Розчин для хімічної обробки міді та її сплавів

Даний винахід належить до хімічної обробки міді та сплавів на її основі і може використовуватись в приладобудуванні, поліграфічній промисловості та при оздобленні інтер'єрів, декоративному мистецтві, тощо. Відомо водний розчин для розмірного хімічного травлення міді та її сплавів [1], який містить залізо хлорне, мідь хлорну, кислоту щавлеву, калійнатрію тартрат, бензотриазол, поліетиленгліколь у наступному співвідношенні складників, г/л: залізо хлорне 270-300 мідь хлорна 20-30 кислота щавлева 50-70 калійнатрію тартрат 20-40 бензотриазол 0,3-0,7 поліетиленгліколь 0,5-0,8 вода до 1л Вказаний розчин дозволяє вести розмірне травлення сплавів міді швидко з отриманням високої чистоти поверхні. Недоліком такого розчину є необхідність проведення травлення в травильній машині при високій швидкості обертання до 530об/хв. за рахунок чого на поверхні, що обробляється весь час йде поновлення розчину і отримання ювенільної поверхні, а також процес відбувається за рахунок підвищеної температури до 32°С. Якщо цим розчином обробляється поверхня в статичних умовах і при кімнатній температурі, то травлення відбувається поступово і якість поверхні незадовільна. Відомо також склад травильного розчину для мідних і латунних виробів, [2] що включає сірчану кислоту, натрій азотнокислий і натрій хлористий у наступному співвідношенні складників, г/л: сірчана кислота (d=1,84г/см3) 300-500 натрій (або калій, або амоній) азотнокислий 80-120 натрій хлористий 30-50 Цей розчин денно їж вести травлення поверхні з її освітленням за 3-5 хвилин. Недоліком такого розчину є необхідність проведення травлення в великому об'ємі - травильних ваннах, де є перемішування. В статичних умовах травлення відбувається поступово і перевищує 3-5хв., які заявлені для цього розчину. Найбільш близьким до заявленого є розчин для хімічної обробки міді і її сплавів, що включає суміш кислот та інших цільових компонентів для травлення міді і її сплавів [3], з наступним співвідношенням компонентів, мас.част.: сірчана кислота (96%) 360-610 азотна кислота (63%) 380-640 хлорид натрію 4-12 персульфат натрію, калію або амонію 14-50 В процесі обробки через розчин пропускают повітря з об'ємним видатком 0,07-2,78м3/хв. Цей розчин дозволяє вести травлення розвинутої поверхні швидко з поліпшенням якості. Недоліком цього складу травлення є поступовість процесу в статичних умовах, яку підвищують за рахунок барботування повітря через травильну ванну, але це призводить до утворення кислотних викидів у повітря, що є небезпечним для навколишнього середовища. Завдання винаходу є удосконалення технології, конкретно: підвищення швидкості травлення в статичних умовах, унеможливлення стікання розчину і поверхні, отримання декоративного вигляду поверхні і забезпечення екологічної чистоти процесу обробки при кімнатній температурі. Поставлене завдання досягається тим, що розчин для хімічної обробки міді та її сплавів, який містить суміш кислот та інших цільових компонентів, згідно запропонованого винаходу, в якості цільових компонентів містить діоксид кремнію та поліакрилову кислоту у наступному кількісному співвідношенні (мас. част.): азотна кислота 15-23 оцтова кислота 30-38 ортофосфорна кислота(85%) 30-38 діоксид кремнію (аеросил) 8-15 поліакрилова кислота 0,1-1 Використання діоксиду кремнію разом з поліакриловою кислотою дозволяє отримувати гель, який при нанесенні на складні рельєфні поверхні міді, бронзи, латуні утримується без стікання і забезпечує дуже швидке рівномірне травлення поверхні. Крім того, діоксид кремнію, маючи дуже розвинуту поверхню виконує роль адсорбенту речовин, які утворюються в процесі травлення і цим забезпечує екологічну чистоту процесу обробки. Поліакрилова кислота разом з ортофосфорною забезпечують захист протравленої поверхні, вкриваючи її мономолекулярним шаром комплексних сполук. Відомо використання діоксиду кремнію як адсорбенту в хроматографії, загусника мастильних матеріалів, клеїв та фарб, а поліакрилової кислоти як складової клеїв, емульгаторів, та домішок для підвищення в'язкості [4, 5, 6]. Приготування запропонованого складу здійснюється послідовним змішуванням компонентів у тому порядку як вони наведені. У таблиці подано хімічний склад конкретних прикладів запропонованого розчину, їх властивості, технічні переваги запропонованого складу перед прототипом. Із таблиці видно, що травлення запропонованим розчином відбувається з більшою швидкістю, хоч і в статичних умовах. При цьому температура не перевищує 20°С, в той час як для прототипа це - 32°С із обов'язковим барботуванням повітря через розчин. Час досягнення якісної поверхні при травленні в статичних умовах складає 20-30сек, в той час як для прототипа це - 60сек. Незважаючи на наявність азотної кислоти у складі розчину, виділення оксидів азоту не спостерігається за рахунок наявності у розчині діоксиду кремнію з розвинутою поверхнею. Зменшення кількості діоксида кремнію та поліакрилової кислоти нижче заявленого мінімуму призводить до стікання розчина з поверхні і погіршення рівномірності травлення. Збільшення кількості оксиду кремнію та поліакрилової кислоти вище запропонованого максимуму призводить до підвищення в’язкості розчина, що ускладнює рівномірність нанесення на поверхню із розвинутим рельєфом і тим самим погіршує процес травлення. Таблиця Найменування компонентів складу, мас.част. Сірчана кислота (96%) Азотна кислота (63%) Хлорид натрію Персульфат натрію, калію або амонію Оцтова кислота (33%) Ортофосфорна кислота (85%) Діоксид кремнію Поліакрилова кислота Технічний показник: Барботування повітря через травильний розчин Температура, °С Швидкість травлення, мкм/хв. Якість поверхні Виділення оксидів азоту. Час травлення в статичних умовах до досягнення якісної поверхні, сек Прототип 1 2 3 480 510 8 32 15 38 30 8 0,1 18 34 34 13 0,5 23 зо 38 15 1 2м3/хв 32 50 14 18 20 60 65 68 Блиск Блиск Блиск Травлення Травлення Травлення Травлення рівномірне рівномірне рівномірне рівномірне Не Не Не Утворення спостерігаєть- спостерігаєть- спостерігаєтькислотних викидів ся ся ся 60сек 20 30 25 Джерела інформації 1. Патент UA №30262 А, С23F1/04. Розчин для розмірного травлення міді та її сплавів; опубл. 15. 11. 2000, Бюл. №6, 2000р. 2. Патент UA №17295, С23F1/00. Склад травильного розчину для мідних і латунних виробів; опубл. 31. 10. 97, Бюл. №5, 1997р. 3. Патент RU N2013466, С23F1/18, опубл. 30/05/94, Бюл. №10, 1994р. 4. Красильникова М. К. , Лежнев Η. Η. Свойства минеральных наполнителей - белых саж и перспективы их применения в шинной промышленности. М. 1980г. 5. Айлер Р. Химия кремнезема. М. 1982г. 6. Энциклопедия полимеров. ТІ. 1972г. - Акриловой кислоты полимеры.