Ověřili jste, že díly jsou vyrobeny dle specifikace. Nyní se ujistěte, že jste podnikli kroky k ochraně těchto dílů v prostředí, které vaši zákazníci očekávají. #base
Pasivace zůstává důležitým krokem pro maximalizaci odolnosti dílů a sestav vyrobených z nerezové oceli proti korozi. To může znamenat rozdíl mezi uspokojivým výkonem a předčasným selháním. Nesprávná pasivace může způsobit korozi.
Pasivace je technika po výrobě, která maximalizuje inherentní korozní odolnost slitin nerezové oceli, ze kterých je obrobek vyroben. Nejedná se o odstraňování okují ani lakování.
Neexistuje shoda ohledně přesného mechanismu pasivace. Je však jisté, že na povrchu pasivované nerezové oceli je ochranný oxidový film. Tento neviditelný film je údajně extrémně tenký, méně než 0,0000001 palce, což je asi 1/100 000 tloušťky lidského vlasu!
Čistý, čerstvě opracovaný, leštěný nebo mořený díl z nerezové oceli automaticky získá tento oxidový film v důsledku vystavení atmosférickému kyslíku. Za ideálních podmínek tato ochranná oxidová vrstva zcela pokrývá všechny povrchy dílu.
V praxi se však během zpracování mohou na povrch nerezových dílů dostat nečistoty, jako jsou tovární nečistoty nebo železné částice z řezných nástrojů. Pokud se tyto cizí tělesa neodstraní, mohou snížit účinnost původního ochranného filmu.
Během obrábění mohou být stopy volného železa z nástroje odstraněny a přeneseny na povrch obrobku z nerezové oceli. V některých případech se na součásti může objevit tenká vrstva rzi. Ve skutečnosti se jedná o korozi nástrojové oceli, nikoli základního kovu. Někdy mohou praskliny způsobené vnořenými ocelovými částicemi z řezných nástrojů nebo jejich korozními produkty erodovat samotnou součást.
Podobně mohou na povrchu součásti ulpět malé částice nečistot z železné metalurgie. Ačkoli se kov může v konečném stavu jevit lesklý, po vystavení vzduchu mohou neviditelné částice volného železa způsobit povrchovou rez.
Problém mohou představovat i exponované sulfidy. Vznikají přidáním síry do nerezové oceli pro zlepšení obrobitelnosti. Sulfidy zvyšují schopnost slitiny tvořit během obrábění třísky, které lze z řezného nástroje zcela odstranit. Pokud nejsou díly správně pasivovány, mohou se sulfidy stát výchozím bodem pro povrchovou korozi průmyslových výrobků.
V obou případech je pasivace nutná k maximalizaci přirozené odolnosti nerezové oceli proti korozi. Odstraňuje povrchové nečistoty, jako jsou částice železa a částice železa v řezných nástrojích, které mohou tvořit rez nebo se stát výchozím bodem koroze. Pasivace také odstraňuje sulfidy nacházející se na povrchu slitin nerezové oceli řezaných otevřeným způsobem.
Nejlepší odolnost proti korozi zajišťuje dvoustupňový postup: 1. Čištění, hlavní, ale někdy opomíjený postup 2. Kyselá lázeň nebo pasivace.
Čištění by mělo být vždy prioritou. Povrchy musí být důkladně očištěny od mastnoty, chladicí kapaliny nebo jiných nečistot, aby byla zajištěna optimální odolnost proti korozi. Zbytky z obrábění nebo jiné tovární nečistoty lze z dílu jemně setřít. K odstranění procesních olejů nebo chladicích kapalin lze použít komerční odmašťovače nebo čističe. Cizí látky, jako jsou tepelné oxidy, může být nutné odstranit metodami, jako je broušení nebo moření.
Obsluha stroje může někdy vynechat základní čištění v mylné domněnce, že čištění a pasivace proběhnou současně, pouhým ponořením naolejovaného dílu do kyselé lázně. To se nestane. Naopak kontaminované mazivo reaguje s kyselinou za vzniku vzduchových bublin. Tyto bubliny se shromažďují na povrchu obrobku a narušují pasivaci.
Ještě horší je, že kontaminace pasivačních roztoků, které někdy obsahují vysoké koncentrace chloridů, může způsobit „záblesk“. Na rozdíl od vytvoření požadovaného oxidového filmu s lesklým, čistým a korozivzdorným povrchem může bleskové leptání vést k silnému leptání nebo zčernání povrchu – zhoršení povrchu, které má pasivace optimalizovat.
Díly z martenzitické nerezové oceli [magnetické, středně odolné proti korozi, mez kluzu až do cca 280 tisíc psi (1930 MPa)] se kalí při vysokých teplotách a poté popouštějí, aby se dosáhlo požadované tvrdosti a mechanických vlastností. Precipitačně kalené slitiny (které mají lepší pevnost a odolnost proti korozi než martenzitické oceli) lze zpracovávat rozpouštěním, částečně obrábět, stárnout při nižších teplotách a poté dokončovat.
V tomto případě musí být díl před tepelným zpracováním důkladně očištěn odmašťovačem nebo čističem, aby se odstranily veškeré stopy řezné kapaliny. Jinak může chladicí kapalina zbývající na dílu způsobit nadměrnou oxidaci. Tento stav může po odstranění okují kyselinou nebo abrazivními metodami způsobit tvorbu promáčklin na menších dílech. Pokud je chladicí kapalina ponechána na lesklých kalených dílech, například ve vakuové peci nebo v ochranné atmosféře, může dojít k povrchové nauhličování, což má za následek ztrátu odolnosti proti korozi.
Po důkladném očištění lze nerezové díly ponořit do pasivační kyselé lázně. Lze použít kteroukoli ze tří metod – pasivaci kyselinou dusičnou, pasivaci kyselinou dusičnou s dichromanem sodným a pasivaci kyselinou citronovou. Použitá metoda závisí na druhu nerezové oceli a stanovených kritériích přijetí.
Oceli s vyšší odolností proti korozi, nikl-chrom, lze pasivovat v lázni s 20% (obj./obj.) kyselinou dusičnou (obrázek 1). Jak je uvedeno v tabulce, méně odolné nerezové oceli lze pasivovat přidáním dvojchromanu sodného do lázně s kyselinou dusičnou, čímž se roztok stane více oxidačním a schopným tvořit pasivační film na povrchu kovu. Další možností, jak nahradit kyselinu dusičnou chromanem sodným, je zvýšit koncentraci kyseliny dusičné na 50 % objemových. Jak přidání dvojchromanu sodného, ​​tak vyšší koncentrace kyseliny dusičné snižují pravděpodobnost nežádoucího přepálení.
Postup pasivace obrobitelných nerezových ocelí (znázorněný také na obr. 1) se mírně liší od postupu pro neobrobitelné jakosti nerezových ocelí. Je to proto, že během pasivace v lázni s kyselinou dusičnou se odstraňují některé nebo všechny obrobitelné sulfidy obsahující síru, čímž vznikají mikroskopické nehomogenity na povrchu obrobku.
I běžně účinné promývání vodou může po pasivaci zanechat v těchto nespojitostech zbytkovou kyselinu. Tato kyselina, pokud není neutralizována nebo odstraněna, napadne povrch součásti.
Pro efektivní pasivaci snadno obrobitelné nerezové oceli vyvinula společnost Carpenter proces AAA (Alkaline-Acid-Alkaline), který neutralizuje zbytkovou kyselinu. Tuto pasivační metodu lze dokončit za méně než 2 hodiny. Zde je postup krok za krokem:
Po odmaštění namočte díly do 5% roztoku hydroxidu sodného o teplotě 71 °C až 82 °C na 30 minut. Poté díly důkladně opláchněte vodou. Poté díl ponořte na 30 minut do 20% (obj./obj.) roztoku kyseliny dusičné obsahujícího 22 g/l dvojchromanu sodného o teplotě 49 °C až 60 °C. ) Po vyjmutí dílu z lázně jej opláchněte vodou a poté jej ponořte na 30 minut do roztoku hydroxidu sodného. Díl znovu opláchněte vodou a osušte, čímž dokončíte metodu AAA.
Pasivace kyselinou citronovou se stává stále populárnější u výrobců, kteří se chtějí vyhnout používání minerálních kyselin nebo roztoků obsahujících dvojchroman sodný, a také problémům s likvidací a zvýšeným bezpečnostním obavám spojeným s jejich použitím. Kyselina citronová je ve všech ohledech považována za ekologickou.
Přestože pasivace kyselinou citronovou nabízí atraktivní environmentální výhody, provozovny, které s pasivací anorganickou kyselinou dosáhly úspěchu a nemají žádné bezpečnostní obavy, by měly u tohoto postupu pokračovat. Pokud tito uživatelé mají čistou provozovnu, zařízení je v dobrém stavu a čisté, chladicí kapalina neobsahuje železné usazeniny z výroby a proces přináší dobré výsledky, nemusí být skutečná potřeba změny.
Pasivace v lázni s kyselinou citronovou se ukázala jako užitečná pro širokou škálu nerezových ocelí, včetně několika jednotlivých druhů nerezové oceli, jak je znázorněno na obrázku 2. Pro přehlednost obrázek 2.1 zobrazuje tradiční metodu pasivace kyselinou dusičnou. Všimněte si, že staré receptury kyseliny dusičné jsou vyjádřeny v objemových procentech, zatímco nové koncentrace kyseliny citronové jsou vyjádřeny v hmotnostních procentech. Je důležité si uvědomit, že při provádění těchto postupů je nezbytné pečlivé vyvážení doby namáčení, teploty lázně a koncentrace, aby se zabránilo výše popsanému „přeskoku“.
Pasivace se liší v závislosti na obsahu chromu a zpracovatelských charakteristikách každé odrůdy. Všimněte si sloupců pro proces 1 nebo proces 2. Jak je znázorněno na obrázku 3, proces 1 má méně kroků než proces 2.
Laboratorní testy ukázaly, že proces pasivace kyselinou citronovou je náchylnější k „varu“ než proces s kyselinou dusičnou. Mezi faktory přispívající k tomuto napadení patří příliš vysoká teplota lázně, příliš dlouhá doba namočení a kontaminace lázně. Produkty na bázi kyseliny citronové obsahující inhibitory koroze a další přísady, jako jsou smáčecí činidla, jsou komerčně dostupné a údajně snižují náchylnost k „mžikové korozi“.
Konečná volba metody pasivace bude záviset na kritériích přijatelnosti stanovených zákazníkem. Podrobnosti viz ASTM A967. Je k dispozici na www.astm.org.
Často se provádějí testy za účelem vyhodnocení povrchu pasivovaných dílů. Otázka, na kterou je třeba odpovědět, zní: „Odstraňuje pasivace volné železo a optimalizuje korozní odolnost slitin pro automatické řezání?“
Je důležité, aby testovací metoda odpovídala hodnocené třídě. Příliš přísné testy neprojdou absolutně dobrými materiály, zatímco příliš slabé testy projdou neuspokojivými částmi.
Nerezové oceli PH a snadno obrobitelné oceli řady 400 se nejlépe hodnotí v komoře, která je schopna udržet 100% vlhkost (vzorek vlhký) po dobu 24 hodin při teplotě 35 °C. Průřez je často nejkritičtějším povrchem, zejména u snadno obrobitelných ocelí. Jedním z důvodů je, že sulfid je tažen ve směru obrábění přes tento povrch.
Kritické povrchy by měly být umístěny směrem nahoru, ale pod úhlem 15 až 20 stupňů od svislice, aby se umožnil únik vlhkosti. Správně pasivovaný materiál sotva rezaví, i když se na něm mohou objevit malé skvrny.
Austenitické nerezové oceli lze také hodnotit zkouškou vlhkosti. Při této zkoušce by měly být na povrchu vzorku přítomny kapky vody, což indikuje volné železo přítomností jakékoli rzi.
Pasivační postupy pro běžně používané automatické a ruční pasivační nerezové oceli v roztocích kyseliny citronové nebo dusičné vyžadují odlišné postupy. Na obr. 3 níže jsou uvedeny podrobnosti o výběru postupu.
(a) Upravte pH hydroxidem sodným. (b) Viz obr. 3(c) Na2Cr2O7 je 22 g/l dichromanu sodného v 20% kyselině dusičné. Alternativou k této směsi je 50% kyselina dusičná bez dichromanu sodného.
Rychlejším přístupem je použití normy ASTM A380, Standardní postup pro čištění, odvápňování a pasivaci nerezových dílů, zařízení a systémů. Zkouška zahrnuje otření dílu roztokem síranu měďnatého/kyseliny sírové, jeho udržení ve vlhkém stavu po dobu 6 minut a pozorování měděného pokovení. Alternativně lze díl ponořit do roztoku na 6 minut. Pokud se železo rozpustí, dochází k měděnému pokovení. Tato zkouška se nevztahuje na povrchy dílů určených pro zpracování potravin. Také by se neměla používat na martenzitické oceli řady 400 nebo feritické oceli s nízkým obsahem chromu, protože by se mohly objevit falešně pozitivní výsledky.
Historicky se k hodnocení pasivovaných vzorků používal také test 5% solné mlhy při teplotě 35 °C. Tento test je pro některé kultivary příliš přísný a obecně se nevyžaduje k potvrzení účinnosti pasivace.
Vyhněte se používání nadměrného množství chloridů, které mohou způsobit nebezpečné vzplanutí. Pokud je to možné, používejte pouze vysoce kvalitní vodu s obsahem chloridů méně než 50 ppm (částí na milion). Obvykle postačí voda z kohoutku, která v některých případech odolá až několika setům chloridů na milion.
Je důležité lázeň pravidelně vyměňovat, aby nedošlo ke ztrátě pasivačního potenciálu, což může vést k úderu blesku a poškození součástí. Lázeň musí být udržována na správné teplotě, protože nekontrolované teploty mohou způsobit lokální korozi.
Je důležité dodržovat velmi specifický harmonogram výměny roztoků během velkých výrobních sérií, aby se minimalizovala možnost kontaminace. Kontrolní vzorek byl použit k testování účinnosti lázně. Pokud byl vzorek napaden, je čas lázeň vyměnit.
Vezměte prosím na vědomí, že některé stroje vyrábějí pouze nerezovou ocel; pro řezání nerezové oceli používejte stejnou preferovanou chladicí kapalinu, s vyloučením všech ostatních kovů.
Části ozubeného kola DO jsou obráběny odděleně, aby se zabránilo kontaktu kovů. To je obzvláště důležité pro volné obrábění nerezové oceli, protože k rozptýlení produktů sulfidové koroze a zabránění tvorbě kyselých kapes jsou zapotřebí snadno tekuté pasivační a proplachovací roztoky.
Nepasivujte cementované nebo nitridované díly z nerezové oceli. Odolnost takto ošetřených dílů proti korozi může být snížena natolik, že se mohou v pasivační lázni poškodit.
Nepoužívejte nástroje z železných kovů v dílnách, které nejsou nijak zvlášť čisté. Ocelovým třískám se lze vyhnout použitím karbidových nebo keramických nástrojů.
Mějte na paměti, že pokud součást nebyla řádně tepelně zpracována, může v pasivační lázni dojít ke korozi. Martenzitické oceli s vysokým obsahem uhlíku a chromu musí být pro odolnost proti korozi kaleny.
Pasivace se obvykle provádí po následném popouštění při teplotách, které zachovávají odolnost proti korozi.
Nezanedbávejte koncentraci kyseliny dusičné v pasivační lázni. Pravidelné kontroly by měly být prováděny pomocí jednoduchého titračního postupu, který navrhl Carpenter. Nepasivujte více než jednu nerezovou ocel najednou. Tím se zabrání nákladným záměnám a galvanickým reakcím.
O autorech: Terry A. DeBold je specialista na výzkum a vývoj v oblasti slitin nerezové oceli a James W. Martin je specialista na metalurgii tyčí ve společnosti Carpenter Technology Corp.(Reading, Pensylvánie).
Kolik to stojí? Kolik prostoru potřebuji? S jakými environmentálními problémy se potýkám? Jak strmá je křivka učení? Co přesně je eloxování? Níže jsou uvedeny odpovědi na úvodní otázky mistrů ohledně eloxování interiéru.
Dosažení konzistentních a vysoce kvalitních výsledků z procesu bezhrotového broušení vyžaduje základní znalosti. Většina aplikačních problémů spojených s bezhrotovým broušením pramení z nedostatečného pochopení základů. Tento článek vysvětluje, proč bezhrotový proces funguje a jak jej nejefektivněji využít ve vaší dílně.