Ha verificado que las piezas se fabrican según las especificaciones. Ahora asegúrese de tomar medidas para protegerlas en el entorno que sus clientes esperan. #base
La pasivación sigue siendo un paso importante para maximizar la resistencia a la corrosión de piezas y conjuntos mecanizados de acero inoxidable. Esto puede marcar la diferencia entre un rendimiento satisfactorio y un fallo prematuro. Una pasivación incorrecta puede causar corrosión.
La pasivación es una técnica posfabricación que maximiza la resistencia a la corrosión inherente de las aleaciones de acero inoxidable con las que se fabrica la pieza. No se trata de decapado ni pintura.
No hay consenso sobre el mecanismo exacto por el que funciona la pasivación. Pero se sabe con certeza que existe una película protectora de óxido sobre la superficie del acero inoxidable pasivado. Se dice que esta película invisible es extremadamente delgada, con un grosor inferior a 0,0000001 pulgadas, lo que equivale aproximadamente a una centésima parte del grosor de un cabello humano.
Una pieza de acero inoxidable limpia, recién mecanizada, pulida o decapada adquirirá automáticamente esta película de óxido debido a la exposición al oxígeno atmosférico. En condiciones ideales, esta capa protectora de óxido cubre completamente todas las superficies de la pieza.
En la práctica, sin embargo, contaminantes como la suciedad de fábrica o las partículas de hierro de las herramientas de corte pueden penetrar en la superficie de las piezas de acero inoxidable durante el procesamiento. Si no se eliminan, estos cuerpos extraños pueden reducir la eficacia de la película protectora original.
Durante el mecanizado, pueden eliminarse restos de hierro libre de la herramienta y transferirse a la superficie de la pieza de acero inoxidable. En algunos casos, puede aparecer una fina capa de óxido en la pieza. De hecho, se trata de la corrosión del acero para herramientas, no del metal base. En ocasiones, las grietas causadas por partículas de acero incrustadas en las herramientas de corte o sus productos de corrosión pueden erosionar la propia pieza.
De igual manera, pequeñas partículas de suciedad metalúrgica ferrosa pueden adherirse a la superficie de la pieza. Aunque el metal pueda parecer brillante en su estado final, tras la exposición al aire, partículas invisibles de hierro libre pueden causar óxido superficial.
Los sulfuros expuestos también pueden ser un problema. Se forman añadiendo azufre al acero inoxidable para mejorar su maquinabilidad. Los sulfuros aumentan la capacidad de la aleación para formar virutas durante el mecanizado, que pueden eliminarse por completo de la herramienta de corte. Si las piezas no se pasivan correctamente, los sulfuros pueden convertirse en el punto de partida de la corrosión superficial de los productos industriales.
En ambos casos, se requiere la pasivación para maximizar la resistencia natural a la corrosión del acero inoxidable. Esta elimina contaminantes superficiales, como partículas de hierro y partículas de hierro en las herramientas de corte, que pueden formar óxido o ser el punto de partida de la corrosión. La pasivación también elimina los sulfuros presentes en la superficie de las aleaciones de acero inoxidable de corte abierto.
Un procedimiento de dos pasos proporciona la mejor resistencia a la corrosión: 1. Limpieza, el procedimiento principal, pero a veces se descuida. 2. Baño ácido o pasivación.
La limpieza siempre debe ser una prioridad. Las superficies deben limpiarse a fondo de grasa, refrigerante u otros residuos para garantizar una resistencia óptima a la corrosión. Los residuos de mecanizado u otra suciedad de fábrica pueden eliminarse con cuidado de la pieza. Se pueden utilizar desengrasantes o limpiadores comerciales para eliminar aceites de proceso o refrigerantes. Las materias extrañas, como los óxidos térmicos, pueden necesitar eliminarse mediante métodos como el esmerilado o el decapado.
En ocasiones, el operador de la máquina puede omitir la limpieza básica, creyendo erróneamente que la limpieza y la pasivación se realizarán simultáneamente, simplemente sumergiendo la pieza aceitada en un baño de ácido. Esto no sucede. Por el contrario, la grasa contaminada reacciona con el ácido y forma burbujas de aire. Estas burbujas se acumulan en la superficie de la pieza e interfieren con la pasivación.
Peor aún, la contaminación de las soluciones de pasivación, que a veces contienen altas concentraciones de cloruros, puede causar un "rebaje". A diferencia de producir la película de óxido deseada con una superficie brillante, limpia y resistente a la corrosión, el grabado por rebaje puede provocar un grabado severo o ennegrecimiento de la superficie, un deterioro que la pasivación está diseñada para optimizar.
Las piezas de acero inoxidable martensítico [magnético, moderadamente resistente a la corrosión, con un límite elástico de hasta aproximadamente 280 mil psi (1930 MPa)] se templan a altas temperaturas y luego se revenen para obtener la dureza y las propiedades mecánicas deseadas. Las aleaciones endurecidas por precipitación (que ofrecen mayor resistencia y resistencia a la corrosión que los grados martensíticos) pueden tratarse en solución, mecanizarse parcialmente, envejecerse a temperaturas más bajas y, finalmente, acabarse.
En este caso, la pieza debe limpiarse a fondo con un desengrasante o limpiador antes del tratamiento térmico para eliminar cualquier resto de fluido de corte. De lo contrario, el refrigerante restante en la pieza puede causar una oxidación excesiva. Esta condición puede provocar la formación de abolladuras en piezas más pequeñas después de la decapado con métodos ácidos o abrasivos. Si se deja refrigerante en piezas endurecidas y brillantes, como en un horno de vacío o en atmósfera protectora, puede producirse carburación superficial, lo que resulta en una pérdida de resistencia a la corrosión.
Tras una limpieza exhaustiva, las piezas de acero inoxidable pueden sumergirse en un baño ácido de pasivación. Se puede utilizar cualquiera de los tres métodos: pasivación con ácido nítrico, pasivación con ácido nítrico con dicromato de sodio y pasivación con ácido cítrico. El método a utilizar depende del grado de acero inoxidable y de los criterios de aceptación especificados.
Los grados de níquel-cromo más resistentes a la corrosión pueden pasivarse en un baño de ácido nítrico al 20 % (v/v) (Figura 1). Como se muestra en la tabla, los aceros inoxidables menos resistentes pueden pasivarse añadiendo dicromato de sodio a un baño de ácido nítrico para aumentar la oxidación de la solución y formar una película pasivante sobre la superficie metálica. Otra opción para sustituir el ácido nítrico por cromato de sodio es aumentar la concentración de ácido nítrico al 50 % en volumen. Tanto la adición de dicromato de sodio como la mayor concentración de ácido nítrico reducen la probabilidad de una rebaba indeseada.
El procedimiento de pasivación para aceros inoxidables mecanizables (también mostrado en la Fig. 1) es ligeramente diferente al de los aceros inoxidables no mecanizables. Esto se debe a que, durante la pasivación en un baño de ácido nítrico, se eliminan algunos o todos los sulfuros mecanizables que contienen azufre, lo que crea irregularidades microscópicas en la superficie de la pieza.
Incluso un lavado con agua normalmente eficaz puede dejar residuos de ácido en estas discontinuidades tras la pasivación. Este ácido atacará la superficie de la pieza si no se neutraliza o elimina.
Para una pasivación eficiente del acero inoxidable fácil de mecanizar, Carpenter ha desarrollado el proceso AAA (Alcalino-Ácido-Alcalino), que neutraliza el ácido residual. Este método de pasivación se completa en menos de 2 horas. A continuación, se detalla el proceso paso a paso:
Después de desengrasar, remoje las piezas en una solución de hidróxido de sodio al 5 % a una temperatura de 71 °C a 82 °C (160 °F a 180 °F) durante 30 minutos. A continuación, enjuáguelas bien con agua. Después, sumerja la pieza durante 30 minutos en una solución de ácido nítrico al 20 % (v/v) con 22 g/l (3 oz/gal) de dicromato de sodio a una temperatura de 49 °C a 60 °C (120 °F a 140 °F). Después de retirar la pieza del baño, enjuáguela con agua y sumérjala en una solución de hidróxido de sodio durante 30 minutos. Vuelva a enjuagar la pieza con agua y séquela, completando así el método AAA.
La pasivación con ácido cítrico es cada vez más popular entre los fabricantes que desean evitar el uso de ácidos minerales o soluciones que contengan dicromato de sodio, así como los problemas de eliminación y las mayores preocupaciones de seguridad asociadas a su uso. El ácido cítrico se considera respetuoso con el medio ambiente en todos los aspectos.
Si bien la pasivación con ácido cítrico ofrece atractivas ventajas ambientales, las tiendas que han tenido éxito con la pasivación con ácido inorgánico y no tienen preocupaciones de seguridad podrían optar por mantener el mismo método. Si estos usuarios tienen un taller limpio, el equipo está en buen estado y limpio, el refrigerante está libre de depósitos ferrosos de fábrica y el proceso produce buenos resultados, es posible que no haya una necesidad real de cambio.
La pasivación con baño de ácido cítrico ha demostrado ser útil para una amplia gama de aceros inoxidables, incluyendo varios grados individuales, como se muestra en la Figura 2. Para mayor comodidad, la Figura 2.1 incluye el método tradicional de pasivación con ácido nítrico. Cabe destacar que las formulaciones anteriores de ácido nítrico se expresan en porcentajes por volumen, mientras que las nuevas concentraciones de ácido cítrico se expresan en porcentajes por masa. Es importante destacar que, al realizar estos procedimientos, es fundamental un equilibrio preciso entre el tiempo de remojo, la temperatura del baño y la concentración para evitar la "rebaba" descrita anteriormente.
La pasivación varía según el contenido de cromo y las características de procesamiento de cada variedad. Observe las columnas para el Proceso 1 o el Proceso 2. Como se muestra en la Figura 3, el Proceso 1 tiene menos pasos que el Proceso 2.
Las pruebas de laboratorio han demostrado que el proceso de pasivación con ácido cítrico es más propenso a la ebullición que el proceso con ácido nítrico. Entre los factores que contribuyen a este ataque se incluyen una temperatura del baño demasiado alta, un tiempo de remojo demasiado prolongado y la contaminación del baño. Existen productos a base de ácido cítrico que contienen inhibidores de corrosión y otros aditivos, como agentes humectantes, y se ha informado que reducen la susceptibilidad a la corrosión instantánea.
La elección final del método de pasivación dependerá de los criterios de aceptación establecidos por el cliente. Consulte la norma ASTM A967 para obtener más información. Puede acceder a ella en www.astm.org.
Con frecuencia se realizan pruebas para evaluar la superficie de las piezas pasivadas. La pregunta clave es: "¿La pasivación elimina el hierro libre y optimiza la resistencia a la corrosión de las aleaciones para el corte automático?".
Es importante que el método de prueba se ajuste a la clase que se evalúa. Las pruebas demasiado estrictas no aprobarán materiales de calidad absoluta, mientras que las pruebas demasiado débiles aprobarán partes insatisfactorias.
Los aceros inoxidables de la serie 400, de fácil mecanizado y con pH neutro, se evalúan mejor en una cámara capaz de mantener el 100 % de humedad (muestra húmeda) durante 24 horas a 35 °C (95 °F). La sección transversal suele ser la superficie más crítica, especialmente para los grados de corte libre. Una razón para esto es que el sulfuro es arrastrado en la dirección de la máquina a través de esta superficie.
Las superficies críticas deben colocarse hacia arriba, pero en un ángulo de 15 a 20 grados con respecto a la vertical, para permitir la pérdida de humedad. Un material correctamente pasivado difícilmente se oxida, aunque pueden aparecer pequeñas manchas.
Los aceros inoxidables austeníticos también pueden evaluarse mediante pruebas de humedad. En esta prueba, debe haber gotas de agua en la superficie de la muestra, lo que indica la presencia de hierro libre mediante la presencia de óxido.
Los procedimientos de pasivación para aceros inoxidables automáticos y manuales de uso común en soluciones de ácido cítrico o nítrico requieren procesos diferentes. La figura 3 a continuación ofrece detalles sobre la selección del proceso.
(a) Ajuste el pH con hidróxido de sodio. (b) Véase la fig. 3(c). Na₂Cr₂O₄ equivale a 3 oz/gal (22 g/L) de dicromato de sodio en ácido nítrico al 20 %. Una alternativa a esta mezcla es ácido nítrico al 50 % sin dicromato de sodio.
Un método más rápido es utilizar la norma ASTM A380, Práctica estándar para la limpieza, desincrustación y pasivación de piezas, equipos y sistemas de acero inoxidable. La prueba consiste en limpiar la pieza con una solución de sulfato de cobre/ácido sulfúrico, mantenerla húmeda durante 6 minutos y observar el recubrimiento de cobre. Como alternativa, se puede sumergir la pieza en la solución durante 6 minutos. Si el hierro se disuelve, se produce el recubrimiento de cobre. Esta prueba no aplica a las superficies de piezas de procesamiento de alimentos. Tampoco debe utilizarse en aceros martensíticos de la serie 400 ni en aceros ferríticos con bajo contenido de cromo, ya que pueden producirse resultados falsos positivos.
Históricamente, la prueba de niebla salina al 5% a 35 °C (95 °F) también se ha utilizado para evaluar muestras pasivadas. Esta prueba es demasiado rigurosa para algunos cultivares y, por lo general, no es necesaria para confirmar la eficacia de la pasivación.
Evite el uso excesivo de cloruros, ya que puede causar brotes peligrosos. Utilice solo agua de alta calidad con menos de 50 partes por millón (ppm) de cloruro siempre que sea posible. El agua del grifo suele ser suficiente y, en algunos casos, puede soportar hasta varios cientos de partes por millón de cloruros.
Es importante reemplazar el baño regularmente para evitar la pérdida de potencial de pasivación, lo cual puede provocar la caída de rayos y daños en las piezas. El baño debe mantenerse a la temperatura adecuada, ya que las temperaturas no controladas pueden causar corrosión localizada.
Es importante seguir un programa de cambio de solución muy específico durante grandes producciones para minimizar la posibilidad de contaminación. Se utilizó una muestra de control para comprobar la eficacia del baño. Si la muestra ha sido atacada, es momento de reemplazar el baño.
Tenga en cuenta que algunas máquinas solo producen acero inoxidable; utilice el mismo refrigerante preferido para cortar acero inoxidable con exclusión de todos los demás metales.
Las piezas del bastidor de DO se mecanizan por separado para evitar el contacto entre metales. Esto es especialmente importante para el mecanizado libre de acero inoxidable, ya que se requieren soluciones de pasivación y lavado de fácil flujo para dispersar los productos de corrosión por sulfuro y evitar la formación de bolsas de ácido.
No pasivar piezas de acero inoxidable carburizadas o nitruradas. La resistencia a la corrosión de las piezas tratadas de esta manera puede reducirse tanto que podrían dañarse en el baño de pasivación.
No utilice herramientas de metal ferroso en talleres que no estén especialmente limpios. Las virutas de acero se pueden evitar utilizando herramientas de carburo o cerámica.
Tenga en cuenta que puede producirse corrosión en el baño de pasivación si la pieza no ha recibido un tratamiento térmico adecuado. Los grados martensíticos con alto contenido de carbono y cromo deben endurecerse para resistir la corrosión.
La pasivación generalmente se lleva a cabo después del revenido posterior a temperaturas que mantienen la resistencia a la corrosión.
No descuide la concentración de ácido nítrico en el baño de pasivación. Se deben realizar comprobaciones periódicas mediante el sencillo procedimiento de titulación sugerido por Carpenter. No pasive más de un acero inoxidable a la vez. Esto evita confusiones costosas y previene reacciones galvánicas.
Acerca de los autores: Terry A. DeBold es un especialista en I+D de aleaciones de acero inoxidable y James W. Martin es un especialista en metalurgia de barras en Carpenter Technology Corp.(Reading, Pensilvania).
¿Cuánto cuesta? ¿Cuánto espacio necesito? ¿Qué problemas ambientales tendré? ¿Qué tan pronunciada es la curva de aprendizaje? ¿Qué es exactamente el anodizado? A continuación, encontrará las respuestas a las preguntas iniciales de los expertos sobre el anodizado de interiores.
Obtener resultados consistentes y de alta calidad con el proceso de rectificado sin centro requiere conocimientos básicos. La mayoría de los problemas de aplicación asociados con el rectificado sin centro se deben a la falta de comprensión de los fundamentos. Este artículo explica por qué funciona el proceso sin centro y cómo utilizarlo de la forma más eficaz en su taller.