gototopgototop

"Научный аспект №1-2019" - Технические науки

УДК 54.05

Виды травления металла и результаты

Укелеева Астра Зарылбековна - доцент кафедры Дошкольного и школьного образования и образовавтельной технологии Педагогического факультета Кыргызского национального университета им. Жусупа Баласагына.

Аннотация: В научной статье проанализированы виды травления металла и их результаты. Были сделаны выводы о том, что любые способы химического травления не обеспечивают сохранности металла, а вызывают перетравы. Химические способы травления – это опасность перетравливания, является серьезным недостатком и чем быстрее химическое травление, тем больше опасности перетравливания при затяжке травления.

Ключевые слова: Химические вещества, металл, травление, гравиметрических, атмосфера, ржавчина, аммония, цитратный раствор, железа, механизм.

Травление – это группа технологических приемов для управляемого удаления поверхностного слоя материала с заготовки под действием химических веществ. Потеря металла при его травлении (очистке от продуктов коррозии) – явление нежелательное и на производстве и в коррозионной лаборатории. Вследствие перетрава при техническом травлении расходуются лишний металл и реагенты, а при коррозионных гравиметрических испытаниях уменьшается химическая стойкость металла.

«Точность метода определения потери в весе, в первую очередь, зависит от полноты удаления продуктов коррозии при условии, чтобы совершенно не был затронут сам металл» [2]. Травление, удовлетворяющее этим условиям, будем называть гравиметрическим. Техническое травление во многих случаях приближается к гравиметрическому-случаи, когда нужно щадить металл, его вес и размеры изделия. В дальнейшем ограничимся исследованием очистки стали, заржавевшей в атмосфере. Обычно допускают, что химическим травлением, проведенным надлежащим образом, можно удалить с поверхности заржавленной стали всю ржавчину, вызывая очень небольшой перетрав железа. Для этого был предложен в разное время ряд реагентов. Желательно определить на большом однородном материале перетрав металла, скорость травления, рассеяние величин и другие характеристики предложенных способов.

Кислотное травление сплавов железа широко применяетсяв технике для удаления окалины. Механизм этого процесса в общем описан во многих работах. Химический же состав слоев ржавчины (атмосферной и почвенной) и ее строение почти не изучены. От окалины ржавчина отличается и по химическому составу содержание гидроокисей и ферроферритов и по строению: остатки структуры геля, рыхлость и пр [5]. Поэтому травление для удаления ржавчины-более легкая задача, чем удаление окалины, но механизм этого процесса мало известен. При техническом травлении химическими способами щелочные среды не применяются. Одной из главных причин является дороговизна реагентов. Для гравиметрического травления последнее обстоятельство имеет меньшее значение. При коррозионных испытаниях для гравиметрического травления применяются водные растворы цитрата или тартрата аммония, содержащие свободную гидроокись аммония. Наибольшее распространение получил водно-аммиачный раствор цитрата аммония (далее сокращенно-цитратный раствор). Его применяли многие исследователи [6, с. 104]. Рекомендуют его для применения при коррозионных испытаниях Акимов, Воскресенский, а также Спеллер. В коррозионных лабораториях реагент этот применяется часто, и поэтому он детально изучен. При контрольном травлении нержавых образцов из тех же листов и при тех же условиях, что и для ржавой стали, внешний вид образцов не меняется, если только потеря в весе не превышает 1 мг/обр (0,5 г /м2). Всего было протравлено свыше 200 нержавых образцов.

Средняя потеря в весе металла при “нормальных” условиях травления измеряется для 78 образцов в 10 сериях образцов из 6 листов. Аналогичное повторное травление ржавых образцов, очищенных нормально цитратным раствором и пролежавших после этого в эксикаторе 15 дней. Возможные причины различия: или дотравливание оставшихся следов ржавчины плюс образовавшейся оксидной пленки или разьедание металла с изрытой после травления и весьма неровной поверхности. Вопросы этот мог бы быть решен многократным травлением одних и тех же образцов-шлифованных, опескоструенных и ржавых.

Виннокислый аммоний (10%) в водно-аммиачном растворе был рекомендован вместо цитрата для целей коррозионных испытаний С.А. Погодиным [4, с. 39]. Нами был применен также 10%-ный водный раствор с 5,5% аммиака, не связанного в соль приготовленный из кристаллической винной кислоты и химически чистой гидроокиси аммония.

Формальдегид – слабый ингибитор травления железа, и по этому следует ожидать большего перетрава, чем в реактиве Портевена и в 2,5 раза меньше, чем для реактива Кларка. О применении фосфорной кислоты для гравиметрического травления железа сведений нет. По некоторым данным, при техническом травлении этой кислотой ингибиторы не нужны в виду образования защитной фосфатной пленки. Нами было поставлено несколько серий опытов с небольшим числом образцов (по 5 в серии) и растворами, приготовленными разведением до 17,3% бесцветной концентрированной ортофосфорной кислоты.

Длительность химического травления, средняя по серии из пяти образцов составляет в минутах.

Металл

Н2SO4 S%+AS2O3,0,1%

Комнатная температура

Реактив портевена

Комнатная температура

Цитратный раствор, 10%с избытком аммиака 60

1

2

Сталь

Чугун

150

140

100

105

80

80


Изложенное выше позволяет сделать следующие выводы:

  1. Экспериментно - исследованных любых способов химического травления не обеспечивает сохранности металла (весьма вероятно, и чугуна) лучше, чем условно-эталонное катодное травление в щелочи. Все они вызывают перетрав металла.
  2. В химических способах травления эта опасность перетравливания является серьезным недостатком. Чем больше скорость перетравления, тем внимательнее надо наблюдать за ходом травления каждого образца в отдельности, определяя конец очистки.
  3. Чем быстрее химическое травление, тем больше опасность перетравливания при затяжке травления. Условно- эталонное травление сочетает быстроту травления с минимумом перетравливания.
  4. Если, несмотря на преимущества катодного способа, все же выбирают для гравиметрического или сходного с ним травления химический способ, то рекомендуется хорошо ингибированная кислота (серная с мышьяком или, лучше, с неядовитой тиомочевиной). Применение реактива Кларка обеспечивает быстрое травление и с небольшим перетравом, но даже при небольшой затяжке сильно разрушает металл [3, с. 147].

Список литературы

  1. Википедия [Электронный ресурс] https\\ ru.m.wikipedia.org (дата обращения 25.01.2019)
  2. Акимов Г.В.Теория и методы исследования коррозии металлов. –Л. - 1945.
  3. Афанасьев А.С. Травление стали без потери металла. –М. – 1951 - С. 47.
  4. Погодин С.А. Заморуева И.М. Металлург. – 1934 – С. 39.
  5. Сыркин З. Промышленность органической химии. –М. - 1936.
  6. Шелудько М.К. Розенберг Ф.Г. Сатуновский А. Труды конференции по коррозии металлов. - АН. СССР – 1943 - С. 104.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его изготовление и доставку, составляет 300 рублей для России и 600 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость печатного свидетельства о публикации составляет 100 рублей

Реквизиты для оплаты через банк