Глубокое травление нержавеющей стали

Нержавеющая сталь в настоящее время является обыденным материалом, хотя история ее использования насчитывает немногим более ста лет. Изобретателем нержавеющей стали считается англичанин Гарри Брирли, первым получивший нержавеющую сталь, содержащую железо, кремний, марганец, углерод и хром. Своими антикоррозионными свойствами такая сталь обязана образованию пленки оксида хрома Cr2O3, самовосстанавливающейся в поврежденных местах. Первыми изделиями из нержавеющей стали были кухонные ножи. Изделия из нержавеющей стали устойчивы к воздействию атмосферных процессов и агрессивных составов.

К нержавеющим относят стали, устойчивые к негативным атмосферным воздействиям и агрессивным составам.

По кристаллической структуре нержавеющие стали делятся на следующие группы: ферритные, аустенитные, мартенситные и ферритно-аустенитные (двухфазные). К ферритным нержавеющим сталям относят хромистые (10 … 30% хрома) и низкоуглеродистые (менее 0,1% углерода) стали. Это прочные, пластичные, легкообрабатываемые и дешевые стали; однако они не поддаются термической обработке (закаливанию). К мартенситным нержавеющим сталям относят хромистые (от 10 до 17% хрома) стали с содержанием до 1% углерода, допускающие термообработку (закаливание и отпуск).

Аустенитные нержавеющие стали содержат от 16 до 26% хрома и от 6 до 12% никеля, а также молибден и углерод. Эти стали более коррозионностойки, чем ферритные и мартенситные стали.

Ферритно-аустентные стали характеризуются сочетанием свойств ферритных и аустенитных сталей.

Равномерное бесшламовое травление нержавеющих сталей

Способ равномерного бесшламового рельефного травления стали, содержащей Cr, Ni, Ti, Cu, C, Si, Mn, Sn, P зарегистрирован в авторском свидетельстве No 234092 (авторы изобретения Гурвич Л.Я., Шварц М.М. и Шубадеева Л.И.). Состав раствора для травления нержавеющих сталей представлен в таблице 1.

Глубокое травление нержавеющей стали
Таблица 1

Рабочая температура раствора травления 20 … 70, скорость травления 16 мкм/мин (нержавеющая сталь состава Cr 14,1 … 15,5%, Ni0,10 … 0,3%, Ti 0,1 … 0,30%, Cu 1,75 … 2,50%, C 0,08%, Si 0,7%, Mn 0,10%, Sn 0,25%, P 0,030%, Fe — основа за 1,5 часа протравливается на глубину 1,5 мм). Скорость травления зависит от температуры раствора: она возрастает с повышением температуры, однако чрезмерное повышение приводит к шламообразованию и неравномерности травления, результатом которого может быть подтрав по краям маски.

ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО
Защита металлов от коррозии - существующие способы и виды

Для получения на полированной табличке белого матового текста (или наоборот, блестящего текста на матовом фоне) достаточно обработки в течение 3 … 5 минут, однако такой текст не всегда хорошо различим при определенном угле зрения; выразительный текст получают при глубокой (рельефной) обработке. Поверхность основы или текста может быть окрашена в желаемый цвет.

При рельефном травлении нержавеющей стали, особенно при истощении раствора, все же возможно осаждение шлама на поверхности изделия; удалить продукты травления можно 15 … 20%-ным раствором перекиси водорода (АС No 113775), окуная изделие в этот раствор и выдерживая его до полного удаления шлама. Перекись водорода бурно реагирует со шламом, одновременно пассивируя поверхность изделия и обеспечивая высокое качество протравленной поверхности.

Блестящее бесшламовое травление нержавеющих сталей

Состав раствора для химического блестящего бесшламового рельефного травления стали с легирующими элементами предложен в авторском свидетельстве No 151920 (авторы изобретения Новак В.П., Мальцев В.Ф., Богоявленская Н.В. и Липкин Я.Н.).

Рабочая температура раствора для травления нержавеющей стали 40 … 50С. Продолжительность травления зависит от температуры раствора и возрастает с увеличением температуры. Протравленная поверхность имеет блестящий вид. Процесс травления выполняется аналогично приведенному выше.

Смесь азотной и плавиковой кислот можно заменить составом из 1,5 … 2,0% HF и 6 … 7% FeSO4 (безв.). Рабочая температура раствора 50 … 70С. Такой раствор менее токсичен.

Приготовление раствора для блестящего бесшламового травления нержавеющих сталей

Для приготовления раствора травления можно использовать техническую соляную кислоту ГОСТ 875, техническую серную кислоту ГОСТ 2184, техническую азотную кислоту ГОСТ 701, ацетон технический ГОСТ 2768, клей мездровый 3252, фенол синтетический технический ГОСТ 23519.

Приготовление раствора травления заключается в составлении смеси рассчитанных количеств соляной, серной и азотной кислот и добавлении к ней раствора фенола в ацетоне.

Составы для нанесения маски, предохраняющей от травления

Один из самых простых составов – на основе гудрона., представляющего собой вязкую жидкость или твердое асфальтоподобное вещество черного цвета с температурой плавления от 15 до 60С. Гудрон является остатком, получаемым в результате ректификации нефти. Вместо гудрона, применимого при низких температурах трявящего раствора, можно использовать битум нефтяной строительный БН 70/30 ГОСТ 6617 с температурой размягчения около 70С – это гарантия, что он не «потечет» при высокой температуре травления. Битум БН 70/30 обладает высокой сцепляемостью с основой; устойчив к воздействию кислот; растворим в органических растворителях, бензине, этиловом спирте, скипидаре.

ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО
Флюгер для крыши своими руками

Для приготовления состава для маски битум измельчают, помещают в металлическую посуду, заливают скипидаром, тщательно перемешивают до образования однородной массы, добавляют мелко измельченную сосновую канифоль ГОСТ 19113 и смесь подогревают на водяной бане. Ориентировочно на 100 г битума необходимо добавить 8 … 10 г канифоли. В результате будет получен лак, консистенцию которого можно регулировать добавлением скипидара. Лак на изделие можно наносить кистью. Удалить лак по окончании травления можно скипидаром. Сушка нанесенного рисунка осуществляется в течение 2 … 3 часов при комнатной температуре, полностью высушивается лак через 3 … 4 дня, ускорить сушку можно при обдувкой теплым воздухом при помощи фена.

Другой способ нанесения маски, предохраняющей от травления защищенных мест, состоит в использовании воска. Для этого на предварительно подготовленную (отполированную и обезжиренную) поверхность из нержавеющей стали с предварительно нанесенным каким-либо способом рисунком, подогретую до 50 … 70С, наносят расплавленный воск, дают ему возможность покрыть поверхность изделия тонким слоем, после чего охлаждают. Полупрозрачный слой воска позволяет различить контуры рисунка. Затем острым лезвием процарапываются и удаляются те участки воска, под которыми будет выполняться травление.

Способ изготовления маски, предохраняющей от травления

Используют для нанесения рисунка распечатку на лазерном принтере с низкой температурой барабана. Рисунок накладывает на основу и через тканевую прокладку проглаживает горячим утюгом. Важно, чтобы температура барабана принтера была ниже температуры утюга. На основе отпечатывается нужный рисунок, который можно сразу же травить, а можно для полной гарантии обвести перманентным маркером, лаком для ногтей, битумом, акриловой краской.

Электрохимическое травление сталей с легирующими компонентами

Электрохимическое рельефное травление нержавеющей стали позволяет использовать менее токсичные компоненты раствора и существенно ускорить сам процесс травления. При этом травление можно выполнять как в стационарной ванне, так и с помощью электрод-инструмента.

Глубокое травление нержавеющей стали можно выполнять в электролите состава, приведенного в таблице 3.

Глубокое травление нержавеющей стали
Таблица 2

Рабочая температура электролита 60±10С, анодная плотность тока 50±5 А/дм2. При этом режиме за 10 минут деталь протравливается на глубину 0,2 мм.

Электрохимическое матирование нержавеющих сталей

Матирование, то есть создание на поверхности нержавеющей стали ровной мелкозернистой матовой поверхности, контрастирующей, например, с зеркальным рисунком, нанесенным тем или иным способом с помощью трафарета. Такой способ часто используется при изготовлении табличек.

В авторском свидетельстве No 1768673 (авторы изобретения Игнатьев В.И., Шлугер М.А., Ошноков В.А., Сидоров А.А. и Горкавенко П.Л.) описан способ матирования нержавеющей стали, позволяющий электрохимическим способом получать матированную поверхность с шероховатостью от 0,2 до 2,5 мкм. Для матирования нержавеющей стали с высокой скоростью используется электролит, состав которого приведен в таблице 4.

ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО
Защита металлов от коррозии - существующие способы и виды
Глубокое травление нержавеющей стали
Таблица 3

Рабочая температура электролита 50С, анодная плотность тока 30 А/дм2, продолжительность обработки 60 минут, шероховатость обработанной поверхности 1,05 мкм, коэффициент белизны 67%, выход по току 85%, скорость растворения 615 мкм/час (0,615 мм/час), стабильность электролита 180 А·час/л, шламообразование – отсутствует. Снижение концентрации фтористоводородной кислоты менее 5 г/л приводит к шламообразованию, а ее повышение более 30 г/л – к уменьшению белизны обрабатываемой поверхности. Хромин служит поверхностно-активной добавкой и способствует равномерному травлению.

Электролит приготавливают простым смешиванием всех компонентов посредством последовательного их добавления при постоянном перемешивании в емкости, наполовину заполненной водой.

Скоростное низкотемпературное матирование нержавеющих сталей

Скоростное низкотемпературное матирование можно выполнять из электролита состава, приведенного в таблице 5.

Глубокое травление нержавеющей стали
Таблица 4

Температура электролита 20С, анодная плотность тока 20 А/дм2, продолжительность обработки 1 мин, шероховатость обработанной поверхности 0,2 мкм, коэффициент белизны 57%, выход по току 10%, скорость растворения 35 мкм/час (0,035 мм/час), стабильность электролита 80 А·час/л, шламообразование – отсутствует.

Понижение рабочей температуры электролита и уменьшение продолжительности обработки снижает интенсивность матирования, а увеличение указанных параметров ухудшает качество обработки. Низкая плотность тока (менее 0,5 А/дм2) существенно увеличивает продолжительность травление, а при плотности тока выше 30 А/дм2 резко снижает скорость растворения стали. Кремнефтористоводородная кислота в электролите обеспечивает получение мелкозернистой ровной поверхности. Электролит требует постоянной корректировки по кремнефтористофодородной кислоте вследствие ее выработки.

Полирование нержавеющих сталей

Нержавеющая сталь имеет повышенную вязкость и ее полирование войлочными полировальными кругами с помощью полировальных паст представляет известную трудность, вследствие чего применяют химический или электрохимический методы полировки.

Химическое полирование не требует применения выпрямительных устройств, в чем заключается его преимущество перед электрохимическим полированием. Вторым его преимуществом является возможность равномерной полировки деталей сложной конфигурации. Электрохимическая полировка дает более высокий класс чистоты поверхности, чем химическая полировка.Электрохимическая полировка углеродистых сталей позволяет получать еще большую выразительность, чем нержавеющих.

Для химического полирования стали 12Х18Н9Т применяют раствор, состав которого приведен в таблице 6.

Глубокое травление нержавеющей стали
Таблица 5

Режим полировки: температура раствора 70 … 75С; продолжительность 5 … 10 мин. Электрохимическую полировку нержавеющих сталей можно выполнить из электролита, состав которого приведен в таблице 7.

Глубокое травление нержавеющей стали
Таблица 6

Режим электрополирования: температура электролита 60 … 80С; плотность тока 15 … 80 А/дм2; продолжительность обработки 1 … 10 минут.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

*

code

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

ФОРМА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
×