Травление дюралюминия. Травители для алюминия. Химическое никелирование металлов

04.03.2020

Суть метода

Травление металлов предусматривает тщательную обработку поверхности. На изделие наносится защитное покрытие, которое стирают в месте рисунка. Затем используют или кислоты, или ванну с электролитом. Незащищенные места разрушаются. Чем больше время выдержки, тем глубже происходит травление металлов. Рисунок становится более выразительным и четким. Существуют различные способы получения гравюры (надписи): может протравливаться непосредственно само изображение или же фон. Зачастую такие процессы комбинируются. Также используют и многослойное протравливание.

Типы травления

В зависимости от используемого для разрушения поверхности материала вещества, выделяют следующие способы травления.

1. Химический метод (его еще называют жидким). При этом используются особые растворы на основе кислот. Таким образом наносят на сплавы орнаменты, надписи.

2. Электрохимическое травление металла - предполагает использование электролитной ванны. Ее заполняют специальным раствором. Также часто при этом используют соли свинца, которые предотвращают перетравливание. Этот способ имеет ряд преимуществ. Во-первых, рисунок получается более четким, а время, необходимое для завершения процесса, значительно сокращается. К тому же такая обработка металла экономична: объем использованной кислоты гораздо меньше, чем при первом методе. Еще одно несомненное преимущество - отсутствие вредных газов (протрава не содержит едкие кислоты).

3. Существует также и ионно-плазменный способ (так называемый сухой). В данном случае поверхность повреждается минимально. Такой метод используется в микроэлектронике.

Травление стали

В основном такую обработку используют для удаления окалины и различных окислов. Данная процедура требует тщательного соблюдения технологии, так как перетравливание основного металла нежелательно. В процессе применяют как химический способ, так и электролитные ванны. Для приготовления растворов используется соляная, серная кислоты. Все детали требуют тщательного обезжиривания поверхности. Даже небольшой отпечаток пальца способен испортить заготовку. В качестве защитного покрытия применяют лак на основе канифоли, скипидара, гудрона. Однако стоит помнить, что составляющие - огнеопасные вещества, поэтому приготовление лака требует большой концентрации внимания и осторожности. После того как завершилась обработка металла, происходит непосредственно сам процесс травления. По его окончании деталь необходимо очистить от лака.

Протравы, используемые для стали

Очень часто для травления стали применяют раствор азотной кислоты. Также используется соляная, виннокаменная (с небольшими добавками азотной). Твердые марки стали протравливаются смесью азотной и уксусной кислот. Глифоген - это специальная жидкость на основе воды, азотной кислоты и алкоголя. Поверхность обрабатывают таким составом несколько минут. Затем промывают (раствор винного спирта в очищенной воде), быстро сушат. Это - предварительное протравливание. Только после таких манипуляций заготовки помещаются в травильный раствор. Чугун хорошо протравливается в растворе серной кислоты.

Травление цветных металлов

Медь и сплавы на ее основе протравливаются с помощью серной, соляной, фосфорной или азотной кислот. Процесс ускоряют растворы хроматов или нитратов. Первая стадия - это удаление окалины, затем происходит непосредственно травление латуни. Алюминий (и его сплавы) травятся в растворе едкой щелочи. Для литейных сплавов используют азотную и плавиковую кислоты. Заготовки с точечной сваркой обрабатываются фосфорной кислотой. Титановые сплавы протравливаются также в два этапа. Сначала - в едкой щелочи, потом в растворе серной, плавиковой, азотной кислот. Травление титана используется для удаления окисной пленки перед нанесением гальванических покрытий. Молибден обрабатывают раствором на основе едкого натрия и перекиси водорода. Кроме того, травление металлов (например, таких как никель, вольфрам) производится с помощью воды, перекиси водорода и муравьиной кислоты.

Существует несколько способов протравливания плат. В первом случае используется вода и хлорное железо. Его можно изготовить и самостоятельно. Для этого в соляной кислоте растворяют железные опилки. Смесь выдерживают некоторое время. Также травление печатных плат осуществляется с помощью азотной кислоты. Весь процесс длится около 10 минут. По его окончании плату необходимо тщательно протереть с помощью пищевой соды, так как она отлично нейтрализует остатки едкого вещества. Еще один состав для протравливания включает серную кислоту, воду, перекись водорода (в таблетках). Гораздо больше времени занимает травление плат таким составом: горячая вода, поваренная соль, медный купорос. Стоит отметить, что температура раствора должна быть не меньше 40 градусов. В противном случае травление займет больше времени. Можно протравливать платы и с помощью постоянного тока. В качестве посуды для данного процесса можно использовать стеклянную, пластиковую тару (она не проводит ток). Заполняют емкость раствором пищевой соли. Именно он является электролитом. В качестве катода можно взять медную (латунную) фольгу.

Процесс травления для других материалов

Широко распространен в настоящее время такой вид обработки стекла, как травление. Используются пары плавиковой кислоты, фтористого водорода. Сначала осуществляется кислотная полировка поверхности, далее наносится рисунок. После данных манипуляций изделие помещается в ванну с травильным раствором. Затем стекло тщательно промывают и очищают от защитного покрытия. В качестве последнего можно применять смесь на основе пчелиного воска, канифоли, парафина. Травление стекла плавиковой кислотой используется для придания ему матовости. Существует также возможность цветного протравливания. Соли серебра придают поверхности желтые, красные, синие оттенки, соли меди - зеленые, черные, красные. Для получения прозрачного, блестящего рисунка к плавиковой добавляют серную кислоту. Если необходимо глубокое протравливание, процесс повторяют несколько раз.

Техника безопасности при травлении

Травление металлов - довольно небезопасное занятие, которое требует большой концентрации внимания. Обусловлено это работой с агрессивными материалами - кислотами и их смесями. Прежде всего, для данного процесса необходимо грамотно выбрать помещение с хорошей вентиляцией. Идеально, когда при протравливании будет использоваться вытяжной шкаф. Если же такового не имеется в наличии, то необходимо позаботиться о респираторе, чтобы избежать вдыхания вредных испарений. При работе с кислотами следует одевать резиновые перчатки и фартук. Под рукой всегда должна быть пищевая сода, которая - при необходимости - сможет нейтрализовать действие кислоты. Все травильные растворы необходимо хранить в специальных емкостях (стеклянных или пластиковых). Не стоит забывать о стикерах, на которых будет указан состав смеси, дата приготовления. Существует еще одно правило: банки с кислотами не стоит ставить на высокие полки. Их падение с высоты чревато серьезными последствиями. Художественное травление металла не обходится без использования азотной кислоты, которая является довольно-таки едкой. К тому же в некоторых смесях она может быть взрывоопасной. Чаще всего азотную кислоту используют для стерлингового серебра. Травильные растворы готовят путем смешивания кислот с водой. Стоит помнить также, что во всех случаях кислота добавляется в воду, а не наоборот.

Травление различных деталей в домашних условиях из меди уже достаточно хорошо известно моделистам. Но мне всегда не нравилось то, что получаемые таким методом детали чаще всего нужно красить - ведь, например, авиации медь практически не используется.
Насколько интереснее было бы, размышлял я, если бы детали были из белого металла, к тому же - этот метал в буквальном смысле "валяется под ногами".
Много раз я пытался травить из алюминия от пивных банок, но ничего хорошего не выходило. Однако, наконец то, у меня получился результат, который позволяет думать, что не все так безнадежно.. ;)

В качестве материала была разрезана банка "Рэд Булл Кола". Прочитал, что некоторые моделисты предпочитают именно "Рэд Булл" изза того, что фольга у банок с ним более тонкая.

Раствор для травления представлял собой знакомый всем "Крот ", который часто применяют для снятия красок с моделей.

Защитный слой представлял собой тонер лазерного принтера, наносимый с помощью утюга с листа подложки от самоклеющейся пленки. Метод это хорошо известен и я не буду его подробно описывать.

Алюминий банки с обеих сторон покрыт защитным слоем. Этот слой я удалил с одной стороны наждачной бумагой.

Почему с одной? Да потому что до этого я удалял с обоих сторон. Но Крота" не зря используют для снятия краски . Он отслоил защитный слой с обратной стороны, который я сделал белой нитрой , и я получил непредсказуемое двухстороннее травление вместо одностороннего

Поэтому я и решил использовать с другой стороны для защиты прозрачный защитный слой, находящийся внутри банки.

На зачищенную поверхность был перенесен утюгом рисунок и пластинка отправилась на травление.

Сначала я травил алюминий хлорным железом, но достичь хороших результатов мне не удавалось. В статье "Химическое фрезерование металлов" по материалам книги " Азбука судомоделизма" я прочел: "Алюминий и его сплавы лучше травить в 10—15 %-ном растворе едкого натра. Следует помнить, что химическое фрезерование происходит очень медленно При нагревании раствора до 60—80° за 20 мин растворится слой металла толщиной всего 1 мм. После травления деталь тщательно промывают водой и полируют."
Едкий натр в чистом виде вам вряд ли продадут, но "Крот" состоит из едкого натра плюс какие-то присадки. Я использовал сухой "Крот" в пакетике.

Я сделал насыщенный раствор (Залил водой в бутылке так, чтоб порошок растворился не полностью, а остался на дне).

ВНИМАНИЕ! ЕДКИЙ НАТР - ОЧЕНЬ ОПАСНОЕ ВЕЩЕСТВО! МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ НАПИСАНЫ НА ПАКЕТЕ, А Я ХОЧУ ПРЕДУПРЕДИТЬ, ЧТО ПРИ РАСТВОРЕНИИ ОН МОЖЕТ РАСПЛАВИТЬ ДНО ПЛАСТИКОВОЙ БУТЫЛКИ!
Поэтому лучше использовать стеклянную посуду.

После этого наполни баночку из под майонез на одну десятую часть и добавил воды, чтоб получился "10—15 %-ном раствор едкого натра". Баночку я поставил в ведерко из под мороженного, куда налил кипяченой воды, чтоб поддерживать температуру травящего раствора 60-80° С.

Травление происходит с выделением пузырьков газа. По ним можно легко контролировать процесс. Я избегал сильно бурного газообразования, так как в этом случае может отслоиться тонер, да и травление идет, как мне показалось, очень неравномерно.
Если реакция идет сильно быстро, то можно или сильнее разбавить раствор или понизить температуру.

Я не следил за температурой (занимался моделью), периодически подливая горячую воду из под крана, и примерно за пару часов у меня пластинка стала просвечивать насквозь. Рисунок протравился не полностью, но я не стал ждать этого.

На то у меня были такие соображения. Во первых, из-за бокового травления происходит ухудшение границ рисунка. Во-вторых, тонер лег плохо, и травление шло через него, что было заметно по редким пузырькам, образующимся прямо на закрашенных участках.

Достав пластинку я промыл ее в горячем кипятке.

После этого смыл тонер

Научно-популярное , 3D-принтеры , Лазеры , Химия

Рассмотрим алюминий. На самом деле это довольно распространенный металл, на который хочется наносить гравировки. Например: брелоки, флэшки, корпусы для некоторых мобильных – все это изделия с алюминиевым покрытием.

Что мы знаем об алюминии – это металл, имеет температуру плавления около 600 градусов Цельсия, обладает высокой теплопроводностью и имеет чаще всего на своем покрытии оксид алюминия, у которого температура плавления больше 1000 градусов Цельсия. Все это делает процесс гравировки не простым, если речь идет о термообработке, но есть другой вариант. Будучи металлом он является проводником, а раз так, то процесс электролиза никто не отменял. Вот здесь и есть то самое решение, про которое мы расскажем!
Иными словами этот процесс называется – травление алюминия . В этом нет ничего сложного.

Итак, нам понадобится:
- источник тока 9-12 вольт.
- обыкновенная поваренная соль NaCl.
- емкость из диэлектрика (пластиковая вполне подойдет).
- гвоздь или любой железный предмет.
- вода
- образец из алюминия
- и конечно, лазер !

Таким образом, решение может быть таковым:
1. Подготавливаем рисунок, который хотели бы нанести на алюминиевую поверхность.

Например, вот такой растровый рисунок.

2. Обезжириваем алюминиевую поверхность, чтобы не было воздушных пузырьков, и покрываем лентой, лаком, краской (на выбор).

3. Помещаем изделие из алюминия на наш 3Д принтер, и проводим процесс резки лазером (чтобы разрушить поверхностный слой и таким образом сделать открытые области).

5. Источник электрического тока делим на 2 провода «плюс» и «минус».
6. К минусу мы присоединяем железный предмет и опускаем его в водяной раствор.
7. К плюсу мы присоединяем наш предмет и опускаем его также в раствор.
8. Подаем питание на источник тока.

9. Пошел процесс электролиза (травления) в растворе. В зависимости от силы тока и концентрации раствора можно примерно прикинуть время нужное для травления. Обычно 3-5 минут.

10. Достаем изделие из раствора.

По факту стоит помнить про то, что изделие на которое нужно нанести гравировку перед помещением в раствор необходимо тщательно изолировать за исключением тех областей, где, собственно, и должна быть нанесена гравировка.
Данный процесс можно проводить и дома и в небольшой мастерской. С такой технологией любой может стать мастером по гравировке на металле (на алюминии).

В нашем понимании – это очень практические и ценные знания. Пожалуйста, подписывайтесь на обновления Endurance!
Гравировка это легко!

Гравировка алюминия в домашних условиях:

Демонстрация работы DIY лазерного гравера Endurance:

Простая лазерная гравировка:

Подробнее на сайте EnduranceLasers.com, или EnduranceRobots.com
а также по тел 8 916 225 4302 или скайп: George.fomitchev

Травление алюминия проводится в щелочной или кислотной среде. Широко применяется травитель, состоящий из концентрированной H 3 PO 4 (76%), ледяной уксусной кислоты (15%), концентрированной азотной кислоты (3%) и воды (5%) по объему. Согласно исследованиям, процесс состоит из двух стадий - формирования Al 3+ и образования AlPO 4 , контролируемых скоростями соответствующих реакций:

Al 2 O 3 медленно Al -3е HNO3 Al 3+ быстробыстро Пленка медленно Растворимый AlPO 4 . (40)

Вода в фосфорной кислоте препятствует растворению Al 2 O 3 , но она способствует растворению вторичного продукта AlPO 4 . Сила тока пропорциональна скорости травления. Если ток приложен к алюминию, то отмечается анизотропия травления.

Энергия активации травления Al в H 3 PO 4 /HNO 3 равна 13.2 ккал/моль, что предполагает ограничение процесса скоростью растворения Al 2 O 3 в H 3 PO 4 . Выделяемый газ есть смесь Н 2 , NO и NO 2 . Адсорбция газов на поверхности Al является постоянной проблемой при использовании вязких травителей. Пузырьки способны замедлять травление - под ними образуются островки недотравленного металла, которые могут замыкать близко расположенные проводники.

Рис. 17.

Преимущественная адсорбция газообразных продуктов на боковой стенке ограничивает боковое подтравливание.

Неожиданным применением адсорбции пузырьков явилось ее использование для сглаживания краев профиля при травлении железоникелевых пленок в HNO 3 (рис. 17). Как только начинается процесс травления, пузырьки окиси азота собираются вдоль боковой кромки. Адсорбированный промежуточный продукт NO 2 действует как сильный окислитель при травлении металла, и травление в боковом направлении ускоряется. Адсорбция газов на боковой стенке (рис. 17) использовалась также для снижения бокового подтравливания Al при его травлении в Н 3 РО 4 . Снижение давления в камере травления с 10 5 до 10 3 Па приводило к уменьшению подтравливания с 0.8 до 0.4 мкм. В результате адсорбции мелких пузырьков водорода на боковой стенке на ней образовывался эффективный диффузионный барьер. Для снижения бокового подтравливания Al с 1.0 до 0. 25 мкм было предложено несколько травителей (табл. 9), содержащих добавки сахарозы (полиспирта) и ПАВ.

Таблица 9. Травители для алюминия.

1) АК - циклокаучук с азидами, резисты типа KTFR; ДХН - новолак с хинондиазидами, резисты типа AZ-1350.

Некачественно травление Al обусловлено несколькими факторами:

1) недопроявленный резист;
2) неравномерность толщины;
3) напряжения в пленках поверх ступенек;
4) гальваническое ускорение травления из-за наличия преципитатов Al-Cu;
5) неравномерность толщины окисла;
6) нестабильность температуры (>1 о С).

Эти факторы приводят к перетравливанию и закорачиванию.

Хром является вторым после алюминия металлом, наиболее часто подвергающимся травлению. Он широко используется при изготовлении фотошаблонов. В качестве травителя используется сульфат церия/HNO 3 .

Вследствие индукционного эффекта (формирования верхнего слоя Cr 2 O 3) травление пленки нелинейно, и поэтому момент окончания травления не может быть определен по ее начальной толщине.

Нам часто задают один и тот же вопрос, а можно ли сделать гравировку с помощью диодного лазера на металле, например, алюминии.

Можно ли вообще сделать гравировку на металле в домашних условиях?

Сегодня мы ответим на этот вопрос.

Рассмотрим алюминий. На самом деле это довольно распространенный в быту металл, пригодный для гравирования. Многие изделия, например, брелоки, флэшки, корпуса некоторых мобильных имеют алюминиевое покрытие.

Что мы знаем об алюминии?

Это металл с температурой плавления около 600 градусов Цельсия, обладающий высокой теплопроводностью и имеющий, как правило, на своей поверхности пленку из оксида алюминия, у которого температура плавления больше 1000 градусов Цельсия. Это значительно затрудняет процесс гравирования путем термообработки, но есть другой вариант. Алюминий – хороший проводник, а раз так, то процесс электролиза никто не отменял. Вот оно то самое решение, о котором мы расскажем.

Этот процесс называется травление алюминия.

В этом нет ничего сложного. Нам только понадобится источник тока 9-12 вольт.

А также обыкновенная поваренная соль NaCl, емкость из диэлектрика (пластиковая вполне подойдет), гвоздь или любой железный предмет подходящей формы и размера, вода.

И, конечно, лазер!

Итак, что мы делаем?

Готовим растровый рисунок, который хотели бы нанести на алюминиевую поверхность пластины.

Например, вот такой:

1. 2. Покрываем алюминиевую поверхность пластины защитной пленкой (клейкой лентой, лаком, краской на выбор).3. Помещаем алюминиевую пластину на рабочий стол 3D-принтера, оборудованного диодным лазером (желательно мощностью свыше 1-2Вт, чтобы было достаточно для того, чтобы резать пленку), и включаем режим лазерной резки (чтобы прожечь наклеенную пленку и создать открытые участки в месте будущей гравировки).4. Далее в пластиковой емкости готовим концентрированный водный раствор NaCl.5. Из источник электрического тока выводим 2 провода «плюс» и «минус».

6. К минусу присоединяем железный предмет (гвоздь) и опускаем его в водный раствор NaCl.

7. К плюсу присоединяем нашу алюминиевую пластину и тоже опускаем в раствор соли.

8. Подаем питание на источник тока.9. Начинается процесс электролиза (травления) в растворе. В зависимости от силы тока и концентрации раствора можно прикинуть примерное время, необходимое для травления. Обычно 3-5 минут.10. Достаем изделие из раствора.Необходимо помнить, что гравируемое изделие перед помещением в раствор следует тщательно изолировать за исключением тех областей, где, собственно, и должна быть нанесена

Данный процесс можно проводить и дома, и в небольшой мастерской.С этой технологией любой может стать мастером гравировки по металлу (алюминию).

На наш взгляд, эта технология имеет большую практическую ценность.

Подписывайтесь на обновления Endurance.

Гравировка на алюминии - это легко!