Меню Рубрики

Установки для удаления ржавчины и окалины

Методы удаления окалины с поверхности металла

Неудаленная окалина, всякого рода загрязнения, плохая от­делка поверхности деталей резко снижают коррозионную стой­кость металла. Поэтому с поверхности деталей следует пол­ностью удалять даже следы окалины, а также мельчайшие ча­стички железа.

В практике применяют химические, электрохимические и ме­ханические способы удаления окалины.

К химическим и электрохимическим способам относятся травление, пассивирование и электролитическое полирование, а к механическим — галтовка, крацевание, шлифование и поли­рование.

Коррозионная стойкость полированной поверхности значи­тельно выше, чем шлифованной или травленой (непассивированной). Поэтому в процессе отделки деталей из нержавеющих сталей следует добиваться высокой чистоты поверхности и пол­ного сглаживания мельчайших неровностей.

Аустенитные хромоникелевые стали хуже шлифуются и по­лируются, чем хромистые стали. Многие детали, применяемые в машиностроении, подлежат отделке. Поэтому с двухфазных сталей типа 08Х22Н6Т окалину целесообразно удалять механи­ческими способами, так как при химических в результате вы­травливания ферритной фазы поверхность металла становится шероховатой и ее дополнительно требуется шлифовать и поли­ровать.

Травление и пассивирование.

Процесс травления состоит из следующих операций: обработки в щелочном рас­плаве, промывки в холодной проточной воде, травления в рас­творе кислоты, промывки, пассивирования, промывки, протирки и сушки.

При обработке в щелочном расплаве окись хрома взаимо­действует со щелочью:

Сr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + Н2O.

Хромит натрия при окислении селитрой переходит в легко растворимый в воде хромат натрия:

2NaCrO2 + 3NaNО3 + 2NaOH 2Na2CrO4 + 3NaNO3 + H2O.

Входящие в состав окалины окислы железа и хромит железа окисляются селитрой:

Эти химические реакции вызывают изменение структуры окалины, в результате чего она легко разрушается.

Щелочной расплав состоит из 60—70% едкого натра, 25— 35 % натриевой селитры и 5 % поваренной соли. Металл вы­держивают в расплаве 5—25 мин при 450—500 °С.

Детали перед загрузкой в расплав тщательно просушивают. В процессе обработки металла в расплаве окалины частично отслаивается и оседает в виде шлама на дно ванны. Остав­шуюся окалину после промывки удаляют травлением в рас­творе, содержащем 10—18% серной кислоты (плотность 1,84) с добавкой 3—8 % поваренной соли, или в растворе, содержа­щем 20% серной кислоты, 1,5% азотнокислого натрия и 2,5% поваренной соли. Продолжительность травления 3—5 мин, тем­пература раствора 70—80 °С. При травлении хромистых не­ржавеющих сталей типа 1X13, Х17, Х25 и Х27 температура рас­твора должна быть 50—60 °С.

Травильный раствор корректируют, добавляя серную кис­лоту при уменьшении ее концентрации 2 . В качестве анодов применяют крем­нистый чугун, катодами служит нержавеющая сталь.

Детали с резьбой, а также детали, которые «после термиче­ской обработки нельзя механически зачищать и шлифовать, травят на аноде в растворе следующего состава: 100 мл серной кислота (плотность 1,84), 800 мл фосфорной кислоты (плот­ность 1,54), 100 г хромового ангидрида, 100 мл воды. Темпера­тура раствора 70—75 °С, плотность тока на аноде 70—75 А/дм 2 , продолжительность травления 5—10 мин (катодами служат свинцовые пластины).

Окислы, образующиеся на поверхности стали в процессе сварки, и травильный шлам можно удалять в 15—20%-ном растворе перекиси водорода. Продолжительность процесса 5—10 мин, температура раствора комнатная. Помимо травиль­ных качеств, раствор перекиси водорода обладает хорошими пассивирующими свойствами. Перекись водорода при взаимо­действии с окислами металлов быстро разлагается, в связи с чем значительно повышается ее расход, и травление в ука­занном растворе требует больших затрат.

Для удаления ржавых пятен, образующихся на изделиях в процессе хранения, можно применять 10%-ный раствор ли­моннокислого натрия.

Осветление стали Х18Н10Т с целью очистки поверхно­сти от цветов побежалости, окислов и неудаленного травиль­ного шлама можно осуществлять в 30%-ной перекиси водорода при температуре 55—65 °С или в смеси, состоящей из 25 мл/л 30%-ной перекиси водорода и 75 мл/л азотной кислоты (плот­ность 1,32) при температуре 20—60 °С. Скорость удаления тра­вильного шлама резко возрастает при повышении температуры растворов.

Осветление стали 10Х17Н13М2Т с целью удаления окислов после сварки металла рекомендуют выполнять пастой следующего состава: 200 г/л H2SO4, 20 % NaCl и 400 г/л асбе­ста, а пассивацию сплава 06ХН28МДТ после шлифования металла — в 19%-ной серной кислоте, содержащей 0,1 % пе­рекиси водорода.

Анодное травление мелких деталей и образцов из аустенитных сталей типа Х18Н10Т проводят в хромовом электролите, содержащем 200—250 г/л хромового ангидрида и 2—2,5 г/л серной кислоты, при температуре 50—55 °С и анодной плотно­сти тока 540—50 А/дм 2 . Продолжительность травления 3— 10 мин. Катодами при этом служат свинцовые пластины. После травления следует промывка в воде. При наличии на поверх­ности нержавеющей стали травильного шлама применяют декапировку в 5—15%-ном растворе соляной кислоты с по­следующей промывкой, нейтрализацией остатков кислоты и сушкой.

Читайте также:  Установка распредвала на nissan primera

Анодное травление можно также осуществлять в 10%-ном водном растворе серной кислоты при плотности тока 10— 20 А/дм 2 в течение 2—10 мин. Температура комнатная. В каче­стве катодов применяют свинцовые пластины или пластины из нержавеющей стали.

Химическое травление.

Удалять окалину после тер­мической обработки с нержавеющих хромоникелевых сталей можно химическим травлением в водном растворе 4%-ной азотной кислоты (плотность 1,35), 36 %-ной соляной кислоты (плотность 1,19). Температура раствора 35—50 °С, продолжи­тельность травления 3—6 мин.

Травление пастами.

Данный вид очистки применяют для листового проката из двухслойной стали, например нержа­веющей стали Х18Н10Т и Ст3.

Травильную пасту приготовляют из 200—250 г/л H2SO4, 150—175 г/л NaCl и 15—20 г/л NaNО3. В раствор вводят из­мельченную огнеупорную глину до получения сметанообразной консистенции.

Пасту наносят кистью на поверхность коррозионностойких листов, затем их укладывают горизонтально и выдерживают в течение суток. После чего пасту смывают водой и биметалл травят по режиму для углеродистой стали в течение 10—15 мин, промывают, пассивируют и сушат.

Для слабого травления (удаления оксидов) рекомендуют насыщенные водные растворы сульфата меди, сильно подкис­ленные соляной кислотой. Для травления применяют также цар­скую водку (смесь концентрированных кислот): 3 ч. НС1 + 1 ч. HNО3.

Одновременное травление и окрашивание в темный цвет по­верхности нержавеющих сталей достигается в растворе, содер­жащем 250 см 3 концентрированной НС1 и 750 мл воды, в кото­рый добавляют 50 г нитрата висмута и 50 г теллуристой кис­лоты. Для этих же целей (травление и окраска) можно использовать смесь, состоящую из концентрированного раствора 800 мл FeCl3 и концентрированной НС1 (20 мл).

Химическое клеймение деталей из стали типа Х18Н10Т про­водят в растворе следующего состава:

Клеймо наносят резиновым штампом, смачивая его о поду­шечку из листового асбеста или пористой резины. Раствор сле­дует хранить в стеклянной банке с притертой пробкой.

Электролитическое полирование.

Сущность этого способа заключается в анодной обработке поверхности металла в специальных электролитах.

Азотная кислота (плотность 1,4), — 40мл

Соляная кислота (плотность 1,19), — 40мл

Селен (металлический), 4г

Оксид меди, — 4г

Вода, — 100 мл

Поверхность металла сглаживается в результате растворения выступающих участков. При электролитическом полировании удаляются лишь мелкие шероховатости (второго порядка). Поэтому изделия после гру­бой обработки резцом ми изделия, имеющие глубокие впадины на поверхности (шероховатости первого порядка), перед элек­трополированием должны предварительно подвергаться меха­нической обработке и иметь поверхность, соответствующую 7—8-му классу чистоты обработки.

Электролитическое полирование может быть осуществлено в растворе, содержащем 45 % фосфорной кислоты, 40 % серной кислоты, 5 % хромового ангидрида и 10 % воды. Температура раствора 50—70 °С, плотность тока 30—60 А/дм 2 , продолжи­тельность полирования 10—15 мин. В качестве катодного ма­териала применяют свинец, а также в растворе: 20 % серной кислоты, 55 % лимонной кислоты, 25 % воды, температура рас­твора 80—85 °С, плотность тока 10—25 А/дм 2 , продолжитель­ность полирования 5—10 мин (катодом служат медные пла­стинки) .

Химическое полирование.

Для химического полиро­вания аустенитных сталей может быть применен раствор сле­дующего состава: 4 объема соляной кислоты, 1 объем азотной кислоты, 0,5 объема серной кислоты, 5 г/л уксусной кислоты, температура раствора 80—150 °С.

Для химического полирования хромистых и хромоникелевых нержавеющих сталей, а также углеродистых сталей гото­вят раствор фосфорной кислоты, который медленно нагревают до 250 °С, при этом фосфорная кислота частично переходит в пирофосфорную. Реакция продолжается 1,5 ч (ее окончание определяют по прекращению выделения газа). Затем кислоту быстро охлаждают и добавляют около 10% серной кислоты. Чем больше содержание углерода в стали, тем меньше добав­ляют кислоты. Полирование проводят при 200 °С в течение 1 —10 мин. После пассивирования, электролитического или хи­мического полирования необходима нейтрализация остатков кислоты на деталях, которую осуществляют в 1—3%-ном рас­творе кальцинированной соды с последующей промывкой и сушкой.

Читайте также:  Установки счетчиков воды химкинский водоканал

Дли химического полирования пружин из стали 12Х18Н10Т рекомендуют раствор следующего состава:

Температура раствора 65—70 °С, выдержка 5—30 мин. После электролитического (или химического) полирования получают поверхность с высокой отражательной способностью,

Азотная кислота (плотность 1,4), мл 40

Соляная ( плотность 1,19), мл 70

Серная ( плотность 1,84), мл 230

Клей столярный, г/л 10

Хлористый натрий, г/л 5—6

Краситель кислотный черный, г/л 5—6

которая не загрязняется остатками полировальных веществ. Такому полированию подвергают, предварительно хорошо от­шлифованную поверхность. Вместе с тем электролитическое (и химическое) полирование имеет существенный недостаток: детали, подвергнутые сильной деформации, приобретают шеро­ховатую поверхность, а сварные швы, невидимые при механи­ческом полировании, резко выявляются.

Крацевание применяют для удаления раз­рыхленного слоя окалины и шлама с поверхности изделий сложной конфигурации.

Операцию крацевания выполняют на крацевальных станках круглыми щетками из тонкой упругой нержавеющей стальной проволоки диаметром 0,1—0,4 мм. Частота вращения щеток 750—1000 мин- 1 .

Поверхность изделий во время крацевания смачивают 3— 5%-ным раствором кальцинированной соды или полировочной известью.

Эту операцию осуществляют перед шлифова­нием для удаления с поверхности металла различных загряз­нений, травильного шлама, грубых неровностей и заусенцев.

Детали обкатываются совместно с абразивными полирую­щими материалами во вращающихся барабанах или колоколах с частотой вращения 30—60 мин -1 .

Различают галтовку мокрую и сухую. В первом случае де­тали обрабатывают с абразивными материалами, к которым до­бавляют 2—3%-ный раствор соды, во втором —с сухими аб­разивными материалами.

Не допускается обработка деталей, выполненных из коррозионностойких сталей, шариками из обычной стали.

Гидроочистка.

К гидроочистке относятся гидрошлифова­ние и гидрополирование.

На большинстве установок гидроочистки все операций, за исключением загрузки и выгрузки деталей, механизированы.

Детали шлифуются и полируются в перфорированных бара­банах, при этом устраняется ручная отделка на войлочных кру­гах. Чистота поверхности повышается до 8—9-го класса.

Жидкостному шлифованию и полированию подвергают мелкие детали (массой до 500 г) после штамловки, литья, ме­ханической обработки с чистотой поверхности не ниже 4—6-го классов.

Сущность процесса гидроочистки заключается в обработке деталей вместе со шлифующими материалами, помещенными в шестигранный барабан. Последний погружают в ванну с ра­бочей жидкостью, где он вращается со скоростью 25—30 об/мин. При отделке хромистых сталей частота вращения барабана может быть увеличена до 50 мин -1 .

При вращении барабана детали и шлифующий материал перемешиваются и взаимно притираются. Барабан с отвер­стиями диаметром 3—5 мм выполнен из винипласта, ванна из стали Ст3 внутри облицована винипластом.

Все металлические детали крепления, привод форсунки, баки, мешалки, змеевики и сопла (при струйной подаче жидко­сти) должны быть выполнены из коррозионностойкой стали, пластмассы или стекла.

Установка должна быть предназначена специально для от­делки коррозионностойких сталей. Не допускается одновремен­ная загрузка деталей из обычных сталей.

В качестве рабочей жидкости применяют кипяченую воду, добавляя 0,1—0,2 % нейтрального мыла и 0,1—0,2 % кальцини­рованной соды. Температура раствора 25—45 °С.

При шлифовании в качестве абразивного материала исполь­зуют бой электрокорундовых кругов зернистостью 150—180. Барабан загружают из расчета 2 ч. (по массе) абразивного материала и 1 ч. (по массе) деталей.

При полировании применяют фарфоровый бой, иногда до­бавляют шарики из коррозионностойкой стали (Х17Н2 или Х18). Соотношение полирующих материалов и деталей в бара­бане примерно то же, что и при шлифовании.

В процессе жидкостного шлифования и полирования не до­пускается загрязнение раствора металлической пылью, ржав­чиной, а также применение в качестве абразивного материала наждака и других веществ, содержащих окислы железа.

Данный процесс обработки широко применяют на машино­строительных заводах легкой и пищевой промышленности при обработке точеных, литых и штампованных деталей различной конфигурации, изготовленных не только из коррозионностойких, но и из углеродистых сталей, а также меди, титана и их сплавов.

Шлифование и полирование.

Шлифование осуще­ствляют для предварительной подготовки поверхности металла перед полированием.

При шлифовании острорежущие грани зерен абразива сгла­живают крупные неровности на поверхности деталей, однако при этом остаются риски. Шлифование выполняют на станках с вращающимися кругами (главным образом фетровыми), на поверхность которых наклеивают абразивный материал.

Читайте также:  Установка держателя для туалета

Детали из коррозионностойких сталей перед шлифованием и механическим полированием следует декапировать в 5— 8%-ном растворе азотной кислоты для удаления всех следов, оставленных инструментом.

При шлифовании и полировании необходимо учитывать со­став стали, ее структуру и физико-химические свойства.

Аустенитные стали следует шлифовать с давлением образца на круг 3,0—7,5 МН/м 2 (30—75 кгс/см 2 ), дальнейшее увеличе­ние давления уменьшает чистоту поверхности металла. При шлифовании хромистых (мартенситных) сталей давление об­разца на круг не сказывается на чистоте поверхности и практи­чески может повышаться до 25 МН/м 2 (250 кгс/см 2 ). Шлифо­вание коррозионностойких сталей следует вести кругами с аб­разивным порошком, предварительно просаленным жировыми веществами.

Из абразивных материалов при шлифовании и полировании коррозионностойких сталей наиболее широко используют ко­рунд, содержащий 99 % А12О3. Для получении поверхности вы­сокого качества шлифование и полирование следует вести с большим числом переходов и последовательным применением абразивов соответствующих номеров.

Горячекатаный металл шлифуют кругами с тремя перехо­дами абразива № 60—80, 100—120, 150—200. Полируя холодно­катаный лист, обработку ведут с двумя переходами (№ 250 и 300).

При шлифовании камнями нужно чаще править круги (так как они быстро засаливаются) и применять интенсивное ох­лаждение. При чистовом полировании коррозионностойких ста­лей для получения зеркальной поверхности применяют войлоч­ные круги, а также круги, сшитые из дисков эластичной кожи и ткани.

Полирование устраняет неровности, которые остаются после шлифования, и поверхность металла приобретает зеркальный блеск.

Его осуществляют на том же оборудовании, что и шлифо­вание. При полировании коррозионностойких сталей применяют из­вестковые, алюминиевые и хромовые пасты. Наилучшими из хро­мовых паст являются пасты, состоящие из окиси хрома, так на­зываемые пасты ГОИ (различают грубые, средние и тонкие).

При шлифовании и полировании коррозионностойких сталей такие материалы, как наждак, содержащий до 35 % окиси же­леза, карборунд с небольшим количеством графита, крокус и железный сурик, применять нельзя. Окислы железа в пастах вызывают появление ржавчины, а графит науглероживает по­верхность деталей, что может сделать металл склонным к межкристаллитной коррозии. По этим же причинам не следует при­менять наждачную и особенно крокусную пасту.

Пассивность, а следовательно, и коррозионная стойкость кор­розионностойких сталей связаны не только с состоянием поверх­ности металла, но и со структурой. Поэтому для снятия наклепа и напряжений металл следует подвергать закалке. После термической обработки ока­лина должна быть полностью удалена. Однако в процессе межоперационного хранения на поверхности коррозионностой­ких сталей иногда образуются ржавые участки, которые необхо­димо удалить промывкой в 10%-ном растворе лимоннокислого натрия. Для очистки не следует применять металлические щетки из обычной углеродистой проволоки. Необходимо помнить, что любые частицы железа, остатки окалины, окислы после сварки могут вызвать образование ржавчины.

Обезжиривание и пассивирование.

После окон­чательной механической обработки с целью повышения корро­зионной стойкости деталей следует производить обезжиривание и пассивирование их с тщательной промывкой в горячей воде.

Обезжиривание (удаление жировых загрязнений) осуществ­ляют в одном из следующих растворов, г/л:

1. Na2CО3 или K2CО3 — 30—50

NaOH или КОН — 10—20

Жидкое стекло или мыло — 2—3

2. К2СО3 или Na2CО3 15—25

Na3PО4 — 15—25

NaOH — 5—10

Жидкое стекло или мыло — 2—3

Температура растворов 80—90 °С и выше.

Пассивирование — создание тонкой пленки окислов на по­верхности металла — происходит в результате его обработки в 5 %-ной азотной кислоте при температуре раствора 50—60 °С в течение 3—5 мин.

На детали из нержавеющих сталей типа Х18Н10Т можно наносить металлические покрытия.

Омеднение выполняют в электролите следующего состава, г/л: 200 сернокислой меди; 50 серной кислоты; 5—7 фтористого натрия; плотность тока при этом составляет 3—5 А/дм 2 .

Никелирование осуществляют в обычных электролитах. Однако перед нанесением никеля требуется предварительная электрохимическая обработка поверхности нержавеющей стали в растворе хлористого никеля 250 г/л и соляной кислоты 8 % (объемн.), температура раствора 18—23 °С, плотность тока 3,2 А/дм 2 , аноды представляют никелевые пластины.

Источник:
Туфанов Д.Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов.М.: Металлургия, 1990.

источник