Травление алюминия. Щелочные растворы

По европейской классификации [ISO 7599:2010(E)] различают девять способов предварительной обработки анодируемых изделий, включающих, как только химическое или только механическое воздействие, так и их комбинацию. Два из них – так называемые «Е0» и «Е6» – наиболее распространенные типы химического травления, не требующие механической обработки. Первый – самый простой. В этом случае поверхность только обезжиривается и грубо протравливается. Все дефекты (царапины и т.п.) остаются видимыми, и изделия имеют естественный цвет металла. В случае же Е6 механические дефекты визуально сглаживаются и поверхность становится матовой. По этой причине такой тип травления часто называют «матированием» или «сатинированием».

В настоящее время (особенно в случае анодирования алюминиевых профилей) матирование проводят в щелочных растворах с различными добавками при высокой концентрации растворенного алюминия. При этом с поверхности изделий в раствор переходит сравнительно большое количество алюминия (50 – 100 г/м2).

Процесс щелочного травления алюминиевой поверхности протекает по реакции:
2Al(тв.) + 2NaOH (р-р)+ 6H2O (ж.) = 2Na[Al(OH)4] (р-р)+ 3H2↑(г.)

Растворение алюминия, однако, не останавливается на стадии образования тетрагидроксоалюмината натрия, и в растворе ванны
всегда реализуется химическое равновесие:

Na[Al(OH)4] (р-р) Al(OH)3 (тв.)↓ + NaOH

Гидроксид алюминия выпадает в осадок, образуя твердый налет на поверхностях ванны и оборудования (особенно на нагревательных элементах). Равновесие при этом смещается вправо. Очевидно, что данный побочный процесс крайне нежелателен с технологической точки зрения.

Введение в раствор травления различных специально разработанных добавок (таких, как Alufinish Steinex 22 и препараты серии Alufinish Alfisatin) позволяет удерживать алюминий в растворенном состоянии (в форме алюмината), а также разрушать центры кристаллизации гидроксида алюминия, переводя его в легко устранимый осадок. Следует, однако, иметь в виду, что возможности применяемых присадок небезграничны.

Для поддержания тетрагидроксоалюмината в стабильном состоянии необходимо, чтобы содержания щелочи в растворе было достаточно для смещения равновесия влево. Уменьшение температуры также сильно влияет на вероятность выпадения осадка, что надлежит принимать во внимание, например, при добавлении холодной воды в ванну. Кроме того, как уже было сказано, состав обрабатываемого сплава может оказывать существенное влияние на конечный результат.

По существующим стандартам, защитной и защитно-декоративной отделке методом анодирования подвергают полуфабрикаты из алюминия марок АД0, АД1 и его сплавов марок АМц, АMr0,5, AMr2, AMr4, АД31, АД35, 1915, 1935 (ГОСТ 9.031-74). Наиболее популярным в России является экструзионный сплав АД31. В связи с тем, что допустимые интервалы содержания основных компонентов лежат в довольно широких пределах, в каждом отдельном случае при выборе той или иной добавки следует учитывать действительный состав обрабатываемых изделий.

Наиболее существенное влияние на качество конечного продукта оказывают такие компоненты, как кремний, цинк, медь, железо и магний. В частности, повышенное содержание железа и кремния может стать причиной неравномерного протравливания поверхности и, как следствие, ухудшению декоративных свойств, а цинка – возникновения так называемого «эффекта отблеска». Компания Alufinish GmbH & Co.KG рекомендует различные добавки в ванны щелочного травления серии Alfisatin.

Одной из последних разработок в этой области является препарат Alfisatin 357, применение которого позволяет обрабатывать специальные (высоколегированные) алюминиевые субстраты и даже дешевый вторичный материал, не опасаясь за качество конечных изделий.

По материалам ALUFINISH