Травлення нержавіючої сталі: показання, методи травлення та матеріали

Нержавіюча сталь найчастіше вимагає обробки поверхні для досягнення необхідних естетичних або експлуатаційних властивостей. Обробка Дробеметная і піскоструминними апаратами обмежена через високу ймовірність появи наклепу. Сучасне виробництво застосовує травлення нержавіючої сталі, після попередньої термічної або механічної обробки. Складність цього процесу, в порівнянні зі звичайними чорними, низьколегованими сталями, пояснюється наявністю плівкою оксиду хрому, яка виконує функцію захисного бар’єру. Саме вона утворює жорстку окалину, погано взаємодіє з реагентами. При технологічних впливах можуть виникнути зміни кольору на поверхні. До них відносяться зварювання, пайка, інші операції, пов’язані з високими температурами. Кольори райдужної мінливості можна позбутися за допомогою травлення. Для різних хімічних складів нержавіючої сталі розроблені індивідуальні методи і склади для травлення, що враховують вплив елементів стали, для досягнення максимального результату.

переважаючими способами травлення нержавіючих сталей є лужне і кислотне, яке може інтенсифікувати електролізом або протікати без такого.

до змісту ^

травлення кислотами

Максимальний ефект травлення нержавіючої сталі кислотами досягається при послідовному взаємодії поверхні нержавіючої сталі в ваннах з двома типами кислот – сірчаної та азотної. Черговість стадій наступна

  1. Знежирення, видалення великих зачіпок, окалини
  2. Травлення в кислотною ванні (концентрація 10-12%) або кислотною ванні (8% сірчаної кислоти, 4% соляної). При цьому відбувається роз’їдання окалини і шорсткостей на поверхні. Ідеальна температура протікання процесу знаходиться між 60 і 80 градусів Цельсія. Контроль цього параметра важливий для управління процесом. Тривалість обробки залежить від марки стали, наявності контрольованого співвідношення, концентрації кислот. У разі виснаження ванни можливі прояви точкової корозії. Для прикладу, сталь з 18% Cr, 8% Ni вимагає від 23 до 45 хвилин травлення в сірчанокислої ванні. Скорочення часу обробки в два рази можна домогтися, якщо проводити цю операцію в середовищі контрольованої атмосфери.
  3. Промивання в великій кількості проточної води
  4. Занурення оброблюваної деталі в ванну, наповнену розчином азотної кислоти і плавиковою (10 – 20, 1-2 вагових відсотків, відповідно). При температурі ванни 60 – 70 градусів час обробки 7 – 15 хвилин.
  5. Повторне промивання великим об’ємом водою

Представлений спосіб є базовим і має безліч варіацій. Травлення в одній азотнокислої ванні, з домішкою кислоти плавиковою, збільшує час травлення до 30 хвилин. Замінником плавикової кислоти може виступати фтористий натрій. Збільшення концентрації плавикової кислоти до 10% дозволяє проводити процес при низьких температурних показниках, дозволяючи уникнути попереднього опускання в сірчану кислоту.

Скорочення часу травлення в сірчаної кислоти можна домогтися, додавши трохи більше 5% хлористого натрію. Такий хід дає необхідний ефект за 15 хвилин, але при тій же температурі, порядку 80 градусів Цельсія.

Будьте обережні: якщо необхідно провести процедуру, в приміщенні з недостатньою аспірацією, замініть компоненти другого етапу травлення. Кислоти виділяють шкідливі пари при травленні. Пропонується для заміни розчин сірчанокислого заліза (7%) і плавикової кислоти (2%).  

Для правильного вибору методу кислотного травлення потрібно знати, враховувати стан окисної плівки на поверхні нержавіючої сталі. Зовнішній вигляд може підказати про склад плівки. Зелений колір окалини говорить про високий вміст оксидів хрому. Відповідно дію кислотних середовищ буде утруднено і потребує більше часу.

Рекомендується проміжна механічна очистка між двома ваннами, якщо зняття окалини утруднено.

до змісту ^

електролітичне травлення

Одним з варіантів, поширених на сучасних підприємствах, є електролітичне травлення. Заготівля або деталь, вміщена в кислотну ванну, підключена до позитивного або негативного контакту. При проходженні струму на поверхні нержавіючої сталі відбувається виділення кисню. Газоподібна фаза надає механічну дію на оксидну плівку. Це допомагає прискорити процес обробки і якість одержуваної поверхні.

до змісту ^

Травлення готовими пастами

Сучасна індустрія пропонує на ринку безліч травильних паст для нержавіючої сталі. Їх основне призначення локальна обробка зварних швів, наслідків зміни рівномірності забарвлення поверхні під впливом температурного впливу. Принцип роботи з такими пастами простий і може бути використаний навіть в дрібних майстерень.

  • Нанесення пасти товстим шаром до 2 см., За допомогою щітки
  • Витримка 60-90 хвилин
  • Промивання струменем води

Застосування паст доцільно для обробки зварювальних швів нержавіючих марок сталі. Оброблений шов здатний протистояти корозії навіть в умовах сирого приміщення автомобільної мийки.

до змісту ^

лужне травлення

Обробка поверхні нержавіючої сталі розплавом каустичної соди називається лужним травленням. Слід зазначити, що при цьому процесі відбувається руйнування окисної плівки, при цьому хімікалії не реагують з металом. Підвищення температури сприяє роз’їданню оксидної плівки, покращуючи якість оброблюваної поверхні. Різке охолодження в рідині також сприяє поліпшенню оброблюваної поверхні. 

Домогтися 100% результату при цьому типі обробки практично неможливо. На металі можливі залишкові плени від оксидів хрому, оксидів нікелю та заліза. Серед рекомендацій щодо остаточної доведенні таких дефектів значиться короткочасна обробка в азотнокислої ванні.

до змісту ^

Методи лужного травлення

Розрізняють такі методи

  • Витримка в соді. Зміст нітрату натрію має коливатися в межах 20-40%, розігрітого до температури 460-500 градусів Цельсія. Травлення в такому середовищі триває протягом 15 хвилин. Деякі аустенітні марки нержавіючої сталі заборонено нагрівати вище 450 градусів. Це може привести до міжкристалітної корозії. Далі йде етап промивання у великій кількості води, потім слід 5-хвилинне опускання в сіркокислу ванну і до 10 хвилин в азотнокислої.
  • Відомий в Англії, з першої половини 19 століття метод травлення, в комплексі з пропущенням електричного струму через протруюють деталь. При щільності струму 11 А / м2 достатньо 15 секунд. Дана швидкість протікання реакції пов’язана з процесом електролізу. Виділення на катоді натрію і водню сприяють відновленню оксидів. Відновлений метал осідає на поверхні. Даний вид травлення дозволяє отримати знежирений метал, який характеризується чистотою і однорідністю. При такому способі використовують соду. Можливі варіації зі складом і додаванням хлористого кальцію. Застосовується такий метод для травлення плоских, стрижневих заготовок, волочіння виробів.
  • Обробка гідридами натрію засновано на відновленні впливом на метал натрієм і воднем. Наявність гідриду натрію домагаються взаємодією водню і натрію, що знаходиться в розплавленому стані. У розплавлену каустичну соду поміщають циліндр без нижньої площині. Верхня площина має отвір. Натрій всипають в цей отвір, він реагує на поверхні ванни. Через пляма натрію на каустичної соді пропускають струмінь водню. Відбувається утворення гідриду і диффундирования його в обсязі ванни. Досягнення необхідної концентрації 1-2% гідриду натрію відбувається в контрольованих порогових значеннях. При відсутності продукту поділу повітря застосовують дисоційованому аміак. Деталі розігрівають в такій ванні до 400 градусів Цельсія. Нержавіючі стали показують хороші результати травлення при такій методиці і тривалості 4-17 хвилин. Після травлення рекомендується ретельно промити деталі. У разі необхідності провести додаткову обробку в азотнокислої ванні. При високій собівартості такого методу очевидним його перевагою є той факт, що метал не взаємодіє з травителем. Втрати металу мінімальні. Більш низька температура процесу дозволяє скоротити витрати на теплоносій і безпеку проведення операцій.

Існують певні правила, виконання яких є обов’язковим для будь-якого з представлених способів. Серед них пріоритетні обробка поверхні металу перед травленням, видалення окисної плівки, знежирення. Процес травлення не менш важливий.

до змісту ^

Матеріали для ванн   

Правильний вибір матеріалу для виготовлення травильних ванн складне завдання для хіміків і матеріалознавців.

Рекомендуються ємності:

  • покриті керамікою
  • покритого склом цегли
  • дерево, бетон з покриттям зі свинцю
  • речовини, похідні від гуми
  • певні марки нержавіючої сталі для кислотних ванн.

Зміст азотної з домішками плавиковою або соляної кислоти дозволяє застосовувати
такі ж матеріали. Виняток становлять лише свинець, як покриття, кераміку з підвищеним вмістом кремнію, через їх взаємодії. Застосування стали цілком можливо для використання в ваннах з лугом, відстежуючи перебіг і інтенсивність електролізу в безпосередній близькості до матеріалу. При певних умовах і змісті кислоти, її температури, характеру є можливість застосовувати для травильних ємкостей нержавіючі марки стали. Такі, наприклад, як 8Х18Н8М або 10Х20Н25М4.

З наведеної в цьому огляді інформації можна зробити висновок, що режим обробки, хімічний склад ванни, необхідність додаткової механічної обробки, застосування електролізу повинні визначатися виходячи з конкретних початкових умов (марка стали, стан оксидної плівки, технологічні можливості) і регулюватися в контексті очікуваного кінцевого результату .

Ссылка на основную публикацию