Sie haben überprüft, dass die Teile gemäß den Spezifikationen hergestellt wurden.Stellen Sie nun sicher, dass Sie Maßnahmen ergreifen, um diese Teile in der Umgebung zu schützen, die Ihre Kunden erwarten.#Base
Die Passivierung bleibt ein wichtiger Schritt zur Maximierung der Korrosionsbeständigkeit von aus Edelstahl gefertigten Teilen und Baugruppen.Dies kann den Unterschied zwischen einer zufriedenstellenden Leistung und einem vorzeitigen Ausfall ausmachen.Eine falsche Passivierung kann zu Korrosion führen.
Passivierung ist eine Technik nach der Fertigung, die die inhärente Korrosionsbeständigkeit der Edelstahllegierungen, aus denen das Werkstück besteht, maximiert.Dabei handelt es sich nicht um Entkalken oder Lackieren.
Es besteht kein Konsens über den genauen Mechanismus, nach dem die Passivierung funktioniert.Es ist jedoch sicher bekannt, dass sich auf der Oberfläche von passiviertem Edelstahl ein schützender Oxidfilm befindet.Dieser unsichtbare Film soll extrem dünn sein, weniger als 0,0000001 Zoll dick, was etwa einem Hunderttausendstel der Dicke eines menschlichen Haares entspricht!
Ein sauberes, frisch bearbeitetes, poliertes oder gebeiztes Edelstahlteil erhält durch die Einwirkung von Luftsauerstoff automatisch diesen Oxidfilm.Unter idealen Bedingungen bedeckt diese schützende Oxidschicht alle Oberflächen des Teils vollständig.
In der Praxis können jedoch bei der Bearbeitung von Edelstahlteilen Verunreinigungen wie Fabrikschmutz oder Eisenpartikel von Schneidwerkzeugen auf die Oberfläche gelangen.Wenn sie nicht entfernt werden, können diese Fremdkörper die Wirksamkeit des ursprünglichen Schutzfilms beeinträchtigen.
Bei der Bearbeitung können Spuren von freiem Eisen vom Werkzeug entfernt und auf die Oberfläche des Edelstahlwerkstücks übertragen werden.In manchen Fällen kann sich auf dem Teil eine dünne Rostschicht bilden.Tatsächlich handelt es sich hierbei um die Korrosion des Werkzeugstahls, nicht des Grundmetalls.Manchmal können Risse durch eingebettete Stahlpartikel von Schneidwerkzeugen oder deren Korrosionsprodukte das Teil selbst erodieren.
Ebenso können kleine Partikel aus eisenhaltigem metallurgischem Schmutz an der Oberfläche des Teils haften.Obwohl das Metall im fertigen Zustand glänzend erscheinen kann, können unsichtbare Partikel freien Eisens an der Luft zu Oberflächenrost führen.
Auch freiliegende Sulfide können ein Problem darstellen.Sie werden durch Zugabe von Schwefel zu Edelstahl hergestellt, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern.Sulfide erhöhen die Fähigkeit der Legierung, bei der Bearbeitung Späne zu bilden, die vollständig vom Schneidwerkzeug entfernt werden können.Wenn Teile nicht ordnungsgemäß passiviert werden, können Sulfide zum Ausgangspunkt für Oberflächenkorrosion von Industrieprodukten werden.
In beiden Fällen ist eine Passivierung erforderlich, um die natürliche Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls zu maximieren.Es entfernt Oberflächenverunreinigungen wie Eisenpartikel und Eisenpartikel in Schneidwerkzeugen, die Rost bilden oder den Ausgangspunkt für Korrosion bilden können.Durch die Passivierung werden auch Sulfide entfernt, die sich auf der Oberfläche offen geschnittener Edelstahllegierungen befinden.
Ein zweistufiges Verfahren bietet die beste Korrosionsbeständigkeit: 1. Reinigung, das Hauptverfahren, das jedoch manchmal vernachlässigt wird. 2. Säurebad oder Passivierung.
Die Reinigung sollte immer Priorität haben.Um eine optimale Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, müssen die Oberflächen gründlich von Fett, Kühlmittel oder anderen Rückständen gereinigt werden.Bearbeitungsrückstände oder anderer Werksschmutz können sanft vom Teil abgewischt werden.Zur Entfernung von Prozessölen oder Kühlmitteln können handelsübliche Entfetter oder Reinigungsmittel verwendet werden.Fremdkörper wie thermische Oxide müssen möglicherweise durch Methoden wie Schleifen oder Beizen entfernt werden.
Manchmal überspringt der Maschinenbediener die Grundreinigung, weil er fälschlicherweise glaubt, dass die Reinigung und Passivierung gleichzeitig erfolgt, indem das geölte Teil einfach in ein Säurebad getaucht wird.Es wird nicht passieren.Umgekehrt reagiert verunreinigtes Fett mit Säure unter Bildung von Luftblasen.Diese Blasen sammeln sich auf der Werkstückoberfläche und stören die Passivierung.
Schlimmer noch: Eine Verunreinigung von Passivierungslösungen, die manchmal hohe Chloridkonzentrationen enthalten, kann einen „Flash“ verursachen.Im Gegensatz zur Erzeugung des gewünschten Oxidfilms mit einer glänzenden, sauberen und korrosionsbeständigen Oberfläche kann das Blitzätzen zu einer starken Ätzung oder Schwärzung der Oberfläche führen – eine Verschlechterung der Oberfläche, die durch Passivierung optimiert werden soll.
Martensitische Edelstahlteile [magnetisch, mäßig korrosionsbeständig, Streckgrenze bis zu etwa 280.000 psi (1930 MPa)] werden bei hohen Temperaturen abgeschreckt und dann angelassen, um die gewünschte Härte und die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen.Ausscheidungsgehärtete Legierungen (die eine bessere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit als martensitische Sorten aufweisen) können lösungsbehandelt, teilweise bearbeitet, bei niedrigeren Temperaturen gealtert und anschließend bearbeitet werden.
In diesem Fall muss das Teil vor der Wärmebehandlung gründlich mit einem Entfetter oder Reiniger gereinigt werden, um eventuelle Spuren von Schneidflüssigkeit zu entfernen.Andernfalls kann auf dem Teil verbleibendes Kühlmittel zu übermäßiger Oxidation führen.Dieser Zustand kann dazu führen, dass sich nach dem Entkalken mit Säure oder Schleifmitteln Dellen an kleineren Teilen bilden.Wenn Kühlmittel auf glänzend gehärteten Teilen zurückbleibt, beispielsweise in einem Vakuumofen oder in einer Schutzatmosphäre, kann es zu einer Oberflächenaufkohlung kommen, was zu einem Verlust der Korrosionsbeständigkeit führt.
Nach gründlicher Reinigung können Edelstahlteile in ein passivierendes Säurebad getaucht werden.Es kann jede der drei Methoden angewendet werden – Passivierung mit Salpetersäure, Passivierung mit Salpetersäure mit Natriumdichromat und Passivierung mit Zitronensäure.Welche Methode zum Einsatz kommt, hängt von der Edelstahlsorte und den festgelegten Akzeptanzkriterien ab.
Korrosionsbeständigere Nickel-Chrom-Qualitäten können in einem Salpetersäurebad mit 20 % (v/v) passiviert werden (Abbildung 1).Wie in der Tabelle gezeigt, können weniger widerstandsfähige Edelstähle durch Zugabe von Natriumdichromat zu einem Salpetersäurebad passiviert werden, um die Lösung stärker oxidierend zu machen und einen Passivierungsfilm auf der Metalloberfläche bilden zu können.Eine weitere Möglichkeit, Salpetersäure durch Natriumchromat zu ersetzen, besteht darin, die Konzentration der Salpetersäure auf 50 Vol.-% zu erhöhen.Sowohl die Zugabe von Natriumdichromat als auch die höhere Konzentration an Salpetersäure verringern die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Blitzes.
Das Passivierungsverfahren für bearbeitbare Edelstähle (ebenfalls in Abb. 1 dargestellt) unterscheidet sich geringfügig vom Verfahren für nicht bearbeitbare Edelstahlsorten.Denn bei der Passivierung im Salpetersäurebad werden die zerspanbaren schwefelhaltigen Sulfide teilweise oder vollständig entfernt, wodurch mikroskopisch kleine Inhomogenitäten auf der Oberfläche des Werkstücks entstehen.
Selbst eine normal wirksame Wasserwäsche kann nach der Passivierung Restsäure in diesen Diskontinuitäten zurücklassen.Diese Säure greift die Oberfläche des Teils an, wenn sie nicht neutralisiert oder entfernt wird.
Zur effizienten Passivierung von leicht zu bearbeitendem Edelstahl hat Carpenter das AAA-Verfahren (Alkaline-Säure-Alkaline) entwickelt, das Restsäure neutralisiert.Diese Passivierungsmethode kann in weniger als 2 Stunden abgeschlossen werden.Hier ist der Schritt-für-Schritt-Prozess:
Nach dem Entfetten die Teile 30 Minuten lang in 5 %iger Natriumhydroxidlösung bei 160 °F bis 180 °F (71 °C bis 82 °C) einweichen.Spülen Sie die Teile anschließend gründlich mit Wasser ab.Tauchen Sie das Teil dann 30 Minuten lang in eine 20 %ige (v/v) Salpetersäurelösung mit 3 oz/gal (22 g/l) Natriumdichromat bei 120 °F bis 140 °F (49 °C) bis 60 °C.) Nachdem Sie das Teil aus dem Bad genommen haben, spülen Sie es mit Wasser ab und tauchen Sie es dann 30 Minuten lang in eine Natriumhydroxidlösung.Spülen Sie das Teil erneut mit Wasser ab und trocknen Sie es, um die AAA-Methode abzuschließen.
Die Passivierung mit Zitronensäure erfreut sich zunehmender Beliebtheit bei Herstellern, die den Einsatz von Mineralsäuren oder natriumdichromathaltigen Lösungen sowie die damit verbundenen Entsorgungsprobleme und erhöhten Sicherheitsbedenken vermeiden möchten.Zitronensäure gilt in jeder Hinsicht als umweltfreundlich.
Während die Passivierung mit Zitronensäure attraktive Vorteile für die Umwelt bietet, möchten Geschäfte, die mit der Passivierung mit anorganischer Säure Erfolg hatten und keine Sicherheitsbedenken haben, möglicherweise dabei bleiben.Wenn diese Benutzer über eine saubere Werkstatt verfügen, die Ausrüstung in gutem Zustand und sauber ist, das Kühlmittel frei von werksseitigen Eisenablagerungen ist und der Prozess gute Ergebnisse liefert, besteht möglicherweise kein wirklicher Änderungsbedarf.
Die Passivierung im Bad mit Zitronensäure hat sich für eine Vielzahl von rostfreien Stählen als nützlich erwiesen, darunter mehrere einzelne Edelstahlsorten, wie in Abbildung 2 dargestellt. Der Einfachheit halber ist in Abbildung 2.1 die herkömmliche Methode der Passivierung mit Salpetersäure aufgeführt.Beachten Sie, dass die alten Salpetersäureformulierungen als Volumenprozente ausgedrückt werden, während die neuen Zitronensäurekonzentrationen als Massenprozente ausgedrückt werden.Es ist wichtig zu beachten, dass bei der Durchführung dieser Verfahren ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen Einweichzeit, Badtemperatur und Konzentration entscheidend ist, um das oben beschriebene „Blitzen“ zu vermeiden.
Die Passivierung variiert je nach Chromgehalt und Verarbeitungseigenschaften der einzelnen Sorten.Beachten Sie die Spalten für Prozess 1 oder Prozess 2. Wie in Abbildung 3 dargestellt, umfasst Prozess 1 weniger Schritte als Prozess 2.
Labortests haben gezeigt, dass der Passivierungsprozess mit Zitronensäure anfälliger für „Sieden“ ist als der Salpetersäureprozess.Zu den Faktoren, die zu diesem Angriff beitragen, gehören eine zu hohe Badtemperatur, eine zu lange Einweichzeit und eine Badverunreinigung.Produkte auf Zitronensäurebasis, die Korrosionsinhibitoren und andere Zusätze wie Benetzungsmittel enthalten, sind im Handel erhältlich und sollen die Anfälligkeit für „Flash-Korrosion“ verringern.
Die endgültige Wahl der Passivierungsmethode hängt von den vom Kunden festgelegten Akzeptanzkriterien ab.Weitere Informationen finden Sie in ASTM A967.Es kann unter www.astm.org abgerufen werden.
Zur Beurteilung der Oberfläche passivierter Teile werden häufig Tests durchgeführt.Die zu beantwortende Frage lautet: „Entfernt die Passivierung freies Eisen und optimiert sie die Korrosionsbeständigkeit von Legierungen für das automatische Schneiden?“
Es ist wichtig, dass die Testmethode zur zu bewertenden Klasse passt.Zu strenge Tests werden absolut gute Materialien nicht bestehen, während zu schwache Tests unbefriedigende Teile bestehen lassen.
PH-Stähle und leicht zu bearbeitende Edelstähle der Serie 400 lassen sich am besten in einer Kammer bewerten, die 24 Stunden lang bei 95 °F (35 °C) 100 % Luftfeuchtigkeit (Probe nass) aufrechterhalten kann.Der Querschnitt ist oft die kritischste Oberfläche, insbesondere bei Automatensorten.Ein Grund dafür ist, dass das Sulfid in Maschinenrichtung über diese Oberfläche gezogen wird.
Kritische Oberflächen sollten nach oben gerichtet sein, jedoch in einem Winkel von 15 bis 20 Grad zur Vertikalen, um Feuchtigkeitsverlust zu ermöglichen.Richtig passiviertes Material rostet kaum, es können jedoch kleine Flecken darauf entstehen.
Austenitische Edelstahlsorten können auch durch Feuchtigkeitstests bewertet werden.Bei diesem Test sollten Wassertropfen auf der Oberfläche der Probe vorhanden sein, was durch das Vorhandensein von Rost auf freies Eisen hinweist.
Passivierungsverfahren für häufig verwendete automatische und manuelle Edelstähle in Zitronen- oder Salpetersäurelösungen erfordern unterschiedliche Prozesse.Auf Abb.3 unten enthält Einzelheiten zur Prozessauswahl.
(a) Stellen Sie den pH-Wert mit Natriumhydroxid ein.(b) Siehe Abb.3(c) Na2Cr2O7 ist 3 oz/gal (22 g/L) Natriumdichromat in 20 % Salpetersäure.Eine Alternative zu dieser Mischung ist 50 %ige Salpetersäure ohne Natriumdichromat.
Ein schnellerer Ansatz ist die Verwendung von ASTM A380, der Standardpraxis für die Reinigung, Entkalkung und Passivierung von Teilen, Geräten und Systemen aus rostfreiem Stahl.Der Test umfasst das Abwischen des Teils mit einer Kupfersulfat-/Schwefelsäurelösung, das 6-minütige Nasshalten und die Beobachtung der Kupferbeschichtung.Alternativ kann das Teil auch 6 Minuten lang in die Lösung eingetaucht werden.Löst sich Eisen, kommt es zur Verkupferung.Dieser Test gilt nicht für die Oberflächen von lebensmittelverarbeitenden Teilen.Außerdem sollte es nicht für martensitische Stähle der Serie 400 oder ferritische Stähle mit niedrigem Chromgehalt verwendet werden, da es zu falsch positiven Ergebnissen kommen kann.
In der Vergangenheit wurde der 5 %-Salzsprühtest bei 95 °F (35 °C) auch zur Bewertung passivierter Proben verwendet.Dieser Test ist für einige Sorten zu streng und im Allgemeinen nicht erforderlich, um die Wirksamkeit der Passivierung zu bestätigen.
Vermeiden Sie die Verwendung von Chloriden im Übermaß, da diese zu gefährlichen Entzündungen führen können.Verwenden Sie nach Möglichkeit nur hochwertiges Wasser mit weniger als 50 Teilen pro Million (ppm) Chlorid.Leitungswasser reicht in der Regel aus und kann in manchen Fällen bis zu mehreren hundert Teilen pro Million Chloriden standhalten.
Es ist wichtig, das Bad regelmäßig auszutauschen, um das Passivierungspotenzial nicht zu verlieren, was zu Blitzschlägen und Schäden an Teilen führen kann.Das Bad muss auf der richtigen Temperatur gehalten werden, da unkontrollierte Temperaturen zu örtlicher Korrosion führen können.
Bei großen Produktionsläufen ist es wichtig, einen sehr spezifischen Lösungswechselplan einzuhalten, um die Möglichkeit einer Kontamination zu minimieren.Um die Wirksamkeit des Bades zu testen, wurde eine Kontrollprobe verwendet.Wenn die Probe angegriffen wurde, ist es Zeit, das Bad auszutauschen.
Bitte beachten Sie, dass einige Maschinen nur Edelstahl produzieren;Verwenden Sie zum Schneiden von rostfreiem Stahl das gleiche bevorzugte Kühlmittel, mit Ausnahme aller anderen Metalle.
Die DO-Rack-Teile werden separat bearbeitet, um einen Metall-zu-Metall-Kontakt zu vermeiden.Dies ist besonders wichtig für die Automatenbearbeitung von Edelstahl, da leicht fließende Passivierungs- und Spüllösungen erforderlich sind, um Sulfidkorrosionsprodukte zu diffundieren und die Bildung von Säureeinschlüssen zu verhindern.
Passivieren Sie keine aufgekohlten oder nitrierten Edelstahlteile.Die Korrosionsbeständigkeit derart behandelter Teile kann so weit herabgesetzt werden, dass sie im Passivierungsbad beschädigt werden können.
Verwenden Sie keine Eisenmetallwerkzeuge in Werkstattbedingungen, die nicht besonders sauber sind.Stahlspäne können durch den Einsatz von Hartmetall- oder Keramikwerkzeugen vermieden werden.
Beachten Sie, dass es im Passivierungsbad zu Korrosion kommen kann, wenn das Teil nicht ordnungsgemäß wärmebehandelt wurde.Martensitische Sorten mit hohem Kohlenstoff- und Chromgehalt müssen für die Korrosionsbeständigkeit gehärtet werden.
Die Passivierung erfolgt in der Regel nach anschließendem Anlassen bei Temperaturen, die die Korrosionsbeständigkeit aufrechterhalten.
Vernachlässigen Sie nicht die Salpetersäurekonzentration im Passivierungsbad.Regelmäßige Kontrollen sollten mithilfe des von Carpenter vorgeschlagenen einfachen Titrationsverfahrens durchgeführt werden.Passivieren Sie nicht mehr als einen Edelstahl gleichzeitig.Dies verhindert kostspielige Verwechslungen und verhindert galvanische Reaktionen.
Über die Autoren: Terry A. DeBold ist ein Forschungs- und Entwicklungsspezialist für Edelstahllegierungen und James W. Martin ist ein Stabmetallurgie-Spezialist bei Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsylvania).
Wie viel kostet das?Wie viel Platz benötige ich?Mit welchen Umweltproblemen werde ich konfrontiert sein?Wie steil ist die Lernkurve?Was genau ist Eloxieren?Nachfolgend finden Sie Antworten auf die ersten Fragen der Meister zum Eloxieren des Innenraums.
Um beim spitzenlosen Schleifprozess konsistente und qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen, sind grundlegende Kenntnisse erforderlich.Die meisten Anwendungsprobleme beim spitzenlosen Schleifen entstehen durch mangelndes Verständnis der Grundlagen.In diesem Artikel wird erklärt, warum der gedankenlose Prozess funktioniert und wie Sie ihn in Ihrer Werkstatt am effektivsten einsetzen.