Растворы для травления многократного использования

С появлением необходимости в поддержании постоянной скорости травления, которой можно добиться путем поддержания относительно постоянного содержания алюминия, изменился подход к так называемому «долговечному травлению». Этот метод основывается на том факте, что вязкость травильной ванны значительно повышается вместе с увеличением содержания алюминия в травильном средстве. С увеличение вязкости так же увеличивается и объем уноса алюминия, вплоть до точки равновесия 120 – 150 г/л, когда количество уносимого алюминия становится равным количеству алюминия, удаляемого с детали в процессе травления.  В теории на этом этапе можно продолжать неограниченное использование ванны, при условии поддержания должного уровня едкого натра в растворе. На практике подобного результата невозможно достичь, если не делать соответствующих добавок к травильному средству для решения проблемы накопления других примесей, особенно цинка. Присутствие только лишь нескольких промилей цинка в травильном растворе может привести к повреждению экструзий 6063, которое известно как «гальванизация» или «блеск». Данное явление является наиболее распространенным эффектом, возникающим в результате зернового травления. Его можно предотвратить с помощью таких добавок как сульфиды или хроматы. При добавлении персульфатов, хлоратов или пероксидов, или дитионатов были получены сходные результаты.

Использование подобных долгосрочных травильных растворов описывалось Смитом и Каролом, при этом они отмечали наличие, как преимуществ, так и  различных опасностей, связанных с использованием долгосрочных систем. К примеру, высокая вязкость раствора может привести к затруднению процесса промывки, так же в растворе рекомендуется использование соответствующих поверхностно-активных веществ. Это так же может привести к высокой скорости переноса свободного едкого натра, что в свою очередь может привести к увеличению стоимости химикатов и появлению проблем, связанных с удалением отходов. Высокое содержание алюминия так же означает, что раствору нельзя позволять остывать, даже когда он не используется (минимальная рекомендуемая температура составляет 50ºС), иначе он может выпасть в осадок или застыть. Тем не менее, подобные системы используются все чаще и чаще, особенно в установках для анодирования архитектурных элементов.

Долгосрочное травление на самом деле является системой непрерывной разгрузки, поэтому всякий раз при обработке детали происходит разгрузка количества алюминия, эквивалентного среднему количеству материала удаляемого с каждой загрузки, обрабатываемой в травильном растворе. Как правило, сброс происходит путем передачи в промывочное средство после травления, при этом продукты слива обрабатываются с целью удаления алюминия в системе обработки отходов воды для промывки. Чем больше количество алюминия, удаляемого с загрузки, тем больше будет объем твердого материала, который необходимо удалить и утилизировать в специальном месте.

Количество алюминия, удаляемого при каждом травлении, в основном определяется необходимостью получения равномерной обработки конечного продукта. В общем и целом, для получения одинакового уровня сглаживания экструзии из алюминия требуют более длительного травления, чем листовой алюминий. Это происходит вследствие того, что листовой алюминий имеет более грубую поверхность из-за наличия на поверхности линий разъема штампа. Уменьшение количества алюминия, удаляемого в травильном растворе, приводит к уменьшению потребности в обработке отходов, а так же стоимости удаления генерируемых им твердых частиц. Таким образом, можно утверждать, что любой травильный раствор или технология, которая обеспечивает получение удовлетворительного внешнего вида при малом объеме удаляемого металла имеет определенные преимущества, как с экологической, так и с экономической точек зрения. Несмотря на то, что при увеличении содержания алюминия происходит уменьшение скорости травления в растворе едкого натра, эффект сглаживания в этом случае напротив имеет тенденцию к улучшению  В травильных растворах с очень высоким содержанием алюминия (150 – 170 г/л), хорошее матовое покрытие может быть получено при удалении от 50 до 70 г/м2. При этом качество обработки соответствует качеству, получаемому при использовании травильного раствора, имеющего содержание алюминия от 120 до 130 г/л, где для получения такого же уровня матовости необходимо удалить от 100 до 120 г/см2. Подобное высокое содержание алюминия не является практичным при использовании обычного травильного средства, так как из-за вязкости травильного средства слишком большое количество раствора оказывается подверженным уносу, чтобы обеспечить желаемый уровень накопления алюминия. Компания Алметрон занимается продажей травильных сисетем, в которых используется статичная, послетравильная промывка в целях восполнения потерь при испарении в результате долгосрочного травления. Чистым результатом в данном случае будет накопление алюминия до уровней, которых невозможно получить при промывке с помощью обычной проточной воды после обработки травильным раствором. Для поддержания этого повышенного содержания в растворе может быть необходимым добавление гораздо большего количества комплексонов или других соответствующих добавок.

В таблице приводится потенциальное уменьшение потребления едкого натра и генерации твердого вещества на метр квадратный обрабатываемой алюминиевой поверхности для различных травильных систем.

Потребление NaOH и генерация сухого остатка для различных травильных систем

Расчеты, приведенные в таблице ,говорят о том, что использование долговечных травильных систем со статичной промывкой  является вполне оправданным, и, учитывая, что требуемое количество удаляемого металла составляет от 100 до 80 г/м2, здесь существует потенциальная возможность сэкономить. Согласно вышеприведенным данным при использовании подобной системы можно ожидать 25% уменьшения используемого едкого натра, а так же 20% уменьшения формируемого сухого остатка. Финансовые выгоды в данном случае будут зависеть от местных цен на едкий натрий на утилизацию твердых отходов, по сравнению с ценами на дополнительные добавки, необходимые для поддержания более высокого содержания алюминия в травильном средстве.