Лако-красочные материалы — производство

Более нередко применяемым средством для  травления алюминия является аква раствор едкого натра с либо без добавок. Он употребляется для общей чистки в тех случаях, когда нужно произвести удаление оксида, смазки либо субповерхностного детрита с большей длительностью травления для получения глянцевого либо матового покрытия. Это применяется при производстве именных табличек либо декоративных строительных частей, для глубочайшей гравировки либо хим травления. Данный способ травления является довольно дешевеньким, но он в то же время может стать очень сложным для выполнения.

Смеси для декоративного травления могут содержать от 4-10% и поболее едкого натра, рабочая температура будет составлять 40-90ºС, при всем этом может так же появиться необходимость в использовании увлажняющего средства для рассеяния смазки и для получения легкого пенного покрытия, а так же в использовании других добавок, к которым мы еще вернемся дальше по тексту. Обычная рабочая температура для чистки и декоративной обработки составляет 60ºС. На рисунке дана скорость удаления металла при различной концентрации и температуре при 5-минутном травлении 99.5% листового алюминия. Эти кривые применимы для свежеприготовленного раствору, при всем этом наименьшие значения относятся к периоду после погружения алюминия в раствор. Сприндж и Швал выпустили данные касающиеся скорости травления листового алюминия, имеющего чистоту 99.5% и экструзии 6063 в смесях едкого натра с концентрацией 10, 15, 20% при температуре от 40 до 70ºС. Чатерджи и Томас так же провели тщательно исследование травления едким натром экструзии 6063и листов 5005, 3013.

Скорость травления 99.5% алюминия в едком натре.

Алюминий растворяется в едком натре с выделением водорода и формированием составного алюмината, который существует исключительно в щелочном растворе. Происходящая в данном случае реакция может быть записана 2-мя методами:

Количество свободного едкого натра миниатюризируется по мере протекания реакции, совместно с этим миниатюризируется и скорость травления, электронная проводимость миниатюризируется, а вязкость вырастает. Если к ванне вообщем не добавляется едкий натр, то реакция протекает очень медлительно, но, в конечном счете, незапятнанный либо коричневатый раствор приобретает молочно-белую расцветку,  начиная отныне скорость травления опять начинает возрастать, и вырастает до значения, малость наименьшего, чем исходная скорость травления. Наблюдаемую на этой стадии реакция можно записать последующим образом:

Создаваемый гидрат окиси алюминия либо Гибсайт имеет форму суспензии, при всем этом в процессе реакции так же происходит выделение едкого натра, настолько нужного для продолжения травления.

Ионная структура алюмината в смесях, имеющих высочайший уровень рН является довольно сложных вопросом, к счастью оператора эта неувязка практически не касается. Муленар, Эванс и МакКивер провели исследование инфракрасного диапазона и диапазона комбинационного рассеяния для смесей алюмината натрия в воде и оксиде дейтерия (томная вода), так же они изучали диапазон ядерного резонанса для  Na и Al. Для  концентрации алюминия ниже 1.5М они вывели 4 вибрационные зоны, две из которых были инфракрасно активными при 950 и 725 см-1, а так же 3 зоны комбинационного рассеяния, активные при 725, 625 и 325 см-1. Для алюминия так же была узкая резонансная линия. Все эти факты довольно просто сопоставить с существованием тетраэдрального Al(OH)4-, который является главным носителем алюминия в растворе. При превышении концентрации алюминия 1.5М, новенькая вибрационная зона возникает при 900 см-1 для инфракрасной зоны и зоны комбинационного рассеяния при 705 и 540 см-1, в то время как зона ядерного резонанса для алюминия будет существенно расширена без смены положения. Все эти наблюдения можно разъяснить исходя из убеждений конденсации Al(OH)4-, с повышением концентрации и формированием Al2O(OH)62-, при этом в смесях 6М алюмината натрия эти две формы сосуществуют параллельно. Было установлено, что раствор едкого натра при его непрерывном использовании будет всасывать алюминий до того времени, пока объем свободного едкого натра не  сократиться до примерно одной четверти от необычного объема, после этого будет длиться травление свободным едким натром, колеблющимся примерно на том же уровне с амплитудой, которая находится в зависимости от температуры, интенсивности использования и периода паузы. Гидрат в данном случае медлительно осядет либо кристаллизуется на деньке и по краям резервуара с формированием очень твердого гидрата, который очень тяжело поддается удалению, при всем этом он, к огорчению, стремится осесть на поверхности нагревательных катушек. Тут мы смотрим третью реакцию, т.е. реакцию дегидрирования гидроксида алюминия с формированием окиси алюминия:

Природа данной трансформации показана на рис. 4-10, где различное количество алюминия растворяются в 5% (вес) растворе едкого натра, а измерения проводятся на свободном едком натре сходу после каждого его прибавления, а так же по прошествии 3-х недель. 243. Прямо до 15 г/л алюминия остается стопроцентно в растворе без конфигураций количества свободного едкого натра, но как начинается осаждение окиси алюминия, которое происходит незадолго до возникновения свободно различимого осадка, свободный едкий натр восстанавливается до 4%, т.е. до 80% его исходного значения. При длительном использовании это значения для подобного раствора может колебаться в спектре от 1 до 1.5%, время от времени возрастая до 2.5%, в случае простоя, длящегося несколько часов. Схожее же соотношение соответствует и для более высочайшей концентрации едкого натра, при этом эти значения практически не зависят от температуры.

Воздействие растворенного алюминия на свободный едкий натр.

Другим принципиальным воздействием алюминия будет то, что при увеличении содержания алюминия скорость травления падает, при этом довольно очевидно, это отражено на рисунке. На практике это значит, что по мере надобности поддержания неизменной скорости травления, нужно наращивать содержание свободного едкого натра по мере роста количества алюминия в ванне.

Итоговая реакция в таком случае будет происходить меж алюминием и водой с выделением водорода и алюминия. В теории травление может таким макаром длиться нескончаемо, при всем этом утраты едкого натра будут происходить исключительно в итоге уноса. Данный способ работы с травильным резервуаром вправду применим на практике, но нужно держать в голове о необходимости периодического  удаления твердого осадка гидрата. Согласно существующему на реальный момент опыту при работе в схожем режиме срок службы резервуара может составлять до 2-х лет.  Фильтрация смесей едкого натра оказалась не настолько удачной, из-за того, что очень маленький осадок имеет тенденцию очень стремительно забивать фильтр, но в остальном никаких заморочек, связанных с применением данной методики, выявлено не было.

Скорость травления в гидроксиде натрия 50 г/л, нитрате натрия 40 г/л при 60ºС зависимо от концентрации алюминия.

Хим контроль раствора, используемый перед выпадением осадка либо в размеренном состоянии после выпадения осадка содержит в себе определение полного количества натра и свободного едкого натра. Содержание последнего может быть вычислено с достаточной точностью для практического внедрения методом титрования  с соляной кислотой, которое делается до того времени, пока фенолфтолеиновый индикатор не теряет свою расцветку. В качестве кандидатуры можно так же предложить потенциометрическое титрование. Для восполнения утрат в итоге уноса довольно только поддерживать общее содержание едкого натра на фиксированном уровне, потому что держать под контролем колебания свободного едкого натра в растворе не представляется вероятным. Для четкого определения, при котором в расчет так же принимаются карбонат и растворенный алюминий, применяется более непростой способ расчета, который приводится в таблице.

Одной из более нередко встречающихся заморочек, касающихся травления при помощи едкого натра, является тенденция вызвать питтинг или  «сжигание» части либо всей детали, которое сопровождается ускорением травления до 300%. Это обычно происходит в очень загруженных смесях, которые употребляются так активно, что не имеют способности восстановления. В этом случае  гидрат кристаллизуется   на детали, что приводит к повышению интенсивности локального травления, повышению температуры и воздействию на границы зернышек, которое обладает качествами кислотного травления. Время от времени довольно тяжело избежать питтинга в смесях этого типа при попытке удаления анодной пленки. Если это происходит, то нужно снизить температуру.

Таким макаром, можно созидать, что, невзирая на кажущуюся простоту процесса травления, на практике может наблюдаться много конкурирующих реакций, которые нужно обдумывать для получения положительного результата.  Основными факторами, ответственными за травление, являются содержание в растворе свободного едкого натра, наличие и количество добавок в ванне (эта неувязка дискуссируется в следующих разделах в данной Главе), температура раствора, а так же содержание алюминия в растворе. Воздействие состава раствора уже дискуссировалось ранее, но температура раствора оказывает сильное воздействие на скорость травления. Обычно данный фактор просто поддается контролю, но на практике из-за экзотермической природы данной реакции нередко появляется необходимость в охлаждении травильных ванн, в особенности когда они находятся в непрерывном использовании. Большая часть травильных ванн применяются при температуре от 55 до 65ºС, потому что при более больших температурах может наблюдаться загрязнение в итоге травления при переносе, в особенности это касается листовых материалов.