УДК 544.6:691.73


ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ТРАВЛЕНИЯ БЕРИЛЛИЕВОЙ БРОНЗЫ


Герман В.Н., Егорова Л.М.

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет,

м. Харьков, Украина


В настоящее время медные сплавы, в том числе и бериллиевые бронзы являются технически важными сплавами в машиностроительной, электронной, авиационной и других отраслях промышленности. Сложности, возникающие при размерной обработке поверхности медных сплавов, где применяются технологии химического травления требуют детального изучения химического растворения бериллиевых бронз в растворах электролитов различного состава.

Большинство предприятий радиоэлектронной и приборостроительной отраслей промышленности сбрасывают в промсток большие объемы отработанных травильных растворов. Чтобы предотвратить негативные последствия этого сброса необходимо создание технологических схем, которые обеспечивают утилизацию ценных компонентов и регенерацию отработанных травильных растворов. Поэтому очень важно исследование процессов химического растворения медных сплавов и подбор оптимального состава травильного раствора, который обеспечивает качественное травление по нескольким критериям.

С целью оптимизации процесса травления бериллиевой бронзы были проведены исследования химического растворения сплава БрБ2 в растворах различного состава. Растворение сплава БрБ2 в растворах FeCl3 значительно выше, чем в других исследуемых растворах травления, что обусловлено высокой окислительной способностью Fe3+.

Обоснована необходимость хлоридной добавки для поддержания растворения медной компоненты сплава БрБ2 и кислотности раствора для ионизации бериллия. Определена селективность растворения компонентов сплава БрБ2 и модификация поверхности сплава при химическом травлении в хлоридных растворах, что представлено в табл.1:

Таблица 1–Результаты определения содержания ионов меди (ІІ) и бериллия в травильных растворах (время травления бериллиевой бронзы 20 мин.; 25 оС)

содерж ионов,

г/л

Составы растворов, моль/л

0,5 FeCl3 + 1,5 KNO3 + 0,5 HCl

0,5 FeCl3 + 1,5 KNO3

0,5 FeCl3

Be2+

0,0413

0,047

0,0964

Cu2+

3,53

4,7

5,04

коэффициенты селективности компонентов сплава

ZBe

0,6

0,5

0,95

ZCu

1,7

2,04

1,06

Рассчитанные значения коэффициентов селективности бериллия и меди имеют наиболее близкие значения в растворе состава: 0,5 M FeCl3.

Методом электронно-зондового анализа были исследованы поверхность электродов из сплава БрБ2 после травления. Не наблюдается образования плотных пассивирующих слоев на поверхности бериллиевой бронзы после травления во всех исследуемых растворах, что можно видеть на микрофотографиях поверхности из БрБ2 (рис. 1 а-в):


а

б

в

Рис. 1 – Микрофотографии поверхности бронзы БрБ2 после травления при ω=74 об·с–1 в растворах состава, моль/л: а – 0,5 FeCl3 + 1,5 KNO3; б – 0,5 FeCl3 + 1,5 KNO3 + 0,5 HCl; в – 0,5 FeCl3 + 1,5 KNO3 + 0,5 NH4Cl

Показана возможность равномерного и высокоскоростного химического растворения бериллиевой бронзы в кислой среде в присутствии ионов хлора, нитрат-ионов и ионов-окислителя  Fe3+.