Травление алюминия в домашних условиях
Травление алюминия (изделий из данного металла) осуществляется для того, чтобы очистить его поверхность от верхнего, ненужного слоя либо от ржавчины. Также еще существует такая его разновидность - художественное травление, когда необходимо выгравировать рисунок на поверхности детали из металла.
Виды травления
Травление металлов вообще и алюминия в частности бывает двух основных видов: химическое и гальваническое. Последним методом осуществляют как раз художественное.
При химическом: изделие кладется в емкость, в которую предварительно налит раствор соляной или серной кислоты. Таким же способом осуществляется травление алюминиевой заготовки щелочью, например едким натром.
А гальваническое (иначе - электролитическое или электрохимическое) происходит благодаря электрической батарее. Сам процесс осуществляется в специальной ванне, где есть анод и катод.
Далее будет рассмотрен каждый из способов травления алюминия более подробно. Также выясним, какой метод наиболее безопасный в домашних условиях.
Травление алюминия кислотой
Ввиду того, что в данном процессе применяются очень сильные кислоты, то прежде всего необходимо соблюдать повышенные меры предосторожности при работе с ними. Оператор должен надевать перчатки, маску, фартук. Важно, чтобы помещение, где происходит сам процесс, хорошо проветривалось. Не имея определенных навыков и без определенных средств защиты работать с кислотами не рекомендуется.
Как уже отмечалось выше, изделие из алюминия помещается в емкость с кислотой. Наиболее часто при химическом травлении алюминия кислотой применяют следующие реагенты: соляная или серная кислоты. При взаимодействии их с металлом выделяется водород. Внешне это выглядит следующим образом: поверхность изделия покрывается мелкими пузырями. Но, в принципе, это можно предотвратить, если заранее добавить в емкость специальный ингредиент. Таким образом металл будет защищен от пузырьков тончайшей пленкой.
Очень важный момент: все операции по травлению изделия из алюминия кислотой необходимо выполнять интенсивно, чтобы сама поверхность металла осталась целостной.
Описываемый способ рекомендуется проводить в емкостях из дерева или бетона. При этом внутренняя поверхность ее должна быть облицована кислотоупорной плиткой, чтобы не разъедались стенки емкости.
Такой метод применяется на практике не очень часто.
Травление алюминия щелочью
Чаще всего при данном способе применяется водный раствор едкого натра (возможен вариант с добавками или без них).
А используется он для того, чтобы очистить поверхность алюминиевого изделия от оксида или ненужной смазки и получить более гладкую (матовую или глянцевую) поверхность.
Для чего вообще необходимо так тщательно очищать? Для того, чтобы готовое изделие (например, декоративные архитектурные элементы, таблички) имело идеальную поверхность. А также данный способ применяется для глубокой гравировки.
Метод травления щелочью алюминия, с одной стороны, является достаточно недорогим, но он очень трудоемкий.
Особенности этого способа
Применяемые растворы содержат от четырех до десяти процентов натра. Температура при травлении щелочью составляет примерно 40-90 градусов по Цельсию.
При необходимости, чтобы получить легкое пенистое покрытие на заготовке, применяется увлажняющее средство или специальная добавка.
Средняя температура в разгаре процесса – шестьдесят градусов. Именно при таких тепловых показателях происходит качественная очистка поверхности.
Оптимальные показатели чистоты алюминия - 99.5%, а концентрация раствора едкого натра - 10, 15, или 20% .
Таким образом, во время реакции алюминий растворяется в едком натре, при этом выделяется водород. В результате формируется составной алюминат, и существует он только в растворе щелочи.
Дальнейшие процессы, происходящие при травлении щелочью
Во время данного процесса постепенно количество едкого натра становится меньше. И таким образом уменьшается и скорость самого протекания процесса, но повышается вязкость.
При условии, что в емкость совсем не добавлялось едкого натра, реакция может очень сильно замедлиться. Но в итоге коричневатый или чистый раствор для травления алюминия становится белым.
И с этого момента скорость процесса повышается.
В результате реакции в осадок выпадает гидрат окиси алюминия, который выглядит как суспензия. А также выделяется едкий натр, который также необходим, чтобы процесс травления продолжался.
Результаты при рассматриваемом способе
Экспериментально зафиксировано, что раствор едкого натра при интенсивном его применении в процессе травления начинает «поглощать» алюминий. И происходит это до тех пор, пока количество едкого натра не уменьшится до одной четвертой части от изначального объема. А уже после этого процесс продолжится свободным едким натром, колеблющимся в своем количестве. А это, в свою очередь, зависит от температуры, частоты использования и интенсивности остановок (пауз).
В этом случае гидрат медленно опустится в осадок или образует кристаллики на дне и/или по бокам емкости. Полученный гидрат будет достаточно плотным, и удалить его будет непросто. Иногда он так и норовит осесть прямо на поверхности нагревательных катушек.
Есть еще один важный момент, который касается содержания алюминия. Во время травления изделий из данного металла в едком натре необходимо четко соблюдать соотношение количества алюминия и натра. Потому что чем больше будет алюминия, тем медленнее будет происходить сам процесс. С точки зрения практики становится понятным, что необходимо постоянно увеличивать количество едкого натра по мере увеличения количества алюминия в емкости.
Таким образом, процесс травления алюминия щелочью можно продолжать постоянно. А потери едкого натра будут происходить только из-за уноса его с паром.
Этот метод реально применим с точки зрения практики. Но есть несколько нюансов, о которых не стоит забывать: время от времени удалять затвердевший осадок гидрата; чистить фильтр; помнить, что емкость, в которой осуществляется процесс, при постоянном ее использовании может служить не более двух лет.
А в остальном каких-либо осложнений касательно применения данного способа не было выявлено.
Итого, после химического травления алюминиевой заготовки необходимо ее поверхность тщательно промыть, нейтрализовать и осветлить с помощью 15-20%-го раствора азотной кислоты. Этот процесс называется декапированием.
Гальванический метод
Второй способ травления – гальванический. Он более простой и по времени происходит намного быстрее. А в результате получается очень качественная поверхность изделия, четкие контуры рисунка (при художественном способе, как разновидности гальванического).
Особенность данного метода заключается в том, что в нем применяют источник электрической энергии (4-5 В).
Также понадобится ванна такого размера, чтобы в нее поместилось изделие из алюминия. Материал, из которого изготовлена ванна, должен быть диэлектриком. Состав ванны для травления алюминия – это раствор медного купороса и поваренной соли.
Перед началом процесса заготовку необходимо очистить, а также обезжирить. Далее припаять оловом к изделию медную проволоку и опустить ее в раствор едкого натра, а потом – в раствор серной кислоты. Через 2 минуты достать и промыть под потоком горячей воды. Запрещено в этот момент изделие трогать руками.
Если некоторые участки заготовки травить не нужно, на них наносится мастика. После этого можно начинать сам процесс.
В данном методе применяются две так называемые опоры, которые необходимо присоединить к аноду (положительный заряд) и катоду (отрицательный) источника электроэнергии. Важно, чтобы эти опоры располагались поперек ванны. На опору с анодом крепится заготовка из алюминия, а на вторую – заготовка из другого металла.
Все это опускается в ванну и выдерживается определенное количество времени. После этого промывается скипидаром и дообрабатывается шлифованием и полированием.
Художественное травление
Этот вид гальванического метода достаточно популярен в настоящее время. С его помощью можно делать авторские рисунки, гравировку, художественные оттиски, орнаменты на любой заготовке из металла.
И в результате получается очень четкий, красивый рисунок. Так сказать, авторская работа, которую можно оставить себе или подарить.
Сам оригинал изображения можно нарисовать самостоятельно или распечатать (с помощью лазерного принтера) на бумаге. Далее на поверхность наклеить скотч и смыть бумагу горячей водой. По итогу изображение должно остаться на скотче. Оставить высохнуть. А тем временем необходимо подготовить поверхность металла, на которую будет наноситься рисунок – обезжирить ее спиртом.
Затем приклеить скотч с рисунком на поверхность заготовки, при этом выпуская из-под него пузыри воздуха. Снимается раскаленным шилом лишний клей и все ненужное, кроме самого изображения.
Травление осуществляется тем способом, который уже описан выше – гальваническим.
Внимание: при этом процессе есть вероятность выделения вредных газов, поэтому людям лучше выйти из помещения.
Таким образом, травление алюминия в домашних условиях вполне осуществимо. Только обязательно необходимо выполнять все важнейшие меры предосторожности!