Травлення.

Є дуже важливим етапом при підготовки матеріалу до нанесення металевого покриття. Механізм травлення залежить від типу підготовлюваної поверхні. Так, у разі діелектриків при травленні змінюються структура і хімічні властивості поверхні. При цьому їй надають необхідні шорсткість, гідрофільність і здатність до реакції при виконанні подальших операцій нанесення покриттів. У разі металевої поверхні, в залежності від природи металу, в результаті впливу навколишнього середовища, а також під впливом різних обробок у процесі виготовлення - механічної, термічної і так далі, виникають оксидні плівки. Оксидні плівки з металевої поверхні приділяється як хімічним, так і електрохімічним способами. Вибір способу і умов травлення залежить від природи оброблюваного металу, товщини і характеру плівки, а також від типу обробки виробу до і після травлення [1].
Видаляють оксидні плівки з поверхонь металів у розчинах кислот, кислих солей, лугів і їхніх сумішей.
Хімічне травлення. Хімічне травлення чорних металів ведуть в основному в розчинах сірчаної, соляної і ортофосфорної кислот. Для запобігання корозії оброблюваного виробу в процесі травлення у травильний розчин вводять спеціальні добавки - інгібітори [17-19].
При травленні у сірчаної або соляної кислоти сталевих виробів на їх поверхні в ряді випадків утворюється шлам, нерозчинний в цих кислотах. Для видалення шлаку здійснюють травлення при кімнатній температурі в равнооб'емной суміші сірчаної і соляної кислот або в розчині, що містить сірчану кислоту (30-40 г / л), хромовий ангідрид (70-80 г / л) і хлористий натрій (2-4 г / л), або електрохімічне знежирення на аноді в гарячому лужному розчині для отримання світлої поверхні на виробах з вуглецевих сталей пості травлення їх необхідно послідовно обробити в розчинах таких складів: хлорне залізо 160-170, соляна кислота 140-150, миючий засіб «Прогрес»» 3-5 г / л або фторид амонію 45-50 г / л, пероксид водню (30%-ний) 350-370 мл / л, сечовина 45-50 г / л [18].
Травлення корозійностійких сталей проводять головним чином у сумішах сірчаної соляної, азотної і плавикової кислот [19]. У деяких випадках до цих розчинів додають солі цих кислот, і в деяких - з метою інтенсифікації - травлення проводять в ультразвуковому полі [20].
Для зняття травильного шламу з поверхні нержавіючих сталей використовуються нагріті до 20-30 ° С розчини таких складів, г / л сірчана кислота 15-30, хромовий ангідрид 70-120, хлорид натрію 3-5 (при τ = 5-10 хв), азотна кислота 350-450 плавикова кислота 4-5 (при τ = 1-5 хв) [1, 11].
Вилучення оксидних плівок з поверхні нержавіючої та швидкорізальної сталі, а також титану, можна досягти, використовуючи при температурі 370-380 ⁰ С розплав їдкого натру, в які введено 1,5-2»гідриду натрію [11].
Хімічне травлення кольорових металів ведуть в різних кислотах або їх сумішах, а в деяких випадках і в лугах, наприклад, при обробці алюмінію та його сплавів [21].
Електрохімічне травлення. Електрохімічний спосіб дозволяє знизити витрату хімікатів, скоротити тривалість процесу, майже повністю виключає наводорожіваіне металу при травленні. Електрохімічне травлення металів ведуть переважно на аноді при постійному струмі або із застосуванням реверсування струму
Для електрохімічної обробки деяких металів запропоновано ряд розчинів [1, 11, 22].
Універсальний електроліт для електрохімічної обробки тугоплавких металів - ніобію, хрому, титану та їх сплавів має склад,% (за масою): плавикова кислота 3-4, фторид амонію 5-6, нітрат амонію 5-6етиленгліколь 83-85, вода 8 - 10 [1, 23].

Таблиця 1.
Електроліти і технологічні режими електрохімічного травлення сталей.

Оброблювані стали		Концентрація, г / л	I а, А / дм^3
Н 2 SО 4	HCl	HF	FeSO 4 · 7H 2 O	NaCl
Вуглецеві		200-500			2-1	20-25	5-10
Крем'янисті			300-350	0,2-0,3			5-11
Леговані		80-100					10-20
			250-300				5-10

У табл. 1 наведено найбільш поширені склади електролітів для електрохімічного травлення чорних металів [1, 18].
У ряді випадків електрохімічне травлення сталевих деталей ведуть, реверсіруя струм, у лужному електроліті наступного складу, г / л; їдкий натр 100, триетаноламін 20, співвідношенні тривалості катодного і анодного періодів 4: 4 Вивантаження деталей проводиться в анодний період [1, 11, 18, 22].
Склад електроліту для обробки титану,% (за масою) плавикова кислота 4-5, фторид амонію 5-6, етиленгліколь 89, вода інше.
Для ніобію і його сплавів запропоновані електроліти,% (за масою), сірчана кислота 10, плавикова кислота 20, етиленгліколь 70; плавикова кислота 2, фторид амонію 5-6, нітрат амонію 3-4, гліцерин 78-80,вода 8-10 [24].
Останній електроліт не надає агресивного впливу на оброблюваний виріб і обладнання [25].
Електрохімічну обробку кобальту проводять в електроліті складу% (за масою): хлорид кобальту 25, етиленгліколь 72, вода 3 [1].
Для травлення діелектриків найбільше промислове застосування отримали розчини сірчаної кислоти з сильним окислювачем, в якості якого використовують насамперед хромовий ангідрид, рідше - біхромат калію або натрію. При травленні сополімерів стиролу в цих розчинах відбуваються окислення і видалення полібутадієн (каучуку) і впровадження сульфогрупи в поверхневий шар пластику. При цьому каркас пластику зазнає незначних змін, що виражаються в освіті в поверхневому шарі поглиблень кулястої і овальної форми глибиною від сотих до декількох мікрометрів [7].
При травленні поліпропілену витравлюється розташовані в поверхневому шарі низькомолекулярні та аморфні ділянки полімеру. З'являються при цьому мікропоглибленнях більш глибокі і зручні для зачеплення з металом, ніж у пластика АБС [23]. Поверхня більшості інших діелектриків руйнується в процесі травлення, внаслідок чого створюється необхідна шорсткість (поглиблення, раковини, канали і т. п.).
Хромова кислота викликає і окислювальну деструкцію полібутадіеновой ланцюга з утворенням СО ₂ і Н ₂ О [7, 11].
Сірчана кислота в розчинах травлення діє переважно як обезводнювання агент і розчинник окислених фракцій. Зі збільшенням її концентрації знижується вміст хромового ангідриду в розчині (за рахунок зменшення розчинності) і зростає руйнівний вплив H ₂ SO ₄ на каркас діелектрика [7, 11].
При вмісті в розчині 50 -70% сірчаної кислоти вона з більшою швидкістю, ніж окислювач, руйнує не тільки каучук, але і каркас пластмаси (зокрема, пластику АБС) [25]. В інтервалі 70 - 80% спостерігається поліпшення травимостью, проте поверхня швидко перетравлюють, тобто стає рихлою, знижується механічна міцність.
Швидкість травлення зростає з підвищенням температури [7].
На практиці для травлення сополімерів стиролу найчастіше застосовують розчини, що містять 20 - 40% сірчаної кислоти і 20 -30% хромового ангідриду [11]. При травленні поліолефінів, поліацеталь,полівінілхлориду та інших пластмас використовують насичені розчини хромового ангідриду або бихроматов в концентрованих розчинах сірчаної кислоти [26].
Для більш м'якого дії розчинів травлення у них іноді додають ортофосфорну кислоту, але її присутність утрудняє їх аналітичний контроль [23]. У ряді випадків у розчин вводять і інші добавки для поліпшення змочуваності, активації поверхні, регулювання швидкості травлення компонентів діелектрика і ін
Травлення полікарбонату і поліефірів здійснюють також і в розчинах, що містять їдкий натр, а силікатних матеріалів - в розчинах, до складу яких входить фтористоводнева кислота і її солі, переважно кислі.
Залежність між складом розчину, температурою тривалістю обробки і природою діелектрика досить складна [27]. Тому оптимальні складу розчину і режим травлення для конкретного діелектрика в більшості випадків встановлюють експериментально з урахуванням марки і способу його отримання, режимів виготовлення деталі, її геометричної форми, шорсткості поверхні, тривалості експлуатації розчину вмісту в ньому продуктів реакції, інших факторів [1, 23, 24, 27, 31]
Найбільш підходящим для травлення пластику АБС-2020 є розчин, що містить (г / л):
ангідрид хромовий СГО _3.......... 370-390
кислота сірчана H ₂ SO _{4..................} 380-400
(При режимі обробки: температура - 63-68 ⁰ С тривалість - 8-15 хв).
Для поліпшення змочуваності пластику в розчин травлення вводять 0,5-1,5 г / л препарату «Хромін». З метою відводу продуктів реакції, забезпечення рівномірності концентрації С r ^{6 +} і температури травлення проводять при помірному перемішуванні розчину стиснутим повітрям [26].
При обробці труднотравімих діелектриків інколи на їх поверхню наносять проміжне лакове покриття, яке піддають травленню [7].
Коректують хромовокіслие розчини травлення шляхом введення в них необхідної кількості хромового ангідриду або біхромату, розчиненого у мінімальній кількості води, і сірчаної (або сірчаної і ортофосфорної) кислоти [7, 28].
Способи усунення можливих неполадок, які виявляються на операції травлення в хромовокіслих розчинах, наведено в табл. 2.
Таблиця 2
Основні неполадки в роботі хромовокіслих розчинів травлення

Неполадки	Причина	Спосіб усунення
Після травлення поверхню пластику блискуча, не змочується водою	Недостатня тривалість травлення	Збільшити тривалість травлення
Низька температури розчину	Нагріти розчин до необхідної температури
Занижене зміст компонентів	Перевірити і відкоригувати складрозчину
Накопичення в розчині більше 40-50 г / л Сr ^3 + або важких металів понад 3 г / л	Регенерувати або замінити розчин
Підвищена деформованість деталей	Завищена температура розчину	Перевірити температуру і охолодити розчин

Контроль якості травлення поверхні здійснюють візуально або під мікроскопом. Оптимально протруєна поверхню полімеру залишається гладкою на дотик, втрачає блиск і набуває незначну рівномірну матовість, добре змочується водою і забезпечує максимальне зчеплення покриття з основою. Під мікроскопом вона має вигляд губки. Середньоарифметичне відхилення мікронерівностей від середньої лінії R_а ~ 1 мкм.
Для визначення мікрошероховатості можуть бути використані різні мікроскопи (оптичні, металографічні, растрові, електронні скануючі), а також профілометри і профілографи [29].

Дата добавления: 2015-07-11