Удаление металлов с металлических покрытий

Конторов Андрей Михайлович; Глущенко Александр Юрьевич

Проблема удаления меди и других тяжелых металлов с металлических поверхностей и из окружающей среды является актуальной задачей. В частности, удаление медного нагара, накипи в оружии является важной задачей. Но кроме этого, например, увеличение использования тяжелых металлов в обрабатывающей промышленности часто приводит к образованию большого количества сточных вод и водных отходов, содержащих смеси тяжелых металлов, таких как медь и никель. В настоящее время тяжелые металлы являются экологическим приоритетом загрязняющих веществ и становятся наиболее серьезными и экологическими проблемами. В последние годы были изучены удаление таковых из различных промышленных стоков и очистка металлов [1, 2].

Существуют исследования, посвященные электрохимическому извлечению меди и никеля из кислотных травильных растворов, используемых для обработки металлических поверхностей. В других исследованиях рассмотрен широкий спектр оксидов металлов, таких как оксиды железа, оксиды магния, оксиды титана, оксиды цинка, оксиды вольфрама, оксиды меди, композиты оксидов металлов и композиты графен-металлоксиды, имеющие различные структурные, кристаллические и морфологические особенности, с акцентом на последние разработки, проблемы и возможности для адсорбционного удаления и фотокаталитического разложения органических загрязнителей, а именно. красители, пестициды, фенольные соединения.

В данной статье рассмотрены различные составы, в основном содержащие кислоты, которые применяются для удаления меди и других металлов с металлических поверхностей.

Особое внимание уделено ПАВам, которые также используются для удаления меди.

Приведены и чисто народные средства удаления металлов и меди.

Для удаления металлических покрытий предлагаются нижеприведенные составы.

Таблица 1

Состав для удаления никеля со стали

Состав смеси для удаления никеля со стали:	В частях (по объему)
Состав 1
Азотная кислота	2
Серная кислота	1
Сернокислое железо (окисное ) = FeSO₄*7H₂O	5-10 (да, насыпать)
Состав 2
Азотная кислота	8
Вода	2
Состав 3
Азотная кислота	7
Уксусная кислота (ледяная=чистая)	3

Таблица 2

Состав для удаления никеля с меди и ее сплавов

Состав раствора для удаления никеля с меди и ее сплавов:	г/л(воды)
Состав 1
Пара-нитробензойная кислота = C₇H₅NO₄	40-75
Серная кислота	180
Состав 2
Пара-нитробензойная кислота = C₇H₅NO₄	35
Этилендиамин = H₂NCH₂CH₂NH₂	65
Тиомочевина = CS(NH₂)₂	5-7

Таблица 3

Состав для удаления никеля с алюминия

Состав смеси для удаления никеля с алюминия:

Азотная кислота

Таблица 4

Состав для удаления меди со стали

Состав раствора для удаления меди со стали:	г/л(воды)
Состав 1
Пара-нитробензойная кислота = C₇H₅NO₄	90
Диэтилентриамин = ДЭТА C₄H1₃N₃ = NH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂	150
Хлорид аммония = NH₄Cl	50
Состав 2
Пиросернокислый натрий = Na₂S₂O₇	70
Аммиак = NH₃ = (25%-ный раствор)	330
Состав 3
Серная кислота	50
Хромовый ангидрид = CrO₃ (весьма химически активное вещество, способен вызвать при соприкосновении с органическими веществами возгорания и взрывы)	500

Таблица 5

Состав для удаления меди с алюминия и его сплавов (с цинкатной обработкой)

Состав раствора для удаления меди с алюминия и его сплавов (с цинкатной обработкой):	г/л (воды)
Состав 1
Хромовый ангидрид = CrO₃ (весьма химически активное вещество, способен вызвать при соприкосновении с органическими веществами возгорания и взрывы)	480
Серная кислота	40
Состав 2
Азотная кислота	-

Таблица 6

Состав для удаления серебра со стали

Состав смеси для удаления серебра со стали:	В частях (по объему)
Состав 1
Азотная кислота	50
Серная кислота	850
Состав2
Азотная кислота	-

Таблица 7

Состав для удаления серебра с меди и ее сплавов

Состав смеси для серебра с меди и ее сплавов:

Азотная кислота

Таблица 8

Состав для удаления хрома со стали

Состав раствора для удаления хрома со стали:	г/л (воды)
Гидроксид натрия = Химическая формула NaOH	200

Таблица 9

Состав для удаления хрома с меди и ее сплавов

Состав смеси для удаления хрома с меди и ее сплавов:

Соляная кислота 10% раствор

Таблица 10

Состав для удаления цинка со стали

Состав раствора для удаления цинка со стали:	г/л (воды)
Соляная кислота	20

Таблица 11

Состав для удаления цинка с меди и ее сплавов

Состав смеси для удаления цинка с меди и ее сплавов:

Серная кислота концентрированная

Таблица 11

Состав для удаления кадмия и цинка с любых металлов

Состав раствора для удаления кадмия и цинка с любых металлов:

Нитрат алюминия = Al(NO₃)₃

Таблица 12

Состав для удаления олова со стали

Состав раствора для удаления олова со стали:	г/л (воды)
Гидроксид натрия Химическая формула NaOH	120
Пара-нитробензойная кислота = C₇H₅NO₄	30

Таблица 13

Состав для удаления олова с меди и ее сплавов

Состав раствора для удаления олова с меди и ее сплавов:	г/л (воды)
Гидроксид натрия = Химическая формула NaOH	120
Пара-нитробензойная кислота = C₇H₅NO₄	30

Таблица 14

Состав для удаления свинца со стали, меди и ее сплавов

Состав для удаления свинца со стали, меди и ее сплавов	г/л (воды)
Ледяная уксусная кислота	10%
Перекись водорода	18%
вода	72%

Большинством гальваников растворы для удаления металлопокрытий воспринимаются как неизбежное зло: это усложняет и удорожает процесс обработки поверхности.

Но это единственный способ избавиться от последствий ошибок, которые возникли при выполнении предыдущих операций и получить покрытие, которое соответствует заданным стандартам и нормам.

Различают растворы, приготовленные самостоятельно по традиционным формулам, либо составы, выпущенные промышленным способом.

Среди наиболее часто встречающихся причин удаления покрытий стоит назвать:

несоответствующий внешний вид,
недостаточная равномерность слоя,
недостаточная толщина покрытия,
неровные края или другие дефекты,
недостаточная сила сцепления пятна, тусклые участки, не устраняемые промывкой.

Процесс удаления покрытия должен быть максимально щадящим, т.е. он должен быть направлен на устранение нанесенного слоя без каких-либо последствий для подложки.

Выбрав между щелочью и кислотой, нужно определиться с концентрацией раствора. Использование комплексообразователей должен решать специалист технолог

Ниже будут описаны испытанные на практике методы удаления покрытий, а также конкретные примеры,

Наиболее распространенные процессы снятия покрытий перечислены в Таблице 15.

Таблица 15

Избранные процессы для химического (Х) и электрохимического (Э) удаления покрытий

Кадмий на стали	Х	Конц. НCl, 16 г на л SbO₃ или SbCl₃
Кадмий на стали	Х	130 г на л NH₄NO₃
Хром на меди	Х	10-30% HCl, в объемном отношении, при 30-500 С
Хром на никеле	Х	10-30% HCl, в объемном отношении, при 30-500 С
Э	45-90 г на л NaOH при 6 В
Э	50 г на л Na₂СO₃ при 5-10 A на дм-2
Хром на стали	Аналогично хрому на никеле
Медь на стали	Х	500 г на л CrO₃ + 50 г на л H₂SO₄ при 200С
	Х	60 г на л нитроароматического реагента + 15 г на л NaCN + 20 г на л NaOH при 600 С
	Э	250 г на л CrO₃ при 200С и 5A на дм-2
Медь на цинке	Э	120 г на л Na₂S при 2 В
Э	220 г на л CrO₃ + 2 г на л H₂SO₄ при 200С и 10A на дм-2 переменного тока
Медь-цинк (бронза) на стали	Х	62,5% NH₄OН в объемном соотношении + 37,5% H₂O₂ в объемном соотношении при 200С
	Х	37,5% NH₄OН в объемном соотношении + 75 г на л L (NH₄)₂S₂O₈ при 200С
	Э	190 г на л NaNO₃ при 2 A на дм-2 при 200С
Золото на меди	Э	15 г на л KCN + 10 г на л Na₂CO₃ + 50 г на л K₄Fe(CN)₆ при 600С и 6 B
Золото на никеле	Х	120 г на л NаСN при 200С; H₂O₂ (100 объемов) добавляется постепенно после начала процесса снятия покрытий; следует избегать перегрева и пенообразования
Золото на никеле	Э	90 г на л NaСN + 15 г на л NaOH при 200С b 6 B
Свинец на меди	Х	Конц. HNO₃ + 300 г на л NH₄F₂ + 125 г на л Н₂О₂ при 20-400С
Свинец на меди	Э	70-100 г на л NaОН + 50 г на л сегнетовой соли при 20-800С и 2-4 В, стальные катоды
Никель на стали, меди, цинке	Х	Конц. HNO₃
	Х	(Только для цинка) 50% H₂SO₄ при 60-700С
	Х	(только для стали) 60 г на л нитроароматического реагента + 150 г на л NaCN + 20 г на л NaOH при 60-800 С
	Э	60-90% H₂SO₄ в объемном соотношении + 30 г на л глицерина или 10-15 А на дм при 200С
	Э	550 г на л NaNО₃ при 10 А на дм и 950С
Химический никель (Ni-P)	Х	60 г на л нитроароматического реагента + 120 г на л этилендиамина + 60 г на л NaOH при 750 С
Родий на подслое никеля	Э	50% H₂SO₄ в объемном соотношении при 7 В при 650С – одновременное растворение родия и никеля
Серебро на бронзе	Х	95% H₂SO₄ в объемном соотношении + 5% НNО₃ в объемном соотношении при 7 В при 800С
Серебро на стали	Э	30 г на л NaCN при 4-5 В
Олово на меди	Э	120 г на л NaOH (анод.) при 200С
Олово на стали	Х	Конц. НCl, 16 г на л SbO3 или SbCl3
Олово на стали	Х	(снятие подслоя меди) 30 г на л нитроароматического реагента + 120 г на л NaOH при 800С
Цинк на стали	Х	Конц. НCl, 16 г на л SbO3 или SbCl3
Цинк на стали	Э	100 г на л NaОН при 2 А на дм и 20-400С

Безопасными являются следующие меры ускорения реакции растворения:

нагрев до 60-700С (более высокая температура может негативно сказаться на результате),
перемешивание; если применяются окислители – следует рассмотреть возможность воздушного или кислородного перемешивания,
использование анодного тока,
корректировка уровня рН, особенно в случаях, когда электролит сильно истощен.

Выбор окислителя целиком зависит от его свойств, которые напрямую связаны со стоимостью добавки – чем дороже окислитель, тем сильнее выражены его свойства.

Таблица 16

Окислители, использующиеся в растворах для снятия покрытий

Неорганические	Органические
Хлорид железа	Нитробензол
Сернокислый церий	Нитрохлорбензол
Перекись водорода	Нитроанилин
Азотная кислота	Нитрофенол
Хроматы или дихроматы	Нитрофталевая кислота
Хлорит или перхлорат
Гипохлораты
Бромноватокислые соли или йодаты
Марганцовокислая соль

Комплексообразователи, применяющиеся в электролитах при нанесении покрытий, могут быть добавлены и в растворы для их снятия, поскольку в обоих случаях они призваны выполнять одну функцию – способствовать растворению металлического слоя на поверхности изделия (см. таблицу 17).

Таблица 17

Наиболее распространенные комплексообразователи

Цианиды, гидроксилы, аммиак/ амины

Пирофосфат

Сульфит, триосульфат

Карбоновые кислоты

Растворы для снятия агрессивны и токсичны и не могут быть использованы заново, как это обычно происходит в случае с растворами промывки и отработанными электролитами [2-8].

ПАВы для очистки металлов

По своей природе и свойствам загрязнения на поверхности металла бывают различными. Термическая окалина, продукты коррозии, сульфидные или окисные плёнки появляются во время взаимодействия металла с окружающей средой и сильно связаны с ним силами химического взаимодействия. Различные загрязнения в виде абразивов, охлаждающих эмульсий, жиров, консервационных смазок, остатков полировочных паст, связаны с металлом адгезионными силами. Загрязнения первого типа удаляют травлением, прерывающие их химическую связь с металлом. Загрязнения второго типа удаляют в процессе обезжиривания, ослабляющего адгезионные силы.

Современные ПАВ делятся на следующие классы:

Катионактивные,
Амфолитные,
Неионогенные,
Анионактивные.

Самый дешевый, пожаробезопасный и наименее токсичный способ – обезжиривание водными моющими растворами. Он основан на химическом разрушении омыляемых жиров и масел и солюбилизации и эмульгировании неомыляемых загрязнений.

Добавки в ванну ПАВ применяют для улучшения качества очистки поверхности деталей от различных загрязнений, уменьшения продолжительности процесса, снижения щелочности водных обезжиривающих растворов. На сегодняшний день применяют анионоактивные ПАВ: алкилсульфонат, сульфонол НП-3, сульфонол НП-1, ДС-РАС; неионогенные ПАВ: синтанол ДС-10, синтамид-5, препараты ОП, а также «контакт Петрова» и ряд других [9-12].

Таблица 18

Обезжиривание органическими растворителями

Характер загрязнения	Основной металл	Растворитель	Режим обработки			Дополнительные указания
			Тем-ра, °С	Время, мин.
				Погруж-я	Выдержки в парах раст-ля
Рабочие и консервационные масла и смазки	Все металлы, кроме титана	ТЕТРАХЛОРЭТИЛЕН (который еще называют перхлорэтилен или PERC, сокращенно перхлор)	121	Не менее 0,5	0,5…5,0	–
Полировальные и шлифовальные пасты	Все металлы, кроме титана, все полированные покрытия					Допускается: обрабатывать с применением ультразвука при температуре не выше 50° С; вводить 1-3 г/дм 3 катионата-10
Рабочие и консервационные масла и смазки	Все металлы, кроме серебра, титана	ТРИХЛОРЭТИЛЕН (техн.) (Trichoraetylenum или ТХЭ, TCE)	87			pH водной вытяжки трихлорэтилена должен быть не ниже ≥6,8; для стабилизации трихлорэтилена применяют один из перечисленных стабилизаторов: триэтиламин ≈0,01 г/дм 3; монобутиламин ≈0,01 г/дм 3 ; уротропин ≈0,01 г/дм 3 . Обезжиривание деталей из алюминия, меди и их сплавов, медных покрытий проводят при температуре не выше 70° С.
Полировальные и шлифовальные пасты	Все металлы, кроме серебра, титана; Все полированные покрытия, кроме серебряных, медных, и из медных сплавов					pH водной вытяжки трихлорэтилена должен быть не ниже ≥6,8; для стабилизации трихлорэтилена применяют один из перечисленных стабилизаторов: триэтиламин ≈0,01 г/дм 3 ; монобутиламин ≈ 0,01 г/дм 3 ; уротропин ≈0,01 г/дм 3 . Обезжиривание деталей из алюминия, меди и их сплавов, медных покрытий проводят при температуре не выше 70° С. Допускается: обрабатывать с применением ультразвука при температуре не более 50° С; вводить 1-3 г/дм 3 катионата-10

Таблица 19

Составы растворов (г/л) для химического обезжиривания (Обезжиривание, травление и полирование металлов» Грилихес С.Я., Ленинград, Машиностроение, 1977 год)

Состав и режим

Номер раствора

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Едкий натр NaOH или едкое кали KOH

–

25…30

10…15

–

80…100

–

5…8

–

Углекислый натрий Na₂CO₃

–

10…20

25…30

30…40

20…30

–

80…100

40…50

–

15…20

Тринатрийфосфат Na₃PO₄·10H₂O

10…20

5…10

40…50

50…70

30…50

50…60

10…15

30…40

10…15

40…50

25…30

Триполифосфат натрия Na₅P₃O₁₀·10H₂O

5…8

3…5

–

5…10

20…30

–

Метасиликат натрия Na₂O·SiO₂

–

1…2

2…3

3…5

10…12

2…4

–

3…5

–

Препарат ОП-7 или ОП-10

–

3…5

–

Синтанал ДС-10

8…10

5…10

–

8…10

–

2…4

–

3…4

Контакт Петрова

–

1…2

–

40…50

–

Сульфонол НП-3

–

1…2

–

4…6

–

Таблица 20

Обезжиривание электрохимическое

Основной металл или покрытия	Состав электролита		Режим обработки				Дополнительные указания
	Наименование компонента	Количество, г/дм 3	Температура, °С	Плотность тока, А/дм²	Время, мин
					на катоде	на аноде
Сталь всех марок, ковар	Состав 1:		50 -70	2 – 8	0,5 – 5,0	0,5 – 3,0	Обработку проводят и во вращательных установках. Допускается перемешивание сжатым воздухом. При образовании большого количества пены в раствор добавляют 0,03-0,05 г/дм 3 эмульсии КЭ-10-21. Допускается заменять силикат натрия растворимый эквивалентным количеством стекла натриевого жидкого.
	– натр едкий тех., марка ТР;	20 – 40
	– тринатрийфосфат	5 – 15
	– обезжириватель ДВ-301	1,4 – 1,9
	– силикат натрия растворимый	10 – 30
Все металлы и сплавы, покрытия	Состав 2:		30 – 80	2 – 10	0,5 – 10	1 – 5	Допускается вводить 5-10 г/дм 3 едкого натра технического, марки ТР. Допускается вводить 3-5 г/дм 3 стекла натриевого жидкого или соответствующее количество метасиликата натрия. При обработке меди и её сплавов перед нанесением на них медных покрытий из цианистых электролитов, допускается вводить 5-15 г/дм 3 цианистого натрия; обработку проводят только на катоде при температуре 30-40° С, плотность тока до 5 А/дм 2 .
	– тринатрийфосфат	20 – 40
	– сода кальцинированная, тех.	20 – 40
Цинковые сплавы, в том числе ЦАМ	Состав 3:		60 – 70	1 – 2	0,5	–	Допускается стекло натриевое жидкое заменять на соответствующее количество метасиликата натрия.

Как удалить медь с поверхности материалов

Медь – это ценный металл, имеющий множество применений. Многие вещи, которые раньше изготавливались из цельной меди, теперь изготавливаются из других материалов и просто покрываются медью снаружи. Это медное покрытие можно удалить, растворив медь специальными химикатами или отшлифовав ее. Сначала мы приведем чисто “народные средства” удаления меди с поверхности металлов

Растворение меди с помощью бытовых средств

Налейте перекись водорода в стакан. Перекись водорода поможет окислить медь. К сожалению, она может довольно быстро разрушаться. Начните с примерно 30 мл 35% раствора перекиси водорода в мензурке.
Добавьте уксус. Добавьте в два раза больше уксуса, чем вы использовали, когда добавляли перекись водорода.
Погрузите материал. Когда вы погрузите материал в воду, вы начнете видеть пузыри. Это признак того, что реакция идет. По мере протекания реакции вы начнете замечать, что раствор становится синим. Обратите внимание, что эта реакция занимает много времени. Чтобы просто удалить медь с пенни, могут потребоваться часы или дни.

Ионизация меди концентрированной кислотой

1. Поместите материал в стеклянный стакан. Добавьте материал с медным покрытием в стеклянный стакан. Если она большего объема используйте стеклянную ванну или поднос.

Помещайте в мензурку только изделия, изготовленные из золота, платины, железа, никеля, алюминия, хрома или кобальта.

2. Добавьте азотную кислоту в стакан. Налейте концентрированную азотную кислоту в стакан. Над поверхностью жидкости образуется темный газ. Это газообразный диоксид азота.

При применении азотной кислоты следует соблюдать технику безопасности – надевайте перчатки и защитные очки, не допускать попадания кислоты на кожу или в глаза, не вдыхать пары кислоты.

Диоксид азота токсичен. Его можно применять в вытяжном шкафу Его нельзя вдыхать.
При попадании кислоты на кожу или в глаза промывайте их водой в течение 15 минут.

3. Налейте воду. Когда реакция завершится, налейте воду в стакан или колбу. Это разбавит ионы меди и создаст светло-голубой цвет. Это также разбавит избыток кислоты и позволит вам извлечь оставшийся материал.

Для удаления материала следует использовать щипцы. Не опускайте руку в раствор!

Измельчение меди

1. Выберите шлифовальный инструмент. В зависимости от размера объекта вы можете использовать шлифовальный круг, шлифовальную машину или даже пескоструйную машину.

2. Измельчите медь с поверхности. Шлифование удаляет слой меди механически, а не химически. Вы также должны быть в защитных очках и респираторе.

Вдыхание металлической стружки может быть опасным.
Металлическая стружка может резать глаза, если она попадет в них.

3. Разгладьте материал под ним. Как только вы удалите слой меди, вы заметите бороздки и отметины, оставшиеся на материале под ним. Разгладьте поверхность материала, отшлифовав эти канавки более мелкой наждачной бумагой и начисто вытирая поверхность

4. Отполируйте любой металл снизу. Если вы удаляете медь с поверхности другого металла, вам может потребоваться отполировать этот металл после этого. У большинства металлов есть специальные полироли, которые вы можете приобрести в продаже [13-25].

Удаление медных покрытий.

Механическое шлифование применяют для снятия толстослойных медных покрытий методом погружения медь удаляют в щелочных сульфидных растворах. Для растворения серы раствор кипятят 30 мин. Медь в нем снимают при 85 –95°С, скорость снятия10 мкм/мин. После травления медь удаляют с деталей струей воды в виде сульфида, а остаток сульфида (до полного удаления меди) устраняют в растворе, содержащем 120 г/л NaCN. При удалении меди в серосодержащих растворах с таких металлов, как латунь, магний и алюминий, необходимо следить, чтобы не было разъедания этих металлов.

Для удаления меди со стальных деталей, а также с цинка или никеля следует применять раствор CrO₃ (450-480 г/л) и H₂SO₄ (35-40 мл/л). Температура раствора 20 – 25°С.

Анодное растворение меди со стали ведут в растворе (в г/л): при температуре 20-25°С, напряжение 6 В, катоды – из свинца. Скорость растворения составляет

50 мкм/ч. При удалении толстых медных покрытий концентрацию NaCN рекомендуется повышать до 250 – 300 г/л.

Для снятия меди с цинкового литья применяют состав (в г/л):

Температура 20-25°С, i к = 7 ÷ 14 А/дм 2. Для снятия меди с алюминия применяют 5%-ный (массовые доли) раствор H ₂ SO ₄ (1,84). Температура 20-40°С, i к = 5 ÷ 7 А/дм 2, катод – из свинца или угля.

Со стали медь снимают в растворе (в г/л):

Хромовый ангидрид 200-400

Сульфат аммония 100 – 150

Удаление меди с печатных схем ведут в составе (в г/л):

H₂SO₄ (1,84), мл/л 100-125

K₂S₂O₈ 20-25

Вместо добавки AgNO 3 можно применять соли золота или платины в количестве 0,001–0,1 г/л.

Как удалить медное покрытие с металла

Для удаления некачественных металлических пленок или для очистки какого-либо реставрируемого металлического изделия. обычно этот процесс необходим

Все нижеприведенные растворы работают хорошо при повышенных температурах.

Составы растворов для удаления металлических покрытий частями (по объему)

Для удаления меди со стали

Нитробензойная кислота – 90, диэтилентриамин – 150, хлористый аммоний – 50. Температура раствора – 80°С.

Пиросернокислый натрий – 70, аммиак (25%-ный раствор) – 330. Температура раствора – 60°.

Серная кислота – 50, хромовый ангидрид – 500. Температура раствора – 20°С.

Для удаления меди с алюминия и его сплавов (с цинкатной обработкой)

Хромовый ангидрид – 480, серная кислота – 40. Температура раствора – 20. 70°С.

Техническая азотная кислота. Температура раствора – 50°С.

Способ удаления меди с поверхности изделий из черных металлов

Иногда возникает потребность в удалении слоя меди со стальной детали без повреждения основного металла, например, это может иметь место при удалении омеднения с канала ствола орудия после стрельбы, при удалении меди с деталей, подвергнутых частичной цементации, и др.

При изыскании раствора для снятия меди с черных металлов авторы принимали во внимание, что раствор хромового ангидрида, применяемый для хромирования, растворяет медь, но практически не действует на черные металлы. Однако опыт, проведенный с раствором одного только хромового ангидрида, доказал очень малую скорость растворения по сравнению с действием хромового электролита, содержащего серную кислоту.

Таким образом существенным является наличие в растворе хромового ангидрида, с одной стороны, аниона серной кислоты, а с другой катиона аммония.

Наилучшие результаты получаются при одновременном присутствии обоих этих ионов.

Как пример можно привести нижеследующий: рецепт хромового ангидрида от 300 до 600 г, сернокислого аммония от 100 до 150 г на 1 литр воды.

Процесс состоит в протирании омедненной поверхности тряпками, смоченными раствором хромовой кислоты с добавкой аммонийных и сернокислых солей или в погружении де талей в раствор того же состава.

После удаления меди поверхность промывается водой или щелочным раствором, вытирается насухо и смазывается маслом или иным подходящими материалом.

Ниже мы опишем несколько патентов и статей, в которых описывается процесс удаления меди с поверхности металлов [25-30].

В патенте CA2023943 A1 описан процесс очистки для выборочного удаления медных отложений с металлических поверхностей

Элементарная медь в отложениях, содержащих оксид, контактирует с О₂ с образованием оксида меди, а затем отложения контактируют с водным раствором, содержащий NH₄OH и неорганические соли NH4, для селективного удаления оксидов Cu. Водный раствор содержит 0,04-10 мас. % NH₃ и 0,01-4 мас. % солей NH₄, вводят O₂, перемешивают и нагревают до ≥100°С для увеличения удаления оксидов меди. Соль NH₄выбрана из NH₄HCO₃, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₂CO₃ и (NH₄)₃PO₄. Процесс подходит для внутренней очистки трубопроводных систем, котлов и водонагревателей от оксидов меди из смешанных отложений. Таким образом, стальную трубу с медным покрытием фитинги очищали при температуре ~150 °С в водной ванне, барботируемой O₂, со скоростью 20-90 фут3/мин. Ванна, содержащая 10 об.% водного раствора 30 весовых % NH₃ и 0,1 весовых % N H₄HCO₃ показали удаление Cu за ∼2 ч при низкой скорости подачи O₂ и за ∼1 ч при низкой скорости подачи O₂ [31, 32].

В патенте CS212859 B1 описана ванна для удаления отложений с повышенным содержанием меди с металлических поверхностей. Водная промывочная ванна содержит HCl 2-12, FeCl₃ 2-12, NH₄Cl 0-15, ингибитор коррозии 0,02-0,6 и детергент 0-0,1 мас.%.Так, промывочная ванна, содержащая HCl 5, FeCl₃ 8, NH₄Cl 8, дибензилсульфоксид [621-08-9], содержащий ингибитор коррозии 0,3, иуротропин [100-97-0] 0,1% применяли для очистки котельных труб, имеющих отложения, содержащие ~80% Cu. Отложения были удалены в 4-6 ч [33, 34].

В патенте US3803042 A описан состав и способ удаления медьсодержащей окалины с металлов. Описаны водные растворы для удаления окалины оксида железа и отложений меди со стальных поверхностей. Растворы предпочтительно содержат 5-10 HCl, H₂SO₄или сульфаминовой кислоты, или 15-20 H₃PO₄, 0,5-3 л смешанного комплексообразователя, таких как 40 тиомочевины и 60 мас.% гексагидропиримидин-2-тиона (I), и ≤1 об.% соед. ингибитора ржавчины. Комплексообразовающий агент должен содержать ≥2 соединений для максимальной эффективности; один представляет собой тиомочевину, а другой – другую тиомочевину или тион. масса комплексообразователя должна быть в 4-8 раз больше массы удаляемой меди. Растворы, содержащие смешанные комплексообразователи удалено больше отложений Cu, чем общее количество отложений, удаленных при использовании каждого соединения отдельно. Хорошее удаление меди с медного покрытия стальной трубы проржавевшая паром при 1000°С, была получена перемешиванием 5 часов при 140-175°С в водных растворах, содержащих 3,5 бисульфата, органические или минеральные кислоты и 0,5% смеси тиомочевины-I [35, 36].

В патенте CN1979776 A описан однопластинчатый метод удаления частиц меди с металлических межсоединений для предотвращения короткого замыкания. Метод включает вращение кремниевых пластин со скоростью 2500-3500 об/мин и распыление хим. раствора с расходом 300 м л/мин на пластины сверху, ополаскивание деионизированной водой со скоростью потока 600-6000 мл/мин и центрифугирование. Таким образом, медные частицы могут быть эффективно удалены, чтобы предотвратить короткое замыкание, что приводит к улучшению качества продукции [37, 38].

В патенте US5981454 A описан состав для удаления химических остатков с металлических или диэлектрических поверхностей в полупроводниках. Композиция для удаления хим. остатков от металла или диэлектр. поверхностей или для хим. мех. полировки медной поверхности используется водный раствор с рН от ∼3,5 до ∼7. Композиция содержит монофункциональную, дифункциональную или трифункциональную органическую кислоты и буферного количества четвертичного амина, NH₄OH, гидроксиламина, соли гидроксиламина, гидразина или основания соли гидразина. Способ удаления хим. остатков от металла или диэлектр. поверхность включает контакт с металлом или диэлектриком. поверхность с вышеуказанного состава в течение времени, достаточного для удаления хим. остатков. Метод для хим. мех. полировки медной поверхности включает нанесение вышеуказанного состава на поверхность Cu и полировку поверхности в присутствии состава [39, 40].

В статье описано удаление смесей меди, никеля и хрома из сточных вод металлургического производства путем адсорбции с модифицированной углеродной пеной.

В этой работе исследовались характеристики и эффективность адсорбции хрома, меди и никеля, которая оценивались с использованием получения углеродистой пены Fe₂O₃ конструктивного класса. Анализы SEM, XRD, XRF и BET были выполнены для определения характеристик материала. На поверхности Fe₂O₃-углеродной пены были обнаружены различные размеры пор (12-420 мкм) и содержание железа (3,62%). Fe₂O₃-углеродная пена было обнаружено, что она обладает превосходной адсорбционной эффективностью по сравнению с пеноуглеродом для смешанных растворов катионных и анионных тяжелых металлов. Адсорбционная емкость по хрому, меди и никелю составила 6,7, 3,8 и 6,4 мг/г соответственно, которые были получены с использованием двойной экспоненциальной модели адсорбции. В экспериментах с различными дозировками порошка Fe₂O₃ заметных отличий обнаружено не было. В испытании на колонке с неподвижным слоем пены Fe2O3-углерод достигла адсорбционной способности по хрому, меди и никеля 33,0, 12 и 9,5 мг/г соответственно через 104 ч. На основании этих результатов было обнаружено, что пена Fe2O3-углерод является перспективным материалом для очистки гальванических сточных вод [41, 42].

В патенте US4452643 описано удаление меди и оксида меди с поверхности черного металла

Окалина, содержащая медь и оксид меди, удаляется с железных поверхностей, таких как котлы и сосуды под давлением, путем обработки при рН 3-6 (предпочтительно 4, 5) с раствором, содержащим окислитель, такой как H₂O₂, соединение, такое как оксалат NH₄, и соединение, такое как лимонная кислота, ЭДТА или нитрилотриуксусная кислота [139-13-9]. Таким образом, Cu и стальной образец были обезжирены и очищены и помещены в раствор, содержащий щавелевую кислоту 5, ЭДТА 2,5 и H₂O₂ 2,5% при 100°F. Через 6 ч потеря Cu составила 0,7 г, а потеря стали – 0,006 г. [43, 44].

В статье описана оценка покрытого железом песка для удаления меди из воды.

В системах очистки питьевой воды обычные процессы (установки коагуляции, осаждения и фильтрации) не могут удалить следы металлов эффективно. Оксид железа является превосходным регенерируемым адсорбентом и часто регулирует содержание свободных металлов посредством адсорбции. Применение процесса нагрева для нанесения оксида железа на поверхность песка позволило использовать среду в насадочной колонне. Адсорбент среды исследовали на удаление ионов меди из воды с использованием как периодического, так и колоночного методов. Одномерный для прогнозирования принята конвективно-дисперсионная транспортная модель с комбинацией кинетического уравнения адсорбции второго порядка. удержание меди в фильтрующем слое глубиной 80 см. Концентрация ионов меди в сточных водах колебалась от 0,64 до 3,2 мг/л. доб. результаты показали, что медь может быть удалена полностью до точки разрыва. Как только произошел прорыв. рацион сред можно было обеспечить замачиванием в растворе кислоты (pH = 3,0). Результаты моделирования транспортно-адсорбционного уравнения подходят расшир. данные. Следовательно, песок с покрытием можно применять для обычного процесса быстрой фильтрации, чтобы удалить из воды ионы меди. [45, 46].

В патенте EP104012 A2 описан состав и способ одновременного удаления железной и медной окалины с поверхности черного металла Моющие составы для котельных труб с накипью Fe₃O₄, Fe₂O₃, CuO, Cu содержат органические хелатирующие кислоты, растворяющие Fe (гидроксиуксусную кислоту (I) [79-14-1] и муравьиную кислоту (II) [64-18-6]), восстановители, такие как эриторбиновая кислота и ее щелочной металл и NH₄ соли и комплексообразующее соединение Cu, такое как тиомочевина [62-56-6] или гексагидропиримидин-2-тион (III). Решение используется при 24-66°. Так, очищающий раствор содержал I 2 мас.%, II 1 мас.%, 0,1 объем.% ингибитора коррозии, содержащего нафта 15, этиленгликоль [107-21-1] 40, дибутилтиомочевину [109-46-6] 8, уксусную кислоту [64-19-7] 12, алкилпиридин 10, этоксилированные алк. 10, этоксилированный амин 5 мас.%, эриторбат натрия (IV) [6381-77-7] 2 мас.% и 1% комплексообразователя Cu, содержащего III 60 и тиомочевину 40 вес.%. Добавляют 0,1 г порошка магнетита 2 и меди и образец из мягкой стали AISI 1020 [12725-36-9] и раствор нагревают при 60° в течение 6 часов. Растворение магнетита составило 18,15 %, а растворение Cu – 0,0247 % по сравнению с 1,45 и 0,0010%, соотв. в растворе без IV и комплексообразователя Cu [47, 48, 49, 50].

В статье описано удаление меди из расплавленной стали продувкой NH₃при пониженном давлении.

Основываясь на том факте, что вдувание газообразного NH₃ в расплавленную чистую медь при атм. давление вызывает ее испарение были предприняты попытки удалить медь, растворенную в расплавленной стали, путем продувки газообразным NH₃ при пониженном давлении.

Типичным поведением расплавленной стали при воздействии газообразного NH₃ является кипение, разбрызгивание и, в тяжелых случаях, выплескивание из тигля. Эти явления сопровождаются огромным увеличением площади поверхности, с которой летучие вещества способны испаряться. и может быть полезен для вакуумных металлургических процессов. В этом исследовании были проведены эксперименты по удалению меди. для измерения скорости снижения уровня меди в расплавленной стали с использованием вакуумной индукционной печи и продувки N H₃ газа через вертикальное медное сопло с водяным охлаждением. Данные представлены в пересчете на количество меди, перенесенной из расплава в газовую фазу на единицу площади поверхности и времени. Согласно этим экспериментам, полное удаление меди было достижимо, подтверждающее селективное испарение меди из расплавленной стали при пониженном давлении. Что же касается механизма элиминирование меди газообразным NH₃, помимо усиленного вакуумного испарения металла за счет охлаждающего эффекта эндотермического разложения. В присутствии NH₃ образование летучего соединения меди предполагалось на основании того, что медь могла быть удалена до сверхнизкого уровня в несколько частей на миллион даже при давлении остаточного газа порядка 10 Торр [51, 52, 53].

Заключение

В последнее время уделяется большое внимание решению экологических и технологических вопросов на производстве. Удаление меди и других тяжелых металлов с металлических поверхностей и, например, из сточных вод, является одним из таких вопросов. Большой вклад в развитие этой области химии внесли отечественные ученые: АЕ Галашев, АА Галашева, AВ Кайбичев, ЭА Пастухов, ИА Кайбичев, ЕХ Шахпазов, АИ Зайцев, БМ Могутнов, Т Смертина и др.

Удаление металлов с металлических покрытий

Похожие статьи

Другие статьи из раздела «Технические науки»