Склад травильного розчину для мідних і латунних виробів

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области химической и гальванохимической обработки поверхностей металлов, для очистки особо окисленных термообработкой, сваркой, либо другими процессами медных и латунных поверхностей. Известен состав для травления медных и латунных деталей, включающий два типа травильных растворов (Лайнер В.И., Кудрявцев Н.Т. Основы гальваностегии. - М.: Металлургиздат, 1953. - С.90). Первый тип раствора служит для предварительного травления (снятие грубых окисных слоев после термообработки, сварки и др.) и включает следующие компоненты: Второй тип травильных растворов служит для финишного, глянцевого травления, включает такие компоненты: В первом растворе детали выдерживают до очистки поверхности, во втором - достаточно нескольких секунд. Недостатком данного состава является наличие агрессивных компонентов, длительность процесса протравливания, так как используют 2 раствора. Известен также состав для травления медных и латунных поверхностей (Вайнер Я.В., Дасоян М.А. Технология электрохимических покрытий. М.-Л.: Машгиз, 1962. - С.115). Этот состав также включает два типа травильных растворов. Первый раствор содержит, г/л: и служит для удаления грубы х окисных слоев. Для глянцевого травления применяют следующий состав, г/л: В этом случае, в первом растворе детали выдерживают до очистки поверхности, во втором время обработки 1,1 - 0,2мин. Однако, хотя приведенный состав обеспечивает качественную очистку поверхностей, но для этого используется 2 раствора - для предварительного и для глянцевого травления это усложняет процесс. Причем как "грубый" так и "чистовой" травильный раствор содержит очень агрессивные компоненты. Они состоят, в основном, либо из концентрированной азотной кислоты, либо из ее смеси с концентрированной серной. Такие составы очень агрессивны: выделяют значительное количество ядовитых газов, очень опасны при попадании на кожу и т.д. Наиболее близким к заявляемому принятым нами за прототип является травильный раствор следующего состава, г/л: (Каданер Л.И. Справочник по гальваностегии. - К.: Техніка, 1976. - С.100). Время обработки 3 - 10с. Однако этот состав обеспечивает только глянцевое травление, т.е. применим только для травления "чистых" - не очень сильно окисленных поверхностей или для деталей, не проходивших термообработку, сварку, другие окислительные процессы. При этом, хотя состав содержит кислоты несколько более низких концентраций, он все-таки является агрессивным. Надо учесть, что азотная кислота - ценный стратегический материал. Существенным недостатком всех описанных составов является проблема отработанного травильного раствора. Как известно, при достижении концентрации стравливаемой меди в растворе от 60 до 120г/л, травильный раствор теряет свою работоспособность, и его необходимо заменить свежим. Отработанный же раствор необходимо утилизировать, поскольку он содержит значительное количество металла и других полезных компонентов. Утилизация травильных растворов, содержащих концентрированные кислоты, особенно азотную, практически невозможный процесс. Сложно не только извлечение из отработанных травильных растворов металлов, но даже само обезвреживание этих очень агрессивных жидкостей. В основу изобретения поставлена задача получения состава травильного раствора для медных и латунных деталей путем дополнительного введения в состав натрия (либо калия, либо аммония) азотнокислого и нового соотношения ингредиентов обеспечить одновременное комплексное воздействие серной кислоты, окисляющих ионов и и активирующих ионов Поставленная задача решается тем, что состав травильного раствора для медных и латунных деталей, включающий серную кислоту, натрий хлористый; согласно изобретению содержит натрий (либо калий, либо аммоний) азотнокислый при следующем соотношении ингредиентов, г/л: Причинно-следственная связь между предлагаемыми признаками и ожидаемым техническим результатом заключается в следующем. В основу предлагаемого травильного раствора заложена серная кислота, которая взаимодействует с металлом по реакциям (суммарным): Чистая (без окалины и других загрязняющих включений) поверхность при этом осветляется. Свободные окисляющие анионы оказывают окисляющее действие на окалину и другие поверхностные включения, очищая "загрязненные" участки. Именно сернокислотные растворы приемлемы для электрохимического извлечения металла из отработанного раствора. Однако, для оптимальных условий электролиза необходимо вводить минимально возможное количество кислоты, Применять необходимо серную кислоту плотностью Предложено вводить в травильный раствор серную кислоту в количестве 300 - 500г/л. При концентрации менее 300г/л наблюдается ослабление процесса травления, поверхность осветляется неравномерно, время обработки увеличивается от общепринятого технологического (3 - 10мин) до 20 - 30мин, качество обработанной поверхности неудовлетворительно проявляется неоднородность, локальное перетравливание. Если же ввести в травильный раствор серную кислоту в количестве большем 500г/л, качество травления будет высоким, но неоправдан большой расход кислоты. Именно при содержании в травильном растворе серной кислоты в количестве 500г/л качественно обрабатываются поверхности деталей после длительного хранения или максимально ускоряется процесс травления. В травильный раствор вводят натрий либо калий, либо аммоний азотнокислый. Это делается для того, чтобы ввести в раствор окисляющий анион, причем таким образом, чтобы это было наименее агрессивное, устойчивое и достаточно широко применяемое химическое вещество. Таким требованиям отвечают азотнокислые соли натрия, калия и аммония. Анион - окисляющий агент, обеспечивает осветление наиболее неоднородных участков поверхности, удаляя окисленные слои окалины. Азотнокислые соли натрия, калия, аммония вводятся в травильный раствор в количестве 80 120г/л. Если концентрация ниже 80 г/л, остаются недотравленными отдельные островки окисленной поверхности, не отслаивается окалина, время осветления общей площади несколько выше (12 - 15мин). Содержание азотнокислых солей в травильном растворе 120г/л обеспечивает требуемое травление особо окисленных деталей. Более высокое содержание этого компонента в травильном растворе нецелесообразно. В предлагаемый травильный раствор введен хлористый натрий. Ион оказывает на поверхность металла активирующее действие, способствует быстрой и эффективной ее очистке. При введении хлористого натрия в травильный раствор в количестве менее 30г/л очистка деталей происходит медленно (20 30мин) и неэффективно. При введении его в количестве 30г/л время осветления средних по окисленности деталей может снижаться до 3 - 5мин. Детали более окисленные, со сварными швами и толстым слоем окалины осветляются за 8 - 10мин при концентрации натрия хлористого до 50г/л. Введение его в большем количестве не влияет на качество очистки. Таким образом, комплексное действие серной кислоты, азотнокислого натрия, либо калия, либо аммония и хлористого натрия состоит в том, что эффективность травления самых тяжело протравливаемых медных и латунных поверхностей (термообработанных, после сварки и др.) не ниже/чем от применения таких активных травителей, как концентрированная азотная кислота, Но предлагаемый травильный состав гораздо менее агрессивен, легко регенерируется с извлечением металлов. Предлагается следующим состав травильного раствора для медных и латунных деталей, при следующем соотношении ингредиентов, г/л: Примеры использования травильного раствора различного состава. В пяти примерах исследовался состав травильного раствора с натрием азотнокислым. Например, при внесении 100г/л натрия азотнокислого, берем серной кислоты, и натрия хлористого 40г/л. При этом, полученный состав травильного раствора производит быстрое (3 - 5мин) очищение средних по окисленности поверхностей. Однако, происходит недотравливание за это время сильно окисленных включений, т.е. требуется более длительный срок для их устранения. Остальные примеры составов травильного раствора, содержащего натрий азотнокислый, приведены в таблице. Таким образом из таблицы видно, что именно при содержании в травильном растворе натрия азотнокислого в количестве 80 - 120г/л, происходит максимально быстрое и эффективное очищение поверхностей медных и латунных деталей. При содержании выше 120г/л натрия азотнокислого качественных изменений не происходит, затрачивается только большее его количество. А при содержании натрия азотнокислого менее 80г/л значительно увеличивается время протравливания поверхностей деталей, что также экономически не выгодно. Рассмотрим пример состава травильного раствора, в котором содержится калий азотнокислый. Состав содержит следующие компоненты, г/л: Травильный раствор данного состава производит быстрое (3 - 5мин) очищение любых поверхностей. Проводились исследования и аммония азотнокислого. Таким образом, этот пример подтверждает, что также эффективны при использовании в травильном растворе калий азотнокислый и аммоний азотнокислый. Предлагаемый состав травильного раствора позволяет произвести очистку либо окисленных термообработкой, сваркой либо другими процессами медных и латунных деталей быстро, качественно в одном растворе.