Heu verificat que les peces es fabriquen segons les especificacions. Ara assegureu-vos de prendre mesures per protegir aquestes peces en l'entorn que els vostres clients esperen. #base
La passivació continua sent un pas important per maximitzar la resistència a la corrosió de peces i conjunts mecanitzats en acer inoxidable. Això pot marcar la diferència entre un rendiment satisfactori i una fallada prematura. Una passivació incorrecta pot causar corrosió.
La passivació és una tècnica de postfabricació que maximitza la resistència inherent a la corrosió dels aliatges d'acer inoxidable amb què està feta la peça. No es tracta de descalcificació ni de pintura.
No hi ha consens sobre el mecanisme exacte pel qual funciona la passivació. Però se sap del cert que hi ha una pel·lícula protectora d'òxid a la superfície de l'acer inoxidable passivat. Es diu que aquesta pel·lícula invisible és extremadament prima, de menys de 0,0000001 polzades de gruix, que és aproximadament 1/100.000 del gruix d'un cabell humà!
Una peça d'acer inoxidable neta, recentment mecanitzada, polida o decapada adquirirà automàticament aquesta pel·lícula d'òxid a causa de l'exposició a l'oxigen atmosfèric. En condicions ideals, aquesta capa protectora d'òxid cobreix completament totes les superfícies de la peça.
A la pràctica, però, contaminants com la brutícia de fàbrica o les partícules de ferro de les eines de tall poden arribar a la superfície de les peces d'acer inoxidable durant el processament. Si no s'eliminen, aquests cossos estranys poden reduir l'eficàcia de la pel·lícula protectora original.
Durant el mecanitzat, es poden eliminar traces de ferro lliure de l'eina i transferir-les a la superfície de la peça d'acer inoxidable. En alguns casos, pot aparèixer una fina capa d'òxid a la peça. De fet, es tracta de la corrosió de l'acer per a eines, no del metall base. De vegades, les esquerdes de les partícules d'acer incrustades de les eines de tall o els seus productes de corrosió poden erosionar la peça mateixa.
De la mateixa manera, petites partícules de brutícia metal·lúrgica ferrosa poden adherir-se a la superfície de la peça. Tot i que el metall pot semblar brillant en el seu estat acabat, després de l'exposició a l'aire, partícules invisibles de ferro lliure poden causar oxidació superficial.
Els sulfurs exposats també poden ser un problema. Es fabriquen afegint sofre a l'acer inoxidable per millorar la maquinabilitat. Els sulfurs augmenten la capacitat de l'aliatge per formar estelles durant el mecanitzat, que es poden eliminar completament de l'eina de tall. Si les peces no es passiven correctament, els sulfurs poden convertir-se en el punt de partida de la corrosió superficial dels productes industrials.
En ambdós casos, la passivació és necessària per maximitzar la resistència natural a la corrosió de l'acer inoxidable. Elimina contaminants superficials com ara partícules de ferro i partícules de ferro en eines de tall que poden formar òxid o convertir-se en el punt de partida de la corrosió. La passivació també elimina els sulfurs que es troben a la superfície dels aliatges d'acer inoxidable de tall obert.
Un procediment de dos passos proporciona la millor resistència a la corrosió: 1. Neteja, el procediment principal, però de vegades es descuida 2. Bany àcid o passivació.
La neteja sempre ha de ser una prioritat. Les superfícies s'han de netejar a fons de greix, refrigerant o altres restes per garantir una resistència òptima a la corrosió. Les restes de mecanitzat o altra brutícia de fàbrica es poden netejar suaument de la peça. Es poden utilitzar desgreixants o netejadors comercials per eliminar olis de procés o refrigerants. Pot ser necessari eliminar matèries estranyes com ara òxids tèrmics mitjançant mètodes com la mòlta o el decapatge.
De vegades, l'operador de la màquina pot ometre la neteja bàsica, creient erròniament que la neteja i la passivació es produiran alhora, simplement submergint la peça oliada en un bany d'àcid. Això no passarà. Per contra, el greix contaminat reacciona amb l'àcid per formar bombolles d'aire. Aquestes bombolles s'acumulen a la superfície de la peça i interfereixen amb la passivació.
Pitjor encara, la contaminació de les solucions de passivació, que de vegades contenen altes concentracions de clorurs, pot causar un "gravat instantani". A diferència de la producció de la pel·lícula d'òxid desitjada amb una superfície brillant, neta i resistent a la corrosió, el gravat instantani pot provocar un gravat o ennegriment greu de la superfície, un deteriorament de la superfície que la passivació està dissenyada per optimitzar.
Les peces d'acer inoxidable martensític [magnètiques, moderadament resistents a la corrosió, límit elàstic de fins a uns 280.000 psi (1930 MPa)] es trempen a altes temperatures i després es temperen per proporcionar la duresa i les propietats mecàniques desitjades. Els aliatges endurits per precipitació (que tenen una millor resistència a la corrosió i resistència a la resistència que els graus martensítics) es poden tractar en solució, mecanitzar parcialment, envellir a temperatures més baixes i després acabar.
En aquest cas, cal netejar a fons la peça amb un desengreixant o netejador abans del tractament tèrmic per eliminar qualsevol rastre de fluid de tall. En cas contrari, el refrigerant que quedi a la peça pot causar una oxidació excessiva. Aquesta condició pot provocar que es formin abolladures a les peces més petites després de la descalcificació amb mètodes àcids o abrasius. Si es deixa refrigerant a les peces endurides i brillants, com ara en un forn de buit o en una atmosfera protectora, es pot produir una carburació superficial, cosa que provoca la pèrdua de resistència a la corrosió.
Després d'una neteja a fons, les peces d'acer inoxidable es poden submergir en un bany d'àcid passivant. Es pot utilitzar qualsevol dels tres mètodes: passivació amb àcid nítric, passivació amb àcid nítric amb dicromat de sodi i passivació amb àcid cítric. El mètode a utilitzar depèn del grau d'acer inoxidable i dels criteris d'acceptació especificats.
Els graus de níquel-crom més resistents a la corrosió es poden passivar en un bany d'àcid nítric al 20% (v/v) (Figura 1). Com es mostra a la taula, els acers inoxidables menys resistents es poden passivar afegint dicromat de sodi a un bany d'àcid nítric per fer que la solució sigui més oxidant i capaç de formar una pel·lícula passivant a la superfície metàl·lica. Una altra opció per substituir l'àcid nítric per cromat de sodi és augmentar la concentració d'àcid nítric al 50% en volum. Tant l'addició de dicromat de sodi com la major concentració d'àcid nítric redueixen la probabilitat d'un flash no desitjat.
El procediment de passivació per a acers inoxidables mecanitzables (que també es mostra a la figura 1) és lleugerament diferent del procediment per a graus d'acer inoxidable no mecanitzables. Això es deu al fet que durant la passivació en un bany d'àcid nítric s'eliminen alguns o tots els sulfurs que contenen sofre mecanitzables, creant inhomogeneïtats microscòpiques a la superfície de la peça.
Fins i tot un rentat amb aigua normalment eficaç pot deixar àcid residual en aquestes discontinuitats després de la passivació. Aquest àcid atacarà la superfície de la peça si no es neutralitza o s'elimina.
Per a la passivació eficient de l'acer inoxidable fàcil de mecanitzar, Carpenter ha desenvolupat el procés AAA (alcalí-àcid-alcalí), que neutralitza l'àcid residual. Aquest mètode de passivació es pot completar en menys de 2 hores. Aquí teniu el procés pas a pas:
Després de desgreixar-les, submergiu les peces en una solució d'hidròxid de sodi al 5% a una temperatura de 71 °C a 82 °C durant 30 minuts. A continuació, esbandiu bé les peces amb aigua. A continuació, submergiu la peça durant 30 minuts en una solució d'àcid nítric al 20% (v/v) que contingui 22 g/l de dicromat de sodi a una temperatura de 49 °C a 60 °C. Després de treure la peça del bany, esbandiu-la amb aigua i, a continuació, submergiu-la en una solució d'hidròxid de sodi durant 30 minuts. Esbandiu la peça de nou amb aigua i assequeu-la, completant el mètode AAA.
La passivació amb àcid cítric és cada cop més popular entre els fabricants que volen evitar l'ús d'àcids minerals o solucions que contenen dicromat de sodi, així com els problemes d'eliminació i les creixents preocupacions de seguretat associades al seu ús. L'àcid cítric es considera respectuós amb el medi ambient en tots els aspectes.
Tot i que la passivació amb àcid cítric ofereix atractius beneficis mediambientals, les botigues que han tingut èxit amb la passivació amb àcid inorgànic i no tenen problemes de seguretat poden voler seguir el rumb. Si aquests usuaris tenen un taller net, l'equip està en bon estat i net, el refrigerant no conté dipòsits ferrosos de fàbrica i el procés produeix bons resultats, potser no hi ha una necessitat real de canvi.
La passivació en bany d'àcid cítric s'ha demostrat útil per a una àmplia gamma d'acers inoxidables, incloent-hi diversos graus individuals d'acer inoxidable, com es mostra a la Figura 2. Per comoditat, la Figura 2.1 inclou el mètode tradicional de passivació amb àcid nítric. Cal tenir en compte que les antigues formulacions d'àcid nítric s'expressen com a percentatges en volum, mentre que les noves concentracions d'àcid cítric s'expressen com a percentatges en massa. És important tenir en compte que, en realitzar aquests procediments, és fonamental un equilibri acurat entre el temps de remull, la temperatura del bany i la concentració per evitar el "flashing" descrit anteriorment.
La passivació varia segons el contingut de crom i les característiques de processament de cada varietat. Observeu les columnes del Procés 1 o del Procés 2. Com es mostra a la Figura 3, el Procés 1 té menys passos que el Procés 2.
Les proves de laboratori han demostrat que el procés de passivació amb àcid cítric és més propens a "bullir" que el procés amb àcid nítric. Els factors que contribueixen a aquest atac inclouen una temperatura del bany massa alta, un temps de remull massa llarg i la contaminació del bany. Els productes a base d'àcid cítric que contenen inhibidors de la corrosió i altres additius com ara agents humectants estan disponibles comercialment i s'ha informat que redueixen la susceptibilitat a la "corrosió instantània".
L'elecció final del mètode de passivació dependrà dels criteris d'acceptació establerts pel client. Vegeu la norma ASTM A967 per a més detalls. Es pot consultar a www.astm.org.
Sovint es duen a terme proves per avaluar la superfície de les peces passivades. La pregunta que cal respondre és: "La passivació elimina el ferro lliure i optimitza la resistència a la corrosió dels aliatges per al tall automàtic?"
És important que el mètode de prova coincideixi amb la classe que s'està avaluant. Les proves massa estrictes no aprovaran materials absolutament bons, mentre que les proves massa febles aprovaran parts insatisfactòries.
Els acers inoxidables de la sèrie 400 amb pH i de fàcil mecanitzat s'avaluen millor en una cambra capaç de mantenir una humitat del 100% (mostra humida) durant 24 hores a 35 °C (95 °F). La secció transversal sovint és la superfície més crítica, especialment per a les qualitats de tall lliure. Una de les raons és que el sulfur s'estira en la direcció de la màquina a través d'aquesta superfície.
Les superfícies crítiques s'han de col·locar cap amunt, però en un angle de 15 a 20 graus respecte a la vertical, per permetre la pèrdua d'humitat. El material correctament passivat difícilment s'oxidarà, tot i que hi poden aparèixer petites taques.
Els graus d'acer inoxidable austenític també es poden avaluar mitjançant proves d'humitat. En aquesta prova, hi ha d'haver gotes d'aigua a la superfície de la mostra, cosa que indica la presència de ferro lliure per la presència de qualsevol òxid.
Els procediments de passivació per a acers inoxidables automàtics i manuals d'ús comú en solucions d'àcid cítric o nítric requereixen processos diferents. A la figura 3 següent es proporcionen detalls sobre la selecció del procés.
(a) Ajusteu el pH amb hidròxid de sodi. (b) Vegeu la fig. 3(c) Na2Cr2O7 són 22 g/L de dicromat de sodi en àcid nítric al 20%. Una alternativa a aquesta barreja és àcid nítric al 50% sense dicromat de sodi.
Un mètode més ràpid és utilitzar la norma ASTM A380, Pràctica estàndard per a la neteja, descalcificació i passivació de peces, equips i sistemes d'acer inoxidable. La prova inclou netejar la peça amb una solució de sulfat de coure/àcid sulfúric, mantenir-la humida durant 6 minuts i observar el recobriment de coure. Alternativament, la peça es pot submergir en la solució durant 6 minuts. Si el ferro es dissol, es produeix el recobriment de coure. Aquesta prova no s'aplica a les superfícies de les peces de processament d'aliments. A més, no s'ha d'utilitzar en acers martensítics de la sèrie 400 ni en acers ferrítics amb baix contingut de crom, ja que es poden produir resultats falsos positius.
Històricament, la prova de polvorització salina al 5% a 35 °C també s'ha utilitzat per avaluar mostres passivades. Aquesta prova és massa estricta per a alguns cultivars i generalment no és necessària per confirmar l'eficàcia de la passivació.
Eviteu utilitzar clorurs en excés, que poden causar explosions perilloses. Feu servir només aigua d'alta qualitat amb menys de 50 parts per milió (ppm) de clorur sempre que sigui possible. L'aigua de l'aixeta sol ser suficient i, en alguns casos, pot suportar fins a diversos centenars de parts per milió de clorurs.
És important substituir el bany regularment per no perdre el potencial de passivació, cosa que pot provocar llamps i danys a les peces. Cal mantenir el bany a la temperatura adequada, ja que les temperatures no controlades poden causar corrosió localitzada.
És important seguir un programa de canvi de solució molt específic durant grans produccions per minimitzar la possibilitat de contaminació. Es va utilitzar una mostra de control per provar l'eficàcia del bany. Si la mostra ha estat atacada, és hora de substituir el bany.
Tingueu en compte que algunes màquines només produeixen acer inoxidable; utilitzeu el mateix refrigerant preferit per tallar acer inoxidable, excloent tots els altres metalls.
Les peces de la cremallera DO es mecanitzen per separat per evitar el contacte metall amb metall. Això és especialment important per al mecanitzat lliure d'acer inoxidable, ja que es necessiten solucions de passivació i rentat que flueixin fàcilment per difondre els productes de corrosió dels sulfurs i evitar la formació de bosses d'àcid.
No passiveu peces d'acer inoxidable carburades o nitrurades. La resistència a la corrosió de les peces tractades d'aquesta manera es pot reduir fins al punt que es poden danyar al bany de passivació.
No utilitzeu eines de metall ferros en condicions de taller que no siguin particularment netes. Es poden evitar estelles d'acer utilitzant eines de carbur o ceràmica.
Tingueu en compte que es pot produir corrosió al bany de passivació si la peça no ha estat tractada tèrmicament correctament. Els graus martensítics amb un alt contingut de carboni i crom s'han d'endurir per a la resistència a la corrosió.
La passivació es duu a terme normalment després d'un reveniment posterior a temperatures que mantenen la resistència a la corrosió.
No descuideu la concentració d'àcid nítric al bany de passivació. S'han de fer comprovacions periòdiques mitjançant el procediment de titració senzill suggerit per Carpenter. No passiveu més d'un acer inoxidable alhora. Això evita confusions costoses i evita reaccions galvàniques.
Sobre els autors: Terry A. DeBold és especialista en R+D d'aliatges d'acer inoxidable i James W. Martin és especialista en metal·lúrgia de barres a Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsilvània).
Quant costa? Quant espai necessito? A quins problemes ambientals m'enfrontaré? Quina és la corba d'aprenentatge? Què és exactament l'anoditzat? A continuació es mostren les respostes a les preguntes inicials dels mestres sobre l'anoditzat interior.
Obtenir resultats consistents i d'alta qualitat del procés de rectificat sense centres requereix una comprensió bàsica. La majoria dels problemes d'aplicació associats amb el rectificat sense centres sorgeixen d'una manca de comprensió dels fonaments. Aquest article explica per què funciona el procés sense centres i com utilitzar-lo de la manera més eficaç al vostre taller.