При травлении металла кислотой, как правило, серной либо соляной, в ее раствор погружают заготовку. В кислотную реакцию при этом вступают как окислы, существующие на поверхности детали, так и металл основной. От увеличения содержания кислот операции растворения ускоряются одновременно для окислов и основного металла. На скорость процесса травления металла, помимо концентрации кислоты, влияют также его температурный режим, а также химический состав окислов. Наиболее оптимальное сочетание этих факторов позволяет вести травление так, чтобы при максимально скором растворении окислов оно как можно меньше затрагивало основной металл. Помимо этого в художественном травлении, когда необходимо сохранить нетронутой часть поверхности изделия, она покрывается особым защитным слоем.
Для очистки железа от поверхностных оксидов оптимален раствор 10% соляной кислоты с температурой в 40 єС (для использования кислоты серной – 60 єС). С увеличением этой температуры возрастает и скорость процесса. Получаемые в ходе травления металла соли также способны влиять на скорость процесса. Одни из них, например FеСl2, увеличивают ее, а другие, такие как FeSO4, уменьшают.
Травление металла хлорным железом осложняется получением водорода в ходе реакций железа и кислот. Он взаимодействует с верхним слоем металла, образуя в нем «травильные пузырьки» и делая изделие более хрупким. С целью предотвращения такого эффекта в ванну с травильным раствором добавляются особые добавки, замедляющие реакции. Они, создавая специальную оболочку, защищают металл от негативного воздействия водорода.
Баки из бетона или дерева, покрытые внутри кислотоупорными материалами, служат основным оборудованием для травления металла. Для удобства погружения небольших заготовок в ванны с травильным раствором используют особые лотки с корзинами. Когда необходима очистка не всей поверхности, а только ее части, например, паяного шва, то для нанесения травильных растворов на его поверхность применяют кисточку. Затем деталь аккуратно промывают водой. Травильные пасты необходимы для очищения частей металла, покрытых ржавчиной. Участок, пораженный ржавчиной, в два приема покрывают разными слоями паст с последующим промыванием.
Для обработки поверхности детали из меди или ее сплава применяется травление металла кислотами азотной, соляной либо серной. Алюминиевые детали следует травить щелочными растворами. Никель со сплавами подлежат очистке растворами серной кислоты с добавлением хромового ангидрида. Мельхиоровые детали очищают также раствором серной кислоты, добавляя в него хромпик. При этом их нужно промывать после процедуры травления теплой водой, растворив в ней немного винного камня. В виде потравы железных либо стальных изделий пользуются растворами нашатыря либо железным купоросом, бронзовые и латунные детали требуют травления металла медным купоросом, а цинковые изделия – цинковым купоросом, а также раствором окиси хлористого цинка.
Особенности процесса электролитического травления
Электролитическое или гальваническое травление металла применяют с целью ускорения очистки деталей способом погружения в ванну с раствором, на что обычно уходит много времени. Этот процесс проходит гораздо быстрее, если металлические детали помещать в электролитическую ванну в виде катодов или анодов. Отсюда и разделение электролитического травления на катодное и анодное.
Для анодного метода травления металла в качестве электролита используются щелочные растворы солей металлов и кислот. Катодом при этом обычно служат свинец или реже железо как материалы, не растворяющиеся в электролите. Учитывая скорость процесса травления металла электролизом, в очистке изделий этим способом необходимо строго соблюдать определенный режим, чтобы не подвергать металл риску чрезмерного электролитического растворения. Характеристики анодного тока выбирают, исходя из состояния поверхностного слоя изделия, а также необходимой скорости процесса. Травление ведется в комнатной температуре. Продолжительность операции определяют опытным путем.
Катодный способ травления металла предполагает использование в виде анода свинца либо сплава его с сурьмой. В смеси с растворами кислот соли щелочного металла являются электролитом. В основе данной технологии лежит действие водорода, получаемого на катоде. Он способствует восстановлению металлов из окислов, находящихся на детали, а водород в виде газа отделяет их с поверхности металла. Этот вариант травления не подходит для заготовок из закаленной стали из-за возможного наводораживания поверхностного слоя металлической детали. Уменьшить его при использовании этой технологии травления металла возможно, если ввести соли олова и свинца в ванну с электролитом.
Гальваническое травление экономичнее в сравнении с химическим. Это касается не только затрат времени, но и количества применяемых химических средств. Кроме того химический состав потрав для такого травления не включает едких кислот, поэтому в ходе его не выделяются газы, негативно действующие на здоровье.
По завершении травления проводят нейтрализацию возможных остатков растворов после очистки на изделиях. Если этого не делать, частицы солей либо кислот могут способствовать началу коррозии металла. В целях удаления этих остатков изделия помещают ненадолго в раствор с кальцинированной содой. После этого детали промывают холодной, а затем горячей водой и высушивают. Хранение обработанных таким образом изделий не вызывает коррозии, но во избежание возможного окисления лучше сразу подвергнуть их пайке.