Травление металла в домашних условиях. как нанести изображения на железо: пошаговая инструкция

Инструменты и материалы

Гравировка подразумевает использование различного оборудования. В продаже можно встретить специализированные гравировальные станки по металлу. Они используются для украшения ювелирных изделий, жетонов, браслетов, кулонов. Для гравировки подойдёт фрезерный станок со специальными фрезами. Желательно чтобы на них присутствовало алмазное напыление.

Однако лучше использовать лазерную установку. Это дорогое оборудование, которое позволяет быстро выполнять красивые рисунки.

Как выбрать оборудование

При выборе лазерного оборудования для гравировки металла нужно обращать внимание на ряд факторов:

1. Материал, из которого изготовлены направляющие, станина и рабочая часть. Конструкция не должна быть гнутой, иметь трещины или вмятины.
2. Проверить работу лазера при покупке.
3. Панель управления. Лучше покупать станок, оборудованный системой ЧПУ.

Шаг 6: Искусственное старение, шлифовка и очистка

После процесса травления, нужно провести дальнейшую обработку лезвия.

После травления поверхность лезвия становится матовой. Требуется последующая обработка клинка.

Есть несколько вариантов обработки. Какой из способов выбрать, решать вам.

• Искусственное старение поверхности придает ей текстурированный вид. Этот способ подойдет для не очень качественно выполненного травления (скрывает неравномерности травления). Во время обработки трафарет остается на лезвии в течении всего процесса.
• Шлифовка протравленной поверхности. Используйте влажную или сухую наждачную бумагу зернистостью 1500, 2000 или 2500. Можно использовать стальную стружку.

После достижения необходимого результата, удалите шаблон с лезвия с помощью ватных дисков, пропитанных ацетоном. Этим способом вы сможете удалить лак или краску, нанесенные вами на лезвие.

Теперь осталось собрать нож и любоваться плодами своей работы.

Храните кислоту в том же пластиковом контейнере, в котором проводили травление!

Если вы больше не планируете использовать раствор, сдайте его в пункт утилизации опасных отходов или, по крайней мере, нейтрализуйте его пищевой содой. Но, лучше все-же сдать на утилизацию, поскольку в нем содержатся соли металлов, которые могут нанести вред окружающей среде.

Травление нержавеющей стали

Травление нержавеющей стали – немаловажный процесс, который обеспечивает удаление верхнего слоя материала и восстановление первоначального состояния.

Суть в том, что после проведения определённых работ на поверхности нержавейки могут образоваться дефекты в виде сварных швов, оксидов и окалин, которые способны заметно подпортить внешний вид материала, а также ухудшить эксплуатационные и эстетические свойства. Отличительной чертой стали считается наличие оксидохромовой пленки, целью которой является защита верхнего слоя.

Именно из-за неё и возникают вышеперечисленные дефекты, которые с трудом вступают в связь с реагентами. В случае возникновения таких неприятностей можно исправить ситуацию, воспользовавшись специальной процедурой – травление нержавеющей стали.

Процедура травления нержавеющей стали

Химическая и электрохимическая обработка или травление считается одним из лучших способов очистки верхнего слоя нержавейки.

Данная процедура отлично очищает поверхность стали от сварных швов, устраняет деформации различного типа, а также способствует укреплению структуры сплава после термической обработки.

Кроме очистных свойств, процедура обеспечивает восстановление пассивного слоя стали, необходимого для защиты сплава от разрушения структуры при повышенных температурах.

Суть очистки стали 12х18н10т заключается в химическом взаимодействии верхнего слоя с концентрированным кислотным раствором.

В основном используются соляная либо серная кислоты, после чего в ход вступает смесь расплавленной щелочи.

Процесс очистки кислотой имеет две стадии: в первую очередь металл обрабатывается основным кислотным составом, а в заключении сплав выдерживается в ванне с раствором азотной кислоты.

Обрабатывая нержавейку, стоит строго соблюдать этапы технологического процесса. Емкость с раствором, в которую помещен сплав, должна обрабатывать лишь верхние слои металла, дополнительно устраняя имеющиеся повреждения. Не рекомендуется допускать изменение макроструктуры нержавеющей стали, так как железо может потерять свои первоначальные свойства.

Применение травления

Процесс травления широко применим на производстве во время очистки верхних слоев стали от сварных швов, окалин, окислов и ржавчин. Используется во время поиска внутренних дефектов путем снятия верхнего слоя заготовки либо для изучения структуры металла.

Эта процедура обеспечивает зачистку материала, благодаря чему увеличивается адгезия верхнего слоя. Это необходимо для успешного соединения металлической заготовки с другой поверхностью, после чего наносится покрасочный, эмалированный, гальванический слой или другое защитное покрытие.

Такой вид обработки обеспечивает не только быструю очистку заготовки, но и создаёт на верхнем слое металла заданный рисунок. С помощью травления можно вырезать канал любой толщины или оформить сложное изображение.

Процедура применяется в проведении анализа, определяющего образование межкристаллической коррозии у нержавеющей стали.

Кроме этого данный процесс широко используется во время обработки углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, цветных металлов и титана. Эта технология незаменима во время обработки мелких металлических деталей, шестеренок наручных часов.

С помощью неё изготавливаются полупроводниковые микросхемы и печатные платы в электронике. Этот способ обработки обеспечивает образование токопроводящего канала на микросхемах.

В авиастроении травление играет важную роль, так как с помощью этого процесса уменьшается толщина металлических листов, благодаря чему снижается вес самолёта. В нанесении рисунков и надписей данная операция также играет большую роль.

Травление производит рельефное изображение, полученное путем разрушения металлической поверхности согласно определенным шаблонам. В быту операция способствует очистке трубопровода.

В домашних условиях и на производственных участках используется следующие виды обработки:

• Кислотная очистка;
• Электролитическая очистка;
• Очистка пастами.

Достоинства и недостатки электрохимического и химического травления

К плюсам электрохимического травление металла в домашних условиях относится то, что создаваемый рисунок более чёткий, это хорошо видно, если взглянуть на него при увеличении. Однако минусом является то, что этот метод требует наличия электрического прибора, который может быть далеко не у каждого.

К плюсам химического травления относится то, что всё необходимое можно купить в хозяйственном магазине. Эти ингредиенты дёшево стоят, и, что самое главное, не потребуется где-то искать блок питания или другие приборы, способные выдавать от 4 до 7 В. Однако минусом являются неидеальные края рисунка.

Решил поделиться с вами довольно простым способом травления металла в домашних условиях на примере клинка. Итак, нам понадобится:

• собственно, сама железяка (в моем случае, откованный клинок для ножа).
• Маркер или карандаш.
• лак для ногтей (можно порыться в сумочке жены или купить в супермаркете самый дешевый).
• растворитель.
• медный купорос (100-200 грамм).
• наждачная бумага (80, 400, 1200 грид).

Для начала берем клинок, хорошенько проходимся по нему наждачной бумагой и растворителем.

После этого, набросаем на него эскиз предполагаемого рисунка маркером.

Лаком для ногтей аккуратно закрашиваем свой эскиз. Если лак выступает за пределы эскиза — ничего страшного, все это можно легко протравить в дальнейших операциях.

Прошу обратить внимание: Лак образует плёнку, которая защищает металл от травления. Поверхность под лаком травиться не будет

Поверхность под лаком травиться не будет.

Кроме самого рисунка, стоит защитить торцы изделия, а в моем случае еще и РК клинка.

Даем лаку подсохнуть некоторое время, затем начинаем корректировать рисунок и исправлять косяки. Для корректировки можно использовать шило или обычную иголку. Убираем лишние ляпы и правим линии, чтобы они выглядели более плавными.

Теперь начинается химия процесса: Для травления нам нужен раствор медного купороса и соли.

Я использовал на литр воды 100гр. соли и столько же купороса.

Воду для раствора лучше брать горячую(только что скипевшую), чтобы сократить время реакции.

Опускаем наше изделие в раствор, ждем. Предположительное время травления 25-40 минут. Все зависит от того, какая глубина травления вас устроит. Чтобы ускорить реакцию можно увеличить концентрацию купороса.

Во время процесса на клинке образуется рыжий налет, который мешает дальнейшему протеканию реакции травления, поэтому периодически необходимо доставать клинок и промывать его под теплой струй воды. Никаких щеток и металлических губок, в противном случае, вы сорвете лак с изделия. Проверить, достаточно ли глубоко мы протравили можно на ощупь. Раствор сам по себе безвреден, как и налет, так что проверяйте смело. (Единственная опасность — можете испачкать руки)

Здесь, стоит отметить еще один момент: следите, чтобы ваша железка не протравилась слишком глубоко, иначе, раствор начнет съедать не только незащищенную поверхность, но и вгрызаться сбоку под лак, если только вам не нужен эффект искусственного старения.

Как только мы решили, что металл достаточно глубоко протравлен, достаем поделку из раствора, хорошо промываем под напором воды, протираем растворителем, шкурим и полируем наждачкой по возрастающей, начиная с 80 грид, заканчивая 1200 грид. Если под рукой есть бор-машинка, неплохо бы шлифануть ею неровности рисунка.

В конце можно пройтись войлоком, если считаете нужным.

Осталось только сделать рукоять и отполировать клинок до зеркала. К сожалению, изображения готового клинка с ножнами у меня нет, т.к. эти фотографии делались давно и для других целей, а для мастер-класса я решил использовать только сейчас.

Спасибо за внимание. Надеюсь, кому-нибудь оказался полезным

Покрытие поверхности клинка

На сегодняшний день, обработка клинка не ограничивается механической шлифовкой. Немало производителей применяют специальные покрытия, которые позволяют скрыть некоторые недостатки лезвия, делают его более стойким к влиянию внешних факторов и придают оригинальность.

Порошковое

Порошковые и лаковые.В основном, под понятием «порошковое покрытие» имеется ввиду применение эпоксидного порошка или тефлона-S, которые при помощи специальной процедуры с применением электростатического заряда наносятся на поверхность лезвия. Недостатком такой обработки является достаточно толстый слой покрытия, который может нарушать геометрию клинка и негативно сказываться на качестве реза. Именно поэтому, сегодня чаще применяется технология нанесения тонкого слоя лака на поверхность клинка и его дальнейшей термообработки при температуре около 160°C. В итоге образуется твёрдый слой, защищающий поверхность клинка от внешних воздействий. Стоит отметить, что данный тип обработки сравнительно недорогой и повсеместно используется при производстве инструментов из высокоуглеродистой стали.

Твёрдые покрытия

Твёрдые покрытия.Как правило, такой способ покрытия дороже в производстве, но обеспечивает более долговечную и надёжную защиту лезвия от внешних воздействий. Называется он «Physical-Vapor-Deposition» — PVD, что в переводе означает «вакуумный метод покрытия».Он был изобретён в середине 90-х годов и несмотря на сложность в применении (по тем временам) и дороговизну, получил широкое распространение и по сегодняшний день пользуется огромным спросом. К слову, чаще всего встречаются варианты покрытия титано-карбоновым нитридом (TiCN), титано-алюминиевым нитридом (TiAIN) или хром-нитридом (CrN). Любой из вышеописаных материалов при нанесении на лезвие формирует довольно тонкую плёнку, которая эффективно защищает металл от царапин, влаги и других веществ. Ещё такое покрытие характеризуется большей стойкостью нежели порошковое или лаковое. Применяется как для ножей из нержавейки, так и для моделей с клинком из высокоуглеродистой стали.

Инструкция по жидкому травлению ножа

Химический способ проще, не нужно использовать элементы питания. Необходима сильная агрессивная среда. Уже озвучивалось, что способ опасен своими газообразными выделениями. Раскрыть окно или обзавестись хорошей вытяжкой просто необходимо. Снаряжение для безопасности:

• резиновые перчатки;
• респиратор;
• защитные очки;
• рабочий халат.

Избегать попадания на слизистые оболочки тела. Промывкой водичкой не обойдётся. Химический ожог – страшная вещь. С экипировкой разобрались, теперь дело за материалами:

• изоляционная лента;
• лак для ногтей, маркер;
• шлифовальный станок;
• дистиллированная вода в ёмкости;
• пластиковый контейнер;
• растворитель, ацетон;
• запас хлорида железа;
• ватные палочки и диски, зубочистка;
• наждачка различного зерна.

Нож необходимо подготовить заранее. На цельном изделии защитить рукоять изолентой, разборное – разобрать и работать с клинком отдельно.

Создание защитного слоя

Узор необходимый перенести на изделие, требуется обвести защитным слоем. Учитывая, что на участке с покрытием – реакция проходить не будет, и металл останется светлым. Изначально набросок сделать маркером, а затем покрыть лаком для ногтей. Это наилучший вариант. Лак затем можно скорректировать для ровности линий и самого узора.

Узоры для травления на ноже.

Приготовление раствора

В обязательном порядке используем средства индивидуальной защиты. При работе с кислотой необходим под рукой раствор соды, она пригодится при попадании агрессивного вещества на кожу. Правило всех химиков – кислоту льём в воду, ни в коем случае не в обратном порядке:

1. Соотношение хлорного железа и воды, необходимо получить 50/50. Это оптимальный вариант, но для ускорения реакции дозволено применить и другие пропорции.
2. Пластиковый контейнер не следует наполнять целиком, учтите помещение туда изделия. Налив немного дистиллированной воды – столько же наливаем хлорного железа.
3. Пометьте контейнер словами «Кислота», будьте с ним осторожны. Металлическая ёмкость – не подойдёт, есть вероятность вступления в реакцию с раствором.

Учтите, что разведённая жидкость послужит не один раз, десяток клинков реально в ней обработать. По окончании разведения раствора следует перейти к следующему этапу.

Процесс травления

Для получения качественного результата рекомендуется при погружении клинка, производить движения в жидкости. Процесс будет выглядеть, как аккуратное полоскание изделия в растворе. Прикасаться к клинку строго запрещено. Оставлять на длительное время в нём, также не рекомендуется.

Процесс травления ножа.

Профессионалы травления утверждают, что необходимо многократное, недлительное погружение изделия в агрессивную среду. Выглядит это так:

• следует погрузить клинок на 20 секунд;
• вынуть на воздух, на то же время, что и было погружение;
• быстрая промывка под водой из водопроводного крана;
• держим на воздухе 20 секунд;
• и затем опять погружаем в раствор на прежний промежуток времени.

В заключении процесса необходимо хорошо промыть изделие проточной водой, снять защитный слой с помощью ацетона или растворителя. Пройтись наждачной бумагой по клинку начиная от крупного зерна 400 ед. и заканчивая 2000 или 2500. Довести до блеска поможет войлочный круг на шлифстанке.

Согласитесь, изделия из металла (ножи, клинки, амулеты…) выглядят гораздо красивее, если они украшены узорами, орнаментами. Но как нанести узор на металлическую поверхность? Гравировка? Можно и этим методом, однако есть еще несколько. Один из них носит название — художественное электрохимическое травление металла
.
В данной статье вы узнаете, как украсить лезвие ножа. Ниже описан весь процесс от рисования эскиза до процесса травления металла в домашних условиях.

Травление цветных металлов

Стоит отметить, что если ваш контейнер покрыт внутри, травление может испортить его, поэтому придерживайтесь простой нержавеющей стали. Если ваш контейнер не имеет прямых сторон, подобных этому, измерения не будут равномерно распределены. формы, убедитесь, что вы измеряете фактические жидкости перед добавлением каких-либо постоянных меток.

Травление изделия из металла

Устали от того же старого взгляда вашего любимого ножа? Не было бы неплохо добавить вспышку к вашему клинку? Конечно, вы могли бы выгравировать, но это действительно дорого. Вы также можете попробовать свои силы на гравюре, но один ложный ход превратит ваш любимый клинок в мусор. Кислотное травление дает вашему любимому лезвию или многофункциональному инструменту индивидуальный внешний вид без высокой цены и высокой вероятности завинчивания.

Фиксация трафарета

Создание рисунка с использованием трафарета — один из немногих случаев, когда не стоит доверять своим пальчикам. В ходе кропотливой работы они устают удерживать пластик на месте, а добиться ровного прилегания и вовсе непросто. Поэтому, если вы используете обычный пластиковый трафарет, а не тонкий силиконовый на клеевой основе, следует воспользоваться средствами для фиксации – специальным клеем или малярным скотчем. Они легко снимаются и не оставляют следов на работе.

Пользуясь клеящимися трафаретами или строительным скотчем важно помнить два момента:

1. Трафарет на клеевой основе можно использовать только тогда, когда все предыдущие слои краски/лака или других художественных материалов, использованных в изделии, уже полностью просохли

. Если вы только что просушили феном слой лака, дайте ему время остыть, прежде, чем лепить на поверхность трафарет. Иначе клейкая основа легко поведёт за собой свежую краску/лак.

2. Если трафарет на клеевой основе новый (также это касается наклеивания малярного скотча) — то рекомендуется 1-2 раза прилепить-отлепить его на любую ткань, чтобы уменьшить липкость.

Принцип травления при помощи электролиза

Для металлических изделий применяют два способа: кислотный (жидкий) и электрохимический. Используют их для снятия окалины и оксидных пленок. Соблюдение правил протравки: время выдержки и концентрация раствора, залог успешного процесса.

Процесс электролиза.

Немаловажно тщательное обезжиривание детали. Небольшое жирное пятно, приведёт в непригодность все труды мастера

При работе с лаками необходимо соблюдать осторожность, они легко воспламеняемы. К этому относится и сам процесс

В любом виде – он небезопасен. Относится к нему необходимо с осторожностью и внимательностью.

Для чего применяют травление

Травление как способ обработки металла позволяет мастеру выполнять технические  действия. Однако, если говорить про травление в домашних условиях, то чаще всего его используют для создания орнаментов и декоративных узоров на клинках и других металлических изделиях.

Сегодня многие люди занимаются производством всевозможного холодного оружия и инструмента в домашних условиях. При этом, подобные авторские вещи украшаются орнаментом. Травление ножа, топора позволяет мастеру  быстро создать своеобразное декоративное украшение лезвия.

Начиная работы, травильщик первым делом подготавливает эскиз будущего орнамента или рисунка. Сегодня это можно легко сделать с помощью специальных программ, которые позволяют создавать изображения. Если узор планируется нанести на обе стороны клинка, то тогда распечатывают два эскиза. После того как изображение подготовлено, оно переносится на лезвие с помощью ручки, а в дальнейшем процарапывается с помощью скрабера.

При этом еще до нанесения рисунка,  металлическую поверхность нужно хорошо вычистить, освободить от ржавчины. Дальше железо в местах нанесения узора обрабатывается специальным составом  и обезжиривается. Также следует позаботиться о торцах будущего ножа, защитив их от последствий воздействия соленого раствора или кислоты.

Травление можно производить двумя разными способами. Первый предполагает полное погружение  металла в емкость с электролизом. Второй вариант это точечное нанесение кислотного состава на конкретные участки поверхности с помощью ватного тампона. В обычных условиях изделие погружается в раствор на десять, пятнадцать минут. Однако, этот параметр сильно зависит от типа выбранного электролиза.

После того как травление окончено, лезвие промывают водой и проверяют полученный результат. Если все получилось как надо, тогда остается произвести шлифовку ножа, удалив, таким образом, остатки коррозии, придав ему соответствующий вид.

Метод позволяет создавать по-настоящему замечательные и красивые изделия.

Какое оборудование необходимо для успешного травления в домашних условиях

Травление металла в домашних условиях это достаточно простая процедура, которая не требует от человека особых навыков. Но для того чтобы произвести успешное травление нужно подготовить некоторые предметы и оборудование.

• Емкость из стекла или пластика. Только такие материалы могут выдержать химическую реакцию, которая сопровождает процедуру , а также способны противостоять кислотной среде.
• Соль поваренная. Это вещество чаще всего используется для создания электролиза.
• Медная пластина. Они играет роль клеммы, которая распространяет ток внутри емкости.
• Источник энергии. В качестве него может использоваться зарядка для телефона.
• Провода для соединения клемм и зарядного устройства.

Травление с помощью зарядного устройства от телефона, как показывает практика, позволяет эффективно обрабатывать даже поверхности, сделанные из стали высокой стойкости.

Виды травления

Основные разновидности применяемой в промышленности обработки металлов:

• электролитическое – бывает катодное и анодное;
• химическое;
• плазменное.

Электролитическое травление

Электролитическая или гальваническая обработка металла применяется для быстрой очистки деталей, нанесения гравировок и получения пазов. Металлические детали погружают в кислотный или солевой электролит. Деталь становится катодом – отрицательным электродом или анодом – положительным электродом. Поэтому классифицируют два типа электролитического травления – катодное и анодное.

1. Катодное травление. Метод применяется для снятия окалины с поверхности изделий из углеродистых сталей после горячей прокатки или проведения закалки в масле. При катодном травлении материалом для анода служит свинец, электролитом является раствор соляной, серной кислоты или соли щелочного металла. В процессе электролиза на катоде активно выделяется газообразный водород, который взаимодействует с железом, и отрывает окалину. Металлическая поверхность при катодном методе активно насыщается водородом, что повышает хрупкость заготовки. Поэтому для тонкостенных изделий катодный способ не применяют.
2. Анодная электрохимическая очистка. Это самый распространённый в машиностроении способ. Процесс заключается в механическом отрывании на аноде оксидной плёнки кислородом и смешивании с электролитом металлических молекул. Электролит представляет собой раствор кислот или солей обрабатываемого металла. В качестве катода применяют свинец, медь и другие металлы. При анодной обработке поверхность изделий становится чистой, с небольшой шероховатостью, а металл растворяется в электролите. При этом способе существует риск уменьшения толщины заготовки и перетравливания.

Химическое травление

Метод химической обработки используют для очистки поверхности детали от оксидной плёнки, окалины и ржавчины для заготовок из следующих материалов:

• чёрных металлов;
• нержавеющих и жаропрочных сталей;
• титана и его сплавов;
• алюминия.

Для травления применяют серную, соляную или азотную кислоту. Заготовку погружают в кислотный или щелочной раствор, расплав соли и выдерживают на протяжении нужного временного интервала. Необходимое время для очистки может составлять от 1 до 120 минут.

Процесс очистки происходит за счёт выделения водорода при взаимодействии кислоты с металлом. Молекулы кислоты проникают через поры и трещины под оксидную плёнку. Там они взаимодействуют с металлической поверхностью, выделяется водород. Выделяющийся газ отрывает оксидную плёнку и очищает деталь.

Одновременно с оксидами в кислоте растворяется обрабатываемый металл. Чтобы предотвратить этот процесс используются ингибиторы коррозии.

Плазменное травление

При ионно-плазменном способе очистка и снятие поверхностного слоя происходит путём бомбардировки детали ионами инертных газов, которые не вступают в химическую реакцию с молекулами обрабатываемого материала. Позволяет делать высокоточные насечки, пазы с точностью до 10 нм. Технология применяется в микроэлектронике.

Плазмохимический метод предусматривает возбуждение плазмы в химически активной среде, что вызывает образование ионов и радикалов. Активные частицы, попадая на металлическую поверхность, вызывают химическую реакцию. При этом образуются лёгкие соединения, которые удаляются из окружающей воздушной среды вакуумными насосами.

Метод основывается на химических реакциях, возникающих при использовании химически активных газов, таких как кислород, обладающих большой реакционной способностью. Эти газы активно взаимодействуют в плазме газового разряда. В отличие от плазменной обработки в инертных газах при этом способе очистки активный газ вступает в реакцию только с определёнными молекулами.

Недостатком этого метода является боковое расширение пазов.