Olete taganud, et osad on töödeldud vastavalt spetsifikatsioonile. Nüüd veenduge, et olete astunud samme nende osade kaitsmiseks tingimustes, mida teie kliendid ootavad.#basic
Passiveerimine on endiselt kriitilise tähtsusega samm roostevabast terasest töödeldud osade ja sõlmede põhilise korrosioonikindluse maksimeerimisel. See võib olla määravaks teguriks rahuldava jõudluse ja enneaegse rikke vahel. Valesti teostatud passiveerimine võib tegelikult põhjustada korrosiooni.
Passiveerimine on järeltöötlusmeetod, mis maksimeerib tooriku valmistamiseks kasutatavate roostevabast terasest sulamite loomulikku korrosioonikindlust. See ei ole katlakivi eemaldamise ega värvikihi kiht.
Passiiveerimise täpse mehhanismi osas puudub üldine üksmeel. Kuid on kindel, et passiivitud roostevaba terase pinnal on kaitsev oksiidkile. Arvatakse, et see nähtamatu kile on äärmiselt õhuke, vähem kui 0,0000001 tolli paksune, mis on umbes 1/100 000 inimese juuksekarva paksusest!
Puhas, äsja töödeldud, poleeritud või marineeritud roostevabast terasest detail omandab atmosfäärihapnikuga kokkupuutel automaatselt selle oksiidikihi. Ideaalsetes tingimustes katab see kaitsev oksiidikiht täielikult kõik detaili pinnad.
Praktikas aga võivad saasteained, näiteks töökoja mustus või lõikeriistadelt pärit rauaosakesed, töötlemise ajal roostevabast terasest osade pinnale kanduda. Kui neid võõrkehi ei eemaldata, võivad need vähendada algse kaitsekile tõhusust.
Töötlemise ajal võib tööriistalt kuluda vaba raua jälgi ja kanduda roostevabast terasest tooriku pinnale. Mõnel juhul võib detailile tekkida õhuke roostekiht. Tegelikult on tegemist terase, mitte põhimetalli korrosiooniga tööriista poolt. Mõnikord võivad lõikeriistadest või nende korrosioonisaadustest pärinevad teraseosakeste praod põhjustada detaili enda erosiooni.
Samuti võivad detaili pinnale kleepuda väikesed rauast töökoja mustuseosakesed. Kuigi töödeldud olekus võib metall läikiv tunduda, võivad õhuga kokkupuutel nähtamatud vaba rauaosakesed põhjustada pinna roostetamist.
Probleemiks võivad olla ka paljastunud sulfiidid. Need tekivad väävli lisamisel roostevabale terasele töödeldavuse parandamiseks. Sulfiidid suurendavad sulami võimet moodustada töötlemise ajal laaste, mis võivad lõikeriistalt täielikult maha kooruda. Kui osi ei passiveerita korralikult, võivad sulfiidid muutuda valmistatud toodete pinnakorrosiooni lähtepunktiks.
Mõlemal juhul on passiivimine vajalik roostevaba terase loomuliku korrosioonikindluse maksimeerimiseks. See eemaldab pinna saasteained, näiteks rauaosakesed töökojas ja rauaosakesed lõikeriistades, mis võivad moodustada roostet või saada korrosiooni lähtepunktiks. Passiivimine eemaldab ka automaatselt lõikavate roostevaba terase sulamite pinnalt paljastunud sulfiidid.
Parima korrosioonikindluse tagab kaheastmeline protseduur: 1. Puhastamine, mis on lihtne, kuid mõnikord tähelepanuta jäetud protseduur; 2. Happevann või passiivtöötlus.
Puhastamine peaks alati olema prioriteet. Optimaalse korrosioonikindluse tagamiseks tuleb pinnad põhjalikult puhastada rasvast, jahutusvedelikust ja muudest töökoja prahtidest. Töötlemisprahi või muu töökoja mustuse saab detaililt ettevaatlikult pühkida. Tööstusõlide või jahutusvedelike eemaldamiseks võib kasutada kaubanduslikke rasvaeemaldajaid või puhastusvahendeid. Võõrkehad, näiteks termilised oksiidid, tuleb võib-olla eemaldada selliste meetoditega nagu lihvimine või peitsimine.
Mõnikord võib masinaoperaator põhipuhastuse vahele jätta, arvates ekslikult, et puhastamine ja passiivimine toimuvad samaaegselt, kastes määrdega kaetud detaili lihtsalt happevanni. Seda ei juhtu. Vastupidi, saastunud määre reageerib happega, moodustades õhumulle. Need mullid kogunevad tooriku pinnale ja takistavad passiiveerimist.
Veelgi hullem on see, et passiivimislahuste saastumine, mis mõnikord sisaldavad kõrges kontsentratsioonis kloriide, võib põhjustada "vilkumist". Erinevalt soovitud oksiidkilest läikiva, puhta ja korrosioonikindla pinnaga, võib välksöövitus põhjustada tugevalt söövitatud või tumenenud pinna – pinna halvenemist, mida passiivimine on loodud optimeerima.
Martensiitsest roostevabast terasest [magnetiline, mõõdukalt korrosioonikindel, voolavuspiir kuni umbes 280 ksi (1930 MPa)] valmistatud osad karastatakse kõrgetel temperatuuridel ja seejärel lõõmutatakse, et tagada soovitud kõvadus ja mehaanilised omadused. Sademetega karastatavaid sulameid, millel on parem tugevus ja korrosioonikindlus kui martensiitsetel sulamitel, saab lahusega töödelda, osaliselt freesida, madalamatel temperatuuridel vanandada ja seejärel viimistleda.
Sellisel juhul tuleb detail enne kuumtöötlust põhjalikult puhastada rasvaeemaldaja või puhastusvahendiga, et eemaldada kõik lõikevedeliku jäljed. Vastasel juhul võib detailile jäänud lõikevedelik põhjustada liigset oksüdeerumist. See seisund võib põhjustada alamõõduliste detailide mõlke pärast katlakivi eemaldamist happe või abrasiivsete meetoditega. Kui lõikevedelik jääb läikivatele karastatud detailidele, näiteks vaakumahjus või kaitsvas atmosfääris, võib tekkida pinna karastamine, mille tulemuseks on korrosioonikindluse vähenemine.
Pärast põhjalikku puhastamist võib roostevabast terasest osad kasta passiivhappevanni. Kasutada saab kolme meetodit – lämmastikhappe passivatsiooni, lämmastikhappe passivatsiooni naatriumdikromaadiga ja sidrunhappe passivatsiooni. Kasutatav meetod sõltub roostevaba terase klassist ja ettenähtud vastuvõtukriteeriumidest.
Korrosioonikindlamaid kroom-nikkelklasse saab passiivida 20% (v/v) lämmastikhappe vannis (joonis 1). Nagu tabelis näidatud, saab vähem vastupidavat roostevaba terast passiivida naatriumdikromaadi lisamisega lämmastikhappe vanni, mis muudab lahuse oksüdeerivamaks ja võimeliseks moodustama metalli pinnale passiivse kile. Teine võimalus lämmastikhappe asendamiseks naatriumkromaadiga on suurendada lämmastikhappe kontsentratsiooni 50 mahuprotsendini. Nii naatriumdikromaadi lisamine kui ka lämmastikhappe suurem kontsentratsioon vähendavad soovimatu leekide tekkimise võimalust.
Vabalt töödeldavate roostevabade teraste passivatsiooni protseduur (näidatud ka joonisel 1) erineb mõnevõrra mittevabalt töödeldavate roostevabade teraste omast. Selle põhjuseks on asjaolu, et tüüpilises lämmastikhappevannis passivatsiooni käigus eemaldatakse osa või kõik väävlit sisaldavad töödeldavad sulfiidid, tekitades töödeldud detaili pinnale mikroskoopilisi katkestusi.
Isegi üldiselt efektiivne loputus veega võib pärast passiveerimist nendesse katkestustesse jätta jääkhappe. See hape ründab seejärel detaili pinda, kui seda ei neutraliseerita või eemaldata.
Kergesti töödeldava roostevaba terase efektiivseks passiiveerimiseks on Carpenter välja töötanud AAA (leelise-happe-leelise) protsessi, mis neutraliseerib järelejäänud happe. Selle passiivimismeetodi saab läbi viia vähem kui 2 tunniga. Siin on samm-sammult protsess:
Pärast rasvaärastust leotage osi 30 minutit 5% naatriumhüdroksiidi lahuses temperatuuril 71–82 °C. Seejärel loputage osi põhjalikult veega. Seejärel kastke detail 30 minutiks 20% (v/v) lämmastikhappe lahusesse, mis sisaldab 22 g/l naatriumdikromaati temperatuuril 49–60 °C. Pärast detaili vannist väljavõtmist loputage seda veega ja seejärel kastke veel 30 minutiks naatriumhüdroksiidi lahusesse. Loputage detaili uuesti veega ja kuivatage, lõpetades AAA meetodi.
Sidrunhappe passivatsioon on üha populaarsem tootjate seas, kes soovivad vältida mineraalhapete või naatriumdikromaati sisaldavate lahuste kasutamist, samuti nende kasutamisega seotud kõrvaldamisprobleeme ja suuremaid ohutusprobleeme. Sidrunhapet peetakse igas mõttes keskkonnasõbralikuks.
Kuigi sidrunhappe passivatsioon pakub atraktiivseid keskkonnaeeliseid, võivad töökojad, kus anorgaanilise happe passivatsiooniga on edu saavutatud ja kus pole ohutusprobleeme, jätkata sama põhimõtet. Kui neil kasutajatel on puhas töökoda, hästi hooldatud ja puhtad seadmed, rauast saastumisest vaba jahutusvedelik ja protsess, mis annab häid tulemusi, ei pruugi muudatuste järele tegelikku vajadust olla.
Sidrunhappevannis passivatsiooni on leitud olevat kasulik paljude roostevabade teraste puhul, sealhulgas mitmete erinevate roostevaba terase klasside puhul, nagu on näidatud joonisel 2. Mugavuse huvides on lisatud joonisel 1 kujutatud traditsiooniline lämmastikhappe passivatsiooni meetod. Pange tähele, et vanemad lämmastikhappe koostised on väljendatud mahuprotsentides, samas kui uuemad sidrunhappe kontsentratsioonid on väljendatud massiprotsentides. Oluline on märkida, et nende protseduuride rakendamisel on eelnevalt kirjeldatud „vilkumise“ vältimiseks kriitilise tähtsusega leotusaja, vanni temperatuuri ja kontsentratsiooni hoolikas tasakaalustamine.
Passiveerimistöötlused varieeruvad vastavalt iga klassi kroomisisaldusele ja töötlemisomadustele. Pange tähele veerge, mis viitavad kas protsessile 1 või protsessile 2. Nagu joonisel 3 näidatud, hõlmab protsess 1 vähem samme kui protsess 2.
Laborikatsed on näidanud, et sidrunhappe passiivprotsess on "välgatuslikule korrosioonile" altim kui lämmastikhappe protsess. Sellele kaasaaitavate tegurite hulka kuuluvad liiga kõrge vanni temperatuur, liiga pikk leotusaeg ja vanni saastumine. Sidrunhappe tooted, mis sisaldavad korrosiooni inhibiitoreid ja muid lisandeid, näiteks märgavaid aineid, on kaubanduslikult saadaval ja väidetavalt vähendavad vastuvõtlikkust "välgatuslikule korrosioonile".
Passiveerimismeetodi lõplik valik sõltub kliendi kehtestatud vastuvõtukriteeriumidest. Üksikasju vt standardist ASTM A967. Sellele pääseb ligi aadressil www.astm.org.
Passiivitud osade pinna hindamiseks tehakse sageli katseid. Küsimus, millele vastata, on: „Kas passiivimine eemaldab vaba rauda ja optimeerib automaatselt lõigatavate klasside korrosioonikindlust?“
On oluline, et katsemeetod sobiks hinnatava klassiga. Liiga ranged katsed ei sobi ideaalselt heade materjalide testimiseks, samas kui liiga lõdvad katsed ei sobi mitterahuldavatele osadele.
400-seeria sademetega karastuvaid ja vabalt töödeldavaid roostevabasid teraseid on kõige parem hinnata kapis, mis suudab hoida 100% niiskust (proov on märg) 24 tunni jooksul temperatuuril 35 °C. Ristlõige on sageli kõige kriitilisem pind, eriti vabalt töödeldavate teraste puhul. Üks põhjus on see, et sulfiid on masina suunas piklik, lõikudes selle pinnaga.
Kriitilised pinnad tuleks asetada ülespoole, kuid vertikaalist 15–20 kraadi nurga all, et niiskus saaks kaduda. Korralikult passiveeritud materjal ei roosteta peaaegu üldse, kuigi sellel võib esineda kerget plekki.
Austeniitse roostevaba terase klasse saab hinnata ka niiskustesti abil. Selliselt testides peaksid proovi pinnal olema veepiisad, mis viitavad vaba raua olemasolule rooste olemasolu tõttu.
Tavaliselt kasutatavate automaatselt ja mitte automaatselt lõikavate roostevabade teraste passiveerimise protseduurid sidrunhappe või lämmastikhappe lahustes nõuavad erinevaid protsesse. Allolev joonis 3 annab üksikasjalikku teavet protsessi valiku kohta.
(a) Reguleerige pH-d naatriumhüdroksiidiga. (b) Vt joonis 3. (c) Na2Cr2O7 vastab 3 untsi/gallonile (22 g/l) naatriumdikromaadile 20% lämmastikhappes. Selle segu alternatiiviks on 50% lämmastikhape ilma naatriumdikromaadita.
Kiirem meetod on kasutada ASTM A380 standardis „Roostevabast terasest osade, seadmete ja süsteemide puhastamise, katlakivi eemaldamise ja passivatsiooni standardpraktika” kirjeldatud lahust. Katse seisneb detaili pühkimises vasksulfaadi/väävelhappe lahusega, selle 6 minutit niiskena hoidmises ja vasekihi tekkimise jälgimises. Alternatiivina võib detaili 6 minutiks lahusesse kasta. Kui raud lahustub, toimub vasekihi teke. See katse ei kehti toiduainete töötlemise osade pindade kohta. Samuti ei tohiks seda kasutada 400-seeria martensiitsete või madala kroomisisaldusega feriitsete teraste puhul, kuna võivad tekkida valepositiivsed tulemused.
Varem on passiivitud proovide hindamiseks kasutatud ka 5% soolalahuse pihustustesti temperatuuril 35 °C (95 °F). See test on mõne klassi jaoks liiga range ja üldiselt ei ole see passiiveerimise efektiivsuse kinnitamiseks vajalik.
Vältige liigsete kloriidide kasutamist, mis võivad põhjustada kahjulikke äkilisi lööke. Võimalusel kasutage ainult kvaliteetset vett, mille kloriidisisaldus on alla 50 miljondikosa (ppm). Tavaliselt piisab kraaniveest ja see talub mõnel juhul kuni mitu sada ppm kloriidi.
Vanni regulaarne vahetamine on oluline, et mitte kaotada passiveerimispotentsiaali, mis võib põhjustada pikselööke ja kahjustada osi. Vanni tuleks hoida õigel temperatuuril, kuna temperatuuri kõikumine võib põhjustada lokaalset korrosiooni.
Suuremahuliste tootmispartiide ajal on oluline säilitada väga täpne lahusevahetuse ajakava, et minimeerida saastumisvõimalust. Vanni efektiivsuse testimiseks kasutati kontrollproovi. Kui proov on rünnatud, on aeg vann välja vahetada.
Palun täpsustage, et teatud masinad toodavad ainult roostevaba terast; roostevaba terase lõikamiseks kasutage sama eelistatud jahutusvedelikku, välja arvatud kõik muud metallid.
DO-raami osi töödeldakse eraldi, et vältida metallidevahelist kokkupuudet. See on eriti oluline roostevaba terase vabalt töödeldava materjali puhul, kuna sulfiidikorrosiooniproduktide hajutamiseks ja happetaskute tekkimise vältimiseks on vaja vabalt voolavaid passiivimis- ja loputuslahuseid.
Ärge passiveerige karastatud või nitriiditud roostevabast terasest detaile. Selliselt töödeldud osade korrosioonikindlus võib väheneda sedavõrd, et need passiveerimisvannis rünnatakse.
Ärge kasutage raudtööriistu ebapuhtas töökojas. Teraspuru saab vältida karbiidist või keraamilistest tööriistadest.
Ärge unustage, et passiivvannis võib tekkida korrosioon, kui detaili ei kuumtöödelda korralikult. Kõrge süsiniku- ja kroomisisaldusega martensiitsed klassid tuleb korrosioonikindluse tagamiseks karastada.
Passiveerimine viiakse tavaliselt läbi pärast järgnevat karastamist temperatuuridel, mis säilitavad korrosioonikindluse.
Ärge ignoreerige lämmastikhappe kontsentratsiooni passiivimisvannis. Regulaarseid kontrolle tuleks teha Carpenteri pakutava lihtsa tiitrimisprotseduuri abil. Ärge passiveerige korraga rohkem kui ühte roostevaba terast. See hoiab ära kuluka segaduse ja galvaanilised reaktsioonid.
Autorite kohta: Terry A. DeBold on roostevaba terase sulamite uurimis- ja arendusspetsialist ning James W. Martin on kangimetallurg ettevõttes Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
Üha rangemate pinnaviimistluse spetsifikatsioonide maailmas on lihtsad "kareduse" mõõtmised endiselt kasulikud. Vaatame, miks on pinna mõõtmine oluline ja kuidas seda saab tootmispõrandal keerukate kaasaskantavate mõõturite abil kontrollida.
Kas olete kindel, et teil on selle treimisoperatsiooni jaoks parim lõiketera? Kontrollige laastu, eriti kui see on jäänud tähelepanuta. Laastu omadused võivad teile palju öelda.