Biztosítottad, hogy az alkatrészek a specifikációknak megfelelően vannak megmunkálva. Most győződj meg róla, hogy megtetted a szükséges lépéseket, hogy megvédd ezeket az alkatrészeket az ügyfeleid által elvárt körülmények között.#basic
A passziválás továbbra is kritikus lépés a rozsdamentes megmunkált alkatrészek és szerelvények alapvető korrózióállóságának maximalizálásában. Ez jelentheti a különbséget a kielégítő teljesítmény és a korai meghibásodás között. Nem megfelelően végrehajtva a passziválás valójában korróziót okozhat.
A passziválás egy utólagos megmunkálási módszer, amely maximalizálja a munkadarabot előállító rozsdamentes acélötvözetek inherens korrózióállóságát. Nem vízkőtelenítő kezelés, és nem is festékbevonat.
Nincs általános egyetértés a passziválás pontos mechanizmusáról. Az azonban biztos, hogy a passzivált rozsdamentes acél felületén egy védő oxidréteg található. Úgy gondolják, hogy ez a láthatatlan réteg rendkívül vékony, kevesebb mint 0,0000001 hüvelyk vastag, ami az emberi haj vastagságának körülbelül 1/100 000-ed része!
Egy tiszta, újonnan megmunkált, polírozott vagy pácolt rozsdamentes acél alkatrész automatikusan oxidréteget képez a légköri oxigénnek való kitettség miatt. Ideális körülmények között ez a védőoxidréteg teljesen befedi az alkatrész összes felületét.
A gyakorlatban azonban a szennyeződések, például a műhelyi szennyeződések vagy a vágószerszámokból származó vasrészecskék a megmunkálás során átkerülhetnek a rozsdamentes acél alkatrészek felületére. Ha nem távolítják el őket, ezek az idegen testek csökkenthetik az eredeti védőfólia hatékonyságát.
Megmunkálás során a szabad vas nyomokban lekophat a szerszámról, és átkerülhet a rozsdamentes acél munkadarab felületére. Bizonyos esetekben vékony rozsdaréteg jelenhet meg az alkatrészen. Ez valójában az acél szerszám általi korróziója, nem az alapanyagé. Előfordulhat, hogy a vágószerszámokból vagy azok korróziós termékeiből származó beágyazott acélrészecskék repedései maguknak az alkatrésznek az erózióját okozhatják.
Hasonlóképpen, apró vastartalmú műhelyszennyeződés-részecskék tapadhatnak az alkatrész felületére. Bár a fém megmunkált állapotban fényesnek tűnhet, levegővel érintkezve a láthatatlan szabad vasrészecskék felületi rozsdásodást okozhatnak.
A szabadon lévő szulfidok szintén problémát jelenthetnek. Ezek a rozsdamentes acélhoz a megmunkálhatóság javítása érdekében hozzáadott kénből származnak. A szulfidok növelik az ötvözet forgácsképző képességét a megmunkálás során, amely teljesen leválhat a forgácsolószerszámról. Hacsak az alkatrészek nincsenek megfelelően passziválva, a szulfidok a gyártott termékek felületi korróziójának kiindulópontjává válhatnak.
Mindkét esetben passziválás szükséges a rozsdamentes acél természetes korrózióállóságának maximalizálásához. Eltávolítja a felületi szennyeződéseket, például a vastartalmú műhelyszennyeződéseket és a vágószerszámokban lévő vasrészecskéket, amelyek rozsdát képezhetnek vagy a korrózió kiindulópontjává válhatnak. A passziválás eltávolítja a forgácsolható rozsdamentes acélötvözetek felületén található szulfidokat is.
A legjobb korrózióállóságot a kétlépéses eljárás biztosítja: 1. Tisztítás, egy alapvető, de néha figyelmen kívül hagyott eljárás; 2. Savfürdő vagy passziváló kezelés.
A tisztításnak mindig prioritást kell élveznie. A felületeket alaposan meg kell tisztítani a zsírtól, hűtőfolyadéktól vagy egyéb műhelyi törmeléktől az optimális korrózióállóság érdekében. A megmunkálási törmeléket vagy egyéb műhelyi szennyeződéseket óvatosan le lehet törölni az alkatrészről. A kereskedelmi forgalomban kapható zsíroldók vagy tisztítószerek használhatók a technológiai olajok vagy hűtőfolyadékok eltávolítására. Az idegen anyagokat, például a hőoxidokat, olyan módszerekkel kell eltávolítani, mint a csiszolás vagy a pácolás.
Előfordulhat, hogy egy gépkezelő kihagyja az alapvető tisztítást, tévesen azt gondolva, hogy a tisztítás és a passziválás egyszerre történik meg, ha egyszerűen egy zsírral teli alkatrészt savas fürdőbe márt. Ez nem fog megtörténni. Ezzel szemben a szennyezett zsír savval reagálva légbuborékokat képez. Ezek a buborékok a munkadarab felületén gyűlnek össze, és zavarják a passziválást.
Ráadásul a passziváló oldatok szennyeződése, amelyek néha magas kloridkoncentrációt tartalmaznak, „villogást” okozhat. A kívánt oxidfilm fényes, tiszta, korrózióálló felületének elérésével ellentétben a villámmaratás erősen maratott vagy sötét felületet eredményezhet – ez a felületromlás, amelyet a passziválás optimalizálni hivatott.
A martenzites rozsdamentes acélból [mágneses, mérsékelten korrózióálló, folyáshatára legfeljebb körülbelül 280 ksi (1930 MPa)] készült alkatrészeket magas hőmérsékleten edzik, majd megeresztik a kívánt keménység és mechanikai tulajdonságok elérése érdekében. A kicsapódással edzhető ötvözetek, amelyek jobb szilárdsággal és korrózióállósággal rendelkeznek, mint a martenzites ötvözetek, oldatkezeléssel kezelhetők, részlegesen megmunkálhatók, alacsonyabb hőmérsékleten öregíthetők, majd kidolgozhatók.
Ebben az esetben az alkatrészt alaposan meg kell tisztítani zsíroldóval vagy tisztítószerrel, hogy eltávolítsuk a vágófolyadék nyomait a hőkezelés előtt. Ellenkező esetben az alkatrészen maradó vágófolyadék túlzott oxidációt okozhat. Ez az állapot a túl kicsi alkatrészek horpadását okozhatja, miután a revét savas vagy abrazív módszerekkel eltávolították. Ha a vágófolyadék fényes, edzett alkatrészeken, például vákuumkemencében vagy védőgázas környezetben marad, felületi karbonizáció léphet fel, ami a korrózióállóság csökkenéséhez vezet.
Alapos tisztítás után a rozsdamentes acél alkatrészek passziváló savas fürdőbe meríthetők. Három módszer közül bármelyik alkalmazható: salétromsavas passziválás, salétromsavas passziválás nátrium-dikromáttal és citromsavas passziválás. Az alkalmazandó módszer a rozsdamentes acél minőségétől és a megadott elfogadási kritériumoktól függ.
A korrózióállóbb króm-nikkel minőségek passziválhatók 20% (v/v) salétromsavas fürdőben (1. ábra). Amint a táblázatban látható, a kevésbé ellenálló rozsdamentes acél passziválható nátrium-dikromát salétromsavas fürdőhöz adásával, ami oxidálóbbá teszi az oldatot, és képes passzív filmet képezni a fém felületén. A salétromsav nátrium-kromáttal való helyettesítésének másik lehetősége a salétromsav koncentrációjának 50 térfogatszázalékra való emelése. Mind a nátrium-dikromát hozzáadása, mind a salétromsav magasabb koncentrációja csökkenti a nem kívánt fellángolás esélyét.
A szabadon megmunkálható rozsdamentes acélok passziválásának eljárása (az 1. ábrán is látható) némileg eltér a nem szabadon megmunkálható rozsdamentes acélok passziválásának eljárásától. Ez azért van, mert egy tipikus salétromsavfürdőben történő passziválás során a kéntartalmú megmunkálható minőségű szulfidok egy része vagy egésze eltávolításra kerül, mikroszkopikus folytonossági hiányosságokat hozva létre a megmunkált alkatrész felületén.
Még egy általában hatékony vizes öblítés is hagyhat maradék savat ezekben a folytonossági hiányosságokban a passziválás után. Ez a sav ezután megtámadja az alkatrész felületét, hacsak nem semlegesítik vagy eltávolítják.
A könnyen megmunkálható rozsdamentes acél hatékony passziválásához a Carpenter kifejlesztette az AAA (lúg-sav-lúg) eljárást, amely semlegesíti a maradék savat. Ez a passzivációs módszer kevesebb mint 2 óra alatt elvégezhető. Íme a lépésenkénti folyamat:
Zsírtalanítás után áztassa az alkatrészeket 5%-os nátrium-hidroxid oldatban 71°C és 82°C között 30 percig. Ezután alaposan öblítse le az alkatrészeket vízzel. Ezután merítse az alkatrészt 30 percre 20%-os (v/v) salétromsavoldatba, amely 22 g/l nátrium-dikromátot tartalmaz 49°C és 60°C között. Miután kivette az alkatrészt a fürdőből, öblítse le vízzel, majd merítse a nátrium-hidroxid oldatba további 30 percre. Öblítse le ismét az alkatrészt vízzel, és szárítsa meg, ezzel befejezve az AAA módszert.
A citromsavas passziválás egyre népszerűbb azoknál a gyártóknál, akik el akarják kerülni az ásványi savak vagy nátrium-dikromátot tartalmazó oldatok használatát, valamint az ártalmatlanítási problémákat és a használatukkal járó nagyobb biztonsági aggályokat. A citromsavat minden szempontból környezetbarátnak tekintik.
Bár a citromsavas passziválás vonzó környezeti előnyökkel jár, azoknak a műhelyeknek, amelyek sikeresen alkalmazták a szervetlen savas passziválást, és nincsenek biztonsági aggályaik, érdemes lehet kitartaniuk amellett. Ha ezek a felhasználók tiszta műhellyel, jól karbantartott és tiszta berendezésekkel, vastartalmú lerakódásoktól mentes hűtőfolyadékkal és jó eredményeket produkáló eljárással rendelkeznek, akkor lehet, hogy nincs valódi szükség változtatásokra.
A citromsavfürdőben történő passziválás számos rozsdamentes acél esetében hasznosnak bizonyult, beleértve számos egyedi rozsdamentes acélminőséget is, amint az a 2. ábrán látható. Az egyszerűség kedvéért az 1. ábrán látható hagyományos salétromsavas passzivációs módszert is feltüntettük. Megjegyzendő, hogy a régebbi salétromsav-összetételeket térfogatszázalékban, míg az újabb citromsavkoncentrációkat tömegszázalékban fejezzük ki. Fontos megjegyezni, hogy ezen eljárások végrehajtásakor az áztatási idő, a fürdő hőmérséklete és a koncentráció gondos egyensúlya kritikus fontosságú a korábban leírt „villanás” elkerülése érdekében.
A passzivációs kezelések az egyes minőségek krómtartalmától és megmunkálási jellemzőitől függően változnak. Figyeljük meg az 1. vagy a 2. eljárásra utaló oszlopokat. Amint a 3. ábra mutatja, az 1. eljárás kevesebb lépést tartalmaz, mint a 2. eljárás.
Laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy a citromsavas passziválás hajlamosabb a „villanó korrózióra”, mint a salétromsavas eljárás. Az ehhez a támadáshoz hozzájáruló tényezők közé tartozik a túl magas fürdőhőmérséklet, a túl hosszú áztatási idő és a fürdő szennyeződése. A korróziógátlókat és más adalékanyagokat, például nedvesítőszereket tartalmazó citromsavtermékek kereskedelmi forgalomban kaphatók, és a jelentések szerint csökkentik a „villanó korrózió” iránti érzékenységet.
A passziválás végső módjának megválasztása az ügyfél által meghatározott elfogadási kritériumoktól függ. Részletekért lásd az ASTM A967 szabványt. A szabvány a www.astm.org címen érhető el.
A passzivált alkatrészek felületének értékelésére gyakran végeznek vizsgálatokat. A megválaszolandó kérdés az, hogy „A passziválás eltávolítja-e a szabad vasat és optimalizálja-e a forgácsolható minőségek korrózióállóságát?”
Fontos, hogy a vizsgálati módszer megfeleljen az értékelt minőségnek. A túl szigorú vizsgálatok a tökéletesen jó anyagokat is megbuktatják, míg a túl laza vizsgálatok a nem megfelelő alkatrészeket is átengedik.
A 400-as sorozatú kiválásos edzésű és forgácsolható rozsdamentes acélokat a legjobban egy olyan szekrényben lehet értékelni, amely képes 100%-os páratartalmat (nedves minták) fenntartani 24 órán át 35°C-on. A keresztmetszet gyakran a legkritikusabb felület, különösen a forgácsolható minőségek esetében. Ennek egyik oka, hogy a szulfid a megmunkálási irányban megnyúlik, metszi ezt a felületet.
A kritikus felületeket felfelé kell helyezni, de a függőlegestől 15-20 fokos szögben, hogy a nedvesség távozhasson. A megfelelően passzivált anyag alig rozsdásodik, bár enyhe foltosodást mutathat.
Az ausztenites rozsdamentes acél minőségeket páratartalom-vizsgálattal is lehet értékelni. Ilyen vizsgálat során vízcseppeknek kell jelen lenniük a minta felületén, ami a rozsda jelenlétével jelzi a szabad vas jelenlétét.
A gyakran használt forgácsolható és nem forgácsolható rozsdamentes acélok citromsav- vagy salétromsavoldatban történő passziválásához eltérő eljárások szükségesek. Az alábbi 3. ábra részletesen ismerteti az eljárás kiválasztását.
(a) Nátrium-hidroxiddal állítsa be a pH-értéket. (b) Lásd a 3. ábrát. (c) A Na2Cr2O7 3 oz/gallon (22 g/l) nátrium-dikromátot jelent 20%-os salétromsavban. E keverék alternatívája az 50%-os salétromsav nátrium-dikromát nélkül.
Gyorsabb módszer az ASTM A380, „Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivate of Rozsdamentes acél alkatrészek, berendezések és rendszerek tisztítására, vízkőmentesítésére és passziválására” szabványban leírt oldat használata. A vizsgálat során az alkatrészt réz-szulfát/kénsav oldattal áttörlik, 6 percig nedvesen tartják, és megfigyelik a rézbevonatot. Alternatív megoldásként az alkatrész 6 percre az oldatba meríthető. Ha a vas feloldódik, rézbevonat keletkezik. Ez a vizsgálat nem alkalmazható élelmiszer-feldolgozó alkatrészek felületén. Nem szabad 400-as sorozatú martenzites vagy alacsony krómtartalmú ferrites acélokhoz sem használni, mivel álpozitív eredmények fordulhatnak elő.
A múltban a passzivált minták értékelésére a 35°C-on (95°F) végzett 5%-os sópermet-tesztet is alkalmazták. Ez a teszt egyes minőségek esetében túl szigorú, és általában nem szükséges a passziválás hatékonyságának megerősítéséhez.
Kerülje a túlzott kloridok használatát, amelyek káros villanásszerű robbanásokat okozhatnak. Ha lehetséges, csak jó minőségű, kevesebb mint 50 ppm kloridot tartalmazó vizet használjon. A csapvíz általában elegendő, és egyes esetekben akár több száz ppm kloridot is tolerálhat.
Fontos a fürdő rendszeres cseréje, hogy elkerüljük a passzivációs potenciál elvesztését, ami átütéshez és alkatrészek károsodásához vezethet. A fürdőt megfelelő hőmérsékleten kell tartani, mivel a megszaporodott hőmérséklet lokális korróziót okozhat.
Fontos, hogy nagy mennyiségű gyártás során nagyon pontos oldatcsere-ütemtervet tartsunk be a szennyeződés lehetőségének minimalizálása érdekében. Kontrollmintát használtunk a fürdő hatékonyságának tesztelésére. Ha a minta megtámadott, ideje kicserélni a fürdőt.
Kérjük, pontosítsa, hogy bizonyos gépek csak rozsdamentes acélt gyártanak; a rozsdamentes acél vágásához ugyanazt az ajánlott hűtőfolyadékot kell használni, minden más fém kivételével.
A DO állvány alkatrészeit egyenként kezelik, hogy elkerüljék a fémek közötti érintkezést. Ez különösen fontos a szabadon megmunkálható rozsdamentes acél esetében, mivel szabadon áramló passziváló és öblítő oldatokra van szükség a korróziós termékek szulfidokban való diffundálásához és a savas zsebek kialakulásának elkerüléséhez.
Ne passziváljon karbonizált vagy nitridált rozsdamentes acél alkatrészeket. Az így kezelt alkatrészek korrózióállósága olyan mértékben csökkenhet, hogy a passziváló fürdő megtámadja őket.
Ne használjon vas szerszámokat olyan műhelykörnyezetben, amely nem különösebben tiszta. Az acél szemcsék elkerülése érdekében használjon keményfém vagy kerámia szerszámokat.
Ne feledjük, hogy a passziváló fürdőben korrózió léphet fel, ha az alkatrészt nem hőkezelik megfelelően. A magas szén- és krómtartalmú martenzites minőségeket edzeni kell a korrózióállóság érdekében.
A passziválást általában a korrózióállóságot fenntartó hőmérsékleten történő megeresztés után végzik.
Ne hagyja figyelmen kívül a salétromsav koncentrációját a passziváló fürdőben. Időszakos ellenőrzéseket kell végezni a Carpenter által biztosított egyszerű titrálási eljárással. Ne passziváljon egyszerre egynél több rozsdamentes acélt. Ez megakadályozza a költséges zavart és elkerüli a galvánreakciókat.
A szerzőkről: Terry A. DeBold rozsdamentes acélötvözet-kutatási és -fejlesztési szakember, James W. Martin pedig rúdkohász a Carpenter Technology Corp.-nál (Reading, PA).
Az egyre szigorúbb felületkezelési előírások világában az egyszerű „érdességmérés” továbbra is hasznos. Nézzük meg, miért fontos a felületmérés, és hogyan ellenőrizhető a gyártócsarnokban kifinomult hordozható mérőeszközökkel.
Biztos benne, hogy a legjobb lapkával rendelkezik ehhez az esztergálási művelethez? Ellenőrizze a forgácsot, különösen, ha felügyelet nélkül hagyja. A forgács jellemzői sokat elárulhatnak.