Травление нержавеющей стали

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.

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.

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.

Травление металла в домашних условиях

Решил поделиться с вами довольно простым способом травления металла в домашних условиях на примере клинка.Итак, нам понадобится:

• собственно, сама железяка (в моем случае, откованный клинок для ножа).
• Маркер или карандаш.
• лак для ногтей (можно порыться в сумочке жены или купить в супермаркете самый дешевый).
• растворитель.
• медный купорос (100-200 грамм).
• наждачная бумага (80, 400, 1200 грид).

Для начала берем клинок, хорошенько проходимся по нему наждачной бумагой и растворителем.

После этого, набросаем на него эскиз предполагаемого рисунка маркером.

Лаком для ногтей аккуратно закрашиваем свой эскиз.Если лак выступает за пределы эскиза – ничего страшного, все это можно легко протравить в дальнейших операциях.

Прошу обратить внимание: Лак образует плёнку, которая защищает металл от травления. Поверхность под лаком травиться не будет

Поверхность под лаком травиться не будет.

Кроме самого рисунка, стоит защитить торцы изделия, а в моем случае еще и РК клинка.

Даем лаку подсохнуть некоторое время, затем начинаем корректировать рисунок и исправлять косяки.Для корректировки можно использовать шило или обычную иголку. Убираем лишние ляпы и правим линии, чтобы они выглядели более плавными.

Теперь начинается химия процесса:Для травления нам нужен раствор медного купороса и соли.

Я использовал на литр воды 100гр. соли и столько же купороса.

Воду для раствора лучше брать горячую(только что скипевшую), чтобы сократить время реакции.

Опускаем наше изделие в раствор, ждем.Предположительное время травления 25-40 минут.Все зависит от того, какая глубина травления вас устроит.Чтобы ускорить реакцию можно увеличить концентрацию купороса.

Во время процесса на клинке образуется рыжий налет, который мешает дальнейшему протеканию реакции травления,поэтому периодически необходимо доставать клинок и промывать его под теплой струй воды. Никаких щеток и металлических губок, в противном случае, вы сорвете лак с изделия. Проверить, достаточно ли глубоко мы протравили можно на ощупь. Раствор сам по себе безвреден, как и налет, так что проверяйте смело. (Единственная опасность – можете испачкать руки)

Здесь, стоит отметить еще один момент: следите, чтобы ваша железка не протравилась слишком глубоко, иначе, раствор начнет съедать не только незащищенную поверхность, но и вгрызаться сбоку под лак, если только вам не нужен эффект искусственного старения.

Как только мы решили, что металл достаточно глубоко протравлен, достаем поделку из раствора, хорошо промываем под напором воды, протираем растворителем, шкурим и полируем наждачкой по возрастающей, начиная с 80 грид, заканчивая 1200 грид. Если под рукой есть бор-машинка, неплохо бы шлифануть ею неровности рисунка.

В конце можно пройтись войлоком, если считаете нужным.

Осталось только сделать рукоять и отполировать клинок до зеркала.К сожалению, изображения готового клинка с ножнами у меня нет, т.к. эти фотографии делались давно и для других целей, а для мастер-класса я решил использовать только сейчас.

Спасибо за внимание. Надеюсь, кому-нибудь оказался полезным

Материалы для ванн

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

Рекомендуются емкости:

• 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 – нержавеющая сталь

Травление нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов перед пайкой обычно не производят.
 

Травление нержавеющих сталей обычно производят в азотной кислоте с добавками HF, KF и других веществ.
 

Глубина травления алюминия в зависимости от времени и концентрации щелочного раствора.| Глубина травления сплавов Д16 и В95 в 40 % – ном свежем растворе NaOH в зависимости от температуры раствора.

Для травления нержавеющих сталей применяют раствор, представляющий собой смесь соляной, азотной и фосфорной кислот. Такой раствор является предварительным и для размерного глубокого травления нержавеющих сталей в окончательном виде непригоден ( 4 ] и поэтому дополнительно на каждые 3 8 л раствора растворяется около 450 г нержавеющей стали. Добавление в раствор такого количества нержавеющей стали приводило к понижению его кислотности, а введение в раствор дополнительно железа, хрома и никеля способствовало созданию-оптимальных условий для начала травления и устойчивого протекания всего последующего травильного процесса.
 

Для травления нержавеющей стали в последнее время применяется комбинированный щелочно-кислотный способ, заключающийся в предварительном травлении в расплавленной щелочи ( 8 ( Р / о едкого натра и 20 / 0 селитры) в течение 10 – 30 мин. Этот способ в несколько раз снижает потери металла, расход кислоты и увеличивает производительность.
 

Для травления нержавеющей стали в последнее время применяется комбинированный щелочно-кислотный способ, заключающийся в предварительном травлении в расплавленной щелочи ( 80 % едкого натра и 20 % селитры) в течение 10 – 30 мин с последующим травлением в 13-процентном растворе серной или соляной кислоты в течение 5 – 20 мин. Этот способ в несколько раз снижает потери металла, расход кислоты и увеличивает производительность.
 

Анодные поляризационные кривые при электрополировании.

Для травления нержавеющей стали рекомендуют применять ток с периодической или переменной полярностью.
 

Для травления окисленных нержавеющих сталей, содержащих шпинели, оксиды хрома, никеля, титана, молибдена, вольфрама и др. легирующих элементов, неприменимы растворы травления для углеродистых сталей. Обычно травильные растворы для нержавеющих сталей состоят из смеси нескольких кислот со специальными добавками, выполняющими функции окислителя, ингибитора или регулятора травления.
 

При травлении нержавеющих сталей, иикельхромовых сплавов в растворах на основе азотной кислоты ингибиторы почти не применяются, так как они тормозят растворение окалины и соответственно увеличивают время травления. Для предотвращения этих нежелательных явлений иногда могут быть использованы ингибиторы.
 

Существует много вариантов травления нержавеющих сталей. Например, травление при 20 – 30 С в течение 10 – 20 мин ( после обезжиривания) в растворе НС1 ( конц.
 

Влияние способа обработки поверхности.

Рекомендованы также различные способы травления нержавеющей стали , однако заготовки и детали из этого металла можно склеивать и без специальной обработки поверхности. Достаточно их обезжирить, протерев тампоном, смоченным ацетоном, или промыть в водном растворе ОП-7 концентрацией 1 5 – 2 0 г / л при 75 – 80 С в течение 3 – 5 мин.
 

По данным , при травлении нержавеющих сталей гладкая поверхность получается в растворе 100 г / л селенистой кислоты; 50 г / л сульфата меди и 75 см3 азотной кислоты.
 

Хьюсби приводит дополнительные данные по травлению нержавеющих сталей смесью из азотной и соляной кислот и хлорной меди.
 

1 Сатинирование нержавейки – популярный метод обработки

Нержавеющая сталь часто применяется для изготовления промышленных конструкторских изделий и всевозможных элементов декора. Такие детали в большинстве случаев подвергаются сатинированию (полированию, шлифованию). Этот вид обработки считается достаточно практичным и при этом гарантирующим высокий результат. Поверхность изделий из нержавейки после проведения операции приобретает “атласный” вид.

Сатинирование материала может выполняться пневматическими приспособлениями либо вручную. В первом случае используются следующие инструменты:

• шлифовальные ленты;
• ленточный пневмонапильник;
• барабанно-ленточная шлифмашинка.

Вручную полирование выполняется при помощи шлифовальных листов и специального шлифка.

На крупных производствах шлифование почти всегда производится посредством специальных агрегатов. А частные мастерские при изготовлении изделий и конструкций из нержавейки используют шлифок. Обработка стали с его помощью выглядит так:

С поверхности изделия удаляют прижоги и сварной шов.
Разметывают стыковочные риски на конструкции специальной защитной лентой, сделанной из алюминия. Ее необходимо наклеить на полируемую деталь в 2–3 слоя.
Затем осуществляется обработка части изделия ручным шлифком посредством движений возвратно-поступательного характера

Обратите внимание! Нельзя чересчур сильно давить на шлифок.
После того как обработка одной части детали завершается, на нее размещается алюминиевая лента. После этого шлифуется соседняя зона.

Шлифовальные листы используются в ситуациях, когда применение шлифка является нецелесообразным, а также при необходимости восстановления поврежденной при сатинировании поверхности. В этом случае следует правильно подобрать зернистость инструмента. Делается это, как правило, на черновой детали.

https://youtube.com/watch?v=3kI9sq2MGs8

Популярные способы воронения

Технология воронения включает несколько способов, основными из которых являются следующие:

Щелочной способ. В данном случае придется работать с окислителями с соблюдением температурного режима 130-150 градусов. Благодаря щелочному оксидированию осуществляется окисление железа. Но с этим методом не стоит работать в доме или квартире, так как в процессе работы выделяется неприятный запах.
Кислотный способ. В данном случае работа выполняется в кислых растворах с использованием химического или электрохимического способа

Важно помещать предмет в раствор на установленное время и действовать в соответствии с инструкцией.
Термический способ. Такое воронение считается самым старым и простым из существующих

Эта технология заключается в необходимости нагревать сталь на открытом воздухе. Процедура продолжается, пока верхний слой металла не вступит в химическую реакцию с кислородом. Чем сильнее нагрев, тем более темной станет деталь.

Существуют и другие способы получения вороненого железа. Вы можете выбрать наиболее подходящий из них и сделать всю работу самостоятельно. Главное в точности соблюдать последовательность действий и использовать правильные составы для воронения.

Щелочной

Для воронения металла этим способом необходимо выполнить четкую последовательность действий. В первую очередь придется обезжирить поверхность при помощи растворителя. Затем сделайте следующее:

1. Возьмите посуду и залейте в нее 100 мл воды.
2. В ней необходимо растворить 120 грамм каустической соды и 30 грамм азотнокислого натрия, размешивая их до однородной массы.
3. Нагрейте состав до температуры 130-150 градусов.
4. В кипящую смесь поместите деталь таким образом, чтобы она не контактировала со стенками.
5. Деталь почернеет через 20 минут, после чего ее промывают в дистиллированной воде.

Когда изделие полностью высохнет, его необходимо смазать машинным маслом и насухо протереть. В результате покрытие становится гладким и износостойким. Вам не придется дополнительно полировать изделие. Данные правила позволяют придать поверхности нужный эффект, не прибегая к сложной технологии. Не забудьте использовать защитную маску и плотные перчатки.

Кислотный

Данный вариант выполняется в кислых растворах. При этом используют электрохимическую или химическую технологию обработки

Важно очистить ржавчину. Для этого подойдет обычная наждачная бумага

Для увеличения скорости очистки в запущенных случаях можно использовать болгарку, оснащенную металлической щеткой.

Затем воспользуйтесь очищающим составом, в качестве которого используют трифосфат натрия, этиловый спирт с керосином или простой керосин. Деталь необходимо погрузить в раствор на 15 минут. В завершении изделие следует промыть в проточной воде, хорошо протереть и высушить.

Пока высыхает деталь, необходимо подготовить раствор для кислотного воронения. Смешайте следующие ингредиенты:

• 1 литр воды;
• 2 грамма дубильной кислоты;
• 2 грамма виннокаменной кислоты.

На следующем этапе осуществляется непосредственное воронение ножа. Нагрейте смесь до 150 градусов. Поместите предмет в емкость на 15 минут. Следите, чтобы металлическая поверхность находилась в растворе полностью. Затем промойте ее в проточной воде и окуните ее в кипящую воду. Это позволяет полностью очистить поверхность от раствора.

На завершающей стадии осуществляют процесс воронения стали в масле. При этом изделие погружают в машинное масло на 60 минут, после чего им можно пользоваться по назначению.

Термический

Здесь все очень просто. Такое воронение считается самым старым. Эта технология заключается в необходимости нагревать сталь на открытом воздухе. Процедура продолжается, пока верхний слой металла не вступит в химическую реакцию с кислородом. Чем сильнее нагрев, тем более темной станет деталь.

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.