Травление — это обработка поверхности металла , используемая для удаления примесей, таких как пятна, неорганические загрязнители, ржавчина или окалина с черных металлов, меди , драгоценных металлов и алюминиевых сплавов. [1] Раствор, называемый травильным раствором , который обычно содержит кислоту , используется для удаления поверхностных примесей. Он обычно используется для удаления окалины или очистки стали в различных процессах производства стали .
Металлические поверхности могут содержать примеси, которые могут повлиять на использование продукта или дальнейшую обработку, такую как покрытие металлом или покраска. Для очистки от этих примесей обычно используются различные химические растворы. Сильные кислоты , такие как соляная кислота и серная кислота, являются обычными, но в различных приложениях используются различные другие кислоты . Также щелочные растворы могут использоваться для очистки металлических поверхностей. Растворы обычно также содержат добавки, такие как смачивающие агенты и ингибиторы коррозии . Травление иногда называют кислотной очисткой, если удаление окалины не требуется. [2] [3]
Многие процессы горячей обработки и другие процессы, происходящие при высоких температурах, оставляют на поверхности обесцвечивающий слой оксида или окалины. Для удаления окалины заготовку погружают в ванну с травильным раствором. Перед холодной прокаткой горячекатаную сталь обычно пропускают через линию травления, чтобы удалить окалину с поверхности.
Основной кислотой, используемой в сталеплавильном производстве , является соляная кислота, хотя ранее более распространенной была серная кислота. Соляная кислота дороже серной кислоты, но она травит намного быстрее, сводя к минимуму потери основного металла. Скорость является требованием для интеграции в автоматические сталелитейные заводы , которые работают со скоростью до 800 футов/мин (≈243 метра/мин). [4]
Углеродистая сталь с содержанием легирующих элементов менее или равным 6% часто травится в соляной или серной кислоте. Сталь с содержанием легирующих элементов более 6% необходимо травить в два этапа, и для этого используются другие кислоты, такие как фосфорная , азотная и плавиковая . Ржавчино- и кислотостойкие хромоникелевые стали традиционно травятся в ванне с плавиковой и азотной кислотой. [5] Большинство медных сплавов травятся в разбавленной серной кислоте, но латунь травится в концентрированной серной и азотной кислоте, смешанной с хлоридом натрия и сажей . [1]
В ювелирном деле травление используется для удаления слоя оксида меди, который образуется при нагревании меди и стерлингового серебра во время пайки и отжига. Традиционно используется ванна для травления с разбавленной серной кислотой [6] , но ее можно заменить лимонной кислотой .
Листовая сталь, прошедшая кислотное травление, 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 для многих процессов изготовления, гальванизации или окраски.
Кислотная очистка имеет ограничения, поскольку ее трудно обрабатывать из-за ее коррозионной активности, и она не применима ко всем сталям. Водородная хрупкость становится проблемой для некоторых сплавов и высокоуглеродистых сталей. Водород из кислоты реагирует с поверхностью и делает ее хрупкой, вызывая трещины. Из-за ее высокой реакционной способности по отношению к обрабатываемым сталям, концентрации кислоты и температуры раствора должны контролироваться, чтобы обеспечить желаемые скорости травления.
Травильный шлам является отходом от травления и включает в себя кислые промывочные воды, хлориды железа, соли металлов и отработанную кислоту. [7] Отработанный травильный раствор считается EPA опасными отходами . [8] Травильный шлам от сталелитейных процессов обычно нейтрализуется известью и утилизируется на свалке, поскольку EPA больше не считает его опасным отходом после нейтрализации. [8] Процесс нейтрализации известью повышает pH отработанной кислоты. Отходы подлежат определению отходов, чтобы убедиться в отсутствии характерных или перечисленных отходов. [9] С 1960-х годов солянокислый травильный шлам часто обрабатывают в системе регенерации соляной кислоты , которая восстанавливает часть соляной кислоты и оксида железа . Остальное по-прежнему необходимо нейтрализовать и утилизировать на свалках [10] или обрабатывать как опасные отходы на основе анализа профиля отходов. [9] Побочные продукты травления азотной кислотой пригодны для продажи в других отраслях, например, в производстве удобрений . [11]
Гладкая чистая поверхность (SCS) и эко-травленая поверхность (EPS) являются более поздними альтернативами. В процессе SCS поверхностное окисление удаляется с помощью специального абразива, и процесс оставляет поверхность устойчивой к последующему окислению без необходимости нанесения масляной пленки или другого защитного покрытия. [ необходима цитата ] EPS является более прямой заменой кислотного травления. Кислотное травление основано на химических реакциях, в то время как EPS использует механические средства. [ который? ] Процесс EPS считается «экологически чистым» по сравнению с кислотным травлением [ кем? ] и придает углеродистой стали высокую степень стойкости к ржавчине, [ как? ] устраняя необходимость нанесения масляного покрытия, которое служит барьером для окисления для кислотно-травленой углеродистой стали. [ необходима цитата ]
Альтернативные методы включают также механическую очистку, такую как абразивная струйная очистка , шлифовка , очистка проволочной щеткой , гидроочистка и лазерная очистка . Эти методы, как правило, не обеспечивают такую чистую поверхность, как травление. [12] [13]
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}: Неизвестный параметр |agency=проигнорирован ( помощь )