Химическое травление металла в домашних условиях, травление рисунка — освещаем по полочкам

Травление – это процесс очистки и обработки металлической заготовки. Химическое, кислотное, щелочное, электрохимическое – есть много способов выполнения этой технологической операции. Где применяют травление металла, зачем его используют в промышленности, какие бывают способы обработки с применением этой технологии, всё эти вопросы подробно разобраны в представленной ниже статье.

Суть метода

Чтобы сделать рисунок на металле, необходимо использовать разъедающий состав (протраву). Чтобы не повредить участки поверхности, на которых не будет декоративного изображения, на них наносится специальное защитное покрытие.

После подготовки детали, её погружают в ёмкость, заполненную электролитической жидкостью. Металлическая заготовка подвергается воздействию агрессивной среды. Постепенно кислота разъедает металл. Важно понимать, что чем дольше заготовка будет находится в протраве, тем больший слой металла она вытравит. Существует две методики травления: гальваническое и художественное. Их можно применять как на производстве, так и в домашних условиях.

Для чего требуется процедура, где ее используют

Применяют способ обработки как в промышленности, так и в частных целях. Основная задача – увеличение адгезии материала, то есть сцепления с другим веществом. Часто используется перед нанесением лакокрасочных поверхностей, например, в автомобилестроении.

Дома можно использовать метод для бытовых целей. Таким образом можно, к примеру, из старого стального ведра сделать фактически новое. Но? перед тем как разобраться с технологией, осветим, какие разновидности имеет способ, и где он применяется.

Что такое травление

Это технология удаления верхнего слоя с поверхности металлической детали. Технология применяется для очистки заготовок от окалины, ржавчины, окислов и снятия верхнего слоя металла. Используя этот способ, снимают верхний слой для поиска внутренних дефектов и изучения макроструктуры материала.

С помощью травления зачищают деталь и увеличивают адгезию поверхности. Это делают для последующего соединения металлической поверхности с другой заготовкой, перед нанесением краски, эмали, гальванического покрытия и других защитных покрытий.

Метод позволяет не только быстро очистить деталь, но и создать на металлической поверхности нужный рисунок. Этим методом вырезают на металлической поверхности тончайшие каналы и сложные изображения. Можно выполнять очистку габаритных деталей или проката. Глубина обработки регулируется с точностью до несколько микрон, что позволяет изготавливать сложные детали с небольшими пазами и другими сложными элементами.

Гальваническое травление металла

Считается наиболее безопасной методикой. Гальванический способ травления подразумевает под собой использование электролитических растворов на основе медного, железного, цинкового купороса и нашатыря. При этом не используются едкие кислоты, которые при травлении выделяют вредные испарения.

Для проведения гальванической обработки необходимо подготовить определенный инвентарь:

1. Большая емкость для погружения детали (ванна).
2. Подача постоянного тока в 5 вольт. Удобнее всего использовать для этого блок питания.
3. Отдельный катод. Он должен быть изготовлен из того же металла, что и обрабатываемая деталь.
4. Подвесы из проволоки.
5. Две штанги на которых будут закреплять заготовку с катодом и подавать напряжение.

После подачи тока металл начинает передаваться от заготовки к катоду.

Приступаем к нанесению рисунка на стальное лезвие кухонного ножа

Для начала нужно найти в сети интернет рисунок, который можно разместить на клинке. В любом графическом редакторе его следует уменьшить до такого размера, чтобы он поместился на лезвии и распечатать. При помощи ножниц необходимо вырезать изображение.

Далее в блюдце наливается небольшое количество спирта, достаточное для того, чтобы распечатанная картинка полностью погрузилась в него. В спирте рисунок должен лежать до тех пор, пока бумага не пропитается. Это будет заметно по изображению, которое проступит на обратной стороне листка. Не стоит бояться передержать его в спирте – ничего плохого с рисунком не произойдёт, даже если он пролежит в блюдце сутки, он не потечёт и не расплывётся.

Рисунок нужно хорошенько вымочить в спирте, прежде чем приступать к его переносу на клинок

Использование утюга: здесь потребуется аккуратность

Ту часть клинка, на которое планируется перенести изображение, нужно обильно полить спиртом. После этого аккуратно берём бумажку с изображением и размещаем её на лезвии ножа распечатанным рисунком вниз. В это время его ещё можно поправить, не боясь смазать. Здесь следует учитывать то, что, начав работать нагревательным прибором, ничего подправить уже не удастся.

Размещаем рисунок в нужном месте клинка, поправляем его положение

Когда рисунок уложен так, как нужно, начинаем прогревать его утюгом, включённым на максимальную температуру. При выполнении этой работы следует быть предельно аккуратным, чтобы не сдвинуть листок. Дело в том, что даже чуть нагревшаяся бумага, если её пошевелить, смажет изображение, испортив его.

Прогрев производится в течение 3-4 минут, пока листок не высохнет полностью. При этом лучше переусердствовать, дольше прогревая клинок, чем прекратить работу утюгом, когда бумага ещё полусырая.

Прогреваем рисунок утюгом до полного высыхания спирта

Охлаждение клинка и удаление уже ненужной бумаги

Когда спирт полностью испарился, а клинок разогрелся, необходимо как можно быстрее его остудить. Именно для этого у меня и был припасён таз с водой, которая была охлаждена при помощи льда. Клинок ножа опускается в ледяную воду на 20-30 секунд. Необходимо следить за бумагой, ожидая, когда она полностью пропитается, теперь уже обычной водой. После того, как это произошло, начинаем медленно двигать по ней пальцем. Бумага скатывается и отслаивается.

Торопиться в этом случае не стоит – велика вероятность того, что клинок остыл не полностью, и рисунок будет повреждён.

Клинок охлаждается в ледяной воде, после чего с него аккуратно удаляется бумага

Художественное травление металла

Художественный метод травления металла используется различными умельцами, работающими с металлическими изделиями. С его помощью украшают охотничьи ножи, различное оружие, детали оборудования и многое другое. Помимо использования различных химических жидкостей, можно опробовать применение глянцевой бумаги, скотча или лака.

Что получится в итоге: насколько качественным будет рисунок

Если всё было сделано правильно, рисунок ничем не будет отличаться от того, который был на бумаге. При этом качество изображения не зависит от его сложности и количества мелких деталей. Если травление не принципиально, то можно оставить рисунок таким, каким он получился. Конечно, такое изображение не слишком устойчиво к агрессивным чистящим средствам и высоким температурам, но при отсутствии таких факторов он может продержаться до полугода. Это изображение тигра я решил оставить в виде простого рисунка.

Рисунок получился идеальным, и я решил оставить его именно в таком виде, не прибегая к травлению

Что касается травления, то для первых опытов с металлом лучше выбрать нечто более простое, особенно, если нет художественного образования или опыта гравировки по металлу. Но статья была бы неполной, если бы я не рассказал в ней о том, как произвести травление на металле, чтобы рисунок уже не стёрся никогда. Об этом я расскажу на примере другого кухонного ножа и более простого изображения – с художественным образованием у меня отношения не сложились, в отличие от технических и точных наук.

Что понадобится для нанесения рисунка на металл

Здесь всё довольно просто. Кроме самого ножа, достаточно иметь в квартире обычный лазерный принтер и некоторые другие инструменты и материалы, а именно:

• небольшое количество спирта;
• ледяную воду в тазу;
• утюг.

Естественно, клинок кухонного ножа следует тщательно вымыть и высушить. Для охлаждения воды лучше всего использовать лёд.

Всё, что потребуется для нанесения рисунка на клинок

Виды травления

Основные разновидности применяемой в промышленности обработки металлов:

• электролитическое – бывает катодное и анодное;
• химическое;
• плазменное.

Электролитическое травление

Электролитическая или гальваническая обработка металла применяется для быстрой очистки деталей, нанесения гравировок и получения пазов. Металлические детали погружают в кислотный или солевой электролит. Деталь становится катодом – отрицательным электродом или анодом – положительным электродом. Поэтому классифицируют два типа электролитического травления – катодное и анодное.

1. Катодное травление. Метод применяется для снятия окалины с поверхности изделий из углеродистых сталей после горячей прокатки или проведения закалки в масле. При катодном травлении материалом для анода служит свинец, электролитом является раствор соляной, серной кислоты или соли щелочного металла. В процессе электролиза на катоде активно выделяется газообразный водород, который взаимодействует с железом, и отрывает окалину. Металлическая поверхность при катодном методе активно насыщается водородом, что повышает хрупкость заготовки. Поэтому для тонкостенных изделий катодный способ не применяют.
2. Анодная электрохимическая очистка. Это самый распространённый в машиностроении способ. Процесс заключается в механическом отрывании на аноде оксидной плёнки кислородом и смешивании с электролитом металлических молекул. Электролит представляет собой раствор кислот или солей обрабатываемого металла. В качестве катода применяют свинец, медь и другие металлы. При анодной обработке поверхность изделий становится чистой, с небольшой шероховатостью, а металл растворяется в электролите. При этом способе существует риск уменьшения толщины заготовки и перетравливания.

Химическое травление

Метод химической обработки используют для очистки поверхности детали от оксидной плёнки, окалины и ржавчины для заготовок из следующих материалов:

• чёрных металлов;
• нержавеющих и жаропрочных сталей;
• титана и его сплавов;
• алюминия.

Для травления применяют серную, соляную или азотную кислоту. Заготовку погружают в кислотный или щелочной раствор, расплав соли и выдерживают на протяжении нужного временного интервала. Необходимое время для очистки может составлять от 1 до 120 минут.

Процесс очистки происходит за счёт выделения водорода при взаимодействии кислоты с металлом. Молекулы кислоты проникают через поры и трещины под оксидную плёнку. Там они взаимодействуют с металлической поверхностью, выделяется водород. Выделяющийся газ отрывает оксидную плёнку и очищает деталь.

Одновременно с оксидами в кислоте растворяется обрабатываемый металл. Чтобы предотвратить этот процесс используются ингибиторы коррозии.

Плазменное травление

При ионно-плазменном способе очистка и снятие поверхностного слоя происходит путём бомбардировки детали ионами инертных газов, которые не вступают в химическую реакцию с молекулами обрабатываемого материала. Позволяет делать высокоточные насечки, пазы с точностью до 10 нм. Технология применяется в микроэлектронике.

Плазмохимический метод предусматривает возбуждение плазмы в химически активной среде, что вызывает образование ионов и радикалов. Активные частицы, попадая на металлическую поверхность, вызывают химическую реакцию. При этом образуются лёгкие соединения, которые удаляются из окружающей воздушной среды вакуумными насосами.

Метод основывается на химических реакциях, возникающих при использовании химически активных газов, таких как кислород, обладающих большой реакционной способностью. Эти газы активно взаимодействуют в плазме газового разряда. В отличие от плазменной обработки в инертных газах при этом способе очистки активный газ вступает в реакцию только с определёнными молекулами.

Недостатком этого метода является боковое расширение пазов.

Способы травления металла

Существует несколько основных способов художественной обработки металлов, которые используют на производстве и в домашних условиях.

Химический

Химическое травление изделий из металла подразумевает под собой использование различных кислот. Для создания рисунка не нужно покупать дорогостоящее оборудование или собирать сложные конструкции. Используются серная, соляно-фосфорная или азотная кислота. В растворе серной кислоты можно эффективно травить различные материалы.

При использовании химического способа декоративной обработки металлических изделий необходимо использовать защитные очки и респиратор. Кислоты выделяют едкие пары, которые могут навредить организму человека.

Электрохимический

В этом способе обработки металла применяют раствор электролита. В процессе травления через него пропускают ток. Таким образом работа проходит быстрее чем при химической обработке, не выделяется вредных испарений.

Ионно-плазменный

Для этого способа не используются кислоты и другие химические составы. Металл обрабатывается с помощью ионизированной плазмы, которая подаётся на него отдельными пучками.

Шаг 4: Замешиваем кислоту

Наденьте резиновые перчатки.

Для получения необходимой концентрации, нужно смешать хлорное железо с дистиллированной водой в отношении 50/50. Концентрация может быть другой. Почитайте информацию о концентрациях здесь.

Налейте в пластиковый контейнер немного дистиллированной воды и добавьте столько же хлорного железа. Не заполняйте контейнер до верху, ведь вам еще нужно будет погрузить туда ваш клинок.

Добавляйте всегда кислоту в воду, а не наоборот! При смешивании выделяется большое количество тепловой энергии и, если лить воду в кислоту, то вода моментально разогреваясь, разбрызгивается вместе с кислотой во все стороны.

Желательно, чтобы пластиковый контейнер для смеси имел защелкивающуюся крышку.

Обязательно напишите на контейнере: «ЯД! КИСЛОТА!».

НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ для смеси металлический контейнер, т. к. кислота вступит в реакцию с металлом!

Полученная смесь прослужит вам довольно долго. Конечно, это зависит от того, какие металлы вы травите и какова площадь травления.

Шаг 5: Начинаем травление

Все приготовления для художественного травления металла завершены.

Наденьте резиновые перчатки. Работы проводите только в хорошо проветриваемом помещении. Кислота вызывает химическую реакцию, и выделяет вредные пары. Используйте приточно-вытяжную вентиляцию.

Существует два способа травления.

Кислотная ванна

Опытным путем обнаружено, что недолгие по времени погружения металла в кислоту (10-60 секунд) с последующим быстрым полосканием под краном, дают лучший результат травления. Для погружения лезвия ножа в кислоту воспользуйтесь скрепкой или зубочисткой. Повторите данное действие несколько раз, до получения желаемых результатов.

Желательно делать как можно менее продолжительные погружения, но большее количество раз. Это позволит лучше контролировать процесс травления и сохранит заводскую лазерную маркировку на лезвии (если она имеется).

Примерный порядок травления такой:

1. 10-60 секунд – погружение в кислотную ванну;
2. 10 секунд – выдержка на воздухе;
3. промывка под краном;
4. 10 секунд – снова выдержка на воздухе;
5. затем повторите все с п. 1).

Также рекомендуется во время погружения в ванну, двигать лезвие в кислоте. Можете сделать более сложную систему с подачей пузырьков воздуха в ванну (например, использовать аэратор для аквариума), которые будут перемешивать кислоту. Перемешивание позволит более равномерно протравить лезвие.

Не оставляйте лезвие в кислоте более чем на 10 минут, т.к. это может вызвать коррозию металла.

Не прикасайтесь к лезвию руками в течение всего процесса травления, чтобы не оставлять отпечатков пальцев.

Информацию о концентрации можно прочесть здесь.

Целенаправленное травление

Этот способ применяется при нанесении небольшого изображения или травления только одной стороны лезвия ножа.

Убедитесь, что лезвие заклеено изолентой, винилом или лаком. Если плохо приклеить трафарет, то кислота может попасть под него и испортить рисунок.

С помощью ватного тампона или ватной палочки нанесите кислоту на сталь. Придерживайтесь того же времени и чередования операций, что и в способе 1. Водите ватным тампоном, смоченным в растворе, по трафарету, пока сталь не начнет чернеть.

Проведение работ в домашних условиях

Травление на металле в домашних условиях считается популярным среди мастеров-самодельщиков. Своими руками можно создать любой рисунок и перенести его на металлическую поверхность.

Подключение питания: принцип травления при помощи электролиза

Питание на элементы подаётся следующим образом. В солёную воду опускается провод с болтом на конце, который подключается к минусовому выходу зарядного устройства. На сам клинок подаётся плюсовой заряд. Принцип электролиза заключается в следующем. Лаковое покрытие не пропускает электричество, а вот область металла, где оно отсутствует, под воздействием напряжения вступает в реакцию с солёной водой. В результате металл разъедается именно там, где лака нет.

Болт приматывается к проводу и опускается в воду

Многим будет интересно узнать, что подобным образом можно даже нанести рисунок медью. Для этого производится аналогичная подготовка клинка. Отличием является то, что полярность подключения будет обратной – плюс на болт, а минус на нож. Вместо соли в воде нужно растворить медный купорос. Подобным образом можно как нанести изображение, так и полностью покрыть деталь медью.

Всё подготовлено, можно подать напряжение, включив адаптер в сеть

Травление: некоторые нюансы, которые следует учесть

Когда на провода будет подано питание, станет отчётливо видно, как происходит электролиз. Из незащищённых лаком областей клинка начнут выделяться пузырьки газа. Именно этот процесс и «выгрызает» частицы металла. Необходимо внимательно следить за температурой зарядного устройства – она может резко повыситься. Во избежание выхода адаптера из строя, не стоит держать его включённым более 15-20 секунд, давая передышку не менее 10 минут. Таким образом, работа растянется, но при этом вы сохраните работоспособность зарядного устройства. В общей сложности на травление небольшого рисунка уходит около минуты постоянной работы. Получается, что за 3 захода изображение будет готово.

На фотопримере видно, как проступает надпись на металле под действием реакции электролиза. После того, как работа будет окончена, останется лишь очистить уже ненужное лаковое покрытие и отполировать клинок.

Процесс пошёл – его можно наблюдать невооружённым взглядом

В процессе работы на поверхности банки будет образовываться слой окисла грязно-бурого цвета. Это не должно вас пугать, процесс предусматривает подобные отложения.

Шаг 7: Конечный результат

Прежде чем переходить на клинки стоимостью 500 долларов, начните экспериментировать с дешевыми ножами.

Несколько фактов, которые могут помочь вам в работе:

1. Концентрация кислоты влияет на качество и скорость травления.
2. Температура кислоты также влияет на качество и скорость травления.
3. Различные стали по-разному реагируют на кислоту.
4. Кислота – опасное вещество, поэтому будьте осторожны при работе с ней.
5. Капли кислоты оставляют следы на раковине из нержавеющей стали.
6. Кислота имеет темно-оранжевый цвет и может испачкать одежду, которую потом вы вряд ли отстираете.

Завершающая стадия процесса, очистка и полировка клинка

По завершении процесса, питание отключается, а провод отцепляется с ножа. Для удаления лакового покрытия можно использовать канцелярский нож или обычный ацетон, который с лёгкостью выполнит эту работу. Полировка осуществляется на заточном станке с войлочным кругом. Конечно, эту работу можно выполнить и вручную, но времени в таком случае уйдёт намного больше.

Что касается неровности штрихов рисунка, то они не всегда мешают. К примеру, при нанесении арабской вязи, как в моём случае, они даже придают некий шарм надписи, будто она сделана несколько веков назад. Но если изображение требует точности, вроде ранее перенесённого на нож тигра, следует процарапывать каждую линию предельно аккуратно. Конечно, эту работу простой назвать не получится, требуется внимательность к мелочам и усидчивость, зато владелец будет уверен, что рисунок с клинка не сотрётся, независимо от агрессивности чистящих средств или температуры.

Печатные платы

Суть – в нанесении тонкого узора на микросхемах, которые будут иметь способность проведения сигнала электричества. Болванку из диэлектрика покрывают фольгой. На ней защищают нужные линии, остальное протравливается одним из перечисленных выше способов.

Посмотрим на видео, как это сделать дома с помощью лимонки и перекиси водорода:

Заключительная часть

Подобная гравировка, выполненная своими руками, придаст необычности кухонным ножам. Из обычного ширпотреба они превратятся в эксклюзивные изделия, которые удивят ваших друзей и знакомых. А учитывая то, что на выполнение подобной работы не будет затрачено ни копейки, удовлетворение от рисунков, нанесённых методом электролиза, владельцу обеспечено.

Хотелось бы надеяться, что читатели возьмут на вооружение описанные мною способы работы с металлом. Если что-то из изложенного осталось непонятным, я с удовольствием объясню. Нужно лишь написать об этом в комментариях к статье. Там же можно и высказать своё мнение о прочитанном. Буду рад любому – к критике отношусь вполне адекватно, конечно, если она обоснована. Буду стараться отвечать на каждый отзыв максимально быстро.

Редакция Homius приглашает домашних мастеров и умельцев стать соавторами рубрики «Истории». Полезные рассказы от первого лица будут опубликованы на страницах нашего онлайн-журнала.

Предыдущая

ИСТОРИИМини-пылесос из винчестера: вторая жизнь старого жёсткого диска

Следующая

ИСТОРИИДаёшь экономию: телевизор в гараж или на дачу из старого монитора

Особенности для других материалов

В декоративных целях можно использовать аналогичный прием на стеклянной поверхности. Узор следует защищать с помощью воска или канифоли, а протравой может стать фтороводородный реагент, так как только он имеет способность растворять стекло. Основная часть получается матовой и шероховатой. Посмотрим подробности в ролике:

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...