Ha verificado que las piezas se fabrican según las especificaciones.Ahora asegúrese de tomar medidas para proteger estas piezas en el entorno que esperan sus clientes.#base
La pasivación sigue siendo un paso importante para maximizar la resistencia a la corrosión de piezas y ensamblajes mecanizados en 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 posterior a la fabricación que maximiza la resistencia a la corrosión inherente de las aleaciones de acero inoxidable con las que se fabrica la pieza de trabajo.Esto no es desincrustar ni pintar.
No hay consenso sobre el mecanismo exacto por el cual funciona la pasivación.Pero se sabe con certeza que hay una película protectora de óxido en la superficie del acero inoxidable pasivado.Se dice que esta película invisible es extremadamente delgada, menos de 0.0000001 pulgadas de espesor, ¡que es aproximadamente 1/100,000 del espesor 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 por completo todas las superficies de la pieza.
En la práctica, sin embargo, los contaminantes como la suciedad de la fábrica o las partículas de hierro de las herramientas de corte pueden llegar a 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, las trazas de hierro libre pueden eliminarse de la herramienta y transferirse a la superficie de la pieza de trabajo de acero inoxidable.En algunos casos, puede aparecer una fina capa de óxido en la pieza.De hecho, esta es la corrosión del acero para herramientas, no del metal base.A veces, las grietas de las partículas de acero incrustadas de las herramientas de corte o sus productos de corrosión pueden erosionar la pieza misma.
De manera similar, pequeñas partículas de suciedad metalúrgica ferrosa pueden adherirse a la superficie de la pieza.Aunque el metal puede parecer lustroso en su estado acabado, después de la exposición al aire, las partículas invisibles de hierro libre pueden causar oxidación en la superficie.
Los sulfuros expuestos también pueden ser un problema.Se fabrican agregando azufre al acero inoxidable para mejorar la 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 para la corrosión superficial de los productos industriales.
En ambos casos, se requiere pasivación para maximizar la resistencia natural a la corrosión del acero inoxidable.Elimina contaminantes superficiales como partículas de hierro y partículas de hierro en herramientas de corte que pueden formar óxido o convertirse en el punto de partida para la corrosión.La pasivación también elimina los sulfuros que se encuentran 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 descuidado 2. Baño ácido o pasivación.
La limpieza siempre debe ser una prioridad.Las superficies deben limpiarse a fondo de grasa, refrigerante u otros desechos para garantizar una resistencia óptima a la corrosión.Los desechos de maquinado u otra suciedad de fábrica se pueden limpiar suavemente de la pieza.Se pueden usar desengrasantes o limpiadores comerciales para eliminar los aceites o refrigerantes del proceso.Es posible que sea necesario eliminar la materia extraña, como los óxidos térmicos, mediante métodos como la molienda o el decapado.
A veces, el operador de la máquina puede saltarse la limpieza básica, creyendo erróneamente que la limpieza y la pasivación se producirán al mismo tiempo, simplemente sumergiendo la pieza aceitada en un baño de ácido.Eso no sucederá.Por el contrario, la grasa contaminada reacciona con el ácido para formar burbujas de aire.Estas burbujas se acumulan en la superficie de la pieza de trabajo e interfieren con la pasivación.
Peor aún, la contaminación de las soluciones de pasivación, que a veces contienen altas concentraciones de cloruros, puede provocar un “destello”.En contraste con la producción de la película de óxido deseada con una superficie brillante, limpia y resistente a la corrosión, el grabado rápido puede resultar en un grabado severo o ennegrecimiento de la superficie, un deterioro en la superficie que la pasivación está diseñada para optimizar.
Las piezas de acero inoxidable martensítico [magnéticas, moderadamente resistentes a la corrosión, con un límite elástico de hasta aproximadamente 280 000 psi (1930 MPa)] se templan a altas temperaturas y luego se templan para proporcionar la dureza y las propiedades mecánicas deseadas.Las aleaciones endurecidas por precipitación (que tienen mejor resistencia y resistencia a la corrosión que los grados martensíticos) se pueden tratar con solución, maquinar parcialmente, envejecer a temperaturas más bajas y luego terminar.
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 que quede en la pieza puede causar una oxidación excesiva.Esta condición puede hacer que se formen abolladuras en las piezas más pequeñas después de descalcificar con métodos ácidos o abrasivos.Si se deja refrigerante en las piezas endurecidas brillantes, como en un horno de vacío o en una atmósfera protectora, puede ocurrir la carburización de la superficie, lo que resulta en una pérdida de resistencia a la corrosión.
Después de una limpieza a fondo, las piezas de acero inoxidable se pueden sumergir en un baño de ácido pasivante.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 los criterios de aceptación especificados.
Los grados de cromo-níquel más resistentes a la corrosión se pueden pasivar en un baño de ácido nítrico al 20% (v/v) (Figura 1).Como se muestra en la tabla, los aceros inoxidables menos resistentes se pueden pasivar agregando dicromato de sodio a un baño de ácido nítrico para que la solución sea más oxidante y capaz de formar una película pasivante en la superficie del metal.Otra opción para reemplazar el ácido nítrico con cromato de sodio es aumentar la concentración de ácido nítrico al 50% por volumen.Tanto la adición de dicromato de sodio como la mayor concentración de ácido nítrico reducen la probabilidad de un destello no deseado.
El procedimiento de pasivación para aceros inoxidables maquinables (que también se muestra en la Fig. 1) es ligeramente diferente del procedimiento para grados de acero inoxidable no maquinables.Esto se debe a que durante la pasivación en un baño de ácido nítrico se eliminan algunos o todos los sulfuros que contienen azufre mecanizables, lo que crea microscópicas faltas de homogeneidad en la superficie de la pieza de trabajo.
Incluso un lavado con agua normalmente efectivo puede dejar ácido residual en estas discontinuidades después de 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 puede completar en menos de 2 horas.Aquí está el proceso paso a paso:
Después de desengrasar, sumerja las piezas en una solución de hidróxido de sodio al 5 % a una temperatura de entre 71 °C y 82 °C (160 °F y 180 °F) durante 30 minutos.Luego enjuague bien las piezas con agua.Luego sumerja la pieza durante 30 minutos en una solución de ácido nítrico al 20 % (v/v) que contenga 3 oz/gal (22 g/l) de dicromato de sodio a una temperatura de 120 °F a 140 °F (49 °C) a 60 °C.) Después de sacar la pieza del baño, enjuáguela con agua y luego sumérjala en una solución de hidróxido de sodio durante 30 minutos.Enjuague la pieza nuevamente con agua y seque, completando 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 el aumento de las preocupaciones de seguridad asociadas con su uso.El ácido cítrico se considera ecológico en todos los aspectos.
Si bien la pasivación con ácido cítrico ofrece beneficios ambientales atractivos, las tiendas que han tenido éxito con la pasivación con ácido inorgánico y no tienen preocupaciones de seguridad pueden querer mantener el rumbo.Si estos usuarios tienen un taller limpio, el equipo está limpio y en buenas condiciones, el refrigerante no tiene depósitos ferrosos de fábrica y el proceso está produciendo buenos resultados, es posible que no haya una necesidad real de cambio.
Se ha descubierto que la pasivación con baño de ácido cítrico es útil para una amplia gama de aceros inoxidables, incluidos varios grados individuales de acero inoxidable, como se muestra en la Figura 2. Para mayor comodidad, la Figura 2.1 incluye el método tradicional de pasivación con ácido nítrico.Tenga en cuenta que las antiguas formulaciones de ácido nítrico se expresan como porcentajes por volumen, mientras que las nuevas concentraciones de ácido cítrico se expresan como porcentajes por masa.Es importante tener en cuenta que al realizar estos procedimientos, es fundamental un cuidadoso equilibrio entre el tiempo de remojo, la temperatura del baño y la concentración para evitar el "parpadeo" descrito 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 “ebullición” que el proceso con ácido nítrico.Los factores que contribuyen a este ataque incluyen una temperatura del baño demasiado alta, un tiempo de remojo demasiado largo y la contaminación del baño.Los productos a base de ácido cítrico que contienen inhibidores de la corrosión y otros aditivos, como agentes humectantes, están disponibles comercialmente y se informa 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.Ver ASTM A967 para más detalles.Se puede acceder a él en www.astm.org.
A menudo se realizan pruebas para evaluar la superficie de las piezas pasivadas.La pregunta que debe responderse 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 coincida con la clase que se está evaluando.Las pruebas que son demasiado estrictas no aprobarán materiales absolutamente buenos, mientras que las pruebas que son demasiado débiles aprobarán piezas insatisfactorias.
Los aceros inoxidables PH y de la serie 400 de fácil maquinado se evalúan mejor en una cámara capaz de mantener el 100 % de humedad (muestra húmeda) durante 24 horas a 95 °F (35 °C).La sección transversal suele ser la superficie más crítica, especialmente para los grados de corte libre.Una de las razones de 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.El material correctamente pasivado difícilmente se oxidará, aunque pueden aparecer pequeñas manchas en él.
Los grados de acero inoxidable austenítico también se pueden evaluar mediante pruebas de humedad.En esta prueba, las gotas de agua deben estar presentes en la superficie de la muestra, lo que indica la presencia de hierro libre por la presencia de cualquier óxido.
Los procedimientos de pasivación para aceros inoxidables automáticos y manuales de uso común en soluciones de ácido cítrico o nítrico requieren procesos diferentes.En la fig.3 a continuación proporciona detalles sobre la selección del proceso.
(a) Ajuste el pH con hidróxido de sodio.(b) Véase la fig.3(c) Na2Cr2O7 es 3 oz/gal (22 g/L) de dicromato de sodio en ácido nítrico al 20 %.Una alternativa a esta mezcla es el ácido nítrico al 50% sin dicromato de sodio.
Un enfoque más rápido es utilizar la norma ASTM A380, Práctica estándar para limpieza, descalcificación y pasivación de piezas, equipos y sistemas de acero inoxidable.La prueba incluye limpiar la pieza con una solución de sulfato de cobre/ácido sulfúrico, mantenerla húmeda durante 6 minutos y observar el recubrimiento de cobre.Alternativamente, la pieza se puede sumergir en la solución durante 6 minutos.Si el hierro se disuelve, se produce un revestimiento de cobre.Esta prueba no se aplica a las superficies de las partes de procesamiento de alimentos.Además, no debe usarse en aceros martensíticos de la serie 400 o 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 estricta para algunos cultivares y generalmente no se requiere para confirmar la efectividad de la pasivación.
Evite el uso de cloruros en exceso, que pueden causar brotes peligrosos.Use 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 no perder el potencial de pasivación, lo que 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 ciclos de producción para minimizar la posibilidad de contaminación.Se utilizó una muestra de control para probar la eficacia del baño.Si el espécimen ha sido atacado, es hora de reemplazar el baño.
Tenga en cuenta que algunas máquinas solo producen acero inoxidable;use el mismo refrigerante preferido para cortar acero inoxidable con exclusión de todos los demás metales.
Las piezas del bastidor DO se mecanizan por separado para evitar el contacto de metal con metal.Esto es especialmente importante para el mecanizado libre de acero inoxidable, ya que se requieren soluciones de lavado y pasivación que fluyan fácilmente para difundir los productos de corrosión de sulfuro y evitar la formación de bolsas de ácido.
No pasivar las piezas de acero inoxidable carburadas o nitruradas.La resistencia a la corrosión de las piezas tratadas de esta manera puede reducirse hasta el punto de que pueden dañarse en el baño de pasivación.
No utilice herramientas de metal ferroso en condiciones de taller que no estén especialmente limpias.Las virutas de acero se pueden evitar utilizando herramientas de carburo o cerámica.
Tenga en cuenta que se puede producir corrosión en el baño de pasivación si la pieza no se ha tratado térmicamente de forma adecuada.Los grados martensíticos con alto contenido de carbono y cromo deben endurecerse para resistir la corrosión.
La pasivación se suele llevar a cabo después de un templado 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 verificaciones periódicas usando el procedimiento de titulación simple sugerido por Carpenter.No pasivar más de un acero inoxidable a la vez.Esto evita confusiones costosas y evita reacciones galvánicas.
Acerca de los autores: Terry A. DeBold es especialista en I+D de aleaciones de acero inoxidable y James W. Martin es especialista en metalurgia de barras en Carpenter Technology Corp.(Reading, Pensilvania).
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