Технологические процессы на основе фосфорной и азотной кислоты

Добавление азотной кислоты в раствор на основе фосфорной кислоты улучшает получаемое в результате качество обработки. Существует наглядное доказательство происходящего при этом пассивирования. При соответствующей концентрации и температуре может наблюдаться практически полное подавление травления,  эти процессы могут использоваться в качестве конечной обработки  для поверхностей, подвергнутых механической обработке.

При отсутствии других составляющих могут быть использованы составы, приведенные в таблице

Фосфорно-азотные кислотные растворы

Оптимальный диапазон

Фосфорная кислота

73 – 83% (объем)

Азотная кислота

2 – 5%

Температура

14 – 23%

Вода

Примерно 90ºС

Приведенный раствор подходит для использования с алюминием коммерческой чистоты, и с деформируемыми сплавами, содержащими магний  и марганец. Для чистого алюминия приводилась цифра 87% в белом свете. Сплавы обладают несколько меньшей отражательной способностью. Время обработки варьируется от 15 секунд до 5 минут. Данный раствор, имеющий название R5, имеет на сегодня широкое распространение на территории США.

К нему часто добавляется медь с целью улучшения конечного качества обработки, например, Молер установил улучшение отражательной способности с 40% до 70% для сплава 2024 и с 40% до 55% для сплава 7075 при добавлении 0.01% (вес) меди к фосфорно-азотному раствору, используемому для обработки этих высокопрочных сплавов.

Работники Мосанто Кемикал  в США рекомендовали  использование раствора, содержащего 3% (вес) азотной кислоты и 0.01 – 0.02% (вес) меди. Самым интересным в данной схеме является то, что область высокого качества в данном случае будет достаточно мала, и что для предотвращения травления необходимо присутствие некоторого количества алюминия (ниже области высокого качества). Согласно этим авторам, самая малая концентрация химических веществ, при которой возможно получение качественной продукции, является следующей:

Составы, расположенные справа от области «высокого качества»   вызывают осаждение фосфата алюминия (обмерзание) на деталь.  На вершине, т.е. свыше 12% AlPO₄, интенсивность воздействия сокращается, а качество обработки ухудшается и более, чем при 14% AlPO₄, становится неприемлемым, хотя раствор может быть регенерирован путем добавления серной кислоты или веществ, оказывающих активное воздействие на поверхность. Вязкость раствора увеличивается вместе увеличением содержания алюминия, при этом вследствие плохого дренирования или промывки на поверхности могут проявляться пятна. Слева от области «высокого» качества присутствует большое количество воды, достаточное для получения хорошего качества конечной обработки. В общем и  целом, высокое содержание воды может до некоторой степени быть компенсировано путем использования высоких температур и высокой концентрации азотной кислоты.

Вследствие того, что концентрация фосфата алюминия зависит от скорости уноса, на практике каждый из растворов обнаруживает свой собственный уровень стабильной концентрации, который может быть увеличен путем, например, увеличения времени дренирования с целью уменьшения стоимости раствора, если его концентрация остается ниже критического уровня около 12%. Если содержание AlPO₄ в растворе слишком велико, то оно может быть скорректировано на практике путем уменьшения времени дренирования, т.е. увеличения объема уноса. С другой стороны, изменение содержания воды в ванне фосфорно-азотной кислоты частично зависит от количества промывочной воды, и воды, которая появляется в  результате происходящей в процессе реакции ( при растворении 450 г алюминия получается 550 г воды), и, частично, потерь вследствие испарения.

Были предложены следующие растворы, основанные на фосфорной и азотной кислотах-

1. Алюминиевая компания Америки. Патент США. 2.650.157. (1947) Британский патент 659. 747 (1948). На данный раствор и на его состав уже имелась ссылка выше. Данный раствор является основой весьма успешного процесса R5, а так же технологического процесса Фосбрит . По выбору в нем так же может присутствовать серная кислота, а коммерческие продукты могут содержать и другие добавки.