Вопросы – Ответы

Травление электротехнической стали

Вопрос.

На нашем участке металлопокрытий проектируется новая линия подготовки поверхности деталей из электротехнической стали.

Детали сначала обезжириваются в УЗВ установке с применением моющего средства «электрин-м». Затем детали подвергаются термической обработке (вакуумному отжигу или в электропечах) при температуре (900-1100)°С. После всех операций деталь поступает на участок металлопокрытий, где основной задачей перед покрытием служит качественная подготовка поверхности деталей, т.е. удаление окалины и оксидных пленок, образующихся после отжига. Для покрытия деталей используются сернокислый электролит никелирования и электролит цинкования с применением калий хлористого.

Мы планируем для подготовки поверхности использовать электрохимическое обезжиривание и травление. При старой технологии мы применяли для травления: соляную техническую кислоту; для электрохимического обезжиривания: соду – 40 г/л, тринатрийфосфат – 40 г/л, каустик – 10г/л.

При такой технологи мы столкнулись с проблемой некачественного травления деталей и как следствие некачественное травление и плохая адгезия никелевого и цинкового покрытий (несоответствия: шелушения, вздутия).

Какой состав для травления Вы могли бы порекомендовать? Согласно ГОСТу есть два варианта:

1) Серная техническая:(150-250)г/л, t=(40-80)°С, и ингибитор.

2) Серная техническая: (15-20)г/л, соляная техническая (35-40)г/л, t=(40-50)°С, анодная плотность тока = 7-10 А/дм². Катоды графит.

Технолог гальванического участка Камышловского электротехнического завода.

 

Ответ.

Электротехнические стали легированы кремнием (содержание кремния от 1 до 5%). Кремний повышает электросопротивление и понижает потери на индукционные токи Фуко.

Травление кремнистых сталей сопровождается значительными трудностями, связанными с тем, что ферросилиций (основная фаза электротехнической стали) является весьма кислотостойким соединением. По этой причине травление в сернокислотных растворах нужно проводить при повышенных температурах (75-90°С). Кроме того, в травильный раствор желательно добавлять соляную кислоту или 50-60 г/л NaCl. Введение хлорида натрия предпочтительнее, так как соляная кислота летуча и при высоких температурах сильно дымит.

В процессе травления электротехнической стали сернокислотный раствор насыщается кремнием, в результате чего вблизи поверхности металла образуется нерастворимая в воде кремневая кислота, которая тормозит процесс травления, так как затрудняет подвод новых порций серной кислоты к поверхности металла. При последующей промывке нерастворимая кремниевая кислота плохо смывается и остаётся на поверхности металла, что является одной из причин (а зачастую и основной причиной) плохого сцепления покрытия с основой и шелушения покрытия. Желательно не допускать накопления кремниевой кислоты в травильном растворе и периодически её удалять.

С целью интенсификации процесса травления и отведения геля кремниевой кислоты при травлении электротехнических сталей на некоторых металлургических предприятиях применяют ультразвук.

При работе с горячекатанной сталью, на поверхности которой может быть достаточно толстый слой окалины, травление целесообразно совмещать с механическим воздействием с целью разрыхления окалины и её частичного удаления.

Для травления электротехнической стали разработаны растворы на основе азотной кислоты:

Процесс травления проводится при воздействии ультразвука. Широкого распространения такие растворы не нашли, так как состав их довольно сложен.

Для отработки технологии подготовки каждой марки электротехнической стали целесообразно провести лабораторные эксперименты путём последовательного исключения всех вероятных факторов, влияющих на качество. Например, провести травление в свежем растворе серной кислоты, повысить температуру, добавить NaCl, добавить ультразвуковую вибрацию, добавить механическое воздействие, поменять состав травильного раствора и т.д.

Необходимо иметь в виду, что плохое сцепление покрытия с основой может быть не только вследствие некачественной подготовки поверхности. Например, никелевые покрытия шелушатся и становятся хрупкими вследствие загрязнения электролита значительными количествами железа.

Мамаев В.И.

22.12.2014