Л.М. ЕГОРОВА

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

ул. Петровского, 25

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ ТРАВЛЕНИЯ СПЛАВОВ МЕДИ

Современное развитие промышленности, сельского хозяйства, повышение качества жизни населения связано с необходимостью использования чистых вод и последующего сброса в водные объекты очищенных до соответствующего качества сточных вод. Антропогенное воздействие на водные объекты настолько высоко, что механизм самоочищения водоемов становится малоэффективным, большое количество водотоков относится к загрязненным и чрезвычайно загрязненным.

Техногенную опасность в отдельных регионах существенно повышает сброс в промышленный сток больших объемов концентрированных технологических растворов. Такие растворы сбрасывают предприятия радиоэлектронной и приборостроительной отраслей промышленности, где используется технологии травления металлов. Для размерного травления изделий из меди и ее сплавов широко используются травильные растворы на основе хлоридов железа (III) и меди (II). В процессе травления меди в растворе накапливаются ее ионы, а концентрация окислителя уменьшается, в результате чего скорость травления снижается во времени, травильный раствор считается непригодным для дальнейшего использования.

Кроме того, в окружающую среду залпом поступает большое количество токсичных соединений меди (I), (II), железа (II), (III). Наносится непоправимый ущерб окружающей природной среде.

С другой стороны, загрязненные водные объекты являются источниками водоснабжения, из которых необходимо получить воду нормативного качества для обеспечения нужд населенных пунктов, промышленных предприятий и других объектов народного хозяйства.

Решение этих проблем связано с совершенствованием известных методов очистки природных и сточных вод и поисков новых технических решений, которые позволят уменьшить антропогенную нагрузку на водные объекты, вовлечь в водооборот некондиционные воды, обеспечить экологическую безопасность потребителей воды и повысить уровень жизни населения в части обеспечения высококачественной водой.

Для предотвращения негативных последствий необходимо создание технологических схем, которые обеспечивают утилизацию ценных компонентов и регенерацию отработанных травильных растворов. В связи с этим очень важным является исследование процессов химического растворения сплавов меди в растворах различного состава.

Целью работы являлось исследование химического растворения латуни Л – 62 в растворах различного состава. Растворение сплава изучали методом вращающегося дискового электрода (ВДЭ).

Скорость растворения латуни определяли с помощью экспериментальных методов исследования гравиметрического и атомно-абсорбционного. Согласно результатам гравиметрических измерений среднюю скорость растворения сплава вычисляли по формуле:

, кг · м^–2 · с^–1, (1)

где m₀ и m – соответственно массы образца до и после растворения, кг;

S – геометрическая площадь поверхности медного образца (во всех экспериментах S = 0,45·10^–4 м²);

τ – время растворения, с.

Выбор электролитного состава растворов был обусловлен их практическим использованием в процессах размерного травления меди и латуней. По результатам гравиметрических измерений были построены графические зависимости скорости растворения (v) латуни Л-62 от концентраций исходных травильных растворов (С). ). Ход изменения скорости растворения латуни Л-62 различный в электролитах разной природы. В основном он определяется эффективностью процессов окисления-восстановления компонентов латуни или комплексообразования ионов меди и цинка с лигандами раствора. Выделение приоритетного фактора можно осуществить при сравнении кривых v – C для растворов NaCl и FeCl₃. В растворах NaCl с увеличением концентрации ионов хлора скорость растворения латуни уменьшается.

Качественно противоположные изменения скорости растворения при увеличении концентрации растворов хлорида железа(III). Присутствие дополнительного фактора - ионов железа(III), обладающих высокой окислительной способностью, приводит к существенному возрастанию скорости растворения латуни с ростом их концентрации. Таким образом, из двух факторов, способствующих увеличению скорости растворения латуни: увеличения концентрации лигандов (Cl^-) для комплексов ионов меди и цинка и увеличения концентрации ионов-окислителей (Fe³⁺), ведущим является второй фактор. Скорость растворения латуни в растворе FeCl₃ на два порядка выше по сравнению с другими электролитами.

Монотонное увеличение скорости растворения латуни с ростом концентрации FeCl₃ косвенно свидетельствует о практическом отсутствии плотных слоев пассивиурющих соединений на поверхности сплава. Это было подтверждено методом рентгенофазового анализа, показавшего присутствие лишь следовых количеств соединений CuAlO₂ и, возможно, Cu₂O на поверхности сплава.

Полученные результаты имеют большое значение в практическом использовании, так как позволяют подобрать состав травильного раствора, обеспечивающего травление сплава с заданными характеристиками: равномерное (без выраженной селективности определенного компонента); высокоскоростное; не меняющее структуры поверхности и т. д.