Нержавеющая сталь зачастую требует обработки поверхности для достижения необходимых эстетических или эксплуатационных свойств. Обработка дробеметными и пескоструйными аппаратами ограничена из-за высокой вероятности появления наклепа. Современное производство применяет травление нержавеющей стали, после предварительной термической или механической обработки. Сложность этого процесса, по сравнению с обычными черными, низколегированными сталями, объясняется наличием пленкой оксида хрома, выполняющей функцию защитного барьера. Именно она образует жесткую окалину, плохо взаимодействующую с реагентами. При технологических воздействиях могут возникнуть изменения цвета на поверхности. К ним относятся сварка, пайка, другие операции, связанные с высокими температурами. Цвета радужной побежалости можно избавиться при помощи травления. Для различных химических составов нержавеющей стали разработаны индивидуальные методы и составы для травления, учитывающие влияние элементов стали, для достижения максимального результата.

Преобладающими способами травления нержавеющих сталей являются щелочное и кислотное, которое может интенсифицироваться электролизом или протекать без такового.

Травление кислотами

Максимальный эффект травления нержавеющей стали кислотами достигается при последовательном взаимодействии поверхности нержавеющей стали в ваннах с двумя типами кислот – серной и азотной. Очередность стадий следующая

1. Обезжиривание, удаление крупных зацепок, окалины
2. Травление в сернокислотной ванне (концентрация 10-12%) или сернокислотной ванне (8% серной кислоты, 4% соляной). При этом происходит разъедание окалины и шероховатостей на поверхности. Идеальная температура протекания процесса находится между 60 и 80 градусов Цельсия. Контроль этого параметра важен для управления процессом. Продолжительность обработки зависит от марки стали, наличия контролируемого соотношения, концентрации кислот. В случае истощения ванны возможны проявления точечной коррозии. Для примера, сталь с 18% Cr, 8% Ni требует от 23 до 45 минут травления в сернокислой ванне. Сокращения времени обработки в два раза можно добиться, если проводить эту операцию в среде контролируемой атмосферы.
3. Промывка в большом количестве проточной воды
4. Погружение обрабатываемой детали в ванну, наполненную раствором азотной кислоты и плавиковой (10 – 20, 1-2 весовых процентов, соответственно). При температуре ванны 60 – 70 градусов время обработки 7 – 15 минут.
5. Повторная промывка большим объемом водой

Представленный способ является базовым и имеет множество вариаций. Травление в одной азотнокислой ванне, с примесью кислоты плавиковой, увеличивает время травления до 30 минут. Заменителем плавиковой кислоты может выступать фтористый натрий. Увеличение концентрации плавиковой кислоты до 10% позволяет проводить процесс при низких температурных показателях, позволяя избежать предварительного опускания в серную кислоту.

Сокращение времени травления в серной кислоте можно добиться, добавив не более 5% хлористого натрия. Такой ход дает необходимый эффект за 15 минут, но при той же температуре, порядка 80 градусов Цельсия.

Будьте осторожны: если необходимо произвести процедуру, в помещении с недостаточной аспирацией, замените компоненты второго этапа травления. Кислоты выделяют вредные пары при травлении. Предлагается для замены раствор сернокислого железа (7%) и плавиковой кислоты (2%).

Для правильного выбора метода кислотного травления нужно знать, учитывать состояние окисной пленки на поверхности нержавеющей стали. Внешний вид может подсказать о составе пленки. Зеленый цвет окалины говорит о высоком содержании окислов хрома. Соответственно действие кислотных сред будет затруднено и потребует большего времени.

Электролитическое травление

Одним из вариантов, распространенных на современных предприятиях, является электролитическое травление. Заготовка или деталь, помещенная в кислотную ванну, подключена к положительному или отрицательному контакту. При прохождении тока на поверхности нержавеющей стали происходит выделение кислорода. Газообразная фаза оказывает механическое воздействие на оксидную пленку. Это помогает ускорить процесс обработки и качество получаемой поверхности.

Травление готовыми пастами

Современная индустрия предлагает на рынке множество травильных паст для нержавеющей стали . Их основное назначение локальная обработка сварных швов, последствий изменения равномерности окраски поверхности под влиянием температурного воздействия. Принцип работы с такими пастами прост и может быть использован даже в мелких мастерских.

• Нанесение пасты толстым слоем до 2см., при помощи щетки
• Выдержка 60-90 минут
• Промывка струей воды

Применение паст целесообразно для обработки сварочных швов нержавеющих марок стали. Обработанный шов способен противостоять коррозии даже в условиях сырого помещения автомобильной мойки.

Щелочное травление

Обработка поверхности нержавеющей стали расплавом каустической соды называется щелочным травлением. Следует отметить, что при этом процессе происходит разрушение окисной пленки, при этом химикалии не реагируют с металлом. Повышение температуры способствует разъеданию оксидной пленки, улучшая качество обрабатываемой поверхности. Резкое охлаждение в жидкости также способствует улучшению обрабатываемой поверхности.

Добиться 100% результата при этом типе обработки практически невозможно. На металле возможны остаточные плены от окислов хрома, окислов никеля и железа. Среди рекомендаций по окончательной доводке таких дефектов значится кратковременная обработка в азотнокислой ванне.

Методы щелочного травления

Различают следующие методы

• Выдержка в соде. Содержание нитрата натрия должно колебаться в пределах 20-40%, разогретого до температуры 460-500 градусов Цельсия. Травление в такой среде длится в течение 15 минут. Некоторые аустенитные марки нержавеющей стали запрещено нагревать выше 450 градусов. Это может привести к межкристаллитной коррозии. Далее следует этап промывки в большом количестве воды, затем следует 5-минутное опускание в сернокислотную ванну и до 10 минут в азотнокислой.
• Известный в Англии, с первой половины 19 века метод травления, в комплексе с пропусканием электрического тока через протравливаемую деталь. При плотности тока 11 А/м2 достаточно 15 секунд. Данная скорость протекания реакции связана с процессом электролиза. Выделение на катоде натрия и водорода способствуют восстановлению окислов. Восстановленный металл осаждается на поверхности. Данный вид травления позволяет получить обезжиренный металл, характеризующийся чистотой и однородностью. При таком способе используют соду. Возможны вариации с составом и добавлением хлористого кальция. Применяется такой метод для травления плоских, стержневых заготовок, волоченых изделий.
• Обработка гидридами натрия основано на восстановлении воздействием на металл натрием и водородом. Наличие гидрида натрия добиваются взаимодействием водорода и натрия, находящегося в расплавленном состоянии. В расплавленную каустическую соду помещают цилиндр без нижней плоскости. Верхняя плоскость имеет отверстие. Натрий всыпают в это отверстие, он реагирует на поверхности ванны. Через пятно натрия на каустической соде пропускают струю водорода. Происходит образование гидрида и диффундирование его в объеме ванны. Достижение необходимой концентрации 1-2 % гидрида натрия происходит в контролируемых пороговых значениях. При отсутствии продукта разделения воздуха применяют диссоциированный аммиак. Детали разогревают в такой ванне до 400 градусов Цельсия. Нержавеющие стали показывают хорошие результаты травления при такой методике и продолжительности 4-17 минут. После травления рекомендуется тщательно промыть детали. В случае необходимости произвести дополнительную обработку в азотнокислой ванне. При высокой себестоимости такого метода очевидным его преимуществом является тот факт, что металл не взаимодействует с травителем. Потери металла минимальны. Более низкая температура процесса позволяет сократить расходы на теплоноситель и безопасность проведения операций.

Существуют определенные правила, выполнение которых обязательно для любого из представленных способов. Среди них приоритетные обработка поверхности металла перед травлением, удаление окисной пленки, обезжиривание. Процесс травления не менее важен.

Материалы для ванн

Правильный выбор материала для изготовления травильных ванн сложная задача для химиков и материаловедов.

• покрытые керамикой
• покрытого стеклом кирпича
• дерево, бетон с покрытием из свинца
• вещества, производные от резины
• определенные марки нержавеющей стали для кислотных ванн.

Содержание азотистой с примесями плавиковой или соляной кислоты позволяет применять такие же материалы. Исключение составляют лишь свинец, как покрытие, керамику с повышенным содержанием кремния, из-за их взаимодействия. Применение стали вполне возможно для использования в ваннах со щелочью, отслеживая протекание и интенсивность электролиза в непосредственной близости к материалу. При определенных условиях и содержании кислоты, ее температуры, характера есть возможность применять для травильных емкостей нержавеющие марки стали. Такие, например, как 8Х18Н8М или 10Х20Н25М4.

Из приведенной в этом обзоре информации можно сделать вывод, что режим обработки, химический состав ванны, необходимость дополнительной механической обработки, применение электролиза должны определяться исходя из конкретных начальных условий (марка стали, состояние оксидной пленки, технологические возможности) и регулироваться в контексте ожидаемого конечного результата.

Травлением называют процесс обработки металла, в результате которого с поверхности удаляется слой определенной толщины под воздействием активных химических веществ (кислот или солей с кислой реакцией), а также постоянного тока в ванне с электролитом.

Травление металла может преследовать различные цели и применяться в промышленности и домашних условиях. Поверхность изделия, подвергаемого травлению, получает целый ряд технологических и декоративных свойств и позволяет рассмотреть его микроструктуру в металлографический микроскоп, удалить окалину и другие неметаллические включения с поверхности, получить необходимый ювелирный орнамент или подготовить к пайке.

К травлению, называемому также электрохимической гравировкой, в домашних условиях или в гараже прибегают чаще всего для получения рельефных изображений на различных предметах с декоративными функциями. Чаще всего ему подвергают стали с высокой твердостью, обработка которых обычным гравировальным инструментом требует больших усилий. Этот процесс не представляет высокой сложности даже при отсутствии художественных навыков, если соблюдать его технологию.

Подготовка поверхности металла

Для того, чтобы процесс травления протекал с высокой скоростью, а толщина удаляемого слоя была одинаковой, с поверхности изделия следует удалить все загрязнения и следы масел. Для этого подойдут обычные моющие и чистящие средства, используемые для мытья посуды, и тёплая вода. После мытья и просушки поверхность следует протереть фиброй, смоченной в растворителе, который, кроме обезжиривания, способствует удалению остатков влаги.

Отдельно стоит сказать о качестве обработки поверхности. Полировка в зеркало впоследствии гарантированно даст хороший контрастный рисунок даже при небольшой глубине травления. Но если ее выполнение невозможно по каким-либо причинам, поверхность можно обработать наждачной бумагой так, чтобы риски от нее шли в одном направлении. Это также даст хороший оптический эффект.

Нанесение рисунка

Для нанесения рисунка на металл можно использовать массу различных способов, работающих по одному и тому же механизму: участки, не подвергающиеся травлению, защищаются от воздействия агрессивной среды или электролита.

Способ №1

Самым доступным способом считается нанесение на защищаемые участки обычного лака для ногтей. Однако, он обладает рядом существенных недостатков:

• Вязкость лака не позволяет сделать линии достаточно тонкими для получения узоров высокой сложности;
• Необходимы хорошие способности в изобразительном искусстве;
• Исправление неточных линий затруднительно.

Способ №2

Для начала необходимо нанести защитный слой на всю поверхность изделия. Для этого можно использовать грунтовки ГФ-021, ХВ-062 или битумный лак, доступные в магазинах автозапчастей и хозтоваров. После полного высыхания покрытия при помощи гелевой ручки или тонкого маркера можно нанести контуры будущего изображения. Для этой задачи можно привлечь опытного художника.

Далее из медной (можно латунной) проволоки или прутка, диаметр которых выбирается исходя из удобства удержания в руке, необходимо сделать иглу с заострённым концом и процарапать грунтовку по линиям изображения до металла. Более твердый материал иглы может повредить полировку поверхности изделия.

Уже на этом этапе можно оценить рельефность будущего орнамента. Для получения участков с разной глубиной травления металла, например, контуров и полутеней, этот процесс можно проводить в два и более цикла.

Важно! В процессе грунтовка не должна откалываться. Перед нанесением рисунка стоит поэкспериментировать и убедиться в том, что она пригодна для работы.

Способ №3

Понадобится лазерный принтер, глянцевая бумага, программа для обработки изображений и утюг. Выбранную картинку необходимо отформатировать (подогнать под размер, сделать зеркальной) и распечатать. Самый доступный источник глянцевой бумаги – женские журналы.

Распечатанное изображение прикладывается к поверхности, накрывается сверху обычным альбомным листом (для защиты утюга) и проглаживается. После остывания бумага смывается под струёй воды, а слой тонера остается на поверхности металла.

Таким способом часто пользуются для травления печатных плат. Основной его недостаток – рисунок наносится только на прямолинейную поверхность.

Важно! Глянец под водой плохо виден. После высыхания необходимо убедиться в том, что он не остался на изделии.

Необходимо позаботиться о защите всех поверхностей изделия. Для этого можно использовать различные вещества. Закрыть тыльную поверхность можно обычным пластилином: он является хорошим диэлектриком.

Способы травления металла

Выбор конкретного способа зависит от многих факторов: химической активности металла, доступности химических реактивов и соображений безопасности.

Химическое травление

Выполняется в емкости с активным веществом. Для углеродистых сталей могут подойти растворы слабых кислот: лимонной, уксусной. Хорошо работает соляная кислота. К травлению в аккумуляторном электролите, азотной кислоте и преобразователе ржавчины следует относиться очень осторожно: в процессе могут выделяться ядовитые газообразные вещества, поэтому с такими реактивами лучше не работать при отсутствии вытяжного шкафа и хорошей вентиляции.

Одним из самых безопасных веществ считается насыщенный раствор хлорного железа. Его можно купить в магазинах, торгующих радиодеталями. Преимуществами раствора являются практически неограниченный срок его службы (при работе со сплавами железа) и окрашивание протравленной поверхности в ровный серый цвет.

Время протекания процесса подбирается экспериментально в зависимости от концентрации используемого реактива и активности металла.

Электрохимическое травление

Многие нержавеющие и кислотостойкие стали, например, 40Х13, 95Х18, 08Х10Н18, 03Х12Н14М2, не реагируют на воздействие кислот, поэтому для их травления используется электрохимический способ.

Для него понадобятся ванна для электролита из пластмассы или стекла, провода, клеммы и источник постоянного тока.В качестве электролита вполне сойдет насыщенный раствор поваренной соли. При выборе емкости для него следует помнить, что процесс может протекать достаточно бурно, этому ее объём должен быть в 2 раза больше, чем у электролита.

В качестве источника тока можно использовать аккумуляторные батареи, но лучше применять зарядное устройство (3 – 10А) с амперметром и возможностью регулировки параметров тока для выбора их оптимального значения. Обрабатываемая деталь при помощи клемм и проводника присоединяется к аноду (плюсовому контакту), в качестве катода можно использовать любую нержавеющую пластину, размещаемую в ванне параллельно к лицевой поверхности детали. После этого прибор включается в сеть.

Весь процесс может занимать от двух минут до получаса в зависимости от силы тока и площади рисунка. Глубину травления следует контролировать, периодически вынимая деталь из ванны. При этом не забываем отключать питание.

По окончании процесса защитное покрытие можно удалить подходящим растворителем и оценить результаты работы. Благодаря хорошей адгезии протравленной поверхности возможно создание цветного рисунка.

Для этого вся поверхность изделия задувается из баллона нитроэмалью, а после ее высыхания протирается куском чистой кожи, войлоком или другим безабразивным материалом. С полированной поверхности краска удаляется, оставаясь только во впадинах.

Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами;)

Химические растворы для травления железа и стали

Самые простые эффективные растворы для травления железных и стальных деталей - это разбавленные неорганические кислоты, особенно 20%-ная серная кислота, травление в которой производится при 45-50°С, или 20-25%-ная соляная кислота, в которой детали травят при комнатной температуре. Для травления используется также 10-15%-ная ортофосфорная кислота, нагретая до 60-70°С. В ней травят детали, которые будут затем лакировать или же их поверхность оставят без дальнейшей обработки. Если после травления предусмотрено гальваническое покрытие поверхности, то эта ванна непригодна.

Химическое травление поверхностей цветных металлов

Травление меди и латуни

На латуни раствор образует светло-желтый налет, на меди - светло-розовый. Раствор содержит:

Азотная кислота концентрированная 250 мл;
- Соляная кислота концентрированная 150 мл;
- Этиловый спирт денатурированный 100 мл;
- Вода 500 мл.

Детали травят, кратковременно погружая в ванну с раствором, после чего вынимают и сразу же промывают водой.

Матовое травление меди

После травления на меди получатся шероховатая (до матовой) поверхность. Состав ванны:

Азотная кислота 40%-ная 600 г.;
- Серная кислота концентрированная 400 г.;
- Хлористый натрий 3 г.;
- Сернокислый цинк 2 г.

Блестящее травление меди и ее сплавов

Серная кислота концентрированная 500 мл;
- Азотная кислота концентрированная 500 мл;
- Соляная кислота концентрированная 10 мл;
- Сажа 5 г.

Рабочая температура ванны 18-20°С. Обезжиренные детали погружают в ванну с раствором на 10-30 с, после чего вынимают, промывают водой и сушат.

Раствор для травления алюминия и его сплавов

Водный раствор содержит:

Фтористый натрий 40 г/л;
- Едкий натр 50 г/л.

Рабочая температура ванны 70-80°С, время обработки около 1 мин.

Другой водный раствор содержит

Окись хрома 30 г/л;
- Серная кислота концентрированная 150 г/л;
- Рабочая температура ванны 70°С, время обработки 1-1,5 мин;

Простейший способ декоративного окрашивания стальных изделий

Электрохимическим способом можно окрасить стальные изделия в любой цвет. Если окрасочный слой покрыть лаком, он будет надежно защищать изделие от коррозии. В состав раствора, в котором окрашиваются стальные изделия, входят следующие компоненты:

Медный купорос 60 г.;
- Сахар-рафинад 90 г.;
- Едкий натр 45 г.;
- Вода до 1 л.

В 200-300 мл дистиллированной воды растворяют медный купорос, затем в полученный раствор добавляют сахар. Отдельно в 250 мл воды растворяют едкий натр и к нему небольшими порциями (при помешивании) добавляют раствор медного купороса с сахаром. После смешения этих двух растворов доливают дистиллированную воду до 1 л. Деталь зачищают, полируют и обезжиривают в растворе, применяемом при никелировании, а затем тщательно промывают в теплой воде. Из красной меди (желательно марок М0, М1) изготовляют дополнительный электрод. Деталь и электрод подключают к батарейке от карманного фонаря (или другому источнику постоянного тока 4-6 В), причем медный электрод должен быть подключен к плюсу батареи, а деталь - к минусу. В раствор сначала опускают медный электрод, а затем деталь. Через 5-10 с батарею отключают, и окрашивание продолжается без питания электротоком. Находясь в растворе от 2 до 25 мин, деталь окрашивается в следующие цвета (по порядку их появления): коричневый, фиолетовый, синий, голубой, светло-зеленый, желтый, оранжевый, красно-лиловый, зеленовато-синий, зеленый, розово-красный. Деталь можно вынимать из раствора (проверяя окраску) и снова опускать в раствор - процесс будет идти нормально. При выдержке детали в растворе более 25-30 мин процесс циклически повторяется много раз.

По мере испарения электролита в ванну добавляют дистиллированную воду, так как повышение концентрации электролита ухудшает качество окраски. Для получения более контрастных цветов в готовый электролит надо добавить 20 г углекислого натрия (безводной соды). Если окраска получилась неудачной, пленку можно легко снять, если протереть деталь нашатырным спиртом. Окрашенные детали промывают водой, сушат и покрывают бесцветным лаком.

Простой способ декоративной отделки алюминиевой поверхности под перламутр

Алюминиевую поверхность зачищают металлической щеткой, делая небольшие штрихи в разных направлениях (создавая определенный рисунок). Стружку и грязь удаляют с поверхности чистой ветошью. Чистую алюминиевую поверхность покрывают ровным слоем 10%-ного раствора едкого натра (рабочая температура раствора 90-100°С). После высыхания раствора на алюминиевой поверхности образуется красивая пленка с перламутровым отливом. Для лучшей сохранности пленку покрывают бесцветным лаком. Более красивая пленка получается, если перед нанесением раствора едкого натра изделие или деталь нагреть до 80-90°С.

Химический способ осветления изделий и деталей из силумина (реставрация)

Изделия и детали из силумина (сплав алюминия с кремнием) быстро покрываются окисной пленкой темных тонов. Однако они длительное время могут быть блестящими, если их осветлить. Изделия или детали зачищают и, если надо, полируют, затем обезжиривают, промывают и погружают на 10-20 мин в следующий раствор:

Хромовый ангидрид 100 г.;
- Серная кислота концентрированная 10 г.;
- Вода до 1 л.

Рабочая температура раствора 18-20°С.

После осветления изделия и детали промывают и сушат, а чтобы поверхности изделий и деталей не окислялись длительное время, их покрывают бесцветным лаком.

Что необходимо знать о полировании стали и цветных металлов

Полирование применяется для улучшения чистоты поверхности деталей, приборов, устранения на них следов предыдущей обработки (штрихи, царапины, небольшие вмятины и мельчайшие неровности). Различают два вида полирования - предварительное и окончательное. Предварительное полирование применяют для механического удаления неровностей поверхности незакрепленными абразивами (в свободном состоянии) или зернами, закрепленными на рабочей поверхности полировального круга. Окончательное полирование выполняют мелкими шлифовальными порошками или мягкими эластичными кругами с нанесенными на них тонкими полировальными пастами. Самой тонкой отделки поверхности достигают трением куска войлока или шерстяной ткани, смазанной специальной пастой для полировки металла. После полировки поверхность приобретает зеркальный блеск.

Известковая паста применяется для полирования никеля, латуни, алюминия и других металлов, состав ее (в %) следующий:

Венская известь 71,8;
- Церезин 1,5;
- Стеариновая кислота 2,3;
- Солидол Т 1,5;
- Скипидар 2,2;

Состав пасты (в %) для полировки стали и других металлов:

Парафин 20;
- Стеарин 10;
- Сало техническое 3;
- Микропорошок М50 67;

Примечание

Воскообразные и жидкие материалы смешивают и разогревают в водяной бане (или на небольшом огне). Затем в горячую массу замешивают сухие компоненты.

Пасты ГОИ предназначены для полировки стали и других металлов и представляют собой окись хрома, замешанную на воскообразных веществах. Пасты выпускают трех сортов: грубая, средняя и тонкая. При отсутствии хромовой пасты с успехом можно применить масляную краску окись хрома, разведенную керосином. Крокусная паста (окись железа) продается в магазинах в готовом виде (в зубопротезировании применятся под названием "паста для золота"). Применяется крокусная паста для полировки латуни, бронзы, серебра и других металлов. Порошок "Блеск", разведенный машинным маслом, применяется для тонкой полировки металлов.

Химический способ полирования металлов

Полировать металлы можно химическим способом, т.е. простым погружением детали или предмета в ванну с полировальным раствором без применения электрического тока. Для этой цели можно использовать фарфоровые стаканы или ванночки. Полировальный раствор состоит из следующих веществ:

Фосфорная кислота концентрированная 350 мл;
- Азотная кислота концентрированная 50 мл;
- Серная кислота концентрированная 100 мл;
- Сернокислая или азотнокислая медь 0,5 г.

Рабочая температура ванны 100-110°С. Время полирования от 0,5 до 4 мин. При полировании выделяются удушливые пары, поэтому ванна должна находиться в вытяжном шкафу или на открытом воздухе.
Этот раствор хорошо полирует алюминий и его сплавы. Пригоден он и для полирования других металлов, однако рабочие условия (время полирования, температура) должны быть иными.

ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Химическое никелирование изделий из стали, меди, латуни и бронзы
Детали из стали и медных сплавов можно покрыть никелем химическим путем. Такое покрытие не только хорошо защищает детали от коррозии и придает им красивый внешний вид, но и обладает повышенной износоустойчивостью. Достоинство химического никелирования состоит еще и в том, что никель равномерно осаждается на всех, в том числе и внутренних, поверхностях деталей.
Деталь, подлежащую декоративному никелированию, необходимо соответствующим способом подготовить: отшлифовать, отполировать и обезжирить. Стальные детали обезжиривают в растворе, содержащем на 1 л воды 20-30 г едкого калия (или едкого натра), 25-50 г кальцинированной соды и 5-10 г жидкого стекла (силикатного клея); медные- в растворе, содержащем (на то же количество воды) 100 г тринатрийфосфата и 10-20 г жидкого стекла. Перед никелированием медные детали необходимо подержать на железе 0,5-1 мин. Следует также иметь в виду, что сплавы, содержащие более 1-2% свинца или кадмия, химическому никелированию не поддаются.

Обезжиривание стальных и медных деталей при комнатной температуре заканчивается через 40-60 мин, при температуре 75-85°С - через 20-30 мин. Затем деталь тщательно промывают в проточной воде и погружают на 0,5-1 мин в 5%-ный раствор соляной кислоты для снятия пленки окислов, после чего еще раз промывают в воде и сразу переносят в раствор для никелирования. В 1 л воды, нагретой до 60°С, растворяют 30 г хлористого никеля и 10 г уксуснокислого натрия. Затем температуру доводят до 80°С, добавляют 15 г гипофосфата натрия - и раствор готов. В него погружают деталь, повышают температуру до 90-92°С и поддерживают ее на этом уровне до окончания процесса никелирования. При более низкой температуре скорость процесса резко замедляется, а при нагревании выше 95°С раствор может испортиться.

Необходимое количество (объем) раствора зависит от площади никелируемой детали. Отношение этой площади (в квадратных дециметрах) к объему раствора (в литрах) должно быть в пределах 2,5-3,5.
Так, например, при S/V=3 за 1 ч толщина слоя никеля составит 10 мк.

Применяемые химикаты не ядовиты, обезжиривание и никелирование не сопровождаются выделением вредных газов.
Химическое меднение стальных и чугунных деталей

Довольно легко медь химическим способом осаждается на железо, сталь и чугун. Покрытие получается удовлетворительным.

Для покрытия этих металлов составляют раствор из следующих веществ:

Сернокислая медь 8-50 г.;
- Серная кислота концентрированная 8-50 г.;
- Вода до 1 л.

Рабочая температура 18-20°С. После тщательной очистки и обезжиривания детали погружают на несколько секунд в раствор. Детали, покрытые медью, извлекают из раствора, промывают водой и сушат.

Химическое хромирование металлов

Детали из стали, меди и латуни химически хромируют в растворе, содержащем:

Фтористый хром 14 г.;
- Гипофосфат натрия 7 г.;
- Лимоннокислый натрий 7 г.;
- Уксусную кислоту ледяную 10 мл;
- Едкий натрий (20%-ный раствор) 10 мл;
- Вода до 1 л.

Рабочая температура около 80°С. Очищенные и обезжиренные детали металлизируются в течение 3-8 ч. При химическом хромировании стальных предметов рекомендуется их сначала химически помеднить. Детали с осажденным слоем хрома промывают в воде и сушат.

Химическое никелирование металлов

Раствор для никелирования состоит из следующих веществ:

Сернокислый никель-аммоний 50 г.;
- Хлористый аммоний 40 г.;
- Вода до 1 л.

В раствор добавляют небольшое количество металлического цинка и непрерывно его перемешивают.

Окрашивание оловянных изделий в бронзовый цвет химическим способом

Оловянные изделия хорошо окрашиваются в бронзовый цвет химическим способом. Изделия погружают в раствор или протирают тканью, смоченной в растворе, состоящем из следующих веществ:

Сернокислая медь 25 г.;
- Сернокислое железо закисное 25 г.;
- Вода до 500 мл.

Затем изделие сушат, очищают щеткой, протирают тканью и снова погружают в раствор, состоящий из следующих веществ:

Уксуснокислая медь 100 г.;
- Уксусная кислота 10%-ная 400 мл.

После этого изделие сушат. При желании его можно отполировать и покрыть прозрачным лаком.

"Золочение" латуни

Латунь и изделия из нее на воздухе быстро тускнеют и окисляются. Для предохранения отполированных до блеска изделий от окисления латунные детали часто покрывают особым золотистым лаком. Более простой и доступный способ заключается в следующем: латунную деталь после тщательной очистки и полировки погружают в 10-15%-ный раствор какой-либо щелочи для удаления с ее поверхности жиров. Затем деталь промывают в воде и на 1-2 с опускают в слабый (2-3%-ный) раствор серной или соляной кислоты. Хорошие результаты получаются, если латунь опустить в раствор бисульфита натрия, после чего промыть в воде и опустить в раствор уксуснокислой меди, подогретый до 36-40°С.

В зависимости от времени, в течение которого деталь находится в растворе, латунь окрашивается от светло-золотистого цвета до цвета червонного золота и даже до красновато-фиолетового оттенка. За цветом окраски следят, время от времени вынимая деталь из раствора. После окрашивания деталь промывают водой и сушат на воздухе. Окраска получается стойкой и со временем не изменяется. Уксуснокислая медь имеется в продаже, но ее можно приготовить и самим. Для этого нужно 5 г медного купороса растворить в 0,5 л воды, после чего смешать с раствором уксуснокислого свинца (аптечная свинцовая примочка или свинцовый сахар).

Второй раствор составляется из 8 г уксуснокислого свинца и 0,5 л воды. При смешивании растворов выпадает осадок сернокислого свинца, и в растворе остается уксуснокислая медь. Этот раствор и будет служить рабочим раствором. Осадок можно отфильтровать или оставить на дне сосуда.

Окраска меди под золото

В 100 г воды растворяют 4 г каустической соды и 4 г молочного сахара, кипятят 15 мин, затем при постоянном размешивании прибавляют малыми дозами 4 г раствора насыщенного медного купороса. В горячую смесь погружают хорошо очищенные медные изделия. В зависимости от продолжительности действия они приобретают различную окраску - от золотой, зеленой до полной черноты.

Золотистый лак для латуни (пассивирование латуни)

При пассивировании латуни образуется устойчивая защитная пленка, похожая на позолоту. Эта пленка не боится влаги, поэтому рыболовы пассивируют латунные блесны. Зачищенную, отполированную и обезжиренную деталь опускают на 1 с в раствор, приготовленный из 1 части азотной и 1 части серной кислоты, и сразу же переносят в крепкий раствор двухромовокислого калия (хромпика) на 10-15 мин.

После этого деталь промывают и сушат.

Химическое окрашивание латуни

Зачищенную, обезжиренную и промытую деталь опускают в одни из следующих растворов.

1-й раствор:

Гипосульфит 11 г.;
- Свинцовый сахар 39 г.;
- Вода до 1 л.

Температура раствора 70°С.

2-й раствор:

В 250 мл кипящей воды растворяют 10 г едкого натра и 10 г молочного сахара. Затем, непрерывно помешивая, подливают к раствору 10 мл концентрированного раствора медного купороса.

В течение 3-10 мин деталь, находящаяся в одном из растворов, окрашивается в золотистый, голубоватый, синий, фиолетовый и, наконец, в радужный цвет.

Когда нужный цвет получен, деталь вынимают, сушат и полируют суконкой.
Синевато-черный цвет латунь приобретает при погружении подготовленной детали на 1-3 мин в следующий раствор:

Аммиак (25%-ный нашатырный спирт) 500 мл;
- Двууглекислая (или углекислая) медь 60 г.;
- Латунь (опилки) 0,5 г.

После смешивания компонентов раствор энергично взбалтывают 2-3 раза, после чего в него погружают деталь.
В коричневый цвет латунь окрашивается при погружении детали в один из следующих растворов.

1-й раствор:

Гипосульфит 50 г.;
- Медный купорос 50 г.;
- Вода до 1 л.

Температура раствора 70°С.

2-й раствор:

Сернистый натрий 100 г.;
- Вода до 1 л.

Температура раствора 70°С.

3-й раствор:

Уксуснокислый свинец 30 г.;
- Гипосульфит 90 г.;
- Вода до 1 л.

Температура раствора 80-90°С.

Чтобы приготовить 3-й раствор, нужно оба вещества отдельно растворить в половинном объеме воды, затем слить их вместе и нагреть до 80-90°С. После окрашивания деталь промывают теплой водой, сушат и покрывают бесцветным лаком.

Простой способ серебрения

В качестве серебрящего состава применяют отработанный гипосульфит (фиксаж), уже непригодный больше для закрепления фотопленок или фотобумаги. Способ отличается крайней простотой. Медную деталь зачищают до блеска, кипятят в содовом растворе и тщательно промывают водой. Затем опускают в использованный гипосульфит. Через некоторое время на деталь осядет серебро. После промывки водой деталь сушат и полируют суконкой. Качество серебрения и прочность сцепления серебра с медью зависит от концентрации серебра в растворе гипосульфита.

Серебрение металлических деталей горячим способом

Этим способом можно серебрить любые металлы. Заключается он в следующем: чисто обработанную деталь погружают на цинковой ленте в кипящий раствор, состоящий из следующих компонентов:

Железосинеродистый калий 120 г.;
- Поташ 80 г.;
- Хлористое серебро 7,5 г.;
- Дистиллированная вода до 1 л.

Процесс серебрения оканчивается после полного покрытия серебром поверхности детали. Затем деталь вынимают из раствора, промывают и полируют. Следует помнить, что при кипении раствора выделяются вредные вещества, поэтому кипячение следует производить на открытом воздухе или под вытяжкой.

Химическое серебрение

1. Несколько листов матовой фотобумаги "Унибром" разрезают на куски и опускают в раствор фиксажной соли (соль разводят в объеме воды, указанном на упаковке).

Зачищенную и обезжиренную деталь помещают в этот раствор и натирают эмульсионным слоем бумаги до тех пор, пока на поверхности детали не образуется плотный слой серебра. После промывки в теплой воде деталь протирают сухой ветошью.

2. В 300 мл отработанного фиксажа (оставшегося после печатания фотографий) добавляют 1-2 мл нашатырного спирта и 2-3 капли формалина (раствор хранят и работают с ним только в темноте).
Зачищенную и обезжиренную деталь помещают в раствор на 0,5-1,5 ч, затем промывают в теплой воде, высушивают и протирают мягкой ветошью.

Паста для серебрения

Детали из меди, бронзы, латуни, медненого железа можно посеребрить с помощью паст.

1. Пасту для серебрения приготовляют следующим образом: в 300 мл дистиллированной воды или воды, полученной из льда бытовых холодильников, растворяют 2 г азотнокислого серебра (ляписа) и к раствору подливают 10%-ный раствор поваренной соли до тех пор, пока не прекратится выпадение осадка хлористого серебра. Этот осадок 5-6 раз промывают в проточной воде. Отдельно в 100 мл дистиллированной воды растворяют 20 г гипосульфита и 2 г хлористого аммония (нашатырь). Затем в образовавшийся раствор небольшими дозами добавляют хлористое серебро до тех пор, пока оно не прекратит растворяться. Полученный раствор фильтруют и смешивают с мелко размолотым мелом до консистенции густой сметаны. Заранее обезжиренную деталь натирают пастой с помощью ваты или марли до образования на ее поверхности плотного слоя серебра, после чего деталь промывают водой и протирают сухой ветошью.

2. Отполированную и обезжиренную деталь натирают тканью или куском мягкой кожи, на которую нанесена паста такого состава:

Хлористое серебро 6 г.;
- Поваренная соль 8 г.;
- Кислый виннокислый калий (винный камень) 8 г.

Перечисленные вещества растирают в ступке и хранят в темной посуде, перед употреблением смесь разводят дистиллированной водой до получения жидкой пасты. Когда деталь покроется слоем серебра, ее промывают в воде и натирают до блеска мягкой фланелью.

3. Пасту для серебрения приготовляют так: в сосуд насыпают 2 г нашатыря, 4 г винного камня и 1 г азотнокислого серебра (ляписа), добавляют немного дистиллированной воды до получения полужидкой кашицы. Затем тканью с нанесенной на нее пастой отполированную и обезжиренную деталь натирают до серебряного блеска.

Химический способ серебрения неметаллических материалов

Химическим способом можно металлизировать и неметаллические детали, например из пластмасс, стекла, керамики, дерева и т.д. Приводимый ниже раствор для серебрения неметаллических материалов дает очень хорошие результаты, особенно при металлизации стекла (серебрение зеркальных поверхностей, сосудов, колб ламп накаливания, отражателей для проекционной аппаратуры и т.п.).

В состав ванны для серебрения входят следующие вещества

Состав А

Серебро азотнокислое 12 г.;
- Аммоний азотнокислый 18 г.;

После полного растворения веществ раствор доливают дистиллированной водой до 750 мл.

Состав Б

Едкий натр (химически чистый) 19 г.;
- Вода дистиллированная 500 мл.

После полного растворения едкого натра раствор доливают дистиллированной водой до 750 мл.

Состав В

Сахароза 12,5 г.;
- Винная кислота 1,5 г.;
- ода дистиллированная 125 мл;

Раствор кипятят в течение 20 мин, а затем доливают дистиллированной водой до 500 мл.

Все растворы хранят отдельно в темных сосудах с притертыми пробками.

Раствор для серебрения получают при смешивании составов А и Б, к которым непосредственно перед серебрением добавляют состав В. Детали, предназначенные для серебрения, тщательно очищают в горячем растворе соды, ополаскивают проточной водой и погружают в ванну со свежеприготовленным раствором. Рабочая температура раствора 18-20°С. Время серебрения - 10 мин. Металлизацию можно проводить два или три раза последовательно, однако каждый раз в свежем растворе. Посеребренные детали сушатся при температуре 50°С в течение 1 ч, а при температуре 18-20°С - в течение 24 ч. Со стекла, фарфора или керамики серебряный слой можно легко снять азотной кислотой.

Окрашивание серебряных предметов в фиолетовый цвет химическим способом

Серебряные или посеребренные предметы приобретают фиолетовый цвет в растворе, состоящем из следующих веществ:

Сернокислый натрий безводный 12,5 г.;
- Углекислый натрий 5 г.;
- Вода 500 мл.

Раствор нагревают до 80°С и погружают в него предмет на несколько секунд. Затем предмету дают просохнуть. Поверхность предмета можно покрыть прозрачным лаком.

Химический раствор для окрашивания серебряных предметов в черный цвет
Серебряные или посеребренные предметы становятся черными после кипячения их в растворе серноватистокислого натрия (100 г на 500 мл воды). После кипячения в этом растворе предметы сушат и покрывают прозрачным лаком.

Золочение металлических изделий горячим способом

В стеклянном сосуде смешивают 20 г азотной и 20 г соляной кислоты. В этой смеси растворяют 1 г золота. Когда золото растворится, в раствор добавляют 1 г хлористой сурьмы и 1 г чистого олова. Сосуд с раствором помещают в горячую воду и кипятят, пока не растворится олово, после чего добавляют 20 г насыщенного раствора борной кислоты. Изделия, предназначенные к золочению, очищают, полируют и кипятят в растворе едкого калия или натра. Раствор на изделие наносят кистью; высушенное изделие нагревают на пламени спиртовки или на костре из древесного угля. После прогревания получается хорошая позолота, не требующая полировки. Хранят раствор в стеклянном сосуде с притертой пробкой в темном месте.

Золочение без внешнего источника тока Контактное золочение применяется для получения очень плотных и равномерных покрытий, отличающихся высокой прочностью сцепления, и если не требуется большая толщина покрытия. Электролиз этим методом не нуждается в источнике внешнего тока. Разность потенциалов, необходимая для осаждения золота, создается гальваническим элементом, в котором катодом служит покрываемое изделие, погруженное в электролит золочения, а анодом - цинковая пластинка, находящаяся в концентрированном растворе поваренной соли и соединенная с изделием проволокой, как показано на рис. 1. Для электролиза может применяться любой подогретый электролит золочения из числа указанных в таблице.

Золочение способом погружения основано на создании разности потенциалов на границе поверхности покрываемого металла и прилегающего к ней слоя электролита. Покрытия хорошего качества образуются лишь на латунных или латунированных деталях. Поэтому детали из других металлов предварительно латунируют (минимальная толщина слоя 1-2 мкм). Процесс золочения автоматически прекращается при получении слоя золота толщиной около 0,1 мкм, но покрытие получается плотным, глянцевым и обладает хорошим сцеплением с поверхностью деталей.

Составы растворов и режимы работы при золочении способом погружения

Снятие недоброкачественных золотых покрытий

Для снятия недоброкачественных покрытий позолоченные серебряные изделия подвешивают в качестве анодов в 5%-ный раствор соляной кислоты при температуре 18-20°С. Катодами служат железные или свинцовые пластины. Анодная плотность тока 0,1 - 1 А/дм?. Подвески медные. Кроме того, золотое покрытие можно снять в "царской водке". "Царская водка" представляет собой смесь кислот (50% азотной кислоты, смешанной в 50% соляной кислоты). Применяют смесь для травления меди, латуни, железа, стали, цинка и т.д. Этот раствор действует на металлы почти мгновенно; коррозия и грязь при этом исчезают, и поверхность металла становится блестящей или, чаще, матовой. Ювелиры используют эту смесь для определения чистого золота.

Примечание

Используя активные кислоты, необходимо строго соблюдать правила безопасности. Следует помнить, что, разбавляя кислоту водой (например, серную кислоту), нужно кислоту вливать в воду, а не наоборот, так как в противном случае происходит разбрызгивание кислоты, что может повлечь за собой тяжелые ожоги.

Простые способы извлечения серебра из отработанного гипосульфита (фиксажа)
На построение фотографического изображения расходуется лишь часть серебра, содержащегося в светочувствительном слое фотоматериала. Большая же часть серебра переходит в фиксаж и проявитель, ее можно выделить и собрать.

1-й способ.

Позволяет выделить чистое серебро. Состоит в следующем: в сосуд с истощенным фиксажем всыпают железную стружку или мелкие железные гвозди, хорошо отмытые от жира с помощью бензина. Время от времени раствор взбалтывают. Спустя 7-10 дней раствор сливают и гвозди высушивают на воздухе. Серебро, осажденное на гвоздях, осыпается в виде черного порошка, который затем можно сплавить в слитки.

2-й способ.

Истощенный фиксаж и равный объем отработанного метолгидрохинонового проявителя сливают в один сосуд. К полученной смеси добавляют 30%-ный раствор едкого натрия из расчета по 100 мл на каждый литр отработанного фиксажа. Серебро при этом осаждается в виде мельчайшего чистого серебряного порошка. Процесс длится не менее 48 ч.
Образовавшийся за это время осадок серебра отфильтровывается и сушится. Оставшийся водный раствор тиосульфата натрия, т.е. фиксаж, можно вновь использовать в работе.

3-й способ.

В отработанный фиксаж, который находится в стеклянном сосуде, укладывают полированный лист латуни. Через 48 ч на него осядет почти все металлическое серебро из истощенного раствора. После осаждения лист хорошо промывают водой и высушивают. Затем с его поверхности осторожно соскабливают слой серебра.

4-й способ.
К 1 л использованного фиксирующего раствора добавляют 5-6 г гидросульфита натрия и 5-6 г безводной соды. Через 19- 20 ч образовавшееся в виде черного мелкого порошка металлическое серебро фильтруют, а обессеребренный фиксирующий раствор подкисляют бисульфитом натрия и вновь используют для работы.

5-й способ.
Для этого приготовляют 20%-ный раствор сернокислого натрия и вливают его в отработавший фиксаж из расчета 20 мл раствора на каждый литр фиксажа. Тщательно перемешав раствор, ему дают отстояться в течение суток. Затем раствор сливают с осадка, а осадок высушивают на бумаге. Осадок представляет собой сернистое серебро. Осаждение ведется на открытом воздухе или при усиленной вентиляции, для уменьшения выделения сероводорода отработанный фиксирующий раствор предварительно подщелачивают.

ОКРАШИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Покрытие металла лаком "муар"
Перед покрытием лаком "муар" поверхность металлической детали обезжиривают путем прогревания в печи (духовке) в течение 15-20 мин при температуре 80-100°С, затем грунтуют жаростойкой эмалью, шпаклюют лаковой шпаклевкой и сушат. Когда деталь хорошо высохнет, ее обрабатывают пемзой с водой и шкуркой, насухо протирают, с помощью пульверизатора покрывают ровным слоем лака "муар" и помещают на 10-15 мин в печь с температурой около 80°С.

Узор рисунка зависит от толщины покрытия и продолжительности прогрева детали. Когда на детали образуется узор, ее вынимают из печи на короткое время для частичного охлаждения, а затем снова помещают в печь для окончательной сушки лака. При температуре 120-150°С лак окончательно высыхает в течение 30-40 мин, а при более низкой температуре - в течение 2-3 ч.
Чтобы предохранить окрашенную поверхность от запыления, ее покрывают целлулоидным лаком: в ацетоне растворяют целлулоид до консистенции жидкого масляного лака и наносят его на поверхность ровным слоем при помощи тампона. После высыхания ацетона на поверхности остается прочная защитная пленка.

Стойкое покрытие получается, если в алюминиевую краску добавить клей БФ-2. Клей БФ-2 растворяют в спирте до густоты эмалита, затем в полученный раствор высыпают сухой алюминиевый порошок и тщательно перемешивают, после чего снова добавляют спирт до получения нормальной вязкости.

Приготовленная таким образом краска хорошо ложится при окраске кистью или с помощью пульверизатора, она не осыпается и долго сохраняет свой вид.

Окраска стальных изделий под алюминий

Чтобы придать стальным изделиям красивый вид и предохранить их от коррозии, металл часто покрывают алюминиевой краской - лаком с алюминиевым порошком. Для этого 15 г порошка всыпают в бесцветный нитролак, разбавленный ацетоном (110 г).
В такой же пропорции краску можно разводить не в нитролаке, а в целлулоидном клее - ацетоне, в котором растворено 5-10 г рентгеновской пленки, очищенной от эмульсии.
Поверхность изделия предварительно тщательно зачищают и затем наносят тонкий слой краски с помощью пульверизатора.
Стойкое покрытие получается, если в алюминиевую краску добавить клей БФ-2. Клей БФ-2 растворяют в спирте до густоты эмалита, затем в полученный раствор высыпают сухой алюминиевый порошок и тщательно перемешивают, после чего снова добавляют спирт до получения нормальной вязкости. Приготовленная таким образом краска хорошо ложится при окраске кистью или с помощью пульверизатора, она не осыпается и долго сохраняет свой вид.

Что необходимо знать о несовместимости красок и об особенностях восприятия цвета краски

Все компоненты краски - химические вещества. Металлы (медь, цинк, алюминий), входящие в состав красок в виде пудры, влияют на коррозию окрашиваемой металлической поверхности и на связующее. Окислы и соли металлов влияют на связующее, ускоряя образование пленки. Разнородные типы связующего не могут совмещаться друг с другом, а некоторые масляные краски, полученные на одном связующем, но на основе разных пигментов, смешивать нельзя.

Несовместимость пигментов. При смешивании пигментов очень важно учитывать характер их взаимодействия. В случае несовместимости пигментов происходит их разрушение и потеря антикоррозионных свойств.
При смешивании красок с несовместимыми пигментами теряется их цвет.

Несовместимость связующих. Смешивать масляные краски можно только с масляными (на однородной основе), глифталевые - с глифталевыми, пентафталевые - с пентафталевыми, эпоксидные - с эпоксидными, битумные лаки - с асфальтовыми и каменноугольными лаками и т.д. Однако все масляные густотертые краски можно разводить олифами и лаками, изготовленными на основе только светлых естественных и искусственных смол, исключая асфальтовые и битумные смолы.
Несовместимость краски с материалом поверхности. На стальную поверхность можно наносить все без исключения грунты: масляные, фосфатирующие, протекторные, глифталевые, фенолформальдегидные, на сополимерах хлорвинила, этинолевые, акриловые и др.

Выберите изображение, которое вы хотите вытравить на стали. Вы можете нарисовать изображение от руки или же воспроизвести существующее изображение на поверхности стали. В зависимости от выбранного вами метода переноса изображения, у вас может получиться либо очень простой узор, либо довольно сложный.

• Если вы планируете воспроизвести существующий узор, то выберите что-то с высоким контрастом черного и белого.
• Если вы планируете делать и продавать отпечатки ваших вытравленных узоров, выберите изображение с публичным доступом или получите разрешение от владельца авторских прав, если они существуют.

Переведите ваш узор на поверхность стали. Вы можете перевести узор одним из перечисленных ниже способов. Однако имейте в виду, что независимо от способа переноса он получится обратным изображению, получаемому при вытравливании на стали. Если вы планируете использовать пластину с вытравленным узором исключительно как украшение, а не для печати с его помощью, то это не будет иметь для вас значения.

• Старейший метод перевода изображений – это нанести на сталь покрытия из жидкого лака или воскоподобной субстанции (например, пчелиного воска), или даже эмалевой краски или лака для ногтей. Такое покрытие называется грунтом. Вы можете процарапать ваше изображение прямо на грунте с помощью иголок или режущих инструментов. (Данный процесс напоминает резьбу по дереву.) Грунт будет служить резистом, изолирующим от действия травильной кислоты те покрываемые им участки стали.
• Другой метод – покрыть поверхность стали следами перманентных маркеров в тех местах, которые вы не хотите протравливать. Чтобы определить самый лучший резист, вам придется поэкспериментировать с несколькими перманентными маркерами различных брендов и цветов.
• Третий метод заключается в создании трафарета, переносимого на сталь с помощью утюга, либо фотокопированием картинки на переводную бумагу, либо печатью его на глянцевой фотобумаге лазерным принтером. Положите бумагу на поверхность стали изображением вниз и выставленным на высокую температуру утюгом разглаживайте ее плавными круговыми движениями в течение 2–5 минут. (Если вы используете переводную бумагу, то давите на нее аккуратно, а если используете фотобумагу, то вдавливайте утюг с силой.) После этого вы можете снять бумагу. (Переводная бумага отслоится сама по себе, а для удаления фотобумаги требуется поместить ее в лоток с горячей водой для размягчения.) Переведенные чернила станут резистом для травильной кислоты.

Закройте края стального изделия. Вы можете наклеить на края стали клейкую ленту или закрасить их. Оба метода предотвращают травление кромок стального изделия

Выберите кислоту, которой вы будете травить сталь. Возможные альтернативы – соляная (хлороводородная) кислота (HCl), азотная кислота (HNO3), или серная кислота (H2SO4). В качестве травильных веществ можно использовать определенные вещества, не являющиеся кислотами, но дающие кислую среду в воде, например хлорид железа (III) (FeCl3) или сульфат меди (CuSO4). Сила кислоты определяет скорость протравливания стали. Вы можете приобрести травильные кислоты и соединения в магазинах химикатов или оборудования для электроники.

• Чтобы получился раствор хлороводородной кислоты, хлорид железа (III) обычно смешивают с водой в равных количествах. Чаще всего он используется для травления меди, однако хорошо справляется со своей задачей и на нержавеющей стали. Его применяют в сочетании с более широким по сравнению с другими кислотами спектром материалов-резистов; однако без надлежащего внимания он может вызвать питтинговую коррозию поверхности.
• Сульфат меди больше подходит для травления мягких и нержавеющих сталей. Лучше смешать его с хлоридом натрия (NaCl – обычная поваренная соль) в соотношении 1 к 1, чтобы предотвратить образование на поверхности стали осадка меди, которая остановит процесс травления. Синий раствор постепенно тускнеет по мере прохождения процесса травления и становится бесцветным по его окончании.
• Азотная кислота, как правило, смешивается в соотношении 1 часть азотной кислоты с 3 частями воды. Ее также можно смешивать с уксусной кислотой (уксусом) в соотношении 1 к 1, или с соляной кислотой.
• Использовать серную кислоту можно только с концентрацией от 10 до 25 процентов. Разбавленный раствор серной кислоты, как правило, более эффективен по сравнению с концентрированным. Однако кислоты травят сталь дольше, чем соединения, образующие с водой кислоты.

Погрузите стальное изделие в ванночку с травильной кислотой. Обычно следует класть стальную пластинку в раствор лицевой стороной вниз, чтобы металл, подверженный травлению, хлопьями падал с пластинки вниз. Это дает более четкие линии при травлении стали. Если же вы положили пластинку лицом вверх, то вы можете сметать хлопья легкой кисточкой или пером по мере их образования, при этом также будут удаляться образующиеся пузырьки. (Пузырьки тормозят процесс травления, но если их оставить, они могут образовать интересные узоры.) Оставьте стальную пластинку, пока линии не приобретут нужную вам глубину.

• Независимо от того, положили ли вы стальную пластинку лицом вверх или же вниз, поднимите ее каким-либо образом над дном ванны. (Это особенно важно, когда пластина лежит лицевой стороной вниз.)
• Периодически взбалтывайте травильную ванну, чтобы раствор был хорошо перемешан.

Удаление части поверхностного слоя металлического изделия с помощью химической реакции называют травлением. Эта технология известна человеку уже несколько тысячелетий, наряду с чеканкой и чернением ее применяли для отделки металлических деталей оружия и домашней утвари, украшений и ритуальных предметов. В наши дни травление металлов применяется в художественных промыслах, для нанесения гальванических покрытий, для создания изображений и надписей на металлических изделиях.

Суть метода

Перед проведением травления на те участки поверхности металла, которые не должны быть вытравлены, наносится защитное покрытие, устойчивое к травящему веществу (протраве).

Далее деталь подвергают воздействию кислой среды или погружают в емкость с электролитической жидкостью. Чем дольше деталь подвергается обработке, тем больший слой металла разъедается агрессивной средой. Травление металла может осуществляться в несколько приемов, это так называемое многослойное протравливание.

Травление изображений на металле проводят как в промышленных, так и в домашних условиях.

Способы травления металла

Исходя из применяемых для разъедания слоя металла материалов, различают такие способы травления металлов, как:

• Химический (жидкий). Применяются кислые растворы. Не требует сложного оборудования и дорогостоящих материалов. В ходе работы образуются вредные для здоровья испарения.
• Электрохимический. Применяется раствор электролита и пропускаемый через него электрический ток. Характеризуется большей скоростью процесса, более точным исполнением деталей рисунка, экономным расходованием рабочей жидкости. Не образует вредных испарений
• Ионно-плазменный (сухой). Поверхностный слой испаряется пучком ионизированной плазмы. Применяется при производстве микроэлектронных компонентов.

Ионно-плазменный метод требует высокоточного и дорогостоящего оборудования и применяется только в условиях промышленного производства. Жидкий метод, электрохимическое травление металла и даже электрохимическая гравировка доступны и в домашних условиях.

С помощью гальванического травления можно самостоятельно сделать печатную плату, практически не уступающую промышленной.

Гальваническое травление металла

Гальванический способ травления выгодно отличается от жидкого отсутствие необходимости использования кислот, дающих вредные испарения. В зависимости от материала заготовки используются разные электролитические растворы:

• Сталь и железо — нашатырь и железный купорос
• Медь и ее сплавы (бронза, латунь)- медный купорос
• Цинк – цинковый купорос.

Для проведения процесса в домашних условиях потребуется:

• Гальваническая ванна из непроводящего материала.
• Блок питания на 5 вольт постоянного тока.
• Металлический катод (из того же металла, что и заготовка.)
• Проволочные подвесы для заготовки и катода. Заготовка не должна касаться стенок или дна ванны.
• Две проводящие штанги, превосходящие по длине ванну.

Одну штангу присоединяют к отрицательному выводу блока питания и вешают на нее катод.

Другую штангу — к положительному выводу и подвешивают на нее изделие, которое будет служить анодом.

При подаче напряжения начинается процесс электролитического переноса металла с изделия на катод. Он будет происходить с участков поверхности, не покрытых защитным лаком.

Художественное травление металла

Художественное травление металла проводят как гальваническим, так и жидким методом.

Мастера народных промыслов и просто домашние умельцы получают с его помощью высокохудожественные изображения на холодном и огнестрельном оружии, всевозможной кованой и литой утвари. Для мастеров, делающих авторские охотничьи и бытовые ножи, травление стало практически обязательным элементом отделки. Особенно популярны охотничьи сцены, арабские, рунические или абстрактно — геометрические орнаменты. Многие мастера комбинируют травление металла с его воронением, придавая рисунку синеваты, черный или желтоватый оттенок.

Для переноса изображений используют как способ покрытия детали лаком, так и глянцевую бумагу. Применяют также еще один способ – оклеивание детали скотчем. Горячей иглой процарапывают линии рисунка, после чего пинцетом аккуратно удаляют скотч с участков, подлежащих протравливанию. Остатки клеевой массы нужно смыть растворителем.

Перед травлением деталь следует тщательно обезжирить.

Подготовка поверхности металла

Перед началом травления поверхность следует подготовить. Это позволит обеспечить:

• Высокую скорость процесса
• удаление металла ровным слоем.

В ходе обработки поверхности с нее удаляются все механические и химические загрязнения. Для нее применяют теплый мыльный раствор, подойдет и любое моющее средство. После высыхания поверхности ее надо протереть ветошью, пропитанной растворителем или обезжиривателем. Это позволит удалить остатки жидкости и масляные пленки.

Химическую обработку хорошо сочетать с механической:

• полировка до зеркального состояния
• шлифовка наждачкой. Применяется при недоступности полировки. Следует проследить, чтобы шкурка все время двигалась в одном направлении и следы от нее были строго параллельны

Механическая обработка значительно улучшит внешний вид изделия после травления.

Нанесение рисунка

Для этой операции применяется несколько способов. Все их объединяет общий принцип: защита части поверхности от разъедающего действия протравы, а различает вещество, используемое для нанесения рисунка.

Лак для ногтей

Популярный и доступный способ. Обладает некоторыми недостатками:

• Высокая вязкость лака не дает возможности для прорисовки мелких деталей и тонких линий.
• Требуется твердая рука и навык рисования.
• Весьма сложно исправить ошибочно нанесенные детали.

Грунтовка или битумный лак

Используется грунтовка ГФ 021, ХВ 062 или битумный лак. Сначала веществом покрывается все протравливаемое изделие. Далее тонкой ручкой или маркером переносят контуры рисунка. Из тонкой проволоки или прутка из мягких сплавов следует изготовить иглу, заострив конец проволоки.

Те участки изображения, которые должны быть вытравлены, процарапываются до металла. Следует следить за тем, чтобы грунтовка не скалывалась.

Глянцевая бумага

Кроме глянцевой бумаги (ее можно купить в магазинах товаров для творчества, а можно просто вырезать лист из журнала), потребуется лазерный принтер, приложение для работы с изображениями и утюг. Изображение рисунка следует сделать зеркальным и распечатать в натуральную величину. Изображение прикладывают к поверхности и проглаживают несколько раз. После остывания заготовки бумагу смывают теплой водой, а тонер остается на поверхности детали. Тыльную и боковые поверхности, не подлежащие протравке, нужно защитить лаком или пластилином.

Основное достоинство метода — можно точно переносить мельчайшие детали изображения.

Основной недостаток — работать таким образом можно только с плоскими или цилиндрическими заготовками. Способ весьма популярен при изготовлении печатных плат.

Травление стали

Кроме художественного травления металла, позволяющего получать изысканные изображения на стальных поверхностях, травление стали используют и для удаления окалины и оксидных пленок. При этом следует особо тщательно соблюдать требования технологического процесса во всем, что связано с концентрацией протравочных растворов и времени выдержки детали в протраве или в электролитной ванне. Перетравливание в ходе такой операции крайне нежелательно.

При травлении стали применяют как жидкий, так и электрохимический метод. Протраву готовят на основе сильнодействующих кислот, таких, как соляная или серная. Особое внимание следует уделить тщательному обезжириванию поверхности. Пропущенное масляное или жировое пятно может привести заготовку в негодность. Для защиты частей заготовки, не подлежащих травлению, использую лаки, составляемые на основе канифоли, скипидара, гудрона.

Эти компоненты легко воспламеняемы, поэтому во время работы с лаком следует сбыть особо внимательным и осторожным. По окончании травления непротравленные участки заготовки очищают от защитного лака растворителем.

Протравы, используемые для стали

Большой популярностью среди домашних мастеров — травильщиков пользуется азотная кислота. Ее применяют как единственную основу для протравы, так и в смеси с виннокаменной или соляной. Раствор для травления металла на основе смеси азотной и соляной кислоты обладает очень высокой химической активностью, и обращаться с ним следует крайне осторожно.

Для обработки твердых и специальных сортов стали используют смеси азотной и уксусной кислоты. Обработку проводят в два этапа. Сначала готовят специальную предварительную протраву — глифоген, представляющий собой смесь воды, азотной кислоты и этилового спирта. В ней деталь выдерживают в течение нескольких минут. Далее заготовку промывают раствором винного спирта в дистиллированной воде и тщательно высушивают. После этого проводят основное протравливание.

Для травления чугунов применяют растворы серной кислоты средних концентраций.

Травление цветных металлов

Исходя их атомного веса и определяемых им физико-химических свойств вещества, для каждого металла и сплава подбирают свою, наилучшим образом воздействующую именно на него, протраву.

Как чистая медь, так и медные сплавы протравливают с применением серной, соляной, фосфорной, азотной кислоты. Для повышения скорости реакции в растворы добавляют соединения хрома или азота. На первой стадии травления с заготовки удаляют окалину и оксидную пленку, далее переходят собственно к травлению металла. При травлении меди в домашних условиях следует соблюдать осторожность.

Алюминий и сплавы на его основе выделяются среди других металлов тем, что для их травления применяют не кислотные, а щелочные растворы. Для молибдена также применяют щелочные растворы на основе едкого натра и перекиси водорода.

Титан стоит еще большим особняком — на первом этапе предварительного протравливания применяют щелочь, а на основном — уже кислоту. Для титана применяю самые сильные кислоты — плавиковую и концентрированные серную и азотную. Титановые заготовки протравливают с целью снятия поверхностного слоя окислов непосредственно перед тем, как нанести гальваническое покрытие.

Для протравливания таких металлов, как никель или вольфрам, используют водный раствор перекиси водорода и муравьиной кислоты.

Травление печатных плат

Заготовка для печатной платы представляет собой лист текстолита, с одной или с двух сторон покрытый слоем медной фольги. Целью травления печатных плат является создание проводящих дорожек из медной фольги в точном соответствии с чертежом. Дорожки покрывают защитным лаком, остальную часть фольги удаляют травлением.

В домашних условиях применяет несколько способов:

1. Хлорным железом. Реагент приобретают в магазине химических товаров или делают самостоятельно. В соляной кислоте следует растворить железные опилки. Перед использованием раствор следует выдержать до полного растворения железа и тщательно перемешать.
2. Азотной кислотой.
3. Водным раствором серной кислоты, смешанной с таблетированной перекисью водорода.
4. Медным купоросом с добавлением горячей воды и хлорида натрия. Этот вариант самый безопасный, но и самый продолжительный. На протяжении всего процесса температуру протравы следует поддерживать не менее 40 о С, иначе протравливание растянется на многие часы.
5. Электролитическим методом. Следует взять диэлектрическую емкость (хорошо подходят кюветы для проявки фотографий), наполнить ее раствором поваренной соли, поместить туда плату и кусок медной фольги, которая будет служить катодом.

По окончании протравливания жидким методом плату следует тщательно промыть раствором соды, чтобы погасить остатки кислоты.

Процесс травления для других материалов

Кроме металлов, операции травления подвергают и другие материалы. Наиболее часто встречается протравливание стекла с декоративными целями. Травление осуществляют в парах плавиковой кислоты, единственной, способной растворить стекло. На этапах подготовки проводится предварительная кислотная полировка поверхности изделия, потом на нее переводится контур будущего изображения. Защитные покрытия для стекла делают из смеси воска, канифоли и парафинов. После нанесения защитного покрытия заготовку окунают в травильную емкость.

Применение плавиковой кислоты создает на поверхности красивую матовую структуру. Чтобы получить гладкую, прозрачную поверхность, в протравочную смесь добавляют концентрированную серную кислоту. Для получения рельефного, глубокого узора операцию повторяют.

Техника безопасности при травлении

В травлении металлов используются чрезвычайно активные в химическом отношении вещества-сильные кислоты, щелочи и их растворы. При неправильном обращении они могут причинить серьезный вред здоровью и нанести значительный материальный ущерб.

Поэтому при работе с ними нужно соблюдать особые меры предосторожности и строго выполнять правила техники безопасности при проведении работ:

• Работы проводят только при наличии хорошей вентиляции, предпочтительно — вытяжного шкафа.
• Обязательно использование средств индивидуальной защиты: резиновых перчаток и фартука, плотной производственной одежды, респиратора, защитного лицевого щитка.
• Нельзя ставить банки с кислотами и щелочами на высоко расположенные полки и шкафы.
• Во время разведения кислот КИСЛОТУ ЛЬЮТ в ВОДУ, и никогда — воду в кислоту.
• При работе с кислотой иметь под рукой раствор соды, а при работе со щелочью — слабый уксусный раствор для промывания участков кожи, на которые случайно попали капли раствора.
• При работе гальваническим методом перед началом работы тщательно осмотреть все используемое электрооборудование на предмет отсутствия механических повреждений и целостности изоляции.
• Иметь под рукой исправный огнетушитель.

В случае попадания травильного раствора на кожу следует немедленно промыть пораженный участок соответствующим нейтрализующим раствором. Если брызги кислоты или щелочи попали на одежду — ее следует немедленно снять.

Если травильный раствор попал на слизистые оболочки — следует немедленно обратиться за медицинской помощью. Промедление в таких случаях может стоить здоровья или даже жизни.