Травление нержавеющей стали

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

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.

Механическая шлифовка

Хорошие коррозийные свойства нержавеющей стали способствуют ее активному применению в среде, где используются жидкости. Такие изделия служат дольше, чем малоуглеродистая сталь. А блеск и зеркальный вид поверхности позволяют устанавливать конструкции на видных местах, улучшая общий дизайн помещения или фасада. Из нержавейки производят наружные перила и пандус, парковочные стойки, разнообразные полотенцесушители. Несмотря на соприкосновение с водой, и проведение сварочных работ на изделиях, все эти элементы сохраняют красивый вид. Достигается это за счет нескольких видов обработки.

Одним из них является механическая шлифовка, при которой убирается верхний оксидный слой на сварке, являющийся слабым местом конструкции, а также устраняются цветовые переходы и неровности в сварочном соединении. Этот процесс происходит в следующей последовательности:

  1. При помощи болгарки и толстого шлифовального круга стираются волны металлического шва и его выпуклости, выступающие за общую плоскость поверхности. Так можно быстро сравнять шов, но после болгарки остаются грубые борозды от абразива, и перегретые участки с темными пятнами.
  2. Чтобы снять эти дефекты более бережно, можно применить лепестковые круги для болгарки. Процесс будет длиться немного дольше, и потратится больше расходных материалов, при крупном объеме работ, но риски останутся мельче.
  3. Далее используются шлифовальную машину, называемую Rebir . Он имеет прямую форму, электромотор и рукоятку для удержания. На конец надеваются лепестковые круги (КШЛ), но их расположение отличается от кругов на болгарке. Благодаря широкой структуре кусочков наждачной бумаги можно производить больший нажим на обрабатываемое изделие, и захватывать широкую площадь. КШЛ бывают разного калибра по величине применяемого абразива. Для обработки нержавейки после сварки применяют сначала «40-ку», а затем «нулевку». Так устраняются все борозды от предыдущих инструментов. Покрытие становится одноцветным и матовым.

Работы следует проводить в респираторе, поскольку пыль от абразива и частицы снятого металла парят в воздухе. Шлифовщик должен защищать и глаза, для чего надеваются прозрачные очки. Нержавейка нагревается от трения шлифовальными кругами, поэтому на руках рабочего должны быть перчатки для избежания ожогов. В качестве аналога ручного шлифования применяются пескоструйные установки, где под даванием воздуха подаются гранулы песка, счищающие верхний оксид с металла. Это используется на предприятиях с большим оборотом продукции. В домашних условиях устанавливать такое оборудование нецелесообразно.

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  Плотность аргона

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.

2 Травление – отлично скрывает следы после сварки нержавейки

Травильная процедура нержавейки также выполняется достаточно часто. Ее используют после термообработки, холодной и горячей деформации стали. Эта операция удаляет дефекты, образующиеся на поверхности нержавейки при разных видах термообработки и применения сварочного аппарата. Травление убирает следы окалины и цвет побежалости. Кроме того, оно способствует обновлению на стальных изделиях пассивного слоя, защищающего металл от негативного воздействия повышенных температур.

В промышленных условиях травление осуществляется с помощью расплавленных щелочных составов либо растворов (водных) кислот без воздействия электролиза или с таковым. Если используется кислота, операция производится в два этапа. Сначала нержавейку помещают в ванну с сернокислым раствором, затем – в азотнокислую среду. Щелочное травление подразумевает обработку стали расплавом каустической соды. Она не изменяет структуру металла и при этом отлично разрушает оксидную пленку на его поверхности.

В быту и в небольших частных мастерских травление выполняется с помощью специальных пастоподобных составов. Процедура может осуществляться даже неподготовленным человеком. Травильная паста представляет собой желеобразную прозрачную жидкость. Ее делают из плавиковой и азотной кислоты. В подобных составах отсутствует потенциально небезопасная соляная кислота и вредные для здоровья человека хлориды.

Травильная паста наносится на очищенное изделие (его следует помыть и качественно обезжирить любым подходящим средством) и оставляется на поверхности на определенное время (оно указывается на упаковке). В большинстве случаев обработка нержавейки происходит на протяжении 10–60 минут. После этого травильная паста смывается. Для этих целей используют большое количество обыкновенной воды.

Травильная паста изготавливается разными фирмами. На отечественном рынке популярностью пользуются далее указанные составы:

  • SAROX TS-K 2000 – паста, которую можно использовать на любых нержавеющих поверхностях (в том числе и на вертикальных). Она гарантирует получение привлекательно вида сварного шва и надежную защиту металла от температурных воздействий. Эта травильная паста очищает нержавейку всего за 10 минут.
  • Avesta BlueOne – состав для эффективного восстановления нержавеющих поверхностей, удаления с них следов коррозии и сварочных мероприятий, придания изделиям блеска. Обработка стали такой пастой должна продолжаться около 45 минут. При этом температура окружающей среды не может быть меньше +5°.
  • Stain Clean от ESAB – паста с замечательным травильным эффектом. Ее не требуется каким-либо образом подготавливать, состав готов к использованию прямо из бутылки.

Важно! Любая паста наносится на очищенную заранее поверхность посредством кислотостойкой кисти и пластиковой лопатки.

Полировка нержавеющей стали после сварочных работ

Следующим шагом в комплексе обработки, осуществляемой по отношению к области проведения сварочных работ, является полировка нержавейки после сварки. Следует отметить, что подобному процессу подвергается не только отдельные области изделия, но и вся поверхность изделия в целом, что гарантирует получение блеска окончательного вида.

Полировка обеспечивает еще больший уровень зачистки обрабатываемой поверхности за счет получения цельного и ровного участка, что впоследствии имеет результатом способность противостоять внешнему влиянию жидкостей агрессивного характера.

Поначалу область сварных швов подвергается воздействию диска с вулканитом, цель которого заключается в придании шву необходимой формы и глубины за счет формирования структуры вогнутого образца.

Следующим этапом принято считать нанесение специальной пасты, предназначенной для осуществления полировки. В большинстве случаев применяется паста ГОИ. Основная задача полировочного процесса состоит в достижении зеркальной поверхности с одномоментным отсутствием ранее присутствовавших матовых пятен.

Дополнительная обработка

  1. Затирка эмали (небольшие площади, тонкие элементы).
  2. Лазерная гравировка и лазерная маркировка.
  3. Ударно-точечная маркировка.
  4. Сверловка и нанесение клеевых слоев марки 3М (безосновных и основных).
  5. Пескоструйная и дробеструйная обработка.
  6. Полировка, шлифовка, сварка, крацовка.
  7. Придание фактур (глянец, сатин, матовая).
  8. Доработка габарита (скругление углов, снятие фаски и так далее).

Полировка сварных швов

Для того чтобы изделие после сварки обрело законченный вид сварочные швы необходимо обработать шлифовальным станком.

После сварки нужно привести изделие в должный, законченный вид, придать ему блеск, лоск и сияние. Благодаря применению новых технологий в полировке время на проведение этой работы значительно сократилось, а качество возросло.

Читайте также  Сварочный рукав

Полировка – это использование специального шлифовального станка. Режим необходимо выбирать тот, который порекомендовал производитель. Особенности полированных труб заключаются в том, что они имеют безупречный внешний вид, отличаются износостойкостью и долговечностью. Полировка может быть ручной, ультразвуковой и машинной. В домашних условиях может подойти обычная наждачная бумага, шлифовальные абразивные материалы, напильники.

Первый шаг – избавиться от грубого шва, сделать поверхность гладкой и однородной. Для выполнения этой задачи вам потребуется доводочный круг. Он с легкостью снимет грубый шов, удалит окалину. Теперь поверхность подготовлена к дальнейшим действиям.

Второй шаг – выведение рисок от первой обработки. Поверхность доводится до состояния, близкого к конечному. Иногда на этом этапе можно остановиться. Поверхность уже сейчас хорошо выглядит.

Третий шаг – финальная полировка. Доведение металла до зеркального блеска. При этом при полировке нержавейки с поверхности удаляются микроскопические дефекты, а при шлифовке – грубые.

Обработка нержавеющей стали

Самый распространенный метод обработки шва — травление. Чтобы выполнить травление можно использовать серную или соляную кислоту. Иногда используется азотная кислота. При этом не обязательно использовать кислоту в жидком виде, можно приобрести пасту или спрей, что достаточно удобно. В нашей практике чаще всего используется густая паста для травления, мы наносим ее толстым слоем на шов с помощью кисти. В цеху должна быть хорошая вентиляция, потому что зачастую пасты имеют очень неприятный запах.

Если вы будете использовать жидкую кислоту, то здесь нужно внимательно соблюдать технику безопасности и не нарушать технологию травления. Сначала промойте деталь под проточной водой, затем погрузите деталь в емкость с кислотой. Можно использовать смесь из двух и более кислот для более эффективной обработки. Достаньте деталь из кислоты и снова промойте ее. Время погружения в емкость зависит от детали, состава кислот и многих других факторов. Так что читайте инструкцию.

Для обработки сварных швов по общепринятой технологии нужно использовать средства индивидуальной защиты. Ни в коем случае не обрабатывайте металл без маски и костюма. При использовании кислот выделяются пары, опасные для здоровья человека. А кожа очень восприимчива, так что защитите ее от прямого попадания кислоты.

Также для травления сварных швов на нержавеющей стали можно использовать электролитический метод. Он сложнее и стоит недешево, но все же достаточно эффективен. В емкость с жидкой кислотой и погруженной в нее деталью помещают источник тока. Ток может быть как переменным, так и постоянным.

Еще можно использовать пассиватор для обработки готовых сварных соединений. Пассиватор — это вещество, обладающее особыми свойствами, которые способны вводить металл в пассивное состояние (отсюда и название). Использование пассиваторов — это недорогой способ очистки швов, вещество можно наносить прямо на соединение либо окунать деталь в емкость (по аналогии с кислотами).