Электрохимическое травление нержавеющей стали

Травление нержавеющих сталей — залог успеха последующей обработки

Содержание:

Чистота поверхностей металла играет большую роль в дальнейшей обработке, особенно если это касается нержавейки. Главным методом достичь идеального состояния является травление нержавеющих сталей. Об этом процессе и поговорим подробнее.

Основы травления металла.

Травление сталей представляет собой процесс удаления оксидов и окалины с поверхности материала. Как и травление другого металла, осуществляется этот процесс двумя обычными способами, такими как химическое или же электрохимическое травление. Они оба основаны на применении кислот различной концентрации, преимущественно серной или соляной. При травлении
изделие погружают в кислотный раствор, в котором, собственно, и осуществляется весь процесс. Очень важно точно соблюдать технологию, поскольку перетравливание может привести материал в негодность. Кислота ни в коем случае не должна вступить во взаимодействие со слоем основного металла, ее задача уничтожить оксиды и окалину. Для обеспечения безопасности изделия используются специальные травильные присадки.

Электрохимическое травление стали.

Электрохимический метод травления осуществляется в несколько этапов:

  • Подготовка кислотного раствора. Один из самых ответственных этапов травления. Требуемое процентное содержание кислоты в растворе достигается тщательным подбором объема исходных веществ. Для травления используют стандартный водный раствор необходимой кислоты.
  • Если существует необходимость уберечь отдельные участки заготовки, то следует применять специальный лак, который будет защищать поверхность от негативного воздействия агрессивной среды, он тоже должен быть тщательно подготовлен. Подготовка лака намного сложнее, чем приготовление кислотного раствора. В этом случае необходимо использовать скипидар, гудрон, а также канифоль. В качестве растворителя в этой смеси выступает скипидар. Необходимо помнить, что скипидар относится к огнеопасным веществам и легко возгорается от перегрева, это также касается и гудрона, который загорается от открытого огня, поэтому обращаться с этими веществами следует очень осторожно. Варить лак рекомендуется очень медленно, на электрической плите, используя минимальные температуры. В промышленных масштабах применяют специальные составы, которые, впрочем, нетрудно найти и для применения в быту.
  • Подготовка поверхности металла для травления – довольно сложный этап. Чтобы лак лег качественно, не отвалился или не пузырился, следует предварительно тщательно обезжирить материал любым из возможных способов. Если лак отвалится при травлении, деталь может быть испорчена. Работы следует проводить аккуратно, ведь даже отпечаток пальца, оставленный на детали, может привести к образованию неоднородной некачественной поверхности.
  • Непосредственно электромеханическое травление. В процессе травления деталь выступает в качестве анода, то есть к ней подключается положительный электрод. В качестве катода может быть использована любая пластина из стали, например, отлично подойдет кухонный нож, только не в производственных масштабах. Деталь погружают в раствор кислоты и подключают источник напряжения. Сам процесс занимает несколько минут, в течение которых следует внимательно наблюдать за внешним видом детали. При работе с раствором строго соблюдаются правила техники безопасности. Затем отключается подача электричества, деталь вынимают из раствора и смывают кислоту при помощи реактивов.
  • Очистка поверхности от лака. На этом этапе следует использовать специальные растворители, чтобы снять лак, не повредив металл.

Химическое травление нержавеющей стали.

Процесс химического травления стали мало отличается от электрохимического травления. Единственно отличие этих методов, по сути, в том, что при химическом травлении не используется электричество. Весь принцип процесса основан только на химических реакциях.

Травление нержавеющей стали.

Процесс травления нержавеющих сталей немного сложнее того, что допустимо для обычных металлов. Так же используются серная и соляная кислоты, но все-таки рекомендуется применять электрохимический способ травления, особенно если в дальнейшем предполагается тонкая обработка. Для более мягкого и безопасного результата стоит использовать слабые органические кислоты и ингибиторы.

Для травления нержавеющей стали могут быть использованы щелочи. Температура травильного процесса поддерживается на уровне 65-80 градусов, достаточно часто применяют метод с последовательной обработкой двумя разными растворами. Продолжительность травления – не больше 30 минут. В качестве примера можем рассмотреть щелочное травление нержавеющих сталей.

Существует три основных способа щелочного травления:

  • Использование ванн с каустической содой и нитратом натрия, нагревать которые необходимо до 500 градусов. После травления металл опускают в кислотный раствор.
  • Применение электрических ванн рекомендуется для получения особо чистых поверхностей. Действие электрического тока увеличивает скорость травления за счет интенсивного выделения в процессе натрия и водорода.
  • Травление при помощи нитрита натрия. В ванну с содой добавляют натриевый реагент, подогревают до 380 градусов. Через натрий пропускают водород, который и образует нитрит, удаляющий все вредные включения. После травления детали достаточно промыть водой. В большинстве случаев металл не взаимодействует с травителем, что делает процесс экономичным за счет малых потерь металла и низких температур.

Электрохимическое травление нержавеющей стали

В первую очередь деталь которую хотим протравить нужно тщательно обезжирить, для этого есть сваи причины, основная из них заключается в том, что к очищенной и обезжиренной детали лак пристанет намного прочнее, что в последствии даст нам уверенность в том, что протравливаемая деталь не испортится в следствии отрыва лака. Если это происходит ,то последствия для детали бывают весьма печальны и не исправимы, так что лучше немного поработать в начале, чем сожалеть патом.

Что нам нужно для чистки-обезжиривания?? да практически самая малость, помыть можно и просто в мыльной воде добавив немного стирального порошка(тайд не обязателен),также можно использовать просто пищевую соду смоченную спиртом, я так и поступаю. чистим все тщательно и не спеша ,что бы патом суйпризом не было. После проведения этой процедуры в дальнейшем прикосновения к поверхности клинка-детали крайне не желательны, если все таки нечаянно коснулись то лучше повторите все с начала, чем тщательней все почистите, тем спокойней патом будите работать. С хорошо обезжиренной детали вода будет стекать полностью, не оставляя подтеков и капель похожих на росу. если этого не происходит, то опять таки повторите всю операцию заново.

Теперь расскажу о лаке, который мы будем использовать в нашей работе, его нам придется сварить самим, так как ничего похожего на него не купить, да и зачем .
Для «супа» нам понадобится, гудрон (битум БМ-70) 500 грамм;канифоль 30 куб. см.(спичечный коробок);скипидар 0.5 литра(продают в любом хоз магазине).Что это за материалы думаю обьяснять не стоит, и так все понятно. Все три вещества доступны и недороги.
Гудрон должен быть абсолютно чистым, без посторонних фракций в его составе, его необходимо измельчить (расколоть молотком) и поместить в металлическую посуду с крышкой, в которой и будем готовить лак, можете взять какую нибудь старую кастрюлю, главное чтобы держало температуру. советую не поленится и измельчить хорошенько, растворится намного быстрее и лучше, без какой либо нервотрепки после. Заливаем скипидар в туже тару и тщательно все перемешиваем ,после добавляем измельченный канифоль. если остались небольшие кусочки гудрона ,то это не критично, после нагрева все растворится полностью. Надеюсь читают эту статейку взрослые люди и о Т.Б. при работе с горючими смесями говорить не стоит . Нагревание проводят на электроплитке, на слабом режиме нагрева. Можете погреть и над открытым огнем на в этом случаи будьте крайне осторожны, появления белого дымка над смесью это уже опасный знак, немедленно выключите плиту и остудите смесь(пихать под воду ни в коем случаи не надо),просто не трогайте оно само остынет. После окончания «кулинарной» части нашей работы, залейте лак в какую не будь тару и оставьте чтобы окончательно загустел, не волнуйтесь, его в любой момент можно растворить с помощью скипидара до нужной нам консистенции для работы.

Дальше рисуете понравившийся вам рисунок на поверхности детали, используя кисти ,перья, трафареты и.т.д.. ,особых советов дать не магу каждый это делает по своему, у всех сваи секреты, можно использовать подставку под руку, чтоб не дрожала, по аналогии с теми ,что используют иконописцы. Подставка исключает касание рукой обезжиренной поверхности металла.
Не отчаивайтесь, если с первого раза не получилось аккуратно нанести рисунок. Всегда можно легко смыть лак с помощью того же скипидара, практически любого растворителя, или бензина от зажигалок зиппо, и повторить попытку снова.
При окончании нанесения рисунка подсушите лак до полутвердого состояния. Для этого достаточно оставить деталь в проветриваемом месте на 2-3 часа при комнатной температуре. Произойдет частичное высушивание лака и его загустевание. Можно оставить на 3-4 суток до полного просыхания лака, или воспользоваться строительным феном, печкой, да чем угодно, главное чтобы грело. будьте осторожны, не пересушите лак, ото отодрать его патом ничем не сможете, кроме как шкуркой. Внимательно просмотрите качество лака после сушки, могут появится пузырьки(это от перегрева металла)просто подчистите и покройте снова лаком и немного подсушите. По окончании этой стадии работы, также обезжирьте поверхность детали, как уже было описано выше, очистите узор от нежелательных жировых пятен и заодно проверите прочность нанесенной пленки лака.
Совсем не обязательно покрывать все остальные поверхности детали тем же лаком. достаточно ограничиться только зоной около надписи-узора, рисунка. Для защиты остальной части клинка можно использовать пластилин, полиэтилен, скотч и.т.д. Полиэтиленовой пленкой к примеру можно тщательно обернуть ручку ножа, закрепив ее изалентой, скотчем. в общем надеюсь мысль понятна, то есть нужно как можно тщательней предохранить нож-деталь от нежелательного соприкосновения с раствором.

Общее устройство установки можно подробно рассмотреть на схеме(она будет ниже). Она состоит из источника постоянного тока, аккумуляторный зарядочник 3-10 ампер подойдет, просто авто аккумулятор в рабочем состоянии, ну или если нужна не слишком глубокая протравка рисунка сойдет и зарядочник для телефонов, сосуда (можно использовать и полиэтиленовые бутыли из под лимонада или минералки ,само собой отрезав горловину) для травления с электролитом, электродов из нержавеющей стали (катодов), детали подвергаемой травлению и проводников, соединяющих источник тока с электродами.

Читать еще:  Способы заточки сверла по металлу

Раствор электролита готовить очень просто, 3-5 ложек обычной поваренной соли на литр обычной водопроводной воды, все тщательно перемешать и все. Этот раствор пригоден практически для всех видов современных сталей, а также латуни, меди. т.д. за исключением разве что свинца и золота. Электролит относительно безвреден для здоровья, но перчатки надеть стоит, ото патом с трудом отмоетесь. Использовать его можно несколько раз, но я бы не советовал, в процессе травки он мутнеет насыщаясь солями протравливаемых металлов, что очень мешает наблюдать процесс работы.
Если деталь имеет вытравливаемый рисунок с одной стороны, необходимо разместить электрод напротив протравливаемой поверхности, в противном случаи возможно травление с различной (неравномерной) глубиной, будет смотреться не эстетично. Соответственно, если травим сразу две противоположные стороны детали (клинка) электроды должны быть с двух противоположных сторон ,площадь электродов не особенно критична. Главное, электрод должен превышать общую вытравливаемую площадь, ото может протравится не равномерно на всю глубину.
Электроды которые мы вырезали из пластины обычного дешевого китайского ножа, практически вечны, они не изнашиваются при работе, и не требуют особого ухода, просто время от времени чистим и падшкуриваем. чтобы содержать их в опрятном виде.

Собираем установку согласно схеме. Особое внимание уделяем правильному соблюдению полярности(+,-). Жестко закрепляем деталь и электроды в ванне (сосуде). Проверяем, нет ли между ними короткого замыкания. Сила тока для травления рисунка на одном ноже среднего размера составляет примерно 3-и ампера. Само собой ,чем больше площадь протравки тем более нужно поднять ампераж, но советую остановится на приемлемом минимуме, чтобы предотвратить срыв лака., если это всетаки произошло, то работу придется приостановить, чтобы не попортить в конец деталь, и повторить всю операцию с самого начала.
В среднем за 45 минут можно добиться достаточной глубины травления. Контролируют глубину на глаз, время — от времени доставая деталь из ванны. Для нанесения тонкой надписи, достаточно небольшой глубины и времени 15-20 минут. с опытом вы сможете с точностью определять, когда необходимо завершить травление.

По завершении травки оставшийся лак на клинке смываем тряпочкой, смоченной в скипидаре. Окончательную, чистовую промывку делаем бензином (для зажигалок зиппо).
У узора на клинке будет виден серо-матовый фон, он абсолютно не опасен для здоровья и в этом виде ножом можно резать продукты без опасения для вашего здоровья. если не нравится такое положение дел, то полировочный круг и паста гойи вам в руки и вперед. спокойно добьетесь нужного вам блеска.
Надеюсь все выше описанное кому то поможет в его работах))),мне помогало. метод хорош и тем ,что им можно пользоваться с достаточной точностью и на обьемных деталях не имея специальных навыков.
Конечно возможно что что либо пропустил, но это не критично, если что то непонятно, спрашивайте с удовольствием отвечу .Фоток процесса не выкладываю ,так как никогда не делал (фоток),ну уж не обессудьте )),надеюсь и так все понятно ))

В общем отписываю еще один наиболее простой способ нанесения рисунка на клинок. Заключается он в использовании хим. веществ ,в частности серной кислоты H2SO4.Способ хорош только легкостью и быстротой исполнения, более у него достоинств нет. Изян в том ,что кислоты растворяют не все сорта современных металлов , многие из них вполне устойчивы к агресивной среде. Вы можете использовать и другие кислоты, а так же хлористое железо, медный купорос. Правильно подобрав их (кислоты) к тем металлам которые хотите протравить.

Что нам нужно для работы? ,да практически минимум .Немного воска (чистого без посторонних примесей) ,зубочистка или какая либо иголочка ,источник тепла ( да хоть свечка),кислота, я использую 20% раствор H2SO4,использовать более концентрированную не рекомендую, можно легко поранится.
Напомню что любая кислота ,это очень «ядовитое» вещество и обращаться с ними нужно очень и очень осторожно. Близко к дыхательным путям не подносить, не нюхать, не подносить к глазам если зрение дорого, в общем вспомните Т.Б. по использованию хим веществ, которую проходили в школе, мне сейчас просто лень все это перечислять. Перчатки и очки желательны, но не обязательны если «мастер» не (извиняюсь за резкость) полный дебил.
Проводим все действия по обезжириванию и очистке, которые уже были описаны с посте повыше, повторюсь что это очень ответственный момент и не добросовестное его исполнение может в последствии испортить вам всю работу, так что аккуратней.
Чистый и сухой клинок подносим к источнику тепла. подогреваем его немного ,до такой степени, что бы преложенный к его поверхности воск нежно расплывался по его поверхности ,а не вскипал, то есть не перенагревайте. Если нужно сделать протравку только на одной стороне клинка, то покройте воском только эту сторону, дайте клинку полностью остыть(минут за 10-ь он остынет, не больше).До нанесения воска, также можно нанести рисунок на клинок карандашом, чтобы патом было легче рисовать, можете этого и не делать если рука у вас тверда и глаз меток . Далее рисунок просто напросто процарапывается на поверхности восковой пленки, тщательно прочищайте канал рисунка который нужно протравить, если останется не прочищенный участок ,то это будет бак, и придется начать все заново.
Все аккуратно сделано. ну значит поздравляю вас ,осталось всего ничего, поставьте и устойчиво закрепите нож, в горизонтально положении ,и пипеткой(все равно стеклянной или пластмассовой),накапайте несколько капель на рисунок, будьте осторожны что бы кислота не разлилась на другие не защищенные части клинка, для этого можете просто пластилином сделать «канавку» вокруг протравливаемого рисунка. По попадании на металл кислота начнет реакцию ,и отдавать дымком. Так и должно быть ,следите чтобы не нанюхаться этого дымка, и что бы он в глаза не попал(не смотрите на нож сверху, только на небольшом отдалении).Далее вы просто интуитивно должны понять когда хватит ,и нужно смыть кислоту. Разное время реакции ,разная «глубина» и «структура» рисунка (обычно хватает 10-15 минут)
Серную кислоту после работы я просто тупо смывал в раковину))) ,но будьте осторожны, не со всякой можно так обращаться, может и «ответить» .
Все работа закончена ,снимите воск ,почистите ножик ,и вуаля —ваш результат. Если не понравилось ,то все легко можно снять ,под шлифовальным кругом, но не слишком увлекайтесь(повторными нанесениями),кислота все таки ест металл, и на каком то этапе старые рисунки начнут виднется .
Ну вот в обшем и все ,больше нечего добавить(или вспомнить).Используйте если интересно «художество» на ножах.
На фотках ниже ,для наглядного примера, одна из моих самых первых работ с помощью этого «метода», за качество извиняйте, нащелкал с телефона как мог

Так же с помощью выше обозначенных способов можно получать вполне приличные «рисунки-гравюры»,ведь не обязательно зацикливаться именно на «оружии»))),ограничивает нас только наша фантазия ))),для примера накидаю пару фоток с англоязычного сайта ))),правда здесь рисунок нанесен немного другим способом, а именно с помощью лазерного принтера и утюга, надеюсь с фоток будет понятно как именно ))

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.

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.

Читать еще:  Станок для восстановления шаровых опор своими руками

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.

Электрохимическое травление нержавеющей стали

Электрохимическое травление, разновидность обработки метала в технике гравировки. Существует также химическое травление — травление с помощью кислот, смесей кислот. Более подробно остановимся именно на электрохимическом травлении, так как, оно гораздо более безопасно и даёт больше возможностей по достижения результата, ввиду хорошего контроля и хорошего предсказуемого качества.

Суть травления, в том, что рисунок получают с помощью вытравливания углублений. На изделие наносят защитный слой покрытия, и с помощью резцов, удаляют его там где нужно протравить. В случае с кислотами, изделия просто погружают в кислоту и там, где метал не защищён, происходит разрушение метала. В случае с электрохимическом травлением в ванну для травления наливают электролит, который служит проводником электрического тока. Опускают катод (-) как правило это либо пластина нержавеющей стали, либо латунная (медная) фольга и изделие, которое является анодом (+). При пропускании постоянного электрического тока, происходит разрушение метала на не защищенных поверхностях изделия, чем дольше будет протекать этот процесс — тем глубже будет рисунок.

Различают две основные техники: когда рисунок составляют углублённые (протравленные) линии или когда вытравливается фон. Но как правило, для красивой работы комбинируют обе техники. Также существует многослойное травление — когда постепенно в процессе травления добавляют участки на изделии для травления. Таким способом получают фоновый рисунок. Также существует сквозное травление, при котором объекты рисунка становятся скульптурами (тоже многослойное травление).

И так, что нам понадобится из оборудования. Прежде всего это источник постоянного тока, в идеале с регулировкой по амперам (чем больше обрабатываемое изделие тем больше ампер). Самое доступное это зарядное устройство для аккумуляторов автомобилей. Если же нет возможности использовать такое — то подойдёт любое зарядное устройство например от мобильного телефона, магнитофона, компьютера и т.д. Главное, что бы оно было постоянного тока, но чем слабее трансформатор, тем дольше будет протекать процесс. Если же Вам достался трансформатор переменного тока, то добавив к нему диодный мост (может помочь любой радио электрик), получится трансформатор постоянного тока. Также можно использовать автомобильный аккумулятор.

Ёмкость для травления (ванна) должна отвечать двум требованиям: быть не проводником электрического тока и вмещать протравливаемое изделие. Подойдёт пластиковая или стеклянная тара.

Электролитом служит насыщенный раствор пищевой соли в обычной (водопроводной воде). Примерно столовая ложка соли на стакан воды. Соль превращает воду в электролит. В некоторых случаях можно добавить немного соляной кислоты (необязательно). В принципе одного раствора хватает достаточно на долго, но в виду его загрязнения, наблюдать за процессом травления становится не удобно, в таком случае его лучше заменить.

В качестве электрода (катода), подойдёт любая медная или латунная фольга, которой лучше всего обернуть изнутри ванну для травления.

В качестве защитного покрытия, можно использовать многие материалы. но на мой взгляд, самым идеальным является автомобильная краска из баллончика, белого, матового цвета. Такая краска после травления хорошо снимается растворителем, и имеет хорошую адгезию. На краске такого цвета очень удобно рисовать карандашом, и при случае, можно стереть обычным ластиком. При вскрытии рисунка, такая краска не скалывается, но лучше проводить эту процедуру не позднее двух дней после окрашивания, после краска твердеет и может скалываться. Если же надо подправить уже процарапанный рисунок, то можно подкрасить место правки лаком для ногтей (он мягкий и быстро сохнет). Для простых рисунков и добавочных штрихов можно использовать перманентный маркер. При электрохимическом травлении, края протравливаются глубже, чем центр рисунка, а также происходит травление под краской на краях изделия, поэтому их необходимо защитить (закрыть) скотчем, или лучше использовать медицинский лейкопластырь. Также важно обезжирить изделие, перед нанесением краски.

Рисунок на покрытое краской изделие, можно наносить от руки с помощью простого карандаша, также, если изделие плоское, можно воспользоваться копиркой.

Далее необходимо вскрыть те части рисунка, где необходимо произвести травление. Для этого нужно воспользоваться резцами, которых лучше иметь несколько. Зоны очищенные под травление, должны быть, как можно лучше очищены от краски. Это самый важный и кропотливый процесс.

Читать еще:  Торговля металлом как бизнес

Сам процесс травления прост, необходимо к электроду (катоду) подсоединить минусовый провод от блока питания, а к изделию плюс. Включив блок питания в сеть, опускаем изделия в ванну, и следим чтобы от катода шли пузырьки, это говорит нам о том, что мы всё сделали правильно. Через некоторое время (здесь трудно дать конкретный совет ибо всё зависит от блока питания и площади рисунка), скажем пол минуты, достаём и визуально осматриваем глубину травление, если необходимо опускаем ещё. На изделии в процессе травления, образуется шлам, который мешает визуальному осмотру, его можно удалить аккуратно промыв в чистой воде, также можно воспользоваться очень мягкой кистью. Как я уже писал выше по краям травление происходит быстрее, поэтому, может потребоваться локальное травление, которое можно провести с помощью специальной кисточки. Кисточку изготавливаем из латунной (медной) трубки или прутка, на рабочий конец которой нитками приматываем кусочек ваты, а на другой конец подсоединяем минусовой провод. Далее вату намачиваем в электролите, и касаясь смоченной ватой рисунка продолжаем травление. важно, что бы вата всегда была смочена в свежем электролите.

После травления, необходимо снять краску, для этого, нужно взять кусочек тряпки и смочив его в растворителе, обмотать изделие. Сверху обмотать полиэтиленовым пакетом. В таком виде дать полежать несколько минут, после этой процедуры краска легко сотрётся. В зависимости от желаемого результата (особенно при многослойном травлении для проявления задних слоёв рисунка), нужно обработать рисунок наждачной бумагой зернистостью 1000-2500 грит, после чего, отполировать на войлочном или фетровом круге, с помощью пасты ГОИ или другой полировальной пасты.

Подобный метод обработки, можно применять, как для углеродистых, так и для нержавеющих сталей. Нужно учитывать, что углеродистые стали, обрабатываются гораздо быстрее. Также, можно обрабатывать цветные сплавы, но необходимо, для каждого, отдельного случая подбирать режимы обработки и электролиты. Примеры можно посмотреть в разделе Фото.

Надеюсь данная информация, была полезна для Вас, и данная технология позволит расширить Ваши возможности в творчестве.

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.

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector