Химическое травление

При травлении наблюдаются два процесса: растворение оксидов и растворение железа, находящегося под слоем оксидов. Эти два процесса могут протекать одновременно. Механизм травления серной и соляной кислотой различен: при травлении соляной кислотой происходит преимущественно растворение оксидов железа, а при травлении серной кислотой – самого железа, находящегося под слоем оксидов, с выделением водород, который механически разрыхляет и удаляет окалину. Поэтому при травлении серной кислотой поверхность после травления бывает менее гладкой.

В процессе травления идут следующие химические реакции:

При травлении серной кислотой:

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + FeSO₄ + 4H₂O

FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑

Скорость травления зависит от следующих факторов: концентрации кислоты, концентрации солей железа, температуры раствора.

Влияние концентрации кислоты на скорость травления:

Скорость травления увеличивается с ростом концентрации кислоты. Наибольшая скорость травления наблюдается при концентрации кислот 20-25%. Однако, во избежание сильного разъедания металла, рекомендуется использовать растворы с концентрацией не более 20%. Скорость травления в растворе соляной кислоты в большей степени зависит от концентрации, чем в растворе серной кислоты.

Влияние температуры на скорость травления:

Увеличение температуры приводит к росту скорости травления, причем скорость травления в растворах серной кислоты сильно зависит от температуры (при повышении температуры от 15 до 60⁰ С скорость травления возрастает в 10-15 раз), а повышение температуры растворов соляной кислоты не оказывает сильного влияния на интенсивность процесса. Поэтому в серной кислоте процесс травления ведут при температуре 50-60⁰ С, а в соляной кислоте травят при комнатной температуре, тем более, что при повышенных температурах выделяется большое количество паров хлористого водорода и происходит интенсивное растворение основного металла.

Таблица

Продолжительность травления в зависимости от температуры