Удаление травильного шлама с помощью кислоты

После очистки в горячих щелочных растворах или травления в растворах на основе едкого натра на поверхности алюминия остаётся чёрный шлам. Чем меньше чистота алюминия и чем больше в нём примесей, тем более толстым будет слой шлама, в особенности это касается сплавов на основе меди. Он состоит из частиц окислов, интерметаллических композитов, кремния и прочих нерастворимых в щелочных растворах веществ и достаточно слабо удерживается на поверхности.

Шлам обычно удаляется путем погружения в 25-50%-ый раствор азотной кислоты при обычной температуре окружающей среды. Это помогает довольно быстро удалить слои обычного шлама, включая шлам со сплавов с высоким содержанием меди, при этом для очистки поверхности обычно бывает достаточно погружения на 3-5 минут. Тем не менее, не всякий шлам удаляется так легко, при этом могут потребоваться добавки к азотной кислоте. В частности для сплавов с высоким содержанием кремния почти всегда требуется обработка в кислотных растворах с небольшим количеством фторида. В обычных экструзиях 6063 эффективно применялись растворы на основе серной кислоты (отработавший электролит для анодирования) с добавлением 1-2% (объём) азотной кислоты.

Растворы для удаления травильного шлама на основе серной кислоты или кислых сульфатов и хромовой кислоты, с или без добавления фторидов, использовались для многих сплавов, и типичный состав раствора, используемого при температуре окружающей среды, выглядит следующим образом:

Хромовая кислота – 100 г/л

Серная кислота – 60г/л

Дифторид аммония – 3-4 г/л

Однако всеобщее нежелание использовать растворы с шестивалентным хромом из-за проблем возникающих с последующей очисткой сточных вод, снизило популярность этого раствора, а его место заняли альтернативные растворы на базе сернокислого оксида железа. При использовании этих растворов возникла проблема поддержания железа в железистой форме, для чего в растворы часто добавляют окислители типа перекиси водорода. Пенсолт описал концентрированную смесь, основанную на следующих компонентах:

Бисульфат натрия – 70% (по весу)

Сернокислый оксид железа – 25%

Фторид натрия – 3%

Карбонат магния – 2%

Этот раствор используется с концентрацией 50 г/л . Карбонат магния добавляют скорее для улучшения текучести твёрдой фазы раствора, чем для улучшения растворения шлама.

Амхем  описывает смеси на основе 5-21 г/л ионов железа, 0.1-2 г/л тиомочевины и 0.5-2 г/л фторида, используемые при уровне рН 0.1-1.8, есть и ещё один запатентованный раствор на основе сернокислого оксида железа и нитрате мочевины. Диверси предлагает смесь надсернокислого аммония, кислых сульфатов и неорганических нитратов в следующей типичный пропорции:

Надсернокислый аммоний – 20 г/л

Бисульфат натрия – 60 г/л

Нитрат аммония – 17 г/л

Достоинство нитрата в том, что он предотвращает коррозию алюминия, если находится с ним в контакте дольше, чем это необходимо для растворения шлама.

Корпорация Мартин Мариетта запатентовала процесс удаления травильного шлама на основе азотной кислоты с содержанием щелочного металла или солей аммония. Среди солей предпочтение отдаётся броматам калия и натрия. Как активатор можно использовать ванадиевокислый, молибденовокислый аммоний и вольфрамат аммония в весовом отношении активатора к бромату от 1:1 до 1:2.5.