stringtranslate.com

Травление (металл)

Травление — это обработка поверхности металла , используемая для удаления примесей, таких как пятна, неорганические загрязнения, ржавчина или окалина с черных металлов, меди , драгоценных металлов и алюминиевых сплавов. [1] Для удаления поверхностных примесей используется раствор, называемый травильным раствором , который обычно содержит кислоту . Его обычно используют для удаления окалины или очистки стали в различных процессах производства стали .

Процесс

Металлические поверхности могут содержать примеси, которые могут повлиять на использование продукта или дальнейшую обработку, например покрытие металлом или покраску. Для очистки этих примесей обычно используются различные химические растворы. Сильные кислоты , такие как соляная кислота и серная кислота , широко распространены, но в различных приложениях используются и другие кислоты . Также для очистки металлических поверхностей можно использовать щелочные растворы. Растворы обычно также содержат добавки, такие как смачиватели и ингибиторы коррозии . Травление иногда называют кислотной очисткой, если удаление накипи не требуется. [2] [3]

Многие процессы горячей обработки и другие процессы, происходящие при высоких температурах, оставляют на поверхности обесцвеченный оксидный слой или окалину. Для удаления окалины заготовку опускают в чан с рассолом. Перед холодной прокаткой горячекатаную сталь обычно пропускают через линию травления, чтобы удалить окалину с поверхности.

Основной кислотой, используемой при производстве стали, является соляная кислота, хотя раньше более распространенной была серная кислота. Соляная кислота дороже серной, но она травит гораздо быстрее, минимизируя потери основного металла. Скорость является обязательным требованием для интеграции в автоматические сталелитейные заводы , которые работают со скоростью до 800 футов/мин (≈243 метра/мин). [4]

Углеродистые стали с содержанием легирующих элементов менее 6% часто травят в соляной или серной кислоте. Стали с содержанием легирующих элементов более 6% необходимо травить в два этапа и использовать другие кислоты, такие как фосфорная , азотная и плавиковая . Ржаво- и кислотостойкие хромоникелевые стали традиционно травят в ванне плавиковой и азотной кислот. [5] Большинство медных сплавов травят в разбавленной серной кислоте, но латунь травят в концентрированной серной и азотной кислоте, смешанной с хлоридом натрия и сажей . [1]

В ювелирном деле травление используется для удаления слоя оксида меди, образующегося в результате нагрева меди и стерлингового серебра во время пайки и отжига. Традиционно используется травильная ванна с разбавленной серной кислотой [6] , но ее можно заменить лимонной кислотой .

Листовая сталь, подвергнутая кислотному травлению, окисляется (ржавеет) при воздействии атмосферных условий с умеренно высокой влажностью. По этой причине наносится тонкая пленка масла или аналогичного водонепроницаемого покрытия, чтобы создать барьер для влаги в воздухе. Эту масляную пленку впоследствии необходимо удалить во многих процессах изготовления, нанесения покрытия или окраски.

Недостатки

Очистка кислотой имеет ограничения: с ней трудно обращаться из-за ее коррозионной активности, и она применима не ко всем сталям. Водородное охрупчивание становится проблемой для некоторых сплавов и высокоуглеродистых сталей. Водород кислоты вступает в реакцию с поверхностью и делает ее хрупкой, вызывая трещины. Из-за его высокой реакционной способности с обрабатываемыми сталями необходимо контролировать концентрацию кислоты и температуру раствора, чтобы обеспечить желаемую скорость травления.

Отходы

Травильный шлам представляет собой отход травления и включает кислые промывные воды, хлориды железа, соли металлов и отработанную кислоту. [7] Агентство по охране окружающей среды (EPA) считает отработанный маринованный раствор опасными отходами . [8] Осадок травления от сталеплавильных процессов обычно нейтрализуют известью и выбрасывают на свалку , поскольку Агентство по охране окружающей среды больше не считает его опасными отходами после нейтрализации. [8] Процесс нейтрализации известью повышает pH отработанной кислоты. Отходы подлежат определению отходов, чтобы убедиться в отсутствии характерных или списочных отходов. [9] С 1960-х годов осадок соляного травления часто обрабатывают в системе регенерации соляной кислоты , которая восстанавливает часть соляной кислоты и оксида железа . Остальные должны быть нейтрализованы и захоронены на свалках [10] или утилизированы как опасные отходы на основании анализа профиля отходов. [9] Побочные продукты травления азотной кислотой реализуются в других отраслях, например, в переработчиках удобрений . [11]

Альтернативы

Гладкая чистая поверхность (SCS) и экологически протравленная поверхность (EPS) являются более современными альтернативами. В процессе SCS окисление поверхности удаляется с помощью специального абразива, и в результате процесс делает поверхность устойчивой к последующему окислению без необходимости нанесения масляной пленки или другого защитного покрытия. [ нужна цитация ] EPS является более прямой заменой кислотного травления. Кислотное травление основано на химических реакциях, тогда как EPS использует механические средства. [ который? ] Процесс EPS считается «экологически чистым» по сравнению с кислотным травлением [ кем? ] и придает углеродистой стали высокую степень устойчивости к ржавчине, [ как? ] исключает необходимость нанесения масляного покрытия, которое служит барьером для окисления углеродистой стали, травленной кислотой. [ нужна цитата ]

Альтернативные методы включают также механическую очистку, такую ​​как абразивоструйная очистка , шлифовка , чистка проволочной щеткой , гидроочистка и лазерная очистка . Эти методы обычно не обеспечивают такой чистой поверхности, как травление. [12] [13]

Рекомендации

  1. ^ Аб Иглсон, Мэри (1994). Краткая энциклопедия химии (переработанная ред.). Берлин: Вальтер де Грюйтер. п. 834. ИСБН 978-3-11-011451-5.
  2. ^ Справочник АСМ . АСМ Интернешнл. Справочный комитет. (10-е изд.). Парк материалов, Огайо. ISBN 9780871703842. ОСЛК  21034891.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  3. ^ Американское общество гальванотехников и специалистов по отделке поверхностей (2002). Материалы AESF SUR/FIN 2002: Ежегодная международная техническая конференция, 24-27 июня 2002 г., Чикаго, Иллинойс . Орландо, Флорида: Американское общество гальванотехников и специалистов по отделке поверхностей. ОСЛК  224057432.
  4. ^ Лю, Дэвид; Липтак, Бела Г. (1997). Справочник инженера-эколога. ЦРК Пресс. п. 973. ИСБН 978-0-8493-9971-8.
  5. ^ «Травление и пассивация». Австралийская ассоциация развития нержавеющей стали . Брисбен, Австралия. Архивировано из оригинала 20 мая 2021 г.
  6. ^ Фиш, Арлин М. (2003). Техники текстиля в металле: для ювелиров, художников по текстилю и скульпторов. Книги Жаворонка. п. 32. ISBN 978-1-57990-514-9.
  7. ^ Рао, С. Рамачандра (2006). Восстановление ресурсов и переработка отходов металлургии. Эльзевир. стр. 179–180. ISBN 978-0-08-045131-2.
  8. ^ RCRA Ab McCoy Unraveled. Пол В. Галлахер, Эрик Дж. Вебер, Паула Дж. Ментен, McCoy & Associates. Лейквуд, Колорадо: Маккой и партнеры. 2007. ISBN 978-0-930469-43-6. OCLC  845356452.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  9. ^ ab «Электронный свод федеральных правил». Типография правительства США . Архивировано из оригинала 14 июня 2014 г. Проверено 21 марта 2013 г.
  10. ^ Международный институт железа и стали (1997). Сталелитейная промышленность и окружающая среда: технические и управленческие проблемы. Том. 38. Тим Джонс. Программа ООН по окружающей среде. Промышленность и окружающая среда. п. 76. ИСБН 978-92-807-1651-1.
  11. ^ Ван, Лоуренс К. (2009). Справочник по передовому обращению с промышленными и опасными отходами. Хобокен: CRC Press. ISBN 978-1-4200-7222-8. ОСЛК  664233915.
  12. ^ Гиллстрем, Питер (2006). Альтернативы маринованию; подготовка катанки из углеродистой и низколегированной стали . Эребру, Швеция: Университетская библиотека Эребру. п. 16. ISBN 9176684717. ОСЛК  185283772.
  13. ^ Гарверик, Линда (1994). Коррозия в нефтехимической промышленности . Парк материалов, Огайо: ASM International. стр. 169–173. ISBN 9780871705051. ОСЛК  621873093.