pdf.php@id=6114

способствует ускорению процесса. Однако он оказывает и вредное действие: проникает (диффундирует) в металл, поглощается его поверхностью и, изменяя механические свойства, вызывает так называемую травильную хруп­ кость.

Скорость процесса травления в соляной кислоте при комнатной температуре выше, чем в серной кислоте.

С повышением температуры в пределах 55—76° С скорость травления в серной кислоте значительно воз­ растает, поэтому при травлении в серной кислоте широко применяют подогрев. Летучесть соляной кислоты не позволяет применять подогрев травильных ванн выше 35° С.

Растворы серной кислоты обладают наибольшей ско­ ростью травления при концентрации 25%, однако во избежание сильного разъедания металла обычно приме­ няют концентрацию кислоты не выше 10—15%, что соответствует содержанию ПО—166 Г кислоты на 1 л раствора. Скорость травления увеличивают повышением температуры до 60—70° С.

Для соляной кислоты наиболее выгодная концентра­ ция ее раствора составляет примерно 20%; для травления обычно применяют 10—15%-ные растворы этой кислоты.

Характеризуя расход серной или соляной кислоты, необходимо указать, что при травлении серной кислотой можно удалить окалины в 1,5 раза больше, чем при трав­ лении соляной кислотой, и поэтому травление в серной кислоте более экономично.

Часто в практике травления сталей применяют смесь серной и соляной кислот, что сокращает потери металла, уменьшает опасность перетравливания, увеличивает про­ должительность действия травильных растворов, умень­ шает расход кислот и выделение водорода.

Травление идет быстро при содержании в растворе железного купороса не более 80—120 Г!л. В процессе травления вследствие насыщения раствора железным купоросом с одновременным снижением содержания кис­ лот в растворе скорость травления постепенно снижается. При увеличении содержания в растворе железного купо­ роса травление прекращается даже при добавлении свежей кислоты и раствор следует заменить новым.

Для предохранения поверхности металла от перетрав­ ливания и уменьшения выделения водорода (что снижает

131

хрупкость) применяют так называемые присадки, которые оказывают регулирующее действие тем, что замедляют действие кислоты на чистый металл, но в то же время допускают быстрое растворение кислотой металлических окислов.

Действие присадок известно давно. Уральские метал­ лурги и оружейники еще в середине века применяли «травильные супы», в состав которых входила мука, отруби, дрожжи, листья некоторых растений и пр.

Травильные присадки называют ингибиторами — за­ медлителями растворения металла в кислотах.

Широкое распространение получила травильная при­ садка, известная под маркой КС. В последнее время предложены более эффективные ингибиторы Уникод, ЧМ и ПБ-5, уротропин и др.

Для травления в соляной кислоте применяется при­ садка ПБ-5 или ПБ-8 в количестве 8—9 Г!л травильного раствора. Перед добавлением присадку ПБ-5 предвари­ тельно растворяют в концентрированной соляной кислоте.

При травлении в серной кислоте рекомендуется при­ садка ЧМ, которая состоит из двух компонентов: регуля­ тора травления Р и пенообразователя П, поставляемых комплектно в отдельной таре. Состав Р представляет собой трудно растворимую в воде жидкость или пасту темного цвета со специфическим запахом, которую перед добавкой в травильную ванну необходимо обработать (сульфировать) крепкой серной кислотой, взятой в со­ отношении 3 : 1 . Состав П представляет собой темную липкую жидкость, легко растворимую в воде, и добав­ ляется в ванну, без обработки. Состав Р добавляется в травильную ванну из расчета 1 Г!л травильного рас­ твора, состав П — из расчета 1 кГ на 1 м2 зеркала тра­ вильной ванны. После добавления присадки травильный раствор тщательно перемешивают. Срок действия каждой добавки составляет от 4 до 5 дней. С повышением тбм'пергатуры раствора замедляющее действие присадок умень­ шается. Применение присадок значительно снижает брак от перетравливания и дает экономию кислоты. Если обычная потеря металла при травлении достигает 3—4% от веса обрабатываемого металла, то при применении присадок эти потери снижаются до 1—1,5%.

Составы ванн и режимы травления черных металлов приведены в табл. 21.

132

Продолжительность травления в указанных растворах зависит от состояния поверхности металла, температуры, наличия устройства для перемешивания и степени выра­ ботанности раствора и продолжается до удаления окис­ лов — обычно 30—90 мин. После травления детали тща­ тельно промывают в проточной холодной воде, затем в горячей воде и высушивают. Травильная ванна, футе­ рованная кислотостойкими плитками с бортовым отсосом вредных выделений, изображена на рис. 51.

Для травления деталей с сохранением их размеров рекомендуется применять раствор (в Г1л):

При разведении травильных растворов рабочую ванну заполняют сначала водой до половины объема, затем

Следует помнить, что нельзя лить воду в крепкую серную кислоту во избежание интенсивного разогревания и выбрасывания кислоты и возможных химических ожогов.

133

Анодное снятие шлама. Анодное снятие шлама, остав­ шегося на поверхности стальных деталей после травле­ ния, производится перед нанесением гальванических по­ крытий путем обработки деталей на аноде в щелочном растворе такого состава (в Г/л):

Режим процесса: анодная плотность тока 5— 10 а/дм2\ температура электролита 70—80° С, продолжительность 1—3 мин.

Рис, 51. Травильная ванна с бортовым отсосом

Травление меди и ее сплавов. Травление цветных ме­ таллов преследует две основные цели: окончательную отделку поверхности и придание ей блеска и подготовку поверхности под гальваническое покрытие.

Наиболее часто подвергают травлению медь и ее сплавы — бронзу, латунь, мельхиор и др., причем при­ меняется обычно азотная кислота в смеси с серной и со; ляной. Травление чаще всего производится в два приема: предварительное и окончательное (глянцевое).

Для травления применяются растворы такого состава: 1. Для предварительного травления

134

всосуд азотную кислоту, а затем постепенно прибавлять

кней серную кислоту и нагревающуюся смесь все время охлаждать.

Перед травлением детали необходимо обезжирить, промыть и обязательно высушить, чтобы не разбавлять травильных смесей, иначе травление будет происходить слишком быстро и неравномерно.

2. Для окончательного травления и получения глян­ цевой поверхности:

135

верхности алюминия его обрабатывают раствором щелочей. Для травления алюминия широко применяется, на­

пример, такой состав:

1 мин. После погружения в раствор и краткого травления алюминиевые изделия или детали необходимо быстро

ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

Видоизменением способов блестящего травления яв­ ляется химическое полирование. Этот способ применяется для декоративной отделки металлов и позволяет получать однотонную блестящую поверхность на изделиях различ­ ной формы и габаритов, полирование которых механиче­ ским путем бывает затруднительно, и применим в тех< случаях, когда не требуется получения зеркального блеска.

Составы растворов и режим химического полирования некоторых металлов приведены в табл. 23.

136

Таблица 23

Составы растворов для химического полирования в м л

В течение процесса химического полирования для получения однородной обработки поверхности детали следует потряхивать и перемещать в ванне. После этого процесса детали необходимо быстро и очень тщательно промыть в проточной воде.

Электролитическое травление. Электролитическое трав­ ление производится в растворах серной кислоты с добав­ лением соляной кислоты или поваренной соли. В качестве электродов в ванну завешиваются пластины из свинца или из кремнистого чугуна.

Применяют два способа травления: анодное и катодное. Наиболее распространенным способом является анод­ ное травление, при котором изделия приобретают совер­ шенно чистую, слегка шероховатую поверхность. Этот процесс требует большого внимания в отношении режима и продолжительности, так как поверхность металла можно

легко перетравить.

При катодном травлении исключается опасность перетравления, однако происходит наводороживание поверх­ ности металла, что создает травильную хрупкость. По­ этому для тонкостенных изделий, стальных пружин и пластин катодное травление не рекомендуется. Кроме

травлении зависит от состояния поверхности и колеблется

137

от 0,5 до 5 мин. Подогрев до 50° С значительно ускоряет травление.

Плотность тока при электролитическом травлении должна быть 5—10 а!дмг, напряжение — 3—10 в.

Для электролитического травления стали применяются следующие растворы (в Г1л):

талла путем анодного растворения и применяется для повышения качества поверхности металлических изделий в дополнение к механическому шлифованию и полирова­ нию. Обрабатываемые детали завешиваются в ванну с электролитом в качестве анодов, катодами служат электроды из таких металлов, которые не растворяются в данном электролите. Состав электролита и режим про­ цесса должны обеспечивать преимущественное растворе­ ние микроскопических выступов поверхности, в резуль­ тате чего поверхность становится гладкой и приобретает блеск. При электрополировании решающую роль играет плотность тока, которая значительно выше, чем приме­ няемая при осаждении металла.

Существует предположение, что сглаживание поверх­ ности металла происходит за счет преимущественного, интенсивного растворения выступающих шероховатостей

138

и гребешков металла, при сохранении пассивности и малой растворимости мельчайших углублений, канавок и впадин.

Повышенная скорость растворения вершин неровностей объясняется способностью электрического тока концен­ трироваться на остриях и выступах поверхности. В ре­ зультате неравномерного распределения плотности тока и вследствие этого — различной скорости растворения вершин и впадин неровностей шероховатая поверхность сглаживается.

Процесс электрополирования у различных материалов происходит неодинаково. У многих металлов и сплавов (медь, никель, алюминий, углеродистые и легированные стали) при сглаживании появляется блеск на обработан­ ной поверхности.

У некоторых сплавов (бронза, латунь) наблюдается блеск без заметного сглаживания поверхности. Некоторые металлы и сплавы (свинец, олово, чугун) не полируются.

Перед электрополированием поверхность деталей должна^ быть хорошо отшлифована механическим путем до б—8-го класса чистоты (в соответствии с ГОСТом 2789—59). Чистота поверхности после обработки электро­ полированием может быть повышена на два-три класса. При более грубой механической обработке электрополированная поверхность приобретает блеск, но имеющиеся на поверхности дефекты (риски, царапины и пр.) остаются заметными.

Электрополирование является наилучшим способом подготовки поверхности перед гальваническими покры­ тиями, так как обеспечивает высокую прочность сцепле­ ния покрытия с основой.

Электрополирование часто применяется также при обработке деталей машин для улучшения скольжения материалов, соприкасающихся с полированной поверх­ ностью (например, нитеводители в текстильных машинах), а также заточки и доводки режущего инструмента, метал­ лографических шлифов и др.

Коррозионная устойчивость электрополированной по­ верхности выше, чем у механически полированной, потому что при этом процессе происходит пассивирование металла.

Электрополированная поверхность обладает большим блеском и повышенными оптическими свойствами.

Во многих случаях электрополирование экономически более выгодно, чем обычное механическое полирование,

139

так как оно дает большую возможность уменьшения ма­ шинного времени и к тому же длительность обработки не зависит от площади изделия.

Наряду с перечисленными достоинствами электропо­ лирование имеет также и ряд недостатков, из которых наиболее значительны следующие:

относительно быстрый износ электролитов в процессе работы и повышенный расход электроэнергии;

незначительная эффективность сглаживания и необ­ ходимость предварительной механической подготовки ис­ ходной поверхности;

резкое выявление всех дефектов строения металла и структуры его, иногда возникновение специфических дефектов — неоднородности блеска, возникновение линий сдвига, скольжения, а также точечной коррозии;

необходимость применения концентрированных кислот, что требует принятия специальных мер по технике безо­ пасности.

Электрополирование стали. Для электрохимического полирования стали наибольшее распространение в завод­ ской практике получили электролиты на основе ортофосфорной и серной кислот с добавлением небольших количеств хромового ангидрида. Для полирования угле­

Для полирования нержавеющей стали (1X13, 2X13, 3X13 и др.) применяют электролит такого состава (в %):

Удельный вес готового электролита 1,65—1,68 Г/см3. Режим электрополирования в указанных электроли­ тах в общем случае применяется следующий: плотность

140