«Травление металла в домашних условиях»

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

«Брединская средняя общеобразовательная школа № 4»

Исследовательский проект

На тему

«Травление металла в домашних условиях»

     Наставляемый: Авдюков Владислав Сергеевич,  

    Обучающийся 11 класса.                                                                                    

Наставник проекта:

Ивченко Александр Александрович,

Учитель химии и биологии.

П. Маяк, 2023 г.

Оглавление

Введение        3

Глава 1. Теоретическая часть        4

1.1 Понятие о травлении металлов        4

1.2 Устройство установки для осуществления травления        5

1.3 Техника безопасности        6

 Глава 2. Практическая часть        7

2.1 Изготовление раствора        7

2.2 Подготовка металла        8

2.3 Сбор установки        8

2.4 Процесс травления        8

Заключение        9

Литература        9

Введение:

Электролиз – это оксилительно – восстановительные реакции, протекающие на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита. При поиске темы для проекта я заинтересовался таким направлением, как травление металла. Травление — группа технологических приёмов для управляемого удаления поверхностного слоя материала с заготовки под действием химических веществ. Существует три основных вида травления металла:

• Химическое травление металла
• Электрохимическое травление
• Ионно-плазменное травление

Актуальность: в наши дни травление металлов применяется в художественных промыслах, для нанесения гальванических покрытий, для создания изображений и надписей на металлических изделиях.

Гипотеза: технология удаление части поверхностного слоя изделия посредством проведения химической реакции возможно в домашних условиях.

Цель: Практика травления металла в домашних условиях, нанесение изображения на металлические изделие.

Задачи:

• Изучить технологию травления металла;
• Обработать металлическое изделие;
• Собрать установку;
• Провести травление металла;

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Понятие о травлении металлов

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.

Перед проведением травления на те участки поверхности металла, которые не должны быть вытравлены, наносится защитное покрытие, устойчивое к травящему веществу (протраве). Далее деталь подвергают воздействию кислой среды или погружают в емкость с электролитической жидкостью. Чем дольше деталь подвергается обработке, тем больший слой металла разъедается агрессивной средой. Травление металла может осуществляться в несколько приемов, это так называемое многослойное протравливание. 

1.2 Устройство установки для осуществления травления

Травление проводят в неметаллической емкости. Далее наливаем воду, насыпаем соль. При травлении металла в солевом растворе концентрация последнего влияет на скорость работы: чем больше соли, тем быстрее вы добьетесь желаемого результата. Однако нужно понимать, что избыточная скорость опасна для защитного слоя лака или тонера, из-за чего рисунок получится низкого качества. Для осуществления травления необходим источник тока на 5 – 12 В.

В емкости закрепляют анод, роль которого играет сама заготовка, и катод. В качестве последнего используется любой кусок металла, но чем больше его площадь, тем быстрее завершится травление.

Плюс от источника питания необходимо подсоединить к заготовке, а минус – в раствор. Чтобы добиться равномерного травления металла, лучше установить несколько минусовых контактов со всех сторон от обрабатываемого кусочка пластины.

В качестве источника тока подойдет сварочный аппарат, выходную мощность которого нужно будет понизить до 10 В. Помните, что от напряжения зависит скорость травления. Либо можно воспользоваться зарядным устройством для мобильного на его выходе 5 В, что вполне         достаточно для запланированной процедуры. Напряжение выше 12 В чревато слишком быстрым протеканием процесса, из-за чего защитный слой лака отпадет, а раствор для травления металла наберет недопустимую температуру.

1.3 Техника безопасности

• Помещение должно быть обеспечено хорошей вентиляцией.
• Мастер обязан использовать средства индивидуальной защиты: плотную одежду, защитные очки.
• Перед использованием гальванического метода травления металла необходимо проверить применяемое электрооборудование на предмет отсутствия механических повреждений, убедиться в целостности изоляции.

Глава 2. Практическая часть

Цель: провести процесс электрохимического травления металла в домашних условиях.

        Задачи:

1. Создание раствора
2. Подготовка металла
3. Собрать установку
4. Провести травление
5. Сделать вывод

2.1 Изготовление раствора

Для электрохимического травления я использовал водно-солевой раствор.

        Состав раствора:

• NaCl (поваренная соль) – 3 ст. ложек
• H2O (вода) – 1 л.

1) В сосуд наливаем 1 л воды;

2) Добавляем 3 ст. ложки соли;

3) Хорошо перемешиваем чтобы вся соль растворилась в воде;

4) раствор готов.

2.2 Подготовка металла

Для начала нужно зашкурить заготовку – для этого используют крупную наждачную бумагу, после чего переходят к мелкой. Должна получиться блестящая поверхность с множеством мелких царапин. Не стоит забывать о зачистке наждачкой краев и ребер пластины. Далее металл обезжиривают спиртом, растворителем либо промывают горячей водой с мылом, после чего запрещается притрагиваться к поверхностям жирными руками. С помощью лака наносим желаемый рисунок на заготовку и ждем полного высыхания лака.

2.3 Сбор установки

В качестве сосуда я использовал стеклянную банку объёмом 5 литров. В роли анода будет сама заготовка, а катодом будет являться любой кусок металла, прикрепленный к стенке с помощью проволоки. Плюс подключаем к заготовке, а минус к раствору. После заливаем водно-солевой раствор.

2.4 Процесс травления

После подготовки приступаю к процессу травления. Включаю             источник тока и слежу за процессом. 

Сразу же на электродах выделяется большое количество газа (на катоде водород, на аноде кислород), который отрывает от поверхности металла частички загрязнений, а параллельно протекает химическое растворение металла, газ имел специфический кисловато- сладкий запах.

• Через минуту раствор приобрел темно-зеленый цвет, на поверхности образовалась белая пенка.

• Через 2 минуты раствор приобрел еще более темно- зеленый цвет.
• Через 4 минуты я решил закончить процесс, так как я достиг желаемого результата.

Заключение

Выдвинутая нами гипотеза удаление части поверхностного слоя изделия посредством проведения химической реакции возможно в домашних условиях, нашла своё подтверждение.

Считаю, что поставленная мной цель достигнута: я провел травление металла в домашних условиях. Поставленные задачи выполнены: изучил технологии травления метала, подготовил металлическое изделие, собрал установку и провел травление, подготовил продукт своего проекта в виде листа железа с авторской подписью.

Литература

1. https://vt-metall.ru/articles/756-travlenee-metalla/?ysclid=leb6cs3htx479351469 -(Травление металла: описание технологии, виды, инструкция по применению)
2. https://prompriem.ru/stati/travlenie-metalla.html?ysclid=leguskxvgq465799388-

(Травление металла: виды, технология, травители)

3. https://rybalov-yury.blogspot.com/2012/04/blog-post_7555.html-(Кладовая полезных знаний: метод электрохимического травления металлов)