Травлением называется процесс, при котором часть металла удаляется с поверхности химическим способом. Используется такой метод для окончательной обработки детали, при подготовке заготовки перед нанесением покрытия (гальванического), а также для создания всевозможных рисунков, орнаментов и надписей.

Суть метода

Травление металлов предусматривает тщательную обработку поверхности. На изделие наносится защитное покрытие, которое стирают в месте рисунка. Затем используют или кислоты, или ванну с электролитом. Незащищенные места разрушаются. Чем больше время выдержки, тем глубже происходит травление металлов. Рисунок становится более выразительным и четким. Существуют различные способы получения гравюры (надписи): может протравливаться непосредственно само изображение или же фон. Зачастую такие процессы комбинируются. Также используют и многослойное протравливание.

Типы травления

В зависимости от используемого для разрушения поверхности материала вещества, выделяют следующие способы травления.

1. Химический метод (его еще называют жидким). При этом используются особые растворы на основе кислот. Таким образом наносят на сплавы орнаменты, надписи.

2. Электрохимическое травление металла - предполагает использование электролитной ванны. Ее заполняют специальным раствором. Также часто при этом используют соли свинца, которые предотвращают перетравливание. Этот способ имеет ряд преимуществ. Во-первых, рисунок получается более четким, а время, необходимое для завершения процесса, значительно сокращается. К тому же такая обработка металла экономична: объем использованной кислоты гораздо меньше, чем при первом методе. Еще одно несомненное преимущество - отсутствие вредных газов (протрава не содержит едкие кислоты).

3. Существует также и ионно-плазменный способ (так называемый сухой). В данном случае поверхность повреждается минимально. Такой метод используется в микроэлектронике.

Травление стали

В основном такую обработку используют для удаления окалины и различных окислов. Данная процедура требует тщательного соблюдения технологии, так как перетравливание основного металла нежелательно. В процессе применяют как химический способ, так и электролитные ванны. Для приготовления растворов используется соляная, серная кислоты. Все детали требуют тщательного обезжиривания поверхности. Даже небольшой отпечаток пальца способен испортить заготовку. В качестве защитного покрытия применяют лак на основе канифоли, скипидара, гудрона. Однако стоит помнить, что составляющие - огнеопасные вещества, поэтому приготовление лака требует большой концентрации внимания и осторожности. После того как завершилась обработка металла, происходит непосредственно сам процесс травления. По его окончании деталь необходимо очистить от лака.

Протравы, используемые для стали

Очень часто для травления стали применяют раствор азотной кислоты. Также используется соляная, виннокаменная (с небольшими добавками азотной). Твердые марки стали протравливаются смесью азотной и уксусной кислот. Глифоген - это специальная жидкость на основе воды, азотной кислоты и алкоголя. Поверхность обрабатывают таким составом несколько минут. Затем промывают (раствор винного спирта в очищенной воде), быстро сушат. Это - предварительное протравливание. Только после таких манипуляций заготовки помещаются в травильный раствор. Чугун хорошо протравливается в растворе серной кислоты.

Травление цветных металлов

Медь и сплавы на ее основе протравливаются с помощью серной, соляной, фосфорной или азотной кислот. Процесс ускоряют растворы хроматов или нитратов. Первая стадия - это удаление окалины, затем происходит непосредственно травление латуни. Алюминий (и его сплавы) травятся в растворе едкой щелочи. Для литейных сплавов используют азотную и плавиковую кислоты. Заготовки с точечной сваркой обрабатываются фосфорной кислотой. Титановые сплавы протравливаются также в два этапа. Сначала - в едкой щелочи, потом в растворе серной, плавиковой, азотной кислот. Травление титана используется для удаления окисной пленки перед нанесением гальванических покрытий. Молибден обрабатывают раствором на основе едкого натрия и перекиси водорода. Кроме того, травление металлов (например, таких как никель, вольфрам) производится с помощью воды, перекиси водорода и муравьиной кислоты.

Существует несколько способов протравливания плат. В первом случае используется вода и хлорное железо. Его можно изготовить и самостоятельно. Для этого в соляной кислоте растворяют железные опилки. Смесь выдерживают некоторое время. Также травление печатных плат осуществляется с помощью азотной кислоты. Весь процесс длится около 10 минут. По его окончании плату необходимо тщательно протереть с помощью пищевой соды, так как она отлично нейтрализует остатки едкого вещества. Еще один состав для протравливания включает серную кислоту, воду, перекись водорода (в таблетках). Гораздо больше времени занимает травление плат таким составом: горячая вода, поваренная соль, медный купорос. Стоит отметить, что температура раствора должна быть не меньше 40 градусов. В противном случае травление займет больше времени. Можно протравливать платы и с помощью постоянного тока. В качестве посуды для данного процесса можно использовать стеклянную, пластиковую тару (она не проводит ток). Заполняют емкость раствором пищевой соли. Именно он является электролитом. В качестве катода можно взять медную (латунную) фольгу.

Процесс травления для других материалов

Широко распространен в настоящее время такой вид обработки стекла, как травление. Используются пары плавиковой кислоты, фтористого водорода. Сначала осуществляется кислотная полировка поверхности, далее наносится рисунок. После данных манипуляций изделие помещается в ванну с травильным раствором. Затем стекло тщательно промывают и очищают от защитного покрытия. В качестве последнего можно применять смесь на основе пчелиного воска, канифоли, парафина. Травление стекла плавиковой кислотой используется для придания ему матовости. Существует также возможность цветного протравливания. Соли серебра придают поверхности желтые, красные, синие оттенки, соли меди - зеленые, черные, красные. Для получения прозрачного, блестящего рисунка к плавиковой добавляют серную кислоту. Если необходимо глубокое протравливание, процесс повторяют несколько раз.

Техника безопасности при травлении

Травление металлов - довольно небезопасное занятие, которое требует большой концентрации внимания. Обусловлено это работой с агрессивными материалами - кислотами и их смесями. Прежде всего, для данного процесса необходимо грамотно выбрать помещение с хорошей вентиляцией. Идеально, когда при протравливании будет использоваться вытяжной шкаф. Если же такового не имеется в наличии, то необходимо позаботиться о респираторе, чтобы избежать вдыхания вредных испарений. При работе с кислотами следует одевать резиновые перчатки и фартук. Под рукой всегда должна быть пищевая сода, которая - при необходимости - сможет нейтрализовать действие кислоты. Все травильные растворы необходимо хранить в специальных емкостях (стеклянных или пластиковых). Не стоит забывать о стикерах, на которых будет указан состав смеси, дата приготовления. Существует еще одно правило: банки с кислотами не стоит ставить на высокие полки. Их падение с высоты чревато серьезными последствиями. Художественное травление металла не обходится без использования азотной кислоты, которая является довольно-таки едкой. К тому же в некоторых смесях она может быть взрывоопасной. Чаще всего азотную кислоту используют для стерлингового серебра. Травильные растворы готовят путем смешивания кислот с водой. Стоит помнить также, что во всех случаях кислота добавляется в воду, а не наоборот.

Травление металла иногда заменяет литьё и гравировку, оно делает весь процесс существенно более простым. Можно получать рисунок как вогнутый - рельефный, так и выпуклый - барельефный. Травление металла в домашних условиях может быть химическим и гальваническим. Первый вариант более токсичен при использовании в домашних условиях, поэтому для начала будем пользоваться вторым, его также называют электрохимическим.

Оборудование

Необходимо взять блок питания или трансформатор, который может выдавать от 4 до 7 В. Кроме этого, понадобится диэлектрическая ванночка, она должна вместить в себя необходимую деталь и второй металлический предмет, который подсоединяется к аноду.

Чтобы осуществить травление рисунка на металле, необходимо использовать как железного купороса. Если рисунок необходим на медной или латунной поверхности, то используют Также можно применить Главное, чтобы вода была дистиллированная.

Подготовка детали к травлению

Чтобы травление было равномерным и в нужных местах, деталь нужно очистить от загрязнений, а также обезжирить. Для более удобной работы, на деталь припаивают оловом медную проволоку, за неё будет удобно держать предмет. Чтобы поверхность очистилась, нужно опустить преобразуемый объект в 10% едкий натрий, температура которого 50°С, затем в 15% раствор серной кислоты и подержать его там две минуты, после чего промыть в горячей воде. Когда процедура будет завершена, поверхности предмета станут полностью очищенными, и конечно, прикасаться к ним руками нельзя.

Электрохимическое травление металла

Нам нужно защитить места, которые не должны протравливаться. Для этого необходимо нанести специальную мастику на эти участки поверхности. Её делают из трёх долей воска и двух - канифоли, их плавят в жестяной банке, помешивая. После того как всё превратится в однородную массу, ей дают остыть и разделяют на фрагменты. Каждый из них помещают в марлю, чтобы потом, при нажатии, сквозь неё могло просачиваться столько мастики, сколько необходимо. После этого заготовка, которую будем травить, нагревается. Теперь берём созданную смесь, которую поместили в марлю, и натираем поверхность равномерным слоем.

После остывания мастика становится твёрдой. Сверху её покрывают светлой водорастворимой краской. Это может быть акварель или гуашевые белила. После чего покрытие должно высохнуть. Затем можно наносить рисунок, на краске он будет хорошо держаться. Его можно изобразить при помощи карандаша или же перевести через копирку. Затем этот контур нужно процарапать иголочкой до самого металла.

Теперь начинается травление металла электролизом, подсоединяем одну штангу к аноду - плюсу, другую к катоду - минусу. К первой подключаем деталь, на которой будет наноситься изображение, ко второй любую пластину из стали. После этого начинается процесс вытравливания металла там, где было процарапано изображение.

Если необходимо создать рисунок многоуровневый, делается всё так же, как описано выше. Только контуры каждый раз проверяют, и когда самые мелкие из них протравились на положенную глубину, деталь вынимают и закрашивают их разогретой мастикой при помощи кисточки. Когда она застынет, всё опять повторяют до следующего уровня рисунка. В процессе этого постепенно создаётся изображение.

Таким способом производят травление металла в домашних условиях, после чего поверхность промывают скипидаром, а затем шлифуют, придавая изделию завершённый вид.

Травление химическое

Теперь рассмотрим, как создать рисунок на металлической поверхности без применения электрических приборов. Для этого нам понадобятся химические вещества, свободно продающиеся в хозяйственных магазинах. Итак, начнём. Для травления нам понадобится:

• «Уайт-Спирит»;
• краска, которая не растворяется в «Уайт-Спирите»;
• ацетон;
• смола, которая используется для покрытия крыш;
• соль поваренная;
• медный купорос.

Очищение детали

Для начала деталь, где запланировано изображение, зачищают мелкой наждачной бумагой и обезжиривают. Когда поверхность будет готова, нужно место, где будет наноситься рисунок, заклеить клейкой лентой или чем-то подобным. После этого всю остальную поверхность, где химическое травление не должно повлиять на металл, закрашивают краской. Она может быть любого цвета, главное, чтобы была стойкая к «Уайт-Спириту».

Когда краска высохнет, можно будет снять клейкую ленту. Под ней чистый металл, готовый для создания на нём рисунка. Теперь на этот «мини-холст» нужно нанести изображение. Его делают при помощи смолы, которую растворяют в «Уайт-Спирите», пока она не станет жидкой, как краска. Ею при помощи кисточки рисуют желаемое изображение. Чем хороша такая импровизированная краска, так это тем, что если в рисунке что-либо не получится, то можно будет это убрать, смочив тряпочку или ватную палочку в «Уайт-Спирите». Если на рисунке есть очень мелкие детали, которые плохо получились кисточкой, их можно подправить при помощи иглы, соскоблив лишнее после высыхания.

Таким способом можно осуществить травление ножа, ключей, в общем, любого металлического предмета. Теперь, когда рисунок полностью готов, можно приступать к самому травлению.

Раствор для травления

Нам понадобится литр воды, в котором нужно растворить 100 г медного купороса, и после добавить соли. Её нужно сыпать, пока она не перестанет растворяться. Получившаяся смесь будет иметь голубой цвет. Однако после того как в неё будет погружён металлический предмет, окрас начнёт меняться на зелёный.

Итак, погружаем деталь. Химический процесс тотчас же начинается. Во всём этом производстве не выделяется никаких вредных для здоровья веществ, поэтому такое травление металла в домашних условиях безопасно.

Действия при химической реакции

Во время реакции образуется налёт, которого будет становиться всё больше. Он тормозит весь процесс, поэтому нужно периодически смывать его водой. Не стоит этого делать при помощи различных щёточек, кисточек и прочих инструментов, потому что можно повредить краску. А ведь она словно держит весь рисунок, и будет обидно, если, осуществляя травление ножа, к примеру, рисунок на нём вы ненароком повредите. Это очень тонкая работа, требующая твёрдой руки и терпения.

От времени, в течение которого металл будет пребывать в растворе, напрямую зависит глубина рисунка. Точных критериев не существует, поэтому каждый мастер должен сам наблюдать за ходом химической реакции. И только проделав это несколько раз, можно будет с уверенностью говорить, какое время необходимо для проявления желаемого рисунка на задуманную глубину.

Достоинства и недостатки электрохимического и химического травления

К плюсам электрохимического травление металла в домашних условиях относится то, что создаваемый рисунок более чёткий, это хорошо видно, если взглянуть на него при увеличении. Однако минусом является то, что этот метод требует наличия электрического прибора, который может быть далеко не у каждого.

К плюсам химического травления относится то, что всё необходимое можно купить в хозяйственном магазине. Эти ингредиенты дёшево стоят, и, что самое главное, не потребуется где-то искать блок питания или другие приборы, способные выдавать от 4 до 7 В. Однако минусом являются неидеальные края рисунка.

Один из способов получения на металлических изделиях выпуклого или вдавленного рисунка, появившийся сравнительно недавно, получил название травление. Принцип действия этого метода основан на использовании электрохимических процессов в жидком электролите. При наличии художественных способностей, даже в домашних условиях можно получить узор высокого качества при минимуме требуемых материалов и оборудования.

При самостоятельном выполнении травления в домашних условиях потребуются следующие расходные вещества и приспособления:

• изделие, предназначенное для украшения – различные столовые приборы, охотничьи или походные ножи или простые мыльницы, на которых можно выполнить простейшие узоры;
• емкость достаточного объема и удобной формы из неметаллических материалов, подходящая для помещения в нее всего обрабатываемого изделия или украшаемой его части. Наиболее удобно использовать с этой целью стеклянные емкости, позволяющие визуально контролировать процесс обработки.
• достаточное количество обыкновенной поваренной соли;
• лак для ногтей любого цвета;
• средство для снятия лака, предназначенное для очистки обработанного изделия;
• источник постоянного электрического тока небольшого напряжения. В этом качестве может быть использовано зарядное устройство для зарядки автомобильных или телефонных аккумуляторов.

Нанесение рисунка

Начинаем с подготовки обрабатываемого изделия. Его необходимо качественно очистить от жира и грязи, промыть горячей водой и просушить. После этого с помощью кисточки нанесите лак на обрабатываемую поверхность предмета (в нашем случае это столовые ложки).

Не давая покрытию полностью высохнуть, выполните нанесение узора или надписи.

В зависимости от варианта рисунка, желаемого декоративного эффекта, при травлении металлов может быть получен как вдавленный в материал изделия узор, так и выступающий на его поверхности. Этого можно добиться при удалении защитного лакового слоя. Именно чистый металл без красивой пленки и будет подвержен химическому вытравливанию.

В том случае, если вы хотите получить выпуклое изображение, оставьте лак именно на нем, а с фона удалите.

В противном случае — снимите лаковую пленку именно в виде желаемого узора – он и будет «вдавлен» в материал изделия. Для получения тонкого узора удалять лак с поверхности удобно остро заточенной деревянной палочкой или зубочисткой. Старайтесь получить максимально гладкие линии без подтеков, которые могут значительно испортить всю работу по травлению рисунка на изделии.

Приготовление электролита

Убедившись, что весь необходимый лак удален, приступаем к подготовке рабочего раствора. Защитный слой за это время успеет полностью просохнуть. В качестве вещества, в котором и осуществляется травление стальных изделий, чаще всего в домашних условиях используют раствор поваренной соли. Для его приготовления необходимо растворить в чистой воде кристаллы в соотношении на 0,5 литра жидкости две столовых ложки соли.

Вместо хлорида натрия можно применять и другое вполне доступное химическое вещество, имеющее название медный купорос. Его не сложно приобрести в любом хозяйственном или садовом магазине.

Травление изделия из металла

Для активации процесса в раствор электролита необходимо поместить любой стальной предмет и подключить к нему отрицательный провод от источника тока. Положительный провод в этом случае присоединяется к обрабатываемому изделию. Схематично процесс травления выглядит так:

При отсутствии качественного преобразователя (выпрямителя) можно воспользоваться зарядным устройством для телефона, срезав с него контакт для соответствующего гнезда.

Процесс травления под действием электрического тока происходит достаточно бурно.

Это необходимо учитывать при выборе стеклянной емкости. Уровень электролита в ней должен предотвращать его возможное выплескивание в процессе травления.

Контроль углубления рисунка при электрохимической обработке можно осуществлять визуально, периодически доставая обрабатываемое изделие из раствора. При соблюдении всех необходимых параметров процесс может продолжаться до нескольких минут, в зависимости от желаемой глубины травления узора на металлической детали.

Получив желаемый результат, отключите электрический ток. После этого с извлеченного образца тщательно удалите лаковую пленку. Для этого удобно воспользоваться средством для снятия лака и плотной тканью. Промойте готовый рисунок теплой водой с мылом.

Получение цветного рисунка

Для придания полученному узору, рисунку или надписи дополнительного декоративного эффекта предлагаем воспользоваться несложным способом, доступным каждому. Для этого на обработанный участок нанесите небольшое количество любой нитроэмали, добившись полного заполнения углубления. Этот лакокрасочный материал достаточно быстро сохнет, поэтому к дальнейшей работе можно возвратиться уже по истечении часа. Убедившись, что эмаль полностью высохла, удалите лишний материал, попавший на поверхность протравленного изделия с помощью мелкой наждачной бумаги. Применение растворителя в данном случае может испортить всю работу, так как он размазывает краску по поверхности, полностью не удаляя ее, и может придать узору некрасивую матовость.

Окончательно придать окрашенному протравленному рисунку выразительность позволит механическое полирование готового изделия на войлочном круге с пастой ГОИ.

Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации - нам интересно ваше мнение:)

Технологии начинающему радиолюбителю

Пожалуй, ни один радиолюбитель не обходится сейчас без печатного монтажа, преимущества которого - большая плотность расположения деталей, надёжность собранных схем - очевидны.
Однако у малоопытных радиолюбителей могут возникнуть трудности с изготовлением печатных плат: это, в первую очередь, нужно нанести рисунок, потом необходимо приобрести (или изготовить) раствор для травления платы, в конце- концов необходимо еще и иметь соответствующую посуду для того чтобы эту плату поместить для травления.

В общем-то все это не так уж и сложно- в интернете можно найти много информации по этому поводу. И наш сайт в этом не исключение: вот, к примеру:
Изготовление печатных плат лазерно-утюжным способом
Раствор для травления печатных плат из подручных материалов
Простая емкость для травления печатных плат

Но здесь мы представим вам еще один способ печатного монтажа, который не потребует ни нанесения рисунка ни травления печатных плат . Спросите- как это? А вот так: в журнале Моделист-конструктор 1967 №5, С. БЕЛОЦЕРКОВЕЦ, А. ОВСЯННИКОВ из Москвы предложили чрезвычайно простой и эффективный способ изготовить печатную плату методом параллельных дорожек. Печатно-параллельные платы изготовляются из фольгированного гетинакса и отличаются от обычных тем, что соединительные проводники на них располагаются параллельно. На соединительных проводниках устанавливаются элементы схемы. В случае необходимости проводники могут быть разрезаны на отдельные части или соединены между собой перемычками.

И вот реальный пример изготовления устройства на такой печатной плате:

Конечно, здесь потребуется некоторые навыки, в частности умение расположить все детали как можно компактнее.

Для примера- соберем схему простенького усилителя, вот такую:

С1, С2 - ЭМ или «Тесла»: С3 - ЭТО-1; R1 - переменный резистор с выключателем; R2 - УЛМ или МЛТ - 0,25; громкоговоритель - 0,2 ГД-1 с сопротивлением звуковой катушки 28 Ом.

Разберём, как готовится плата для монтажа усилителя. Сначала из куска фольгированного гетинакса или текстолита вырезают прямоугольную пластину заданных размеров. Затем штангенциркулем делят фольгу на семь равных полос, между которыми фольга вырезается (как на рисунке)

После этого размечают и сверлят отверстия со стороны фольгированного слоя. Сверло должно иметь диаметр 1,0-1,2 мм. Там, где необходимо, острым скальпелем делают разрезы

Детали схемы и соединительные перемычки (одножильный лужёный провод диаметром 0,5-1,0 мм) между отдельными полосками устанавливают на обратной стороне платы

Паять схему нужно небольшим паяльником, причём его жало должно быть не шире фольгированной полоски. При пайке следите за тем, чтобы припой не растекался и не замыкал соседние участки.

Печатно-параллельные платы можно делать и не имея фольгированного гетинакса. Для этого клеем БФ-2 наклеивают полоски из тонкой медной фольги на любой изоляционный материал (текстолит, гетинакс. оргстекло и т. д.) толщиной 1,5-2,0 мм и прогревают пластины при температуре 100-120° в течение двух часов.

Примечание .
Хотя источник данного материала был опубликован еще в 1967 году, данная тема не потеряла своей актуальности. Более того- в наше время выпускаются печатные платы которые не требуют пайки. Если кому интересно как они выглядят и где их можно приобрести- то рекомендую заглянуть вот

На рисунке 2.2 показано, как можно сделать плату из фольгированного текстолита без травления. Нужно отделить участки платы друг от друга канавками проходящими по линиям как на рисунке прорезая их резаком из ножовочного полотна (на фото), фольга при этом должна прорезаться насквозь. В таком случае дорожки рисовать не нужно, а можно зачистить плату от окислов, обезжирить, прорезать канавки, просверлить отверстия под детали и сразу паять. Мы, можно сказать, делая канавку отделяем пятачки на плате соединенные между собой дорожкой, от других таких-же пятачков и дорожек. После пайки должно получиться что-то похожее на нижнее фото. Таким способом можно изготовить почти любую из простейших плат, я в своё время, когда еще не травил платы, так изготовил даже плату с одной 14 ногой микросхемой Dip корпусе, но это было не просто, поэтому если есть возможность, платы с микросхемами лучше изготавливать путём травления. Развести плату можно в sprint layout, выведя на печать. Можно и вручную на листочке в клетку, сверяясь с принципиальной схемой, прикладывая детали и намечая точками места будущих отверстий в плате. Разведя, нужно приклеить получившийся рисунок к приготовленному кусочку текстолита изолентой, и можно прямо по бумажке кернить. После прорезания нужно, переведя тестер в режим звуковой прозвонки, поочередно касаясь, всех соседних участков щупами тестера проверить так все участки, если при этом раздастся звуковой сигнал, значит между этими участками есть замыкание (не до конца прорезана фольга или стружка от фольги замкнула участки). Конечно эту проверку можно сделать и тестером в режиме омметра, но со звуковой прозвонкой возможные замыкания на платах выявляются проще. Так как здесь нет возможности залудить контактные места - площадки, рекомендую капнуть для качественной пайки каплю спирто-канифольного флюса, можно самодельного (растворенную в этиловом спирте 97% растертую в порошок канифоль в соотношении 50 спирт\30 канифоль).

Хотите узнать больше? Кликаем на баннер расположенный ниже для просмотра видео дополнения к статье на нашем канале на YouTube !