Olet varmistanut, että osat on koneistettu spesifikaatioiden mukaisesti. Varmista nyt, että olet ryhtynyt toimiin suojataksesi näitä osia asiakkaidesi odottamissa olosuhteissa.#basic
Passivointi on edelleen kriittinen vaihe ruostumattomien koneistettujen osien ja kokoonpanojen korroosionkestävyyden maksimoinnissa. Se voi olla ratkaiseva tekijä tyydyttävän suorituskyvyn ja ennenaikaisen vikaantumisen välillä. Väärin suoritettuna passivointi voi itse asiassa aiheuttaa korroosiota.
Passivointi on jälkikäsittelymenetelmä, joka maksimoi työkappaleen valmistuksessa käytettävien ruostumattomien terässeosten luontaisen korroosionkestävyyden. Se ei ole hilsenpoistokäsittely eikä maalipinnoite.
Passivoinnin tarkasta toimintamekanismista ei ole yleistä yksimielisyyttä. Mutta on varmaa, että passivoituneen ruostumattoman teräksen pinnalla on suojaava oksidikalvo. Tämän näkymättömän kalvon uskotaan olevan erittäin ohut, alle 0,0000001 tuumaa paksu, noin 1/100 000 ihmisen hiuksen paksuudesta!
Puhdas, vasta koneistettu, kiillotettu tai peitattu ruostumattomasta teräksestä valmistettu osa saa automaattisesti tämän oksidikalvon altistuessaan ilmakehän hapelle. Ihanteellisissa olosuhteissa tämä suojaava oksidikerros peittää kokonaan osan kaikki pinnat.
Käytännössä epäpuhtaudet, kuten työpajapöly tai rautahiukkaset leikkaustyökaluista, voivat kuitenkin siirtyä ruostumattomasta teräksestä valmistettujen osien pinnalle koneistuksen aikana. Jos näitä vieraita esineitä ei poisteta, ne voivat heikentää alkuperäisen suojakalvon tehokkuutta.
Koneistuksen aikana työkalusta voi kulua pois pieniä määriä vapaata rautaa, joka siirtyy ruostumattomasta teräksestä valmistetun työkappaleen pinnalle. Joissakin tapauksissa osaan voi ilmestyä ohut ruostekerros. Kyseessä on itse asiassa teräksen, ei perusmetallin, korroosio. Joskus leikkaustyökaluista tai niiden korroosiotuotteista peräisin olevat teräshiukkasten raot voivat aiheuttaa itse osan eroosiota.
Samoin pieniä rautapitoisen työstölian hiukkasia voi tarttua osan pintaan. Vaikka metalli saattaa näyttää kiiltävältä koneistetussa tilassa, ilman kanssa kosketuksissa olevat näkymättömät vapaan raudan hiukkaset voivat aiheuttaa pinnan ruostumista.
Myös paljaat sulfidit voivat olla ongelma. Niitä syntyy, kun ruostumattomaan teräkseen lisätään rikkiä työstettävyyden parantamiseksi. Sulfidit lisäävät seoksen kykyä muodostaa lastuja työstön aikana, jotka voivat irrota kokonaan leikkaustyökalusta. Ellei osia passivoida kunnolla, sulfideista voi tulla lähtökohta valmistettujen tuotteiden pintakorroosiolle.
Molemmissa tapauksissa passivointi on tarpeen ruostumattoman teräksen luonnollisen korroosionkestävyyden maksimoimiseksi. Se poistaa pinnalta epäpuhtauksia, kuten rautapitoisia työstöhiukkasia ja rautahiukkasia leikkaustyökaluista, jotka voivat muodostaa ruostetta tai toimia korroosion lähtökohtana. Passivointi poistaa myös automaattisesti lastuavien ruostumattomien terässeosten pinnalta paljastuneet sulfidit.
Kaksivaiheinen menetelmä tarjoaa parhaan korroosionkestävyyden: 1. Puhdistus, perusmenetelmä, jota joskus unohdetaan; 2. Happokylpy tai passivointikäsittely.
Puhdistuksen tulisi aina olla etusijalla. Pinnat on puhdistettava huolellisesti rasvasta, jäähdytysnesteestä ja muista työstöjätteistä optimaalisen korroosionkestävyyden saavuttamiseksi. Työstöjätteet tai muu työstölika voidaan pyyhkiä huolellisesti osasta. Prosessiöljyjen tai jäähdytysnesteiden poistamiseen voidaan käyttää kaupallisia rasvanpoistoaineita tai puhdistusaineita. Vieraat aineet, kuten lämpöoksidit, on ehkä poistettava esimerkiksi hiomalla tai peittaamalla.
Joskus koneenkäyttäjä voi ohittaa peruspuhdistuksen ja virheellisesti ajatella, että puhdistus ja passivointi tapahtuvat samanaikaisesti yksinkertaisesti upottamalla rasvaisen osan happokylpyyn. Näin ei kuitenkaan tapahdu. Päinvastoin, saastunut rasva reagoi hapon kanssa muodostaen ilmakuplia. Nämä kuplat kerääntyvät työkappaleen pinnalle ja häiritsevät passivointia.
Asiaa pahentaa se, että passivointiliuosten, jotka joskus sisältävät korkeita kloridipitoisuuksia, kontaminaatio voi aiheuttaa "vilkkumista". Toisin kuin halutun oksidikalvon saavuttaminen kiiltävällä, puhtaalla ja korroosionkestävällä pinnalla, flash-etsaus voi johtaa voimakkaasti syövytettyyn tai tummuneeseen pintaan – pinnan heikkenemiseen, jota passivointi on suunniteltu optimoimaan.
Martensiittisesta ruostumattomasta teräksestä [magneettinen, kohtalaisen korroosionkestävä, myötölujuus jopa noin 280 ksi (1930 MPa)] valmistetut osat karkaistaan ​​korotetuissa lämpötiloissa ja sitten päästään halutun kovuuden ja mekaanisten ominaisuuksien varmistamiseksi. Erkautuskarkenevat seokset, joilla on parempi lujuus ja korroosionkestävyys kuin martensiittisilla seoksilla, voidaan liuotuskäsitellä, osittain koneistaa, vanhentaa alhaisemmissa lämpötiloissa ja sitten viimeistellä.
Tässä tapauksessa osa on puhdistettava perusteellisesti rasvanpoistoaineella tai puhdistusaineella mahdollisten leikkuunesteen jäämien poistamiseksi ennen lämpökäsittelyä. Muuten osaan jäänyt leikkuuneste voi aiheuttaa liiallista hapettumista. Tämä voi aiheuttaa liian pienien osien lommoutumisen sen jälkeen, kun hilse on poistettu happo- tai hankausmenetelmillä. Jos leikkuunestettä annetaan jäädä kirkkaille karkaistuille osille, kuten tyhjiöuunissa tai suojakaasussa, voi esiintyä pinnan hiilestymistä, mikä johtaa korroosionkestävyyden heikkenemiseen.
Perusteellisen puhdistuksen jälkeen ruostumattomasta teräksestä valmistetut osat voidaan upottaa passivoivaan happokylpyyn. Käytettävissä on kolme menetelmää: typpihappopassivointi, typpihappopassivointi natriumdikromaatilla ja sitruunahappopassivointi. Käytettävä menetelmä riippuu ruostumattoman teräksen laadusta ja määritellyistä hyväksymiskriteereistä.
Korroosionkestävämpiä kromi-nikkelilaatuja voidaan passivoita 20-prosenttisessa (v/v) typpihappokylvyssä (kuva 1). Kuten taulukosta käy ilmi, vähemmän kestävää ruostumatonta terästä voidaan passivoita lisäämällä natriumdikromaattia typpihappokylpyyn, jolloin liuos hapettuu paremmin ja pystyy muodostamaan passiivisen kalvon metallin pinnalle. Toinen vaihtoehto typpihapon korvaamiseksi natriumkromaatilla on lisätä typpihapon pitoisuutta 50 tilavuusprosenttiin. Sekä natriumdikromaatin lisääminen että typpihapon suurempi pitoisuus vähentävät ei-toivotun leimahduksen mahdollisuutta.
Vapaasti työstettävien ruostumattomien terästen passivointimenettely (myös esitetty kuvassa 1) on jonkin verran erilainen kuin ei-vapaasti työstettävän ruostumattoman teräksen passivointimenettely. Tämä johtuu siitä, että tyypillisessä typpihappokylvyssä tapahtuvan passivoinnin aikana osa tai kaikki rikkiä sisältävät työstettävän laatuluokan sulfidit poistetaan, mikä aiheuttaa mikroskooppisia epäjatkuvuuksia koneistetun osan pintaan.
Jopa yleisesti ottaen tehokas vesihuuhtelu voi jättää jäännöshappoa näihin epäjatkuvuuskohtiin passivoinnin jälkeen. Tämä happo hyökkää sitten osan pintaan, ellei sitä neutraloida tai poistaa.
Helposti työstettävän ruostumattoman teräksen tehokkaaseen passivoimiseen Carpenter on kehittänyt AAA (Alkali-Acid-Alkali) -prosessin, joka neutraloi jäännöshapon. Tämä passivointimenetelmä voidaan suorittaa alle kahdessa tunnissa. Tässä on vaiheittainen prosessi:
Rasvanpoiston jälkeen liota osia 5-prosenttisessa natriumhydroksidiliuoksessa 71–82 °C:ssa 30 minuuttia. Huuhtele sitten osat huolellisesti vedellä. Upota sitten osa 30 minuutiksi 20-prosenttiseen (v/v) typpihappoliuokseen, joka sisältää 22 g/l natriumdikromaattia, 49–60 °C:ssa. Kun olet poistanut osan kylvystä, huuhtele se vedellä ja upota se sitten natriumhydroksidiliuokseen vielä 30 minuutiksi. Huuhtele osa uudelleen vedellä ja kuivaa, jolloin AAA-menetelmä on suoritettu loppuun.
Sitruunahappopassivointi on yhä suositumpaa valmistajien keskuudessa, jotka haluavat välttää mineraalihappojen tai natriumdikromaattia sisältävien liuosten käyttöä sekä niiden käyttöön liittyviä hävittämisongelmia ja suurempia turvallisuusongelmia. Sitruunahappoa pidetään ympäristöystävällisenä kaikin tavoin.
Vaikka sitruunahappopassivointi tarjoaa houkuttelevia ympäristöetuja, korjaamot, jotka ovat onnistuneet epäorgaanisen hapon passivoinnissa eivätkä ole huolissaan turvallisuudesta, saattavat haluta pysyä tällä kurssilla. Jos näillä käyttäjillä on puhdas korjaamo, hyvin huolletut ja puhtaat laitteet, rautapitoisesta likaantumisesta vapaa jäähdytysneste ja prosessi, joka tuottaa hyviä tuloksia, muutoksille ei ehkä ole todellista tarvetta.
Sitruunahappokylvyssä tapahtuvan passivoinnin on havaittu olevan hyödyllistä monille ruostumattomille teräksille, mukaan lukien useille yksittäisille ruostumattomille teräslaaduille, kuten kuvassa 2 on esitetty. Mukavuussyistä kuvassa 1 esitetty perinteinen typpihappopassivointimenetelmä on sisällytetty. Huomaa, että vanhemmat typpihappoformulaatiot ilmaistaan ​​tilavuusprosentteina, kun taas uudemmat sitruunahappopitoisuudet ilmaistaan ​​painoprosentteina. On tärkeää huomata, että näitä menetelmiä toteutettaessa on tärkeää tasapainottaa huolellisesti liotusaika, kylvyn lämpötila ja pitoisuus aiemmin kuvatun "vilkkumisen" välttämiseksi.
Passivointikäsittelyt vaihtelevat kunkin teräksen kromipitoisuuden ja työstöominaisuuksien mukaan. Huomaa sarakkeet, jotka viittaavat joko prosessiin 1 tai prosessiin 2. Kuten kuvassa 3 on esitetty, prosessissa 1 on vähemmän vaiheita kuin prosessissa 2.
Laboratoriokokeet ovat osoittaneet, että sitruunahappopassivointiprosessi on alttiimpi "leimahdukselle" kuin typpihappoprosessi. Tähän hyökkäykseen vaikuttavia tekijöitä ovat liian korkea kylvyn lämpötila, liian pitkä liotusaika ja kylvyn kontaminaatio. Kaupallisesti on saatavilla sitruunahappotuotteita, jotka sisältävät korroosionestoaineita ja muita lisäaineita, kuten kostutusaineita, ja niiden on raportoitu vähentävän alttiutta "leimahdukselle".
Passivointimenetelmän lopullinen valinta riippuu asiakkaan asettamista hyväksymiskriteereistä. Katso lisätietoja standardista ASTM A967. Se on saatavilla osoitteessa www.astm.org.
Passivoitujen osien pinnan arvioimiseksi tehdään usein testejä. Vastattava kysymys kuuluu: "Poistaako passivointi vapaata rautaa ja optimoiko se automaattisesti lastuavien laatujen korroosionkestävyyden?"
On tärkeää, että testausmenetelmä vastaa arvioitavaa laatua. Liian tiukat testit hylkäävät täysin hyvät materiaalit, kun taas liian löyhät testit läpäisevät epätyydyttävät osat.
400-sarjan erkautuskarkenevia ja vapaasti työstettäväksi kelpaavia ruostumattomia teräksiä voidaan parhaiten arvioida kaapissa, joka pystyy ylläpitämään 100 %:n kosteutta (näyte märkänä) 24 tunnin ajan 35 °C:n lämpötilassa. Poikkileikkaus on usein kriittisin pinta, erityisesti vapaasti työstettävillä teräksillä. Yksi syy tähän on se, että sulfidi on pitkänomainen koneistuksen suunnassa ja leikkaa tämän pinnan.
Kriittiset pinnat tulee sijoittaa ylöspäin, mutta 15–20 asteen kulmaan pystysuoraan nähden, jotta kosteus pääsee haihtumaan. Oikein passivoitu materiaali ei juurikaan ruostu, vaikka siinä saattaa näkyä pieniä tahroja.
Austeniittisia ruostumattomia teräslajeja voidaan arvioida myös kosteuskokeella. Näin testattaessa näytteen pinnalla tulisi olla vesipisaroita, jotka osoittavat vapaan raudan läsnäolon ruosteena.
Yleisesti käytettyjen automaattisten ja ei-automaattisten ruostumattomien terästen passivointi sitruuna- tai typpihappoliuoksissa vaatii erilaisia ​​prosesseja. Alla olevassa kuvassa 3 on yksityiskohtia prosessin valinnasta.
(a) Säädä pH natriumhydroksidilla. (b) Katso kuva 3. (c) Na2Cr2O7 vastaa 22 g/l natriumdikromaattia 20-prosenttisessa typpihapossa. Vaihtoehto tälle seokselle on 50-prosenttinen typpihappo ilman natriumdikromaattia.
Nopeampi menetelmä on käyttää ASTM A380 -standardin ”Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment, and Systems” mukaista liuosta. Testissä osa pyyhitään kuparisulfaatti-/rikkihappoliuoksella, pidetään märkänä 6 minuuttia ja tarkkaillaan kuparipinnoitusta. Vaihtoehtoisesti osa voidaan upottaa liuokseen 6 minuutiksi. Jos rauta liukenee, kuparipinnoitus tapahtuu. Tätä testiä ei sovelleta elintarvikkeiden jalostusosien pintoihin. Sitä ei myöskään tule käyttää 400-sarjan martensiittisille tai matalakromisille ferriittisille teräksille, koska vääriä positiivisia tuloksia voi esiintyä.
Historiallisesti passivoitujen näytteiden arviointiin on käytetty myös 5 %:n suolasumutestiä 35 °C:ssa. Tämä testi on liian tiukka joillekin laatuluokille, eikä sitä yleensä tarvita passivoinnin tehokkuuden vahvistamiseksi.
Vältä liiallisten kloridien käyttöä, sillä ne voivat aiheuttaa haitallisia äkillisiä iskuja. Käytä mahdollisuuksien mukaan vain korkealaatuista vettä, jonka kloridipitoisuus on alle 50 ppm (miljoonasosaa). Vesijohtovesi on yleensä riittävä ja voi sietää joissakin tapauksissa jopa useita satoja ppm:n kloridipitoisuuksia.
On tärkeää vaihtaa kylpyamme säännöllisesti, jotta passivointipotentiaali ei menetä, sillä se voi johtaa salamaniskuihin ja osien vaurioitumiseen. Kylpyamme on pidettävä oikeassa lämpötilassa, sillä liian korkeat lämpötilat voivat aiheuttaa paikallista korroosiota.
On tärkeää noudattaa erittäin tarkkaa liuoksenvaihtoaikataulua suurten tuotantomäärien aikana kontaminaatioriskin minimoimiseksi. Kontrollinäytettä käytettiin kylvyn tehokkuuden testaamiseen. Jos näyte on hyökkäyksen alainen, on aika vaihtaa kylvyt.
Huomioithan, että tietyt koneet leikkaavat vain ruostumatonta terästä; käytä samaa jäähdytysnestettä ruostumattoman teräksen leikkaamiseen, lukuun ottamatta kaikkia muita metalleja.
DO-telineen osat käsitellään erikseen metallien välisen kosketuksen välttämiseksi. Tämä on erityisen tärkeää vapaasti työstettävän ruostumattoman teräksen kohdalla, koska vapaasti virtaavia passivointi- ja huuhteluliuoksia tarvitaan sulfidikorroosiotuotteiden diffuusioon ja happotaskujen muodostumisen estämiseen.
Älä passivoi hiiletettyjä tai nitrattuja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja osia. Näin käsiteltyjen osien korroosionkestävyys voi heikentyä niin paljon, että ne joutuvat alttiiksi passivointikylvyssä tapahtuvalle syövytykselle.
Älä käytä rautatyökaluja työpajaympäristössä, joka ei ole erityisen puhdas. Teräsrakeita voidaan välttää käyttämällä kovametalli- tai keraamisia työkaluja.
Muista, että passivointikylvyssä voi esiintyä korroosiota, jos osaa ei lämpökäsitellä kunnolla. Runsashiiliset ja kromiset martensiittiset teräkset on karkaistava korroosionkestävyyden takaamiseksi.
Passivointi suoritetaan yleensä sitä seuraavan päästön jälkeen lämpötiloissa, jotka säilyttävät korroosionkestävyyden.
Älä jätä huomiotta passivointikylvyn typpihappopitoisuutta. Säännölliset tarkastukset tulee tehdä Carpenterin tarjoamalla yksinkertaisella titrausmenetelmällä. Älä passivoida useampaa kuin yhtä ruostumatonta terästä kerrallaan. Tämä estää kalliita sekaannuksia ja välttää galvaanisia reaktioita.
Tietoja kirjoittajista: Terry A. DeBold on ruostumattoman teräksen seosten tutkimus- ja kehitysasiantuntija ja James W. Martin on tankometallurgi Carpenter Technology Corp.:lla (Reading, PA).
Yhä tiukempien pinnanlaatuvaatimusten maailmassa yksinkertaiset "karheusmittaukset" ovat edelleen hyödyllisiä. Katsotaanpa, miksi pinnanmittaus on tärkeää ja miten se voidaan tarkistaa tuotantotiloissa hienostuneilla kannettavilla mittalaitteilla.
Oletko varma, että sinulla on paras terä tähän sorvausoperaatioon? Tarkista lastu, varsinkin jos se jää hoitamatta. Lastuominaisuudet voivat kertoa paljon.