Asegurouse de que as pezas estean mecanizadas segundo as especificacións. Agora, asegúrese de que tomou medidas para protexer estas pezas nas condicións que os seus clientes esperan.#básico
A pasivación segue a ser un paso fundamental para maximizar a resistencia básica á corrosión das pezas e conxuntos mecanizados de aceiro inoxidable. Pode marcar a diferenza entre un rendemento satisfactorio e unha falla prematura. Se se executa incorrectamente, a pasivación pode causar corrosión.
A pasivación é un método de posfabricación que maximiza a resistencia inherente á corrosión das aliaxes de aceiro inoxidable que producen a peza. Non é un tratamento de descalcificación nin un revestimento de pintura.
Non existe un consenso xeral sobre o mecanismo preciso de como funciona a pasivación. Pero si que se ten a certeza de que hai unha película protectora de óxido na superficie do aceiro inoxidable pasivado. Crese que esta película invisible é extremadamente delgada, de menos de 0,0000001 polgadas de grosor, aproximadamente 1/100.000 do grosor dun cabelo humano!
Unha peza de aceiro inoxidable limpa, recentemente mecanizada, pulida ou decapada adquirirá automaticamente esta película de óxido debido á súa exposición ao osíxeno atmosférico. En condicións ideais, esta capa protectora de óxido cobre completamente todas as superficies da peza.
Non obstante, na práctica, contaminantes como a sucidade de taller ou as partículas de ferro das ferramentas de corte poden transferirse á superficie das pezas de aceiro inoxidable durante o mecanizado. Se non se eliminan, estes corpos estraños poden reducir a eficacia da película protectora orixinal.
Durante o mecanizado, poden producirse trazas de ferro libre que se desgasten da ferramenta e se transferan á superficie da peza de aceiro inoxidable. Nalgúns casos, pode aparecer unha fina capa de ferruxe na peza. En realidade, trátase de corrosión do aceiro pola ferramenta, non do metal base. En ocasións, as fendas das partículas de aceiro incrustadas das ferramentas de corte ou os seus produtos de corrosión poden causar a erosión da propia peza.
Do mesmo xeito, pequenas partículas de terra ferrosa de taller poden adherirse á superficie da peza. Aínda que o metal pode parecer brillante no estado mecanizado, despois da exposición ao aire, as partículas invisibles de ferro libre poden causar oxidación superficial.
Os sulfuros expostos tamén poden ser un problema. Provén de engadir xofre ao aceiro inoxidable para mellorar a maquinabilidade. Os sulfuros aumentan a capacidade da aliaxe para formar lascas durante o mecanizado, que se poden desprender completamente da ferramenta de corte. A menos que as pezas estean pasivadas adecuadamente, os sulfuros poden converterse nun punto de partida para a corrosión superficial nos produtos fabricados.
En ambos os casos, a pasivación é necesaria para maximizar a resistencia natural á corrosión do aceiro inoxidable. Elimina os contaminantes superficiais, como as partículas de sucidade ferrosa do taller e as partículas de ferro nas ferramentas de corte, que poden formar ferruxe ou converterse nun punto de partida para a corrosión. A pasivación tamén elimina os sulfuros expostos na superficie das aliaxes de aceiro inoxidable de corte libre.
Un procedemento en dous pasos ofrece a mellor resistencia á corrosión: 1. Limpeza, un procedemento básico pero ás veces pasado por alto; 2. Baño de ácido ou tratamento de pasivación.
A limpeza debe ser sempre unha prioridade. As superficies deben limparse a fondo de graxa, refrixerante ou outros residuos de taller para unha resistencia óptima á corrosión. Os residuos de mecanizado ou outra sucidade de taller pódense limpar coidadosamente da peza. Pódense usar desengraxantes ou produtos de limpeza comerciais para eliminar aceites ou refrixerantes de proceso. As materias estrañas, como os óxidos térmicos, poden ter que eliminarse mediante métodos como a moenda ou o decapado.
Ás veces, un operador de máquina pode omitir a limpeza básica, pensando erroneamente que a limpeza e a pasivación ocorrerán simultaneamente simplemente mergullando unha peza cargada de graxa nun baño de ácido. Iso non ocorrerá. Pola contra, a graxa contaminada reacciona co ácido para formar burbullas de aire. Estas burbullas acumúlanse na superficie da peza e interfiren coa pasivación.
Para empeorar as cousas, a contaminación das solucións de pasivación, que ás veces conteñen altas concentracións de cloruros, pode causar "gravado instantáneo". A diferenza de obter a película de óxido desexada cunha superficie brillante, limpa e resistente á corrosión, o gravado instantáneo pode dar lugar a unha superficie moi gravada ou escurecida, un deterioro da superficie que a pasivación está deseñada para optimizar.
As pezas feitas de aceiro inoxidable martensítico [magnético, moderadamente resistente á corrosión, límite elástico de ata uns 280 ksi (1930 MPa)] endurécense a temperaturas elevadas e logo témpanse para garantir a dureza e as propiedades mecánicas desexadas. As aliaxes endurecibles por precipitación, que teñen unha mellor resistencia á corrosión que as aliaxes martensíticas, poden tratarse en solución, mecanizarse parcialmente, envellecerse a temperaturas máis baixas e logo acabarse.
Neste caso, a peza debe limparse a fondo cun desengraxante ou limpador para eliminar calquera rastro de fluído de corte antes do tratamento térmico. Se non, o fluído de corte que permaneza na peza pode causar unha oxidación excesiva. Esta condición pode facer que as pezas de tamaño insuficiente se abollen despois de que se eliminen as incrustacións mediante métodos ácidos ou abrasivos. Se se permite que o fluído de corte permaneza en pezas endurecidas brillantes, como nun forno de baleiro ou nunha atmosfera protectora, pode producirse unha carburación superficial, o que provoca a perda de resistencia á corrosión.
Despois dunha limpeza exhaustiva, as pezas de aceiro inoxidable pódense mergullar nun baño de ácido pasivante. Pódese empregar calquera destes tres métodos: pasivación con ácido nítrico, pasivación con ácido nítrico e dicromato de sodio e pasivación con ácido cítrico. O método a empregar depende do grao de aceiro inoxidable e dos criterios de aceptación especificados.
As calidades de cromo-níquel máis resistentes á corrosión pódense pasivar nun baño de ácido nítrico ao 20 % (v/v) (Figura 1). Como se mostra na táboa, o aceiro inoxidable menos resistente pódese pasivar engadindo dicromato de sodio a un baño de ácido nítrico, o que fai que a solución sexa máis oxidante e capaz de formar unha película pasiva na superficie do metal. Outra opción para substituír o ácido nítrico por cromato de sodio é aumentar a concentración de ácido nítrico ao 50 % en volume. Tanto a adición de dicromato de sodio como a maior concentración de ácido nítrico reducen a posibilidade de rechazo non desexado.
O procedemento para a pasivación de aceiros inoxidables de mecanizado libre (que tamén se mostra na Figura 1) é algo diferente do das calidades de aceiro inoxidable que non son de mecanizado libre. Isto débese a que durante a pasivación nun baño típico de ácido nítrico, elimínanse algúns ou todos os sulfuros de calidade mecanizable que conteñen xofre, o que crea descontinuidades microscópicas na superficie da peza mecanizada.
Mesmo un enxague con auga xeralmente eficaz pode deixar ácido residual nestas descontinuidades despois da pasivación. Este ácido atacará entón a superficie da peza a menos que se neutralice ou se elimine.
Para pasivar eficazmente o aceiro inoxidable facilmente mecanizable, Carpenter desenvolveu o proceso AAA (álcali-ácido-álcali), que neutraliza o ácido residual. Este método de pasivación pódese completar en menos de 2 horas. Aquí está o proceso paso a paso:
Despois de desengraxar, mergulle as pezas nunha solución de hidróxido de sodio ao 5 % a 71 °C a 82 °C durante 30 minutos. Despois, enxágüe ben as pezas en auga. A continuación, mergulle a peza durante 30 minutos nunha solución de ácido nítrico ao 20 % (v/v) que conteña 22 g/l de dicromato de sodio a 49 °C a 60 °C. Despois de retirar a peza do baño, enxágüea con auga e logo mergúllea na solución de hidróxido de sodio durante outros 30 minutos. Enxágüe a peza de novo con auga e séquea, completando o método AAA.
A pasivación do ácido cítrico é cada vez máis popular entre os fabricantes que desexan evitar o uso de ácidos minerais ou solucións que conteñan dicromato de sodio, así como os problemas de eliminación e as maiores preocupacións de seguridade asociadas ao seu uso. O ácido cítrico considérase respectuoso co medio ambiente en todos os sentidos.
Aínda que a pasivación con ácido cítrico ofrece vantaxes ambientais atractivas, os talleres que tiveron éxito coa pasivación con ácido inorgánico e non teñen problemas de seguridade poden querer seguir o rumbo. Se estes usuarios teñen un taller limpo, equipos limpos e ben mantidos, refrixerante libre de incrustacións ferrosas e un proceso que produce bos resultados, pode que non haxa unha necesidade real de cambios.
Descubriuse que a pasivación nun baño de ácido cítrico é útil para unha ampla gama de aceiros inoxidables, incluíndo varios graos individuais de aceiro inoxidable, como se mostra na Figura 2. Para maior comodidade, inclúese o método tradicional de pasivación con ácido nítrico da Figura 1. Teña en conta que as formulacións de ácido nítrico máis antigas exprésanse en porcentaxe en volume, mentres que as concentracións de ácido cítrico máis novas exprésanse en porcentaxe en peso. É importante ter en conta que, ao implementar estes procedementos, é fundamental un equilibrio coidadoso entre o tempo de remollo, a temperatura do baño e a concentración para evitar o "flashing" descrito anteriormente.
Os tratamentos de pasivación varían segundo o contido de cromo e as características de mecanizado de cada grao. Observe as columnas que fan referencia ao Proceso 1 ou ao Proceso 2. Como se mostra na Figura 3, o Proceso 1 implica menos pasos que o Proceso 2.
As probas de laboratorio demostraron que o proceso de pasivación con ácido cítrico é máis propenso á "corrosión instantánea" que o proceso con ácido nítrico. Entre os factores que contribúen a este ataque inclúense unha temperatura do baño demasiado alta, un tempo de remollo demasiado longo e a contaminación do baño. Os produtos de ácido cítrico que conteñen inhibidores da corrosión e outros aditivos, como axentes humectantes, están dispoñibles comercialmente e, segundo se informa, reducen a susceptibilidade á "corrosión instantánea".
A elección final do método de pasivación dependerá dos criterios de aceptación impostos polo cliente. Consulte a norma ASTM A967 para obter máis detalles. Pódese consultar en www.astm.org.
A miúdo realízanse probas para avaliar a superficie das pezas pasivadas. A pregunta que hai que responder é: "A pasivación elimina o ferro libre e optimiza a resistencia á corrosión das calidades de corte libre?".
É importante que o método de ensaio coincida coa cualificación que se está a avaliar. As probas demasiado estritas non aprobarán materiais perfectamente bos, mentres que as probas demasiado flexibles non aprobarán partes insatisfactorias.
Os aceiros inoxidables de endurecemento por precipitación e mecanizado libre da serie 400 avalíanse mellor nun armario capaz de manter unha humidade do 100 % (mostras húmidas) durante 24 horas a 35 °C (95 °F). A sección transversal adoita ser a superficie máis crítica, especialmente para as calidades de corte libre. Unha das razóns é que o sulfuro é alongado na dirección da máquina e interseca esta superficie.
As superficies críticas deben colocarse cara arriba, pero a 15 ou 20 graos con respecto á vertical para permitir a perda de humidade. O material debidamente pasivado dificilmente oxidará, aínda que pode mostrar algunhas manchas lixeiras.
Os tipos de aceiro inoxidable austenítico tamén se poden avaliar mediante probas de humidade. Cando se realizan estas probas, deben estar presentes pingas de auga na superficie da mostra, o que indica a presenza de ferro libre pola presenza de ferruxe.
Os procedementos para pasivar aceiros inoxidables de corte libre e non de corte libre de uso común en solucións de ácido cítrico ou nítrico requiren procesos diferentes. A figura 3 a continuación ofrece detalles sobre a selección do proceso.
(a) Axuste o pH con hidróxido de sodio. (b) Véxase a figura 3. (c) O Na2Cr2O7 representa 22 g/l (3 oz/galón) de dicromato de sodio en ácido nítrico ao 20 %. Unha alternativa a esta mestura é ácido nítrico ao 50 % sen dicromato de sodio.
Un método máis rápido é usar a solución da norma ASTM A380, "Práctica estándar para a limpeza, descalcificación e pasivación de pezas, equipos e sistemas de aceiro inoxidable". A proba consiste en limpar a peza cunha solución de sulfato de cobre/ácido sulfúrico, manténdoa húmida durante 6 minutos e observando se hai cobre. Como alternativa, a peza pode mergullarse na solución durante 6 minutos. Se o ferro se disolve, prodúcese o cobre. Esta proba non se debe usar nas superficies de pezas de procesamento de alimentos. Tampouco se debe usar para aceiros martensíticos ou ferríticos con baixo contido de cromo da serie 400, xa que poden producirse resultados falsos positivos.
Historicamente, a proba de pulverización salina ao 5 % a 35 °C (95 °F) tamén se empregou para avaliar mostras pasivadas. Esta proba é demasiado rigorosa para algúns graos e, en xeral, non se require para confirmar que a pasivación sexa eficaz.
Evita o uso de cloruros en exceso, que poden causar ataques repentinos nocivos. Se é posible, usa só auga de alta calidade con menos de 50 partes por millón (ppm) de cloruro. A auga da billa adoita ser suficiente e pode tolerar ata varios centos de ppm de cloruro nalgúns casos.
É importante substituír o baño regularmente para evitar a perda do potencial de pasivación que pode provocar descargas eléctricas e danar as pezas. O baño debe manterse á temperatura adecuada, xa que as temperaturas de fuga poden causar corrosión localizada.
É importante manter un programa de cambio de solución moi específico durante as tiradas de alta produción para minimizar o potencial de contaminación. Utilizouse unha mostra de control para probar a eficacia do baño. Se a mostra resulta atacada, é hora de substituír o baño.
Especifique que algunhas máquinas só fabrican aceiro inoxidable; use o mesmo refrixerante preferido para cortar aceiro inoxidable, excluíndo todos os demais metais.
As pezas da cremalleira DO trátanse individualmente para evitar o contacto metal con metal. Isto é especialmente importante para o mecanizado libre de aceiro inoxidable, xa que se requiren solucións de pasivación e lavado de fluxo libre para difundir os produtos de corrosión nos sulfuros e evitar a formación de bolsas de ácido.
Non pasivar pezas de aceiro inoxidable carburadas ou nitruradas. A resistencia á corrosión das pezas así tratadas pode reducirse ata o punto de que sexan atacadas no baño de pasivación.
Non empregues ferramentas ferrosas nun ambiente de taller que non estea particularmente limpo. Pódese evitar a aparición de area de aceiro empregando ferramentas de carburo ou cerámica.
Non esquezas que pode producirse corrosión no baño de pasivación se a peza non se trata termicamente axeitadamente. As calidades martensíticas con alto contido en carbono e alto contido en cromo deben endurecerse para resistir a corrosión.
A pasivación adoita levarse a cabo despois dun revenido posterior empregando temperaturas que manteñen a resistencia á corrosión.
Non ignore a concentración de ácido nítrico no baño de pasivación. Débense realizar comprobacións periódicas mediante o procedemento de titulación sinxelo proporcionado por Carpenter. Non pasive máis dun aceiro inoxidable á vez. Isto evita confusións custosas e reaccións galvánicas.
Sobre os autores: Terry A. DeBold é especialista en investigación e desenvolvemento de aliaxes de aceiro inoxidable e James W. Martin é metalúrxico de barras en Carpenter Technology Corp. (Reading, Pensilvania).
Nun mundo con especificacións de acabado superficial cada vez máis estritas, as medicións sinxelas de "rugosidade" seguen sendo útiles. Vexamos por que é importante a medición da superficie e como se pode comprobar na planta de produción con sofisticados medidores portátiles.
Estás seguro de que tes a mellor plaquita para esta operación de torneado? Comproba a viruta, especialmente se non a vixias. As características da viruta poden dicirche moito.