Моделювання процесу кислотного
травлення цинку в присутності інгібіторів
В.А. Мухін, Л.Г. Варепо,
M.B. Mухіна, Омський державний університет, кафедра неорганічної хімії,
При виготовленні кліше в
поліграфії використовується розмірно травлення цинкових пластин, причому особливо
важливо виключити подтравліваніе під очко друкованого елемента, забезпечивши
селективну захист за допомогою інгібують добавок. Для практики представляє
інтерес встановлення залежності глибини травлення від умов та концентрації
добавок, створення математичної моделі процесу.
З цією метою на
обертовому дисковому електроді проведено дослідження в травильних розчинів,
основу якого становила 0,7 М азотна кислота. Робочої поверхнею служив
диск зі сплаву цинку МЦЦ, запресованих під фторопласт-4. Кількість
цинку, що перейшло у розчин, визначалося гравіметричним. Досліди проводилися в
умовах, що моделюють процеси корозійного взаємодії травяна розчинів
з різними ділянками цинкових пластин у процесі формоутворення виробів.
Вибір моделюючих умов проводився з урахуванням лімітують стадій процесу
корозії. У даному випадку моделювання проводили аналогічно процесу
масопереносу. Згідно роботі [1], є модельна система типу:
де Ф - формний
матеріал, цинк; Р - розчинник, вода; Т - травяна речовина, азотна кислота;
АI, Вi - інгібуючі добавки. На підставі проведених дослідів було
встановлено, що кислоти фталевої і діетілентріамінпентауксусная, знижуючи
швидкість травлення, не виключають подтравліванія. Найкращий вплив на
вибірковість травлення надають такі органічні добавки, як уротропін
(УТ), тіодігліколевая кислота (ТДГК), бензимідазол (Біа), а також суміш ТДГК і
Біа (рис.1). УТ і Біа використовувалися кваліфікації "х.ч.", а ТДГК
синтезовано по [2] взаємодією монохлоруксусной кислоти з сірководнем в
лужному середовищі. Селективність травлення забезпечується, очевидно, за рахунок
виникнення на свежеобразованной поверхні (Ф) сольових плівок - продуктів
взаємодії металу з інгібіторами (АI, Вi), причому на вибірковість
розчинення основний вплив має адсорбційна здатність інгібіторів.
Наприклад, у випадку пріменеія суміші ТДГК з Біа, при реакції цинку з ТДГК,
ймовірно, гальмується доставка азотної кислоти до поверхні цинку за рахунок пухкої
плівки продуктів корозії. Ця плівка ущільнюється нової сольовий плівкою з
продуктів взаємодії цинку з Біа. Характер залежностей 4 і 5
(см.ріс.), коли Асимптота кривих паралельна осі часу, свідчить про
те, що хоча б одне з речовин адсорбується є незворотнім.
Кінетика травлення цинку
в розчинах 0,7 М азотної кислоти при температурі +30 oC і швидкості обертання
диска 42 рад/с в присутності добавок (моль/л): 1 - без добавок; 2 - УТ, 0,05; 3
- ТДУК, 0,07; 4 - Біа, 0,05; 5 - ТДУК, 0,1, Біа, 0,05.
На підставі
експериментальних даних виведено рівняння, що описує даний процес і
дозволяє розрахувати глибину травлення в залежності від заданих умов
розчинення металу і концентрації інгібіторів:
де h - глибина травлення
металу; V0-швидкість травлення без інгібітору; C - концентрація інгібітора; b
- Константа рівноваги десорбції інгібітора; k - константа швидкості адсорбції
інгібітора. Константи b і k знаходилися розрахунковим шляхом згідно [3].
Отримане рівняння може
служити орієнтиром для оптимізації складу розчину і в деякій мірі
дозволяє керувати процесом розмірного травлення металу.
Список літератури
Наумов В.А. Про
адсорбційної механізм інгібування процесів травлення при виготовленні
друкарських форм. Фотометричні процеси та матеріали в поліграфії. М., 1984.
С.140.
Hinsberg O. Ber., 1910.
Т.43. С.901.
Крилов В.С., Сьоміна О.В.
та ін Про одну модель процесу травлення форм високого друку// Електрохімія.
1982. Т.18. С.493.
Для підготовки даної роботи
були використані матеріали з сайту http://www.omsu.omskreg.ru/
