Травление нержавеющей стали

Травление нержавеющей стали в домашних условиях

Наличие на поверхности изделий из нержавеющей стали окалины, оксидов, сварочных швов и других дефектов ухудшает их эксплуатационные свойства, портит внешний вид предметов. При наличии такого рода дефектов требуется дополнительная обработка. Самый популярный вид обработки – травление нержавейки в домашних условиях.

Способы обработки нержавейки

Для обработки нержавеющей стали разработан ряд методов, позволяющих придать изделиям требуемые параметры и эстетичный внешний вид. В домашних условиях можно применять следующие способы:

  • травление нержавеющей стали;
  • покраска;
  • сатинирование (шлифовка и полировка);
  • воронение;
  • хромирование.

Процедура травления нержавеющей стали

Основной способ очистить поверхность нержавеющей стали – травление (химическое и электрохимическое). Этот метод используется после термообработки изделия, холодной и горячей пластической деформации, а также для удаления следов сварки. Помимо очистки поверхности, травление нержавеющей стали восстанавливает пассивный слой, предохраняющий нержавеющий сплав от разрушительного воздействия высоких температур.

В основе метода лежит химическое взаимодействие поверхности металла с кислотами разной степени концентрации, в основном серной или соляной, расплавленных щелочных составов. Использование кислот предполагает двухступенчатый процесс: сначала обработка сернокислым раствором, затем – помещение в азотнокислую среду. При использовании щелочного метода используется раствор каустической соды.

При обработке нержавеющей стали необходим тщательный контроль над соблюдением технологических условий. Агрессивная среда, в которую помещают металл, должна воздействовать только на его поверхность, разрушая дефекты, не изменяя структуру самого предмета. Для предотвращения перетравливания применяются специальные присадки.

Электрохимическое (гальваническое) травление

Для его проведения необходимо выполнить ряд процедур.

Приготовление раствора. Подготовить водный раствор кислоты, выбранный для травления. Необходимо тщательно рассчитать его процентное содержание.

Подготовка поверхности. Необходимо выполнить обезжиривание любым методом, чтобы защитный лак качественно закрепился на нержавейке. После обработки касаться заготовки не рекомендуется, чтобы не вызвать отслоение лака и, как следствие, неоднородную обработку поверхности.

Создание защитного слоя. Нужно нанести защитный слой на участки, не нуждающиеся в травлении. В промышленности для этого используют специальные составы, которые можно применять и при домашней обработке (при соблюдении техники безопасности). Также в домашних условиях можно сварить защитный лак, состоящий из гудрона и канифоли, растворенных в скипидаре.

Травление. При проведении электрохимического травления нержавеющей стали заготовка опускается в ранее подготовленный раствор, после чего в созданную электрическую цепь подается напряжение. В этой цепи анодом является заготовка с подключенным положительным электродом, в качестве катода используют любую стальную пластину.

Продолжительность определяют по виду детали, внимательно наблюдая за состоянием заготовки, но не больше нескольких минут. После этого отключают напряжение, вынимают протравленную деталь из раствора и тщательно нейтрализуют кислоту с помощью реактивов.

Очистка нержавейки. Очищают нержавейку от остатков растворов специальными средствами, не влияющими на характеристики металла.

Химическое травление

Оно основано только на химических реакциях, без дополнительного воздействия электрического тока. Для травления нержавеющей стали в домашних условиях используются специально разработанные составы – травильные пасты. Они безопаснее реактивов, используемых в промышленных условиях. В состав таких паст не включается соляная кислота (из-за повышенного риска для здоровья).

От промышленных веществ домашние составы отличаются пониженным содержанием вредных хлоридов. Пасты изготавливаются на основе азотной и плавиковой (фтористоводородной) кислоты. Это жидкая желеобразная прозрачная субстанция, требующая осторожности при использовании.

Перед использованием пасты заготовку из нержавеющего сплава необходимо тщательно очистить и обезжирить. Для нанесения пасты на нержавейку используются специальные инструменты: пластиковые лопатки и кисти из кислотоустойчивых материалов.

Время выдержки пасты зависит от используемой марки, указано в инструкции к пасте. Возможный временной интервал – от 10 мин. до часа. Паста смывается большим количеством проточной воды (с соблюдением мер предосторожности).

При работе с крупными изделиями, большая площадь которых делает нанесение паст затруднительным, используют метод струйного напыления при помощи травильных спреев для обработки нержавейки.

Средства для травления

Из большого количества выпускаемых травильных паст можно выделить наиболее популярные марки.

Avesta Blue One (Швеция). Надежная травильная паста шведского производства Avesta BlueOne. Удаляет коррозийные проявления, мелкие дефекты сварки, придает блеск изделиям. Время обработки зависит от температуры окружающей среды: от 90 мин. при 100 о С до 20 мин. при 300 о С. Время травления нержавеющей стали зависит от состояния поверхности.

SAROX TS-K 2000 (Чехия). Очищает нержавейку от окалин и других дефектов, обеспечивая прекрасный вид сварочного шва. Благодаря высокой густоте гелеобразная паста эффективна даже для вертикальных поверхностей. Время обработки составляет 10 мин.

Stain Clean от ESAB (Швеция). Качественная марка, восстанавливающая антикоррозионные свойства нержавеющих сплавов. Не нуждается в перемешивании. Может применяться на вертикальных поверхностях. Отличается низким содержанием вредных азотных газов. Не применяется при t ниже +5 о С.

Другие методы обработки

Для отделочной обработки изделий из нержавеющей стали могут применяться и альтернативные способы.

Покраска

Самый доступный по цене и простой по выполнению метод, позволяющий быстро создать защитную пленку.

Сатинирование (полировка и шлифовка)

Этот метод обработки нержавейки сочетает практичность и эффективность. Поверхность нержавейки после обработки приобретает гладкость сатина. В домашних условиях для шлифования нержавейки используют малогабаритные инструменты: шлифовальную машинку, пневмонапильник и др. Маленькие площади сатинируются вручную, шлифовальными листами или ручным станком. Для получения качественного результата шлифовку начинают с применением листов зернистостью 180 грит, затем переходят на зерно 320, 600 грит. В заключение – полируют войлоком.

Воронение (чернение)

Поверхность нержавеющей стали покрывается защитной оксидной пленкой иссиня-черного цвета. Применяется три способа создания пленки: кислотный, щелочной и тепловой. Последний метод доступен только в промышленных условиях, когда нержавеющую сталь при температуре от 250 до 850 0 С обрабатывают одним из трех способов:

  • в растопленных солях;
  • в парообразном растворе спирта и аммиака;
  • в перегретом пару.

В быту применяют чернение нержавеющей стали в растворах кислот либо щелочей электрохимическим или химическим методом.

Хромирование

Этот способ обработки нержавейки надежно защищает поверхность изделий от механических и других повреждений. Но его выполнение требует знаний технологии и опыта работы. Поэтому в домашних условиях хромирование практически не применяется.

Видео по теме: Травление металла в домашних условиях

Травление нержавеющей стали. Показания. Методы травления.

Нержавеющая сталь зачастую требует обработки поверхности для достижения необходимых эстетических или эксплуатационных свойств. Обработка дробеметными и пескоструйными аппаратами ограничена из-за высокой вероятности появления наклепа. Современное производство применяет травление нержавеющей стали, после предварительной термической или механической обработки. Сложность этого процесса, по сравнению с обычными черными, низколегированными сталями, объясняется наличием пленкой оксида хрома, выполняющей функцию защитного барьера. Именно она образует жесткую окалину, плохо взаимодействующую с реагентами. При технологических воздействиях могут возникнуть изменения цвета на поверхности. К ним относятся сварка, пайка, другие операции, связанные с высокими температурами. Цвета радужной побежалости можно избавиться при помощи травления. Для различных химических составов нержавеющей стали разработаны индивидуальные методы и составы для травления, учитывающие влияние элементов стали, для достижения максимального результата.

Преобладающими способами травления нержавеющих сталей являются щелочное и кислотное, которое может интенсифицироваться электролизом или протекать без такового.

  1. Травление кислотами
  2. Электролитическое травление
  3. Травление готовыми пастами
  4. Щелочное травление
  5. Методы щелочного травления
  6. Материалы для ванн

Травление кислотами

Максимальный эффект травления нержавеющей стали кислотами достигается при последовательном взаимодействии поверхности нержавеющей стали в ваннах с двумя типами кислот – серной и азотной. Очередность стадий следующая

  1. Обезжиривание, удаление крупных зацепок, окалины
  2. Травление в сернокислотной ванне (концентрация 10-12%) или сернокислотной ванне (8% серной кислоты, 4% соляной). При этом происходит разъедание окалины и шероховатостей на поверхности. Идеальная температура протекания процесса находится между 60 и 80 градусов Цельсия. Контроль этого параметра важен для управления процессом. Продолжительность обработки зависит от марки стали, наличия контролируемого соотношения, концентрации кислот. В случае истощения ванны возможны проявления точечной коррозии. Для примера, сталь с 18% Cr, 8% Ni требует от 23 до 45 минут травления в сернокислой ванне. Сокращения времени обработки в два раза можно добиться, если проводить эту операцию в среде контролируемой атмосферы.
  3. Промывка в большом количестве проточной воды
  4. Погружение обрабатываемой детали в ванну, наполненную раствором азотной кислоты и плавиковой (10 – 20, 1-2 весовых процентов, соответственно). При температуре ванны 60 – 70 градусов время обработки 7 – 15 минут.
  5. Повторная промывка большим объемом водой

Представленный способ является базовым и имеет множество вариаций. Травление в одной азотнокислой ванне, с примесью кислоты плавиковой, увеличивает время травления до 30 минут. Заменителем плавиковой кислоты может выступать фтористый натрий. Увеличение концентрации плавиковой кислоты до 10% позволяет проводить процесс при низких температурных показателях, позволяя избежать предварительного опускания в серную кислоту.

Сокращение времени травления в серной кислоте можно добиться, добавив не более 5% хлористого натрия. Такой ход дает необходимый эффект за 15 минут, но при той же температуре, порядка 80 градусов Цельсия.

Будьте осторожны: если необходимо произвести процедуру, в помещении с недостаточной аспирацией, замените компоненты второго этапа травления. Кислоты выделяют вредные пары при травлении. Предлагается для замены раствор сернокислого железа (7%) и плавиковой кислоты (2%).

Для правильного выбора метода кислотного травления нужно знать, учитывать состояние окисной пленки на поверхности нержавеющей стали. Внешний вид может подсказать о составе пленки. Зеленый цвет окалины говорит о высоком содержании окислов хрома. Соответственно действие кислотных сред будет затруднено и потребует большего времени.

Читайте также  Как варить дюралюминий?

Рекомендуется промежуточная механическая очистка между двумя ваннами, если снятие окалины затруднено.

Электролитическое травление

Одним из вариантов, распространенных на современных предприятиях, является электролитическое травление. Заготовка или деталь, помещенная в кислотную ванну, подключена к положительному или отрицательному контакту. При прохождении тока на поверхности нержавеющей стали происходит выделение кислорода. Газообразная фаза оказывает механическое воздействие на оксидную пленку. Это помогает ускорить процесс обработки и качество получаемой поверхности.

Травление готовыми пастами

Современная индустрия предлагает на рынке множество травильных паст для нержавеющей стали. Их основное назначение локальная обработка сварных швов, последствий изменения равномерности окраски поверхности под влиянием температурного воздействия. Принцип работы с такими пастами прост и может быть использован даже в мелких мастерских.

  • Нанесение пасты толстым слоем до 2см., при помощи щетки
  • Выдержка 60-90 минут
  • Промывка струей воды

Применение паст целесообразно для обработки сварочных швов нержавеющих марок стали. Обработанный шов способен противостоять коррозии даже в условиях сырого помещения автомобильной мойки.

Щелочное травление

Обработка поверхности нержавеющей стали расплавом каустической соды называется щелочным травлением. Следует отметить, что при этом процессе происходит разрушение окисной пленки, при этом химикалии не реагируют с металлом. Повышение температуры способствует разъеданию оксидной пленки, улучшая качество обрабатываемой поверхности. Резкое охлаждение в жидкости также способствует улучшению обрабатываемой поверхности.

Добиться 100% результата при этом типе обработки практически невозможно. На металле возможны остаточные плены от окислов хрома, окислов никеля и железа. Среди рекомендаций по окончательной доводке таких дефектов значится кратковременная обработка в азотнокислой ванне.

Методы щелочного травления

Различают следующие методы

  • Выдержка в соде. Содержание нитрата натрия должно колебаться в пределах 20-40%, разогретого до температуры 460-500 градусов Цельсия. Травление в такой среде длится в течение 15 минут. Некоторые аустенитные марки нержавеющей стали запрещено нагревать выше 450 градусов. Это может привести к межкристаллитной коррозии. Далее следует этап промывки в большом количестве воды, затем следует 5-минутное опускание в сернокислотную ванну и до 10 минут в азотнокислой.
  • Известный в Англии, с первой половины 19 века метод травления, в комплексе с пропусканием электрического тока через протравливаемую деталь. При плотности тока 11 А/м2 достаточно 15 секунд. Данная скорость протекания реакции связана с процессом электролиза. Выделение на катоде натрия и водорода способствуют восстановлению окислов. Восстановленный металл осаждается на поверхности. Данный вид травления позволяет получить обезжиренный металл, характеризующийся чистотой и однородностью. При таком способе используют соду. Возможны вариации с составом и добавлением хлористого кальция. Применяется такой метод для травления плоских, стержневых заготовок, волоченых изделий.
  • Обработка гидридами натрия основано на восстановлении воздействием на металл натрием и водородом. Наличие гидрида натрия добиваются взаимодействием водорода и натрия, находящегося в расплавленном состоянии. В расплавленную каустическую соду помещают цилиндр без нижней плоскости. Верхняя плоскость имеет отверстие. Натрий всыпают в это отверстие, он реагирует на поверхности ванны. Через пятно натрия на каустической соде пропускают струю водорода. Происходит образование гидрида и диффундирование его в объеме ванны. Достижение необходимой концентрации 1-2 % гидрида натрия происходит в контролируемых пороговых значениях. При отсутствии продукта разделения воздуха применяют диссоциированный аммиак. Детали разогревают в такой ванне до 400 градусов Цельсия. Нержавеющие стали показывают хорошие результаты травления при такой методике и продолжительности 4-17 минут. После травления рекомендуется тщательно промыть детали. В случае необходимости произвести дополнительную обработку в азотнокислой ванне. При высокой себестоимости такого метода очевидным его преимуществом является тот факт, что металл не взаимодействует с травителем. Потери металла минимальны. Более низкая температура процесса позволяет сократить расходы на теплоноситель и безопасность проведения операций.

Существуют определенные правила, выполнение которых обязательно для любого из представленных способов. Среди них приоритетные обработка поверхности металла перед травлением, удаление окисной пленки, обезжиривание. Процесс травления не менее важен.

Материалы для ванн

Правильный выбор материала для изготовления травильных ванн сложная задача для химиков и материаловедов.

  • покрытые керамикой
  • покрытого стеклом кирпича
  • дерево, бетон с покрытием из свинца
  • вещества, производные от резины
  • определенные марки нержавеющей стали для кислотных ванн.

Содержание азотистой с примесями плавиковой или соляной кислоты позволяет применять такие же материалы. Исключение составляют лишь свинец, как покрытие, керамику с повышенным содержанием кремния, из-за их взаимодействия. Применение стали вполне возможно для использования в ваннах со щелочью, отслеживая протекание и интенсивность электролиза в непосредственной близости к материалу. При определенных условиях и содержании кислоты, ее температуры, характера есть возможность применять для травильных емкостей нержавеющие марки стали. Такие, например, как 8Х18Н8М или 10Х20Н25М4.

Из приведенной в этом обзоре информации можно сделать вывод, что режим обработки, химический состав ванны, необходимость дополнительной механической обработки, применение электролиза должны определяться исходя из конкретных начальных условий (марка стали, состояние оксидной пленки, технологические возможности) и регулироваться в контексте ожидаемого конечного результата.

Травление нержавеющей стали

Травление нержавеющей стали – немаловажный процесс, который обеспечивает удаление верхнего слоя материала и восстановление первоначального состояния. Суть в том, что после проведения определённых работ на поверхности нержавейки могут образоваться дефекты в виде сварных швов, оксидов и окалин, которые способны заметно подпортить внешний вид материала, а также ухудшить эксплуатационные и эстетические свойства. Отличительной чертой стали считается наличие оксидохромовой пленки, целью которой является защита верхнего слоя. Именно из-за неё и возникают вышеперечисленные дефекты, которые с трудом вступают в связь с реагентами. В случае возникновения таких неприятностей можно исправить ситуацию, воспользовавшись специальной процедурой – травление нержавеющей стали.

Процедура травления нержавеющей стали

Химическая и электрохимическая обработка или травление считается одним из лучших способов очистки верхнего слоя нержавейки. Данная процедура отлично очищает поверхность стали от сварных швов, устраняет деформации различного типа, а также способствует укреплению структуры сплава после термической обработки. Кроме очистных свойств, процедура обеспечивает восстановление пассивного слоя стали, необходимого для защиты сплава от разрушения структуры при повышенных температурах.

Суть очистки стали 12х18н10т заключается в химическом взаимодействии верхнего слоя с концентрированным кислотным раствором. В основном используются соляная либо серная кислоты, после чего в ход вступает смесь расплавленной щелочи. Процесс очистки кислотой имеет две стадии: в первую очередь металл обрабатывается основным кислотным составом, а в заключении сплав выдерживается в ванне с раствором азотной кислоты.

Обрабатывая нержавейку, стоит строго соблюдать этапы технологического процесса. Емкость с раствором, в которую помещен сплав, должна обрабатывать лишь верхние слои металла, дополнительно устраняя имеющиеся повреждения. Не рекомендуется допускать изменение макроструктуры нержавеющей стали, так как железо может потерять свои первоначальные свойства.

Применение травления

Процесс травления широко применим на производстве во время очистки верхних слоев стали от сварных швов, окалин, окислов и ржавчин. Используется во время поиска внутренних дефектов путем снятия верхнего слоя заготовки либо для изучения структуры металла.

Эта процедура обеспечивает зачистку материала, благодаря чему увеличивается адгезия верхнего слоя. Это необходимо для успешного соединения металлической заготовки с другой поверхностью, после чего наносится покрасочный, эмалированный, гальванический слой или другое защитное покрытие.

Такой вид обработки обеспечивает не только быструю очистку заготовки, но и создаёт на верхнем слое металла заданный рисунок. С помощью травления можно вырезать канал любой толщины или оформить сложное изображение. Также возможна обработка крупных заготовок и проката. Можно легко регулировать глубину обработки до микронов, благодаря чему удастся обработать поверхность со сложными участками и мелкими пазами. Процедура применяется в проведении анализа, определяющего образование межкристаллической коррозии у нержавеющей стали.

Кроме этого данный процесс широко используется во время обработки углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, цветных металлов и титана. Эта технология незаменима во время обработки мелких металлических деталей, шестеренок наручных часов. С помощью неё изготавливаются полупроводниковые микросхемы и печатные платы в электронике. Этот способ обработки обеспечивает образование токопроводящего канала на микросхемах. В авиастроении травление играет важную роль, так как с помощью этого процесса уменьшается толщина металлических листов, благодаря чему снижается вес самолёта. В нанесении рисунков и надписей данная операция также играет большую роль. Травление производит рельефное изображение, полученное путем разрушения металлической поверхности согласно определенным шаблонам. В быту операция способствует очистке трубопровода.

Методы травления

В домашних условиях и на производственных участках используется следующие виды обработки:

  • Кислотная очистка;
  • Электролитическая очистка;
  • Очистка пастами.

Травление кислотами

Наилучший результат в ходе обработки нержавеющей стали получается путем длительного выдерживания верхнего слоя нержавейки в емкости кислот из серы и азота. Как происходит данный процесс:

  1. Первоначальным этапом считается обезжиривание верхнего слоя стали, с последующей зачисткой заусениц и ожогов;
  2. Далее происходит травление в сернокислотных ваннах. Во время процесса кислотный состав разъедает шероховатость на поверхности, окалины и заусенцы. Наилучшим показателем температуры во время разъедания является 60-80 градусов по Цельсию. В течение процесса важно контролировать данный параметр. Продолжительность травления зависит от концентрации кислоты (10-12%) и маркировки стали. Стоит быть внимательней, так как истощение кислотной ванны приводит образование точечной коррозии на поверхности металла. К примеру, сталь с содержанием хрома (18%) и никеля (8%) потребует 20-40 минут обработке сернокислотной ванне. Есть возможность сократить время данной процедуры в несколько раз. Для этого следует контролировать уровень атмосферы.
  3. Следующий шаг — промывка заготовки в большом количестве жидкости.
  4. Следом стоит погрузить обрабатываемую деталь в ванну, которая наполнена азотнокислым раствором. Время процедуры занимает от 5 до 15 минут с учётом температуры ванны 50-70 градусов по Цельсию.
  5. Заключительный этап – повторное ополаскивание проточной водой.
Читайте также  Технология изготовления труб из полипропилена

Описанный метод травления считается стандартным и включает в себя несколько вариантов обработки. К примеру, выдержка в емкости с азотным раствором, который обогащен элементами плавиковой кислоты, увеличивает процедуру до получаса. Если поднять уровень концентрации плавиковой примеси до 15%, то получится провести процесс обработки при низкой температуре, при этом избежав предварительное опускание заготовки в кислоту. Ещё один доступный вариант обработки – очистка стали с помощью ортофосфорной кислоты. Для выполнения процедуры стоит следовать следующим шагам:

  • Обезжирить стальную заготовку любым доступным средством;
  • Промыть деталь в проточной воде и высушить;
  • Залить ванну для обработки ортофосфорной кислотой по пропорции 150 мг на литр воды;
  • Поместить сплав в емкость и ожидать в течение часа;
  • Достать и промыть в проточной воде очищенную деталь.

Сократить время обработки в сернокислой ванне можно с помощью добавления хлористого натрия в размере 5%. Благодаря этому процесс занимает 15 минут, но стоит придерживаться соответствующего температурного режима (80 градусов).

Важно помнить, что в помещении с плохой аспирацией следует заменить состав для второго этапа обработки. Проблема в выделении вредных паров из кислоты, поэтому лучше заменить раствор, используя 8% сернокислого железа и 3% плавикового раствора.

Оказать помощь в определении метода травления может окисная пленка, расположенная на верхнем слое нержавейки. Преимущество в том, что внешнее состояние подсказывает о составе плёночного слоя. Если цвет окалины зелёный, это свидетельствует о высоком уровне хрома в составе. В результате может затрудниться взаимодействие стали и кислотной ванны, следовательно, на обработку уйдет больше времени.

Электролитическое травление

Суть электролитической очистки заключается в неравномерной анодной обработке различных структурных элементов, а также в избирательной окраске металла из-за появления пленок. Отличительной чертой данной обработки считается имение внешних источников тока.

Максимально эффективна электролитическая обработка во время определения макроструктуры металлов, сплавов подвергшихся деформации, а также высоколегированных сталей, которые отличаются высокой химической устойчивостью. Электролитическая обработка имеет три вариации травления:

  • Очистка посредством анодного растворения;
  • Анодная пленочная очитка;
  • Катодная пленочная очистка.

Самым распространённым методом электротравления считается анодное растворение, благодаря которому рельеф на поверхности образуется в результате отдельных границ или фаз зерен.

Травление готовыми пастами

На данный момент современный рынок обеспечен огромным ассортиментом различных паст для травления нержавеющей стали. Главная задача пасты – изменение неровностей окрашенной поверхности в результате высоких перепадов температуры, а также очистка сварных швов. Процесс использования травильной пасты достаточно прост и может быть применён даже в домашних условиях. Нержавейка после сварки хорошо очищается пастой густой концентрации, ведь её эффективность уже начинает проявляться при температуре 80 градусов. Перед травлением металлическую поверхность необходимо очистить от коррозии и прочих дефектов.

Процесс травления пастой состоит из следующих шагов:

  • Обработка верхнего слоя заготовки пастой слоем до нескольких сантиметров;
  • Выдержка в течение полутора часа;
  • Промывка под проточной водой.

Травление пастой идеально подходит для обработки сварных швов на нержавеющих марках стали. После правильной обработки поверхность способна выдерживать коррозийные атаки в самых неблагоприятных условиях.

Способы обработки нержавеющей стали: наиболее востребованные варианты

Обработка нержавейки, которая может выполняться с использованием различных методик и технологий, позволяет не только наделить изделия из данного металла требуемыми параметрами и качественными характеристиками, но и придать их поверхности привлекательный внешний вид. Правильно подбирая и используя различные методы обработки, из нержавеющих стальных сплавов производят изделия различного назначения, которые полностью отвечают предъявляемым к ним требованиям.

Механическая обработка нержавейки элетроинструментом позволяет быстро убрать с поверхности шероховатости

Шлифование и полировка (сатинирование)

Нержавеющая сталь благодаря целому перечню достоинств одинаково успешно применяется для изготовления изделий как практического, так и чисто декоративного назначения. Чтобы придать их поверхности привлекательный внешний вид, а также добиться достижения требуемого уровня шероховатости, их часто подвергают шлифованию и полировке, которые обозначаются одним общим термином – сатинирование. Такое название данные методы обработки получили из-за того, что после их выполнения поверхность нержавейки напоминает по своей текстуре ткань атлас или сатин.

Обработка сварочного шва на нержавейке начинается с выведения поверхности до мелких рисок посредством болгарки с лепестковым кругом

Кроме придания поверхности изделия из нержавеющей стали привлекательного внешнего вида, шлифование позволяет устранить поверхностные дефекты металла или сделать их практически незаметными. Как шлифование, так и полировка нержавеющей стали может выполняться вручную или при помощи специальных устройств, работающих на электрическом или пневматическом приводе. Из наиболее распространенных аппаратов, применяемых для шлифования, следует выделить:

  • пневмонапильник ленточного типа;
  • шлифовальную машинку барабанно-ленточного типа;
  • другие устройства, предполагающие использование шлифовальных лент.

В домашних условиях шлифование чаще всего выполняется вручную, для чего могут потребоваться шлифовальные листы или инструменты, которые называются шлифками. В отличие от условий домашних мастерских, на производственных предприятиях шлифование нержавейки выполняется с использованием специального оборудования.

Шлифовку нержавейки начинают с зерна 180, затем 320 и 600, а заканчивают полировкой войлочным кругом

Когда для шлифования нержавеющей стали применяется ручной инструмент шлифок, такая обработка выполняется в следующей последовательности.

  1. Если детали из нержавейки были соединены при помощи сварки, то с их поверхности удаляют прижоги и сварной шов.
  2. Ту часть поверхности, которая первой будет подвергнута шлифованию, следует ограничить, используя для этого клейкую алюминиевую ленту (она наклеивается в два-три слоя).
  3. Область поверхности, которая не заклеена защитной лентой, обрабатывается при помощи возвратно-поступательных движений шлифка, при этом давление, оказываемое на инструмент, не должно быть слишком сильным.
  4. После достижения требуемого результата шлифовки алюминиевой лентой заклеивается уже обработанная часть, а обработке подвергается тот участок, который с ней граничит.

В тех случаях, когда использование шлифка является нецелесообразным, для обработки нержавейки используют шлифовальные листы. Чтобы правильно подобрать такой шлифовальный инструмент по его зернистости, используют пробные черновые детали.

Для шлифования и полировки нержавейки также могут использоваться токарные станки, на которые устанавливаются специальные круги. Выполнять такие отделочные операции с применением токарного станка можно как в производственных, так и в домашних условиях, если такое оборудование имеется в оснащении вашей домашней мастерской. Для эффективного выполнения этих технологических операций могут быть использованы даже простейшие модели токарных станков.

Метод травления

Травление является достаточно распространенным методом обработки изделий из нержавеющих сталей. Такую технологическую операцию, которая позволяет удалить с поверхности изделия из нержавеющей стали различные дефекты, используют для устранения следов сварки, после выполнения термической обработки, а также обработки деталей методами пластической деформации. Кроме того, травление позволяет удалить с нержавейки цвета побежалости, а также обновляет на ней пассивный слой, защищающий металл от последствий воздействия повышенной температуры.

Для выполнения травления в производственных условиях применяются водные растворы кислот или расплавленные щелочные среды. При использовании кислотных сред травление выполняется в два этапа, первый из которых предполагает обработку нержавеющей стали сернокислым раствором, а второй – раствором на основе азотной кислоты. Чтобы выполнить щелочное травление, изделие из нержавейки помещают в расплав каустической соды, которая, не изменяя структуру стали, эффективно разрушает оксидную пленку, сформировавшуюся на ее поверхности.

Вернуть нержавеющей поверхности металлический блеск и восстановить потерю хрома после сварки можно с помощью травильной пасты

В домашних условиях травление выполняют при помощи специальных паст, имеющих желеобразную консистенцию. Используя такие пасты, следует иметь в виду, что в их состав, кроме плавиковой и азотной, входит соляная кислота, а также хлориды, представляющие опасность для здоровья человека, поэтому обращаться с ними следует крайне осторожно.

Пасту для травления нержавейки следует наносить только на тщательно очищенную и обезжиренную деталь, для чего ее промывают теплой водой и обрабатывают любым доступным моющим средством. После непродолжительной выдержки (от 10 до 60 минут) травильная паста смывается, для чего также используют обычную проточную воду. Наносят пасты для травления нержавейки кислотостойкими кистями и специальными пластиковыми лопатками.

Большие площади нержавеющих поверхностей обрабатывают травильными спреями с помощью струйного напыления

На сегодняшний день большой популярностью пользуются травильные пасты следующих торговых марок, уже успевшие доказать свою высокую эффективность.

Такая паста обеспечивает надежную защиту нержавейки от негативного влияния температурных воздействий, а также нивелирует все поверхностные дефекты сварных соединений. Что удобно, эту пасту, которая эффективно обрабатывает стальное изделие всего за 10 минут, можно использовать для травления и вертикально расположенных поверхностей.

При помощи такой пасты, время воздействия которой на поверхность изделия должно составлять около 45 минут, можно не только устранить мелкие дефекты сварных соединений, но и очистить нержавейку от следов коррозии, придать ей красивый металлический блеск. Выбирая такой состав, следует иметь в виду, что использовать его для обработки нержавейки можно лишь при температуре окружающей среды не ниже +50.

Stain Clean (ESAB)

Это полностью готовая к использованию травильная паста, которая не требует особых условий применения и отличается высокой эффективностью.

Другие способы обработки изделий из нержавейки

Изделия, изготовленные из нержавеющих сталей, часто подвергают хромированию, что позволяет:

  • придать им привлекательный внешний вид;
  • повысить устойчивость к механическим воздействиям (трение, удары и др.);
  • значительно увеличить их коррозионную устойчивость.
Читайте также  Фаза трубкования у пшеницы

Между тем качественно выполнить операцию хромирования можно только в производственных условиях, так как для ее осуществления необходимы не только особые расходные материалы и специальное оборудование, но и наличие соответствующих знаний и навыков.

На фото показаны сварные швы нержавейки после обработки 85 % ортофосфорной кислотой – результат травления выглядит не хуже механической полировки

В домашних условиях можно выполнить другую операцию, позволяющую придать поверхности изделия из нержавейки привлекательный внешний вид, – воронение. Такая обработка может выполняться по одной из следующих методик:

  • кислотное воздействие;
  • использование щелочей;
  • применение теплового воздействия.

Конечно, наиболее простым и доступным методом отделочной обработки стальных изделий является их покраска, которая также может выполняться с использованием различных технологий и расходных материалов.

Травление нержавеющей стали. Показания. Методы травления.

Нержавеющая сталь зачастую требует обработки поверхности для достижения необходимых эстетических или эксплуатационных свойств. Обработка дробеметными и пескоструйными аппаратами ограничена из-за высокой вероятности появления наклепа. Современное производство применяет травление нержавеющей стали, после предварительной термической или механической обработки. Сложность этого процесса, по сравнению с обычными черными, низколегированными сталями, объясняется наличием пленкой оксида хрома, выполняющей функцию защитного барьера. Именно она образует жесткую окалину, плохо взаимодействующую с реагентами. При технологических воздействиях могут возникнуть изменения цвета на поверхности. К ним относятся сварка, пайка, другие операции, связанные с высокими температурами. Цвета радужной побежалости можно избавиться при помощи травления. Для различных химических составов нержавеющей стали разработаны индивидуальные методы и составы для травления, учитывающие влияние элементов стали, для достижения максимального результата.

Преобладающими способами травления нержавеющих сталей являются щелочное и кислотное, которое может интенсифицироваться электролизом или протекать без такового.

  1. Травление кислотами
  2. Электролитическое травление
  3. Травление готовыми пастами
  4. Щелочное травление
  5. Методы щелочного травления
  6. Материалы для ванн

Травление кислотами

Максимальный эффект травления нержавеющей стали кислотами достигается при последовательном взаимодействии поверхности нержавеющей стали в ваннах с двумя типами кислот – серной и азотной. Очередность стадий следующая

  1. Обезжиривание, удаление крупных зацепок, окалины
  2. Травление в сернокислотной ванне (концентрация 10-12%) или сернокислотной ванне (8% серной кислоты, 4% соляной). При этом происходит разъедание окалины и шероховатостей на поверхности. Идеальная температура протекания процесса находится между 60 и 80 градусов Цельсия. Контроль этого параметра важен для управления процессом. Продолжительность обработки зависит от марки стали, наличия контролируемого соотношения, концентрации кислот. В случае истощения ванны возможны проявления точечной коррозии. Для примера, сталь с 18% Cr, 8% Ni требует от 23 до 45 минут травления в сернокислой ванне. Сокращения времени обработки в два раза можно добиться, если проводить эту операцию в среде контролируемой атмосферы.
  3. Промывка в большом количестве проточной воды
  4. Погружение обрабатываемой детали в ванну, наполненную раствором азотной кислоты и плавиковой (10 – 20, 1-2 весовых процентов, соответственно). При температуре ванны 60 – 70 градусов время обработки 7 – 15 минут.
  5. Повторная промывка большим объемом водой

Представленный способ является базовым и имеет множество вариаций. Травление в одной азотнокислой ванне, с примесью кислоты плавиковой, увеличивает время травления до 30 минут. Заменителем плавиковой кислоты может выступать фтористый натрий. Увеличение концентрации плавиковой кислоты до 10% позволяет проводить процесс при низких температурных показателях, позволяя избежать предварительного опускания в серную кислоту.

Сокращение времени травления в серной кислоте можно добиться, добавив не более 5% хлористого натрия. Такой ход дает необходимый эффект за 15 минут, но при той же температуре, порядка 80 градусов Цельсия.

Будьте осторожны: если необходимо произвести процедуру, в помещении с недостаточной аспирацией, замените компоненты второго этапа травления. Кислоты выделяют вредные пары при травлении. Предлагается для замены раствор сернокислого железа (7%) и плавиковой кислоты (2%).

Для правильного выбора метода кислотного травления нужно знать, учитывать состояние окисной пленки на поверхности нержавеющей стали. Внешний вид может подсказать о составе пленки. Зеленый цвет окалины говорит о высоком содержании окислов хрома. Соответственно действие кислотных сред будет затруднено и потребует большего времени.

Рекомендуется промежуточная механическая очистка между двумя ваннами, если снятие окалины затруднено.

Электролитическое травление

Одним из вариантов, распространенных на современных предприятиях, является электролитическое травление. Заготовка или деталь, помещенная в кислотную ванну, подключена к положительному или отрицательному контакту. При прохождении тока на поверхности нержавеющей стали происходит выделение кислорода. Газообразная фаза оказывает механическое воздействие на оксидную пленку. Это помогает ускорить процесс обработки и качество получаемой поверхности.

Травление готовыми пастами

Современная индустрия предлагает на рынке множество травильных паст для нержавеющей стали. Их основное назначение локальная обработка сварных швов, последствий изменения равномерности окраски поверхности под влиянием температурного воздействия. Принцип работы с такими пастами прост и может быть использован даже в мелких мастерских.

  • Нанесение пасты толстым слоем до 2см., при помощи щетки
  • Выдержка 60-90 минут
  • Промывка струей воды

Применение паст целесообразно для обработки сварочных швов нержавеющих марок стали. Обработанный шов способен противостоять коррозии даже в условиях сырого помещения автомобильной мойки.

Щелочное травление

Обработка поверхности нержавеющей стали расплавом каустической соды называется щелочным травлением. Следует отметить, что при этом процессе происходит разрушение окисной пленки, при этом химикалии не реагируют с металлом. Повышение температуры способствует разъеданию оксидной пленки, улучшая качество обрабатываемой поверхности. Резкое охлаждение в жидкости также способствует улучшению обрабатываемой поверхности.

Добиться 100% результата при этом типе обработки практически невозможно. На металле возможны остаточные плены от окислов хрома, окислов никеля и железа. Среди рекомендаций по окончательной доводке таких дефектов значится кратковременная обработка в азотнокислой ванне.

Методы щелочного травления

Различают следующие методы

  • Выдержка в соде. Содержание нитрата натрия должно колебаться в пределах 20-40%, разогретого до температуры 460-500 градусов Цельсия. Травление в такой среде длится в течение 15 минут. Некоторые аустенитные марки нержавеющей стали запрещено нагревать выше 450 градусов. Это может привести к межкристаллитной коррозии. Далее следует этап промывки в большом количестве воды, затем следует 5-минутное опускание в сернокислотную ванну и до 10 минут в азотнокислой.
  • Известный в Англии, с первой половины 19 века метод травления, в комплексе с пропусканием электрического тока через протравливаемую деталь. При плотности тока 11 А/м2 достаточно 15 секунд. Данная скорость протекания реакции связана с процессом электролиза. Выделение на катоде натрия и водорода способствуют восстановлению окислов. Восстановленный металл осаждается на поверхности. Данный вид травления позволяет получить обезжиренный металл, характеризующийся чистотой и однородностью. При таком способе используют соду. Возможны вариации с составом и добавлением хлористого кальция. Применяется такой метод для травления плоских, стержневых заготовок, волоченых изделий.
  • Обработка гидридами натрия основано на восстановлении воздействием на металл натрием и водородом. Наличие гидрида натрия добиваются взаимодействием водорода и натрия, находящегося в расплавленном состоянии. В расплавленную каустическую соду помещают цилиндр без нижней плоскости. Верхняя плоскость имеет отверстие. Натрий всыпают в это отверстие, он реагирует на поверхности ванны. Через пятно натрия на каустической соде пропускают струю водорода. Происходит образование гидрида и диффундирование его в объеме ванны. Достижение необходимой концентрации 1-2 % гидрида натрия происходит в контролируемых пороговых значениях. При отсутствии продукта разделения воздуха применяют диссоциированный аммиак. Детали разогревают в такой ванне до 400 градусов Цельсия. Нержавеющие стали показывают хорошие результаты травления при такой методике и продолжительности 4-17 минут. После травления рекомендуется тщательно промыть детали. В случае необходимости произвести дополнительную обработку в азотнокислой ванне. При высокой себестоимости такого метода очевидным его преимуществом является тот факт, что металл не взаимодействует с травителем. Потери металла минимальны. Более низкая температура процесса позволяет сократить расходы на теплоноситель и безопасность проведения операций.

Существуют определенные правила, выполнение которых обязательно для любого из представленных способов. Среди них приоритетные обработка поверхности металла перед травлением, удаление окисной пленки, обезжиривание. Процесс травления не менее важен.

Материалы для ванн

Правильный выбор материала для изготовления травильных ванн сложная задача для химиков и материаловедов.

  • покрытые керамикой
  • покрытого стеклом кирпича
  • дерево, бетон с покрытием из свинца
  • вещества, производные от резины
  • определенные марки нержавеющей стали для кислотных ванн.

Содержание азотистой с примесями плавиковой или соляной кислоты позволяет применять такие же материалы. Исключение составляют лишь свинец, как покрытие, керамику с повышенным содержанием кремния, из-за их взаимодействия. Применение стали вполне возможно для использования в ваннах со щелочью, отслеживая протекание и интенсивность электролиза в непосредственной близости к материалу. При определенных условиях и содержании кислоты, ее температуры, характера есть возможность применять для травильных емкостей нержавеющие марки стали. Такие, например, как 8Х18Н8М или 10Х20Н25М4.

Из приведенной в этом обзоре информации можно сделать вывод, что режим обработки, химический состав ванны, необходимость дополнительной механической обработки, применение электролиза должны определяться исходя из конкретных начальных условий (марка стали, состояние оксидной пленки, технологические возможности) и регулироваться в контексте ожидаемого конечного результата.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: