Potvrdili ste da su dijelovi proizvedeni prema specifikacijama. Sada poduzmite korake kako biste zaštitili te dijelove u okruženju koje vaši kupci očekuju. #base
Pasivizacija ostaje važan korak u maksimiziranju otpornosti na koroziju dijelova i sklopova izrađenih od nehrđajućeg čelika. To može napraviti razliku između zadovoljavajućih performansi i preranog kvara. Nepravilna pasivizacija može uzrokovati koroziju.
Pasivizacija je tehnika nakon izrade koja maksimizira inherentnu otpornost na koroziju legura nehrđajućeg čelika od kojih je izrađen obradak. To nije uklanjanje kamenca ili bojanje.
Ne postoji konsenzus o točnom mehanizmu kojim pasivizacija djeluje. Ali pouzdano se zna da na površini pasiviranog nehrđajućeg čelika postoji zaštitni oksidni film. Za ovaj nevidljivi film se kaže da je izuzetno tanak, debeo manje od 0,0000001 inča, što je otprilike 1/100 000 debljine ljudske dlake!
Čist, svježe obrađen, poliran ili dekapiran dio od nehrđajućeg čelika automatski će dobiti ovaj oksidni film zbog izlaganja atmosferskom kisiku. U idealnim uvjetima, ovaj zaštitni oksidni sloj potpuno prekriva sve površine dijela.
Međutim, u praksi, onečišćujuće tvari poput tvorničke prljavštine ili čestica željeza iz alata za rezanje mogu dospjeti na površinu dijelova od nehrđajućeg čelika tijekom obrade. Ako se ne uklone, ta strana tijela mogu smanjiti učinkovitost originalnog zaštitnog filma.
Tijekom obrade, tragovi slobodnog željeza mogu se ukloniti s alata i prenijeti na površinu obratka od nehrđajućeg čelika. U nekim slučajevima, na dijelu se može pojaviti tanki sloj hrđe. Zapravo, to je korozija alatnog čelika, a ne osnovnog metala. Ponekad pukotine od ugrađenih čeličnih čestica iz alata za rezanje ili njihovih produkata korozije mogu nagristi sam dio.
Slično tome, male čestice prljavštine od željezne metalurgije mogu se prilijepiti za površinu dijela. Iako metal može izgledati sjajno u svom gotovom stanju, nakon izlaganja zraku, nevidljive čestice slobodnog željeza mogu uzrokovati površinsku hrđu.
Izloženi sulfidi također mogu biti problem. Nastaju dodavanjem sumpora nehrđajućem čeliku radi poboljšanja obradivosti. Sulfidi povećavaju sposobnost legure da stvara strugotine tijekom obrade, koje se mogu potpuno ukloniti s alata za rezanje. Ako dijelovi nisu pravilno pasivizirani, sulfidi mogu postati početna točka za površinsku koroziju industrijskih proizvoda.
U oba slučaja, pasivizacija je potrebna kako bi se maksimizirala prirodna otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju. Uklanja površinske onečišćujuće tvari poput čestica željeza i čestica željeza u alatima za rezanje koje mogu stvoriti hrđu ili postati početna točka korozije. Pasivizacija također uklanja sulfide koji se nalaze na površini legura nehrđajućeg čelika rezanih otvorenim rezom.
Dvostupanjski postupak pruža najbolju otpornost na koroziju: 1. Čišćenje, glavni postupak, ali ponekad zanemaren 2. Kisela kupka ili pasivizacija.
Čišćenje uvijek treba biti prioritet. Površine moraju biti temeljito očišćene od masti, rashladne tekućine ili drugih ostataka kako bi se osigurala optimalna otpornost na koroziju. Ostaci strojne obrade ili druga tvornička prljavština mogu se nježno obrisati s dijela. Za uklanjanje procesnih ulja ili rashladnih tekućina mogu se koristiti komercijalna sredstva za odmašćivanje ili čišćenje. Strane tvari poput termalnih oksida možda će trebati ukloniti metodama poput brušenja ili kiseljenja.
Ponekad operater stroja može preskočiti osnovno čišćenje, pogrešno vjerujući da će se čišćenje i pasivizacija dogoditi istovremeno, jednostavnim uranjanjem nauljenog dijela u kiselu kupku. To se neće dogoditi. Suprotno tome, kontaminirana mast reagira s kiselinom stvarajući mjehuriće zraka. Ti se mjehurići skupljaju na površini obratka i ometaju pasivizaciju.
Još gore, kontaminacija otopina za pasivizaciju, koje ponekad sadrže visoke koncentracije klorida, može uzrokovati „bljesak“. Za razliku od stvaranja željenog oksidnog filma sa sjajnom, čistom, površinom otpornom na koroziju, bljeskanje može rezultirati jakim jetkanjem ili crnjenjem površine - pogoršanjem površine koje pasivizacija treba optimizirati.
Dijelovi od martenzitnog nehrđajućeg čelika [magnetski, umjereno otporni na koroziju, granica razvlačenja do oko 280 tisuća psi (1930 MPa)] kale se na visokim temperaturama, a zatim popuštaju kako bi se postigla željena tvrdoća i mehanička svojstva. Precipitacijski očvrsnute legure (koje imaju bolju čvrstoću i otpornost na koroziju od martenzitnih vrsta) mogu se tretirati otopinom, djelomično strojno obrađivati, odležavati na nižim temperaturama, a zatim završno obrađivati.
U tom slučaju, dio se mora temeljito očistiti odmašćivačem ili sredstvom za čišćenje prije toplinske obrade kako bi se uklonili svi tragovi tekućine za rezanje. U suprotnom, rashladna tekućina koja ostane na dijelu može uzrokovati prekomjernu oksidaciju. Ovo stanje može uzrokovati stvaranje udubljenja na manjim dijelovima nakon uklanjanja kamenca kiselinom ili abrazivnim metodama. Ako se rashladna tekućina ostavi na sjajnim kaljenim dijelovima, kao što je u vakuumskoj peći ili u zaštitnoj atmosferi, može doći do površinskog naugljičenja, što rezultira gubitkom otpornosti na koroziju.
Nakon temeljitog čišćenja, dijelovi od nehrđajućeg čelika mogu se uroniti u pasivizirajuću kiselinsku kupelj. Može se koristiti bilo koja od tri metode - pasivizacija dušičnom kiselinom, pasivizacija dušičnom kiselinom s natrijevim dikromatom i pasivizacija limunskom kiselinom. Koja se metoda koristi ovisi o vrsti nehrđajućeg čelika i određenim kriterijima prihvatljivosti.
Vrste nikla i kroma otpornije na koroziju mogu se pasivizirati u kupelji s 20%-tnom (v/v) dušičnom kiselinom (Slika 1). Kao što je prikazano u tablici, manje otporni nehrđajući čelici mogu se pasivizirati dodavanjem natrijevog dikromata u kupku s dušičnom kiselinom kako bi otopina bila oksidativnija i sposobnija za stvaranje pasivizirajućeg filma na metalnoj površini. Druga mogućnost zamjene dušične kiseline natrijevim kromatom je povećanje koncentracije dušične kiseline na 50% volumena. I dodatak natrijevog dikromata i veća koncentracija dušične kiseline smanjuju vjerojatnost neželjenog bljeska.
Postupak pasivizacije za obradive nehrđajuće čelike (također prikazan na slici 1) malo se razlikuje od postupka za neobradive vrste nehrđajućeg čelika. To je zato što se tijekom pasivizacije u kupki dušične kiseline uklanjaju neki ili svi obradivi sulfidi koji sadrže sumpor, stvarajući mikroskopske nehomogenosti na površini obratka.
Čak i normalno učinkovito pranje vodom može ostaviti rezidualnu kiselinu u tim diskontinuitetima nakon pasivizacije. Ova kiselina će napasti površinu dijela ako se ne neutralizira ili ukloni.
Za učinkovitu pasivizaciju nehrđajućeg čelika koji se lako obrađuje, Carpenter je razvio AAA (alkalno-kiselo-alkalni) postupak koji neutralizira preostalu kiselinu. Ova metoda pasivizacije može se dovršiti za manje od 2 sata. Evo postupka korak po korak:
Nakon odmašćivanja, dijelove namočite u 5%-tnoj otopini natrijevog hidroksida na temperaturi od 71°C do 82°C tijekom 30 minuta. Zatim dijelove temeljito isperite vodom. Nakon toga dio uronite na 30 minuta u 20%-tnu (v/v) otopinu dušične kiseline koja sadrži 22 g/l natrijevog dikromata na temperaturi od 49°C do 60°C. Nakon vađenja dijela iz kupke, isperite ga vodom, a zatim ga uronite u otopinu natrijevog hidroksida na 30 minuta. Ponovno isperite dio vodom i osušite, čime je dovršena AAA metoda.
Pasivizacija limunskom kiselinom postaje sve popularnija među proizvođačima koji žele izbjeći upotrebu mineralnih kiselina ili otopina koje sadrže natrijev dikromat, kao i probleme s odlaganjem i povećane sigurnosne probleme povezane s njihovom upotrebom. Limunska kiselina se smatra ekološki prihvatljivom u svakom pogledu.
Iako pasivizacija limunskom kiselinom nudi atraktivne ekološke prednosti, trgovine koje su imale uspjeha s pasivizacijom anorganskom kiselinom i nemaju sigurnosnih problema možda bi trebale ostati na tom putu. Ako ti korisnici imaju čistu radionicu, oprema je u dobrom stanju i čista, rashladna tekućina je bez tvorničkih naslaga željeza i proces daje dobre rezultate, možda neće biti stvarne potrebe za promjenom.
Pasivizacija u kupki s limunskom kiselinom pokazala se korisnom za širok raspon nehrđajućih čelika, uključujući nekoliko pojedinačnih vrsta nehrđajućeg čelika, kao što je prikazano na slici 2. Radi lakšeg snalaženja, slika 2.1 uključuje tradicionalnu metodu pasivizacije dušičnom kiselinom. Imajte na umu da su stare formulacije dušične kiseline izražene kao postoci po volumenu, dok su nove koncentracije limunske kiseline izražene kao postoci po masi. Važno je napomenuti da je pri izvođenju ovih postupaka pažljiva ravnoteža vremena namakanja, temperature kupke i koncentracije ključna kako bi se izbjeglo gore opisano "bljeskanje".
Pasivizacija varira ovisno o sadržaju kroma i karakteristikama obrade svake vrste. Obratite pozornost na stupce za Proces 1 ili Proces 2. Kao što je prikazano na slici 3, Proces 1 ima manje koraka od Procesa 2.
Laboratorijski testovi pokazali su da je proces pasivizacije limunskom kiselinom skloniji "vrenju" od procesa dušičnom kiselinom. Čimbenici koji doprinose ovom napadu uključuju previsoku temperaturu kupke, predugo vrijeme namakanja i kontaminaciju kupke. Proizvodi na bazi limunske kiseline koji sadrže inhibitore korozije i druge aditive poput sredstava za vlaženje komercijalno su dostupni i navodi se da smanjuju osjetljivost na "brzu koroziju".
Konačni izbor metode pasivizacije ovisit će o kriterijima prihvatljivosti koje je postavio kupac. Za detalje pogledajte ASTM A967. Dostupan je na www.astm.org.
Često se provode ispitivanja za procjenu površine pasiviziranih dijelova. Pitanje na koje treba odgovoriti je: „Uklanja li pasivizacija slobodno željezo i optimizira li otpornost legura na koroziju za automatsko rezanje?“
Važno je da metoda ispitivanja odgovara klasi koja se ocjenjuje. Prestrogi testovi neće proći apsolutno dobre materijale, dok će preslabi testovi proći nezadovoljavajuće dijelove.
PH i lako obradivi nehrđajući čelici serije 400 najbolje se procjenjuju u komori koja može održavati 100% vlažnosti (mokar uzorak) tijekom 24 sata na 35°C. Presjek je često najkritičnija površina, posebno za lako rezne klase. Jedan od razloga za to je što se sulfid povlači u smjeru stroja preko ove površine.
Kritične površine trebaju biti postavljene prema gore, ali pod kutom od 15 do 20 stupnjeva od vertikale, kako bi se omogućio gubitak vlage. Pravilno pasiviran materijal teško će hrđati, iako se na njemu mogu pojaviti male mrlje.
Austenitne vrste nehrđajućeg čelika mogu se procijeniti i ispitivanjem vlage. U ovom ispitivanju, kapljice vode trebaju biti prisutne na površini uzorka, što ukazuje na slobodno željezo prisutnošću hrđe.
Postupci pasivizacije za uobičajeno korištene automatske i ručne nehrđajuće čelike u otopinama limunske ili dušične kiseline zahtijevaju različite procese. Na slici 3 ispod prikazani su detalji o odabiru procesa.
(a) Prilagodite pH natrijevim hidroksidom. (b) Vidi sl. 3(c) Na2Cr2O7 je 22 g/L natrijevog dikromata u 20%-tnoj dušičnoj kiselini. Alternativa ovoj smjesi je 50%-tna dušična kiselina bez natrijevog dikromata.
Brži pristup je korištenje standarda ASTM A380, Standardna praksa za čišćenje, uklanjanje kamenca i pasivizaciju dijelova, opreme i sustava od nehrđajućeg čelika. Ispitivanje uključuje brisanje dijela otopinom bakrenog sulfata/sumporne kiseline, održavanje vlažnosti 6 minuta i promatranje bakrenog sloja. Alternativno, dio se može uroniti u otopinu na 6 minuta. Ako se željezo otopi, dolazi do bakrenog sloja. Ovo ispitivanje se ne odnosi na površine dijelova za preradu hrane. Također, ne smije se koristiti na martenzitnim čelicima serije 400 ili feritnim čelicima s niskim udjelom kroma jer se mogu pojaviti lažno pozitivni rezultati.
Povijesno gledano, test 5%-tne slane magle na 35°C (95°F) također se koristio za procjenu pasiviziranih uzoraka. Ovaj test je prestrog za neke kultivare i općenito nije potreban za potvrdu učinkovitosti pasivizacije.
Izbjegavajte korištenje prekomjerne količine klorida, jer to može uzrokovati opasne izbijanja. Kad god je to moguće, koristite samo visokokvalitetnu vodu s manje od 50 dijelova na milijun (ppm) klorida. Voda iz slavine je obično dovoljna, a u nekim slučajevima može podnijeti i do nekoliko stotina dijelova na milijun klorida.
Važno je redovito mijenjati kadu kako se ne bi izgubio potencijal pasivizacije, što može dovesti do udara groma i oštećenja dijelova. Kadu je potrebno održavati na odgovarajućoj temperaturi, jer nekontrolirane temperature mogu uzrokovati lokaliziranu koroziju.
Važno je slijediti vrlo specifičan raspored izmjene otopine tijekom velikih proizvodnih serija kako bi se smanjila mogućnost kontaminacije. Kontrolni uzorak korišten je za testiranje učinkovitosti kupke. Ako je uzorak bio oštećen, vrijeme je za zamjenu kupke.
Imajte na umu da neki strojevi proizvode samo nehrđajući čelik; koristite istu preferiranu rashladnu tekućinu za rezanje nehrđajućeg čelika, isključujući sve ostale metale.
Dijelovi DO stalka obrađuju se odvojeno kako bi se izbjegao kontakt metala s metalom. To je posebno važno za slobodnu obradu nehrđajućeg čelika, jer su potrebne lako tekuće otopine za pasivizaciju i ispiranje kako bi se raspršili produkti sulfidne korozije i spriječilo stvaranje kiselih džepova.
Ne pasivizirajte cementirane ili nitrirane dijelove od nehrđajućeg čelika. Otpornost na koroziju dijelova obrađenih na ovaj način može se smanjiti do te mjere da se mogu oštetiti u pasivizacijskoj kupki.
Ne koristite alate od željeznih metala u radionicama koje nisu posebno čiste. Čelične krhotine mogu se izbjeći korištenjem karbidnih ili keramičkih alata.
Imajte na umu da se korozija može pojaviti u pasivizacijskoj kupki ako dio nije pravilno toplinski obrađen. Martenzitne vrste s visokim udjelom ugljika i kroma moraju se očvrsnuti radi otpornosti na koroziju.
Pasivizacija se obično provodi nakon naknadnog popuštanja na temperaturama koje održavaju otpornost na koroziju.
Ne zanemarujte koncentraciju dušične kiseline u pasivizacijskoj kupki. Treba provoditi periodične provjere jednostavnim postupkom titracije koji je predložio Carpenter. Nemojte pasivizirati više od jednog nehrđajućeg čelika istovremeno. To sprječava skupu zabunu i sprječava galvanske reakcije.
O autorima: Terry A. DeBold je stručnjak za istraživanje i razvoj legura nehrđajućeg čelika, a James W. Martin je stručnjak za metalurgiju šipki u tvrtki Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsylvania).
Koliko košta? Koliko mi prostora treba? S kojim ću se ekološkim problemima suočiti? Koliko je strma krivulja učenja? Što je točno eloksiranje? U nastavku su odgovori na početna pitanja majstora o eloksiranju interijera.
Dobivanje dosljednih, visokokvalitetnih rezultata postupkom bescentričnog brušenja zahtijeva osnovno razumijevanje. Većina problema s primjenom povezanih s bescentričnim brušenjem proizlazi iz nedostatka razumijevanja osnova. Ovaj članak objašnjava zašto bescentrični proces funkcionira i kako ga najučinkovitije koristiti u svojoj radionici.