Проверихте, че частите са произведени съгласно спецификацията. Сега се уверете, че сте предприели стъпки за защита на тези части в средата, която вашите клиенти очакват. #base
Пасивацията остава важна стъпка за максимизиране на корозионната устойчивост на части и възли, изработени от неръждаема стомана. Това може да е от решаващо значение за задоволителна производителност и преждевременна повреда. Неправилната пасивация може да причини корозия.
Пасивацията е техника след производството, която максимизира присъщата корозионна устойчивост на сплавите от неръждаема стомана, от които е изработен детайлът. Това не е отстраняване на котлен камък или боядисване.
Няма консенсус относно точния механизъм, по който протича пасивацията. Но е известно със сигурност, че върху повърхността на пасивираната неръждаема стомана има защитен оксиден филм. Твърди се, че този невидим филм е изключително тънък, с дебелина по-малка от 0,0000001 инча, което е около 1/100 000 от дебелината на човешки косъм!
Чиста, прясно обработена, полирана или декапирана част от неръждаема стомана автоматично ще придобие този оксиден филм поради излагане на атмосферен кислород. При идеални условия този защитен оксиден слой покрива напълно всички повърхности на детайла.
На практика обаче, замърсители като фабрична мръсотия или железни частици от режещи инструменти могат да попаднат върху повърхността на частите от неръждаема стомана по време на обработката. Ако не бъдат отстранени, тези чужди тела могат да намалят ефективността на оригиналния защитен филм.
По време на машинната обработка, следи от свободно желязо могат да бъдат отстранени от инструмента и пренесени върху повърхността на детайла от неръждаема стомана. В някои случаи върху детайла може да се появи тънък слой ръжда. Всъщност това е корозия на инструменталната стомана, а не на основния метал. Понякога пукнатини от вградени стоманени частици от режещи инструменти или техните продукти от корозията могат да ерозират самия детайл.
По подобен начин, малки частици от черна металургия могат да полепнат по повърхността на детайла. Въпреки че металът може да изглежда лъскав в завършеното си състояние, след излагане на въздух, невидими частици свободно желязо могат да причинят повърхностна ръжда.
Откритите сулфиди също могат да бъдат проблем. Те се получават чрез добавяне на сяра към неръждаема стомана, за да се подобри обработваемостта. Сулфидите увеличават способността на сплавта да образува стружки по време на обработка, които могат да бъдат напълно отстранени от режещия инструмент. Ако частите не са правилно пасивирани, сулфидите могат да се превърнат в отправна точка за повърхностна корозия на промишлени продукти.
И в двата случая е необходима пасивация, за да се увеличи максимално естествената устойчивост на корозия на неръждаемата стомана. Тя премахва повърхностни замърсители, като железни частици и железни частици в режещи инструменти, които могат да образуват ръжда или да станат отправна точка за корозия. Пасивацията премахва и сулфидите, намиращи се на повърхността на сплави от неръждаема стомана, получени чрез открито рязане.
Двуетапната процедура осигурява най-добра устойчивост на корозия: 1. Почистване, основната процедура, но понякога пренебрегвана 2. Киселинна баня или пасивация.
Почистването винаги трябва да бъде приоритет. Повърхностите трябва да бъдат старателно почистени от мазнини, охлаждаща течност или други замърсявания, за да се осигури оптимална устойчивост на корозия. Отломки от машинна обработка или други фабрични замърсявания могат да бъдат внимателно избърсани от детайла. За отстраняване на технологични масла или охлаждащи течности могат да се използват търговски обезмаслители или почистващи препарати. Чужди тела, като например термични оксиди, може да се нуждаят от отстраняване чрез методи като шлайфане или ецване.
Понякога операторът на машината може да пропусне основното почистване, погрешно вярвайки, че почистването и пасивацията ще се случат едновременно, просто чрез потапяне на смазаната част в киселинна баня. Това няма да се случи. Обратно, замърсената грес реагира с киселината, образувайки въздушни мехурчета. Тези мехурчета се събират върху повърхността на детайла и пречат на пасивацията.
Още по-лошо, замърсяването на пасивационните разтвори, които понякога съдържат високи концентрации на хлориди, може да причини „светкавица“. За разлика от създаването на желания оксиден филм с лъскава, чиста, устойчива на корозия повърхност, светкавичното ецване може да доведе до силно ецване или почерняване на повърхността – влошаване на повърхността, което пасивацията е предназначена да оптимизира.
Частите от мартензитна неръждаема стомана [магнитни, умерено устойчиви на корозия, граница на провлачване до около 280 хиляди psi (1930 MPa)] се закаляват при високи температури и след това се отпускат, за да се осигури желаната твърдост и механични свойства. Утаечно втвърдените сплави (които имат по-добра якост и устойчивост на корозия от мартензитните марки) могат да бъдат обработени с разтвор, частично обработени, състарени при по-ниски температури и след това завършени.
В този случай, детайлът трябва да бъде старателно почистен с обезмаслител или почистващ препарат преди термична обработка, за да се отстранят всички следи от режеща течност. В противен случай, охлаждащата течност, останала върху детайла, може да причини прекомерно окисляване. Това състояние може да доведе до образуване на вдлъбнатини по по-малки части след отстраняване на котления камък с киселинни или абразивни методи. Ако охлаждащата течност остане върху лъскави закалени части, например във вакуумна пещ или в защитна атмосфера, може да се получи повърхностна карбуризация, което да доведе до загуба на корозионна устойчивост.
След щателно почистване, частите от неръждаема стомана могат да бъдат потопени в пасивираща киселинна вана. Може да се използва всеки от трите метода – пасивация с азотна киселина, пасивация с азотна киселина с натриев дихромат и пасивация с лимонена киселина. Кой метод да се използва зависи от класа на неръждаемата стомана и посочените критерии за приемане.
По-устойчивите на корозия марки никел-хром могат да бъдат пасивирани в баня с 20% (v/v) азотна киселина (Фигура 1). Както е показано в таблицата, по-малко устойчивите неръждаеми стомани могат да бъдат пасивирани чрез добавяне на натриев дихромат към баня с азотна киселина, за да се направи разтворът по-окисляващ и способен да образува пасивиращ филм върху металната повърхност. Друг вариант за заместване на азотната киселина с натриев хромат е да се увеличи концентрацията на азотна киселина до 50% по обем. Както добавянето на натриев дихромат, така и по-високата концентрация на азотна киселина намаляват вероятността от нежелано прегаряне.
Процедурата за пасивация за обработваеми неръждаеми стомани (показана също на Фиг. 1) е малко по-различна от процедурата за необработваеми марки неръждаеми стомани. Това е така, защото по време на пасивацията в азотно-кисела баня някои или всички обработваеми сулфиди, съдържащи сяра, се отстраняват, създавайки микроскопични нееднородности по повърхността на детайла.
Дори нормално ефективното промиване с вода може да остави остатъчна киселина в тези прекъсвания след пасивация. Тази киселина ще атакува повърхността на детайла, ако не бъде неутрализирана или отстранена.
За ефикасно пасивиране на лесна за машинна обработка неръждаема стомана, Carpenter е разработил процеса AAA (алкално-киселинно-алкално), който неутрализира остатъчната киселина. Този метод на пасивиране може да се извърши за по-малко от 2 часа. Ето стъпка по стъпка процеса:
След обезмасляване, накиснете частите в 5% разтвор на натриев хидроксид при температура от 71°C до 82°C (от 160°F до 180°F) за 30 минути. След това изплакнете частите обилно с вода. След това потопете частта за 30 минути в 20% (v/v) разтвор на азотна киселина, съдържащ 22 g/l (3 oz/gal) натриев дихромат при температура от 49°C до 60°C (от 120°F до 140°F). След като извадите частта от ваната, изплакнете я с вода, след което я потопете в разтвор на натриев хидроксид за 30 минути. Изплакнете частта отново с вода и я подсушете, завършвайки метода AAA.
Пасивацията с лимонена киселина става все по-популярна сред производителите, които искат да избегнат употребата на минерални киселини или разтвори, съдържащи натриев дихромат, както и проблеми с изхвърлянето и повишени опасения за безопасност, свързани с тяхната употреба. Лимонената киселина се счита за екологично чиста във всяко отношение.
Въпреки че пасивирането с лимонена киселина предлага атрактивни ползи за околната среда, магазините, които са имали успех с пасивирането с неорганична киселина и нямат опасения за безопасността, може да искат да продължат по този курс. Ако тези потребители имат чист цех, оборудването е в добро състояние и чисто, охлаждащата течност е без фабрични железни отлагания и процесът дава добри резултати, може да няма реална нужда от промяна.
Пасивацията с лимонена киселина се оказва полезна за широк спектър от неръждаеми стомани, включително няколко отделни класа неръждаема стомана, както е показано на Фигура 2. За удобство, Фигура 2.1 включва традиционния метод за пасивация с азотна киселина. Обърнете внимание, че старите формулировки на азотна киселина са изразени като обемни проценти, докато новите концентрации на лимонена киселина са изразени като масови проценти. Важно е да се отбележи, че при извършване на тези процедури е от решаващо значение внимателното балансиране на времето за накисване, температурата на ваната и концентрацията, за да се избегне описаното по-горе „мигане“.
Пасивацията варира в зависимост от съдържанието на хром и характеристиките на обработка на всеки сорт. Обърнете внимание на колоните за Процес 1 или Процес 2. Както е показано на Фигура 3, Процес 1 има по-малко стъпки от Процес 2.
Лабораторни тестове показват, че процесът на пасивация с лимонена киселина е по-склонен към „кипене“ от процеса с азотна киселина. Факторите, допринасящи за това въздействие, включват твърде висока температура на ваната, твърде дълго време на накисване и замърсяване на ваната. Продукти на основата на лимонена киселина, съдържащи инхибитори на корозията и други добавки, като например омокрящи агенти, се предлагат в търговската мрежа и се съобщава, че намаляват податливостта на „светкавична корозия“.
Окончателният избор на метод за пасивация ще зависи от критериите за приемане, определени от клиента. Вижте ASTM A967 за подробности. Достъпен е на www.astm.org.
Често се провеждат тестове за оценка на повърхността на пасивирани части. Въпросът, на който трябва да се отговори, е „Пасивацията премахва ли свободното желязо и оптимизира ли корозионната устойчивост на сплави за автоматично рязане?“
Важно е методът на тестване да съответства на оценявания клас. Тестовете, които са твърде строги, няма да преминат абсолютно добри материали, докато тестовете, които са твърде слаби, ще преминат незадоволителни части.
PH и леснообработваемите неръждаеми стомани от серия 400 се оценяват най-добре в камера, способна да поддържа 100% влажност (пробата е мокра) в продължение на 24 часа при 35°C. Напречното сечение често е най-критичната повърхност, особено за леснорежещи се видове. Една от причините за това е, че сулфидът се издърпва в машинната посока по тази повърхност.
Критичните повърхности трябва да бъдат разположени нагоре, но под ъгъл от 15 до 20 градуса спрямо вертикалата, за да се позволи загубата на влага. Правилно пасивираният материал почти не ръждясва, въпреки че по него могат да се появят малки петънца.
Аустенитните марки неръждаема стомана могат да бъдат оценени и чрез тест за влага. При този тест върху повърхността на образеца трябва да има капки вода, което показва наличието на свободно желязо чрез наличието на ръжда.
Процедурите за пасивация на често използвани автоматични и ръчни неръждаеми стомани в разтвори на лимонена или азотна киселина изискват различни процеси. На фиг. 3 по-долу са показани подробности за избора на процес.
(a) Регулирайте pH с натриев хидроксид. (b) Вижте фиг. 3(c) Na2Cr2O7 е 22 g/L натриев дихромат в 20% азотна киселина. Алтернатива на тази смес е 50% азотна киселина без натриев дихромат.
По-бърз подход е да се използва ASTM A380, Стандартна практика за почистване, отстраняване на котлен камък и пасивация на части, оборудване и системи от неръждаема стомана. Тестът включва избърсване на детайла с разтвор на меден сулфат/сярна киселина, поддържане на влажен в продължение на 6 минути и наблюдение на медното покритие. Като алтернатива, детайлът може да се потопи в разтвора за 6 минути. Ако желязото се разтвори, се получава медно покритие. Този тест не се прилага за повърхностите на части за преработка на храни. Също така, не трябва да се използва върху мартензитни стомани от серия 400 или феритни стомани с ниско съдържание на хром, тъй като могат да се получат фалшиво положителни резултати.
В миналото, тестът с 5% солен спрей при 35°C (95°F) също е бил използван за оценка на пасивирани проби. Този тест е твърде строг за някои сортове и обикновено не е необходим за потвърждаване на ефективността на пасивацията.
Избягвайте използването на прекомерно количество хлориди, които могат да причинят опасни възпламенявания. Използвайте само висококачествена вода с по-малко от 50 части на милион (ppm) хлорид, когато е възможно. Водата от чешмата обикновено е достатъчна и в някои случаи тя може да издържи до няколкостотин части на милион хлориди.
Важно е ваната да се подменя редовно, за да не се загуби пасивационният потенциал, което може да доведе до удари от мълнии и повреда на части. Ваната трябва да се поддържа на правилната температура, тъй като неконтролираните температури могат да причинят локализирана корозия.
Важно е да се спазва много специфичен график за смяна на разтвора по време на големи производствени серии, за да се сведе до минимум възможността за замърсяване. Използвана е контролна проба за тестване на ефективността на ваната. Ако образецът е бил засегнат, е време ваната да се смени.
Моля, обърнете внимание, че някои машини произвеждат само неръждаема стомана; използвайте същата предпочитана охлаждаща течност за рязане на неръждаема стомана, с изключение на всички други метали.
Частите на рейката DO се обработват отделно, за да се избегне контакт метал с метал. Това е особено важно за свободната обработка на неръждаема стомана, тъй като са необходими лесно течащи пасивационни и промивни разтвори, за да се дифузират продуктите от сулфидната корозия и да се предотврати образуването на киселинни джобове.
Не пасивирайте цементирани или нитрирани части от неръждаема стомана. Устойчивостта на корозия на обработените по този начин части може да бъде намалена до такава степен, че да се повредят в пасивационната вана.
Не използвайте инструменти от черни метали в работилници, които не са особено чисти. Стоманените стружки могат да бъдат избегнати чрез използване на карбидни или керамични инструменти.
Имайте предвид, че корозия може да възникне в пасивационната вана, ако детайлът не е бил правилно термично обработен. Мартензитните марки с високо съдържание на въглерод и хром трябва да бъдат закалени за устойчивост на корозия.
Пасивацията обикновено се извършва след последващо отпускане при температури, които поддържат устойчивост на корозия.
Не пренебрегвайте концентрацията на азотна киселина в пасивационната вана. Трябва да се правят периодични проверки, като се използва простата процедура за титруване, предложена от Карпентър. Не пасивирайте повече от една неръждаема стомана едновременно. Това предотвратява скъпоструващо объркване и предотвратява галванични реакции.
За авторите: Тери А. ДеБолд е специалист по научноизследователска и развойна дейност в областта на сплавите от неръждаема стомана, а Джеймс У. Мартин е специалист по металургия на пръти в Carpenter Technology Corp.(Рединг, Пенсилвания).
Колко струва? Колко място ми е необходимо? С какви екологични проблеми ще се сблъскам? Колко стръмна е кривата на обучение? Какво точно е анодиране? По-долу са отговорите на първоначалните въпроси на майсторите относно анодирането на интериора.
Получаването на постоянни, висококачествени резултати от процеса на безцентрово шлифоване изисква основно разбиране. Повечето от проблемите с приложението, свързани с безцентровото шлифоване, произтичат от липса на разбиране на основите. Тази статия обяснява защо безцентровият процес работи и как да го използвате най-ефективно във вашата работилница.