Co to jest wytrawianie stali? Proces, zastosowania, przykład

Trawienie stali to proces obróbki powierzchni metalu stosowany w celu usunięcia zanieczyszczeń, takich jak plamy, zanieczyszczenia nieorganiczne, rdza lub zgorzelina z powierzchni stali. Osiąga się to poprzez zanurzenie stali w rozcieńczonym roztworze mocnych kwasów, zwykle kwasu solnego lub siarkowego.

Kwas reaguje z tlenkami powierzchniowymi, przekształcając je w rozpuszczalne sole metali i gazowy wodór, które następnie są zmywane, pozostawiając czystą, pozbawioną kamienia powierzchnię metalu.

Proces wytrawiania stali

1. Czyszcząca: Stal jest najpierw czyszczona w celu usunięcia smaru, oleju i innych zanieczyszczeń powierzchniowych. Zwykle osiąga się to za pomocą odtłuszczacza lub zastosowania rozpuszczalnika lub roztworu alkalicznego.
2. Płukanie: Po oczyszczeniu stal spłukuje się wodą w celu usunięcia wszelkich pozostałości roztworu czyszczącego.
3. Marynowanie: Główny etap procesu polega na zanurzeniu stali w kąpieli kwasu trawiącego. Najczęściej stosowanymi kwasami są kwas chlorowodorowy (HCl) lub kwas siarkowy (H2SO4), chociaż można stosować także inne kwasy lub mieszaniny kwasów. Kwas reaguje z powierzchniowymi tlenkami żelaza (rdzą) i zgorzeliną (warstwą tlenku żelaza tworzącą się na powierzchni podczas procesów wytwarzania na gorąco lub obróbki cieplnej), tworząc rozpuszczalne sole metali, które następnie są zmywane.
4. Ponowne płukanie: Po odpowiednim czasie przebywania w roztworze trawiącym stal dokładnie płucze się wodą w celu usunięcia wszelkich śladów kwasu. Ten krok jest kluczowy, aby zapobiec trwającej reakcji kwasu i potencjalnemu uszkodzeniu stali.
5. Neutralizujący: Czasami po płukaniu kwasem stosuje się kąpiel neutralizującą z roztworem zasadowym, aby zapewnić całkowite zobojętnienie pozostałego kwasu.
6. Wysuszenie: Następnie stal suszy się, aby zapobiec tworzeniu się nowej rdzy.
7. Pasywacja (opcjonalnie): Chociaż nie zawsze jest to część procesu wytrawiania, można przeprowadzić pasywację w celu dalszej ochrony stali przed korozją. Polega to na obróbce stali roztworem, który pomaga wytworzyć na powierzchni ochronną warstwę tlenku.

Korzyści i aplikacje

Usuwając kamień i zanieczyszczenia, trawienie poprawia powierzchnię stali, dzięki czemu idealnie nadaje się do dalszej obróbki, takiej jak galwanizacja lub malowanie. Przed walcowaniem na zimno stal walcowaną na gorąco poddaje się zazwyczaj obróbce na linii wytrawiania w celu usunięcia zgorzeliny.

1. Przygotowanie do powlekania: Przed nałożeniem powłok ochronnych, takich jak farba, malowanie proszkowe lub cynkowanie, powierzchnie stalowe muszą być wolne od zgorzeliny i rdzy, aby zapewnić dobrą przyczepność i nieskazitelne wykończenie. Marynowanie jest często zabiegiem wstępnym.
2. Przygotowanie do platerowania: Podobnie jak powlekanie, procesy galwaniczne, takie jak chromowanie lub cynkowanie, wymagają czystej i reaktywnej powierzchni metalu, aby zapewnić prawidłowe przyleganie platerowanej warstwy.
3. Proces produkcji: Podczas produkcji wyrobów stalowych trawienie stosuje się po procesach obróbki na gorąco, takich jak walcowanie na gorąco, w celu usunięcia zgorzeliny tlenkowej tworzącej się na powierzchni stali.

Wyzwania i rozważania

– Roztwory kwasowe stosowane w procesie trawienia są silnie żrące i należy się z nimi obchodzić ostrożnie, aby uniknąć uszkodzenia stali i zapewnić bezpieczeństwo pracowników.

– Nie wszystkie stale nadają się do trawienia kwasem ze względu na ich specyficzny skład.

– Po wytrawieniu blacha stalowa jest podatna na rdzę pod wpływem wilgoci; dlatego też po obróbce często nakłada się olej ochronny lub wodoodporną powłokę.

Rodzaje wytrawiania stali

Czyszczenie kwasem a odkamienianie

– Czyszczenie kwasem koncentruje się na usuwaniu zanieczyszczeń nie tylko kamienia, zapewniając dokładniejsze oczyszczenie.
– Odkamienianie ma na celu w szczególności usunięcie warstwy tlenku, bez konieczności czyszczenia głębszych zanieczyszczeń.

Metody wytrawiania różnych stopów stali:

– Stale węglowe: Zwykle poddawane działaniu kwasu solnego lub siarkowego.
– Stale wysokostopowe: wymagają silniejszych kwasów, takich jak fosforowy, azotowy lub fluorowodorowy, ze względu na ich solidny charakter.
– Stale chromowo-niklowe: zwykle poddaje się je obróbce kombinacją kwasu fluorowodorowego i azotowego, aby poprawić ich wysoką odporność na korozję.

Zastosowania w świecie rzeczywistym i historie sukcesu

Stal Worthington jest firmą świadczącą usługi w zakresie obróbki stali i świadczy usługi trawienia stali swoim klientom. Specyfikacje stali, którą można trawić, są następujące:

Podsumowanie

Trawienie stali jest powszechnie stosowane w różnych gałęziach przemysłu w celu przygotowania stali do dalszej obróbki, takiej jak malowanie, powlekanie lub galwanizacja, co zapewnia prawidłowe przyleganie takich wykończeń i trwałość. Jest to krytyczny etap w procesie produkcji stali, szczególnie w przypadku produktów wymagających wysokiej jakości wykończenia powierzchni.