Anda telah memverifikasi bahwa komponen diproduksi sesuai spesifikasi. Sekarang pastikan Anda mengambil langkah-langkah untuk melindungi komponen-komponen ini di lingkungan yang diharapkan pelanggan Anda. #base
Pasivasi tetap menjadi langkah penting dalam memaksimalkan ketahanan korosi pada komponen dan rakitan yang dibuat dari baja tahan karat. Hal ini dapat menjadi pembeda antara kinerja yang memuaskan dan kegagalan dini. Pasivasi yang tidak tepat dapat menyebabkan korosi.
Pasivasi adalah teknik pasca-fabrikasi yang memaksimalkan ketahanan korosi bawaan dari paduan baja tahan karat yang digunakan untuk membuat benda kerja. Ini bukan penghilangan kerak atau pengecatan.
Tidak ada konsensus mengenai mekanisme pasti bagaimana pasivasi bekerja. Namun, diketahui secara pasti bahwa terdapat lapisan oksida pelindung pada permukaan baja tahan karat yang telah dipasivasi. Lapisan tak terlihat ini dikatakan sangat tipis, kurang dari 0,0000001 inci tebalnya, yang kira-kira 1/100.000 dari ketebalan rambut manusia!
Bagian baja tahan karat yang bersih, baru saja dikerjakan, dipoles, atau diasamkan akan secara otomatis memperoleh lapisan oksida ini karena terpapar oksigen atmosfer. Dalam kondisi ideal, lapisan oksida pelindung ini sepenuhnya menutupi semua permukaan bagian tersebut.
Namun, dalam praktiknya, kontaminan seperti kotoran pabrik atau partikel besi dari alat pemotong dapat menempel pada permukaan komponen baja tahan karat selama proses pengerjaan. Jika tidak dihilangkan, benda asing ini dapat mengurangi efektivitas lapisan pelindung asli.
Selama proses pemesinan, sisa-sisa besi bebas dapat terlepas dari pahat dan berpindah ke permukaan benda kerja baja tahan karat. Dalam beberapa kasus, lapisan tipis karat dapat muncul pada bagian tersebut. Sebenarnya, ini adalah korosi pada baja pahat, bukan logam dasar. Terkadang retakan akibat partikel baja yang tertanam dari pahat potong atau produk korosinya dapat mengikis bagian itu sendiri.
Demikian pula, partikel kecil kotoran metalurgi besi dapat menempel pada permukaan bagian tersebut. Meskipun logam mungkin tampak berkilau dalam keadaan jadinya, setelah terpapar udara, partikel besi bebas yang tak terlihat dapat menyebabkan karat pada permukaan.
Sulfida yang terpapar juga dapat menjadi masalah. Sulfida terbentuk dengan menambahkan sulfur ke baja tahan karat untuk meningkatkan kemampuan pemesinan. Sulfida meningkatkan kemampuan paduan untuk membentuk serpihan selama pemesinan, yang dapat sepenuhnya dihilangkan dari alat potong. Jika komponen tidak dipasivasi dengan benar, sulfida dapat menjadi titik awal korosi permukaan produk industri.
Dalam kedua kasus tersebut, pasivasi diperlukan untuk memaksimalkan ketahanan korosi alami baja tahan karat. Proses ini menghilangkan kontaminan permukaan seperti partikel besi dan partikel besi pada alat potong yang dapat membentuk karat atau menjadi titik awal korosi. Pasivasi juga menghilangkan sulfida yang ditemukan pada permukaan paduan baja tahan karat yang dipotong terbuka.
Prosedur dua langkah memberikan ketahanan korosi terbaik: 1. Pembersihan, prosedur utama, tetapi terkadang diabaikan 2. Perendaman asam atau pasivasi.
Kebersihan harus selalu menjadi prioritas. Permukaan harus dibersihkan secara menyeluruh dari gemuk, cairan pendingin, atau kotoran lainnya untuk memastikan ketahanan korosi yang optimal. Serpihan hasil pemesinan atau kotoran pabrik lainnya dapat dilap dengan lembut dari bagian tersebut. Pembersih atau penghilang gemuk komersial dapat digunakan untuk menghilangkan oli proses atau cairan pendingin. Benda asing seperti oksida termal mungkin perlu dihilangkan dengan metode seperti penggerindaan atau pengasaman.
Terkadang operator mesin mungkin melewatkan pembersihan dasar, karena keliru percaya bahwa pembersihan dan pasivasi akan terjadi bersamaan, hanya dengan merendam bagian yang diminyaki dalam bak asam. Hal itu tidak akan terjadi. Sebaliknya, gemuk yang terkontaminasi bereaksi dengan asam membentuk gelembung udara. Gelembung-gelembung ini menempel pada permukaan benda kerja dan mengganggu proses pasivasi.
Lebih buruk lagi, kontaminasi larutan pasivasi, yang terkadang mengandung konsentrasi klorida yang tinggi, dapat menyebabkan "flash etching". Berbeda dengan menghasilkan lapisan oksida yang diinginkan dengan permukaan yang mengkilap, bersih, dan tahan korosi, flash etching dapat mengakibatkan pengikisan parah atau penghitaman permukaan—suatu kerusakan pada permukaan yang seharusnya dioptimalkan oleh pasivasi.
Komponen baja tahan karat martensitik [magnetik, tahan korosi sedang, kekuatan luluh hingga sekitar 280 ribu psi (1930 MPa)] didinginkan pada suhu tinggi dan kemudian ditempa untuk memberikan kekerasan dan sifat mekanik yang diinginkan. Paduan yang diperkeras dengan pengendapan (yang memiliki kekuatan dan ketahanan korosi yang lebih baik daripada jenis martensitik) dapat diberi perlakuan larutan, dikerjakan sebagian, dianil pada suhu yang lebih rendah, dan kemudian diselesaikan.
Dalam kasus ini, bagian tersebut harus dibersihkan secara menyeluruh dengan cairan penghilang lemak atau pembersih sebelum perlakuan panas untuk menghilangkan sisa-sisa cairan pendingin. Jika tidak, cairan pendingin yang tersisa pada bagian tersebut dapat menyebabkan oksidasi berlebihan. Kondisi ini dapat menyebabkan terbentuknya penyok pada bagian yang lebih kecil setelah penghilangan kerak dengan metode asam atau abrasif. Jika cairan pendingin dibiarkan pada bagian yang mengeras dan mengkilap, seperti di dalam tungku vakum atau di dalam atmosfer pelindung, karburisasi permukaan dapat terjadi, yang mengakibatkan hilangnya ketahanan terhadap korosi.
Setelah dibersihkan secara menyeluruh, bagian-bagian baja tahan karat dapat direndam dalam bak asam pasivasi. Ketiga metode berikut dapat digunakan – pasivasi dengan asam nitrat, pasivasi dengan asam nitrat dan natrium dikromat, dan pasivasi dengan asam sitrat. Metode mana yang akan digunakan bergantung pada jenis baja tahan karat dan kriteria penerimaan yang ditentukan.
Baja tahan karat nikel kromium yang lebih tahan korosi dapat dipasivasi dalam larutan asam nitrat 20% (v/v) (Gambar 1). Seperti yang ditunjukkan dalam tabel, baja tahan karat yang kurang tahan korosi dapat dipasivasi dengan menambahkan natrium dikromat ke dalam larutan asam nitrat untuk membuat larutan lebih oksidatif dan mampu membentuk lapisan pasivasi pada permukaan logam. Pilihan lain untuk mengganti asam nitrat dengan natrium kromat adalah dengan meningkatkan konsentrasi asam nitrat menjadi 50% volume. Penambahan natrium dikromat dan konsentrasi asam nitrat yang lebih tinggi mengurangi kemungkinan terjadinya kilatan yang tidak diinginkan.
Prosedur pasivasi untuk baja tahan karat yang dapat dikerjakan dengan mesin (juga ditunjukkan pada Gambar 1) sedikit berbeda dari prosedur untuk jenis baja tahan karat yang tidak dapat dikerjakan dengan mesin. Hal ini karena selama pasivasi dalam bak asam nitrat, sebagian atau seluruh sulfida yang mengandung sulfur yang dapat dikerjakan dengan mesin akan dihilangkan, sehingga menciptakan ketidakseragaman mikroskopis pada permukaan benda kerja.
Bahkan pencucian air yang biasanya efektif pun dapat meninggalkan sisa asam pada diskontinuitas ini setelah pasivasi. Asam ini akan menyerang permukaan bagian tersebut jika tidak dinetralkan atau dihilangkan.
Untuk pasivasi baja tahan karat yang mudah dikerjakan secara efisien, Carpenter telah mengembangkan proses AAA (Alkaline-Acid-Alkaline), yang menetralkan asam sisa. Metode pasivasi ini dapat diselesaikan dalam waktu kurang dari 2 jam. Berikut adalah proses langkah demi langkahnya:
Setelah proses penghilangan lemak, rendam bagian-bagian tersebut dalam larutan natrium hidroksida 5% pada suhu 71°C hingga 82°C selama 30 menit. Kemudian bilas bagian-bagian tersebut secara menyeluruh dengan air. Selanjutnya, rendam bagian tersebut selama 30 menit dalam larutan asam nitrat 20% (v/v) yang mengandung 22 g/l natrium dikromat pada suhu 49°C hingga 60°C. Setelah mengeluarkan bagian tersebut dari rendaman, bilas dengan air, lalu rendam dalam larutan natrium hidroksida selama 30 menit. Bilas bagian tersebut kembali dengan air dan keringkan, sehingga metode AAA selesai.
Passivasi dengan asam sitrat semakin populer di kalangan produsen yang ingin menghindari penggunaan asam mineral atau larutan yang mengandung natrium dikromat, serta masalah pembuangan dan peningkatan kekhawatiran keselamatan yang terkait dengan penggunaannya. Asam sitrat dianggap ramah lingkungan dalam segala hal.
Meskipun pasivasi asam sitrat menawarkan manfaat lingkungan yang menarik, toko-toko yang telah berhasil menggunakan pasivasi asam anorganik dan tidak memiliki masalah keamanan mungkin ingin tetap menggunakan metode tersebut. Jika pengguna ini memiliki bengkel yang bersih, peralatan dalam kondisi baik dan bersih, cairan pendingin bebas dari endapan besi dari pabrik, dan prosesnya menghasilkan hasil yang baik, mungkin tidak ada kebutuhan nyata untuk perubahan.
Passivasi dengan larutan asam sitrat telah terbukti bermanfaat untuk berbagai jenis baja tahan karat, termasuk beberapa jenis baja tahan karat tertentu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Untuk kemudahan, Gambar 2.1 menyertakan metode passivasi tradisional dengan asam nitrat. Perhatikan bahwa formulasi asam nitrat lama dinyatakan sebagai persentase volume, sedangkan konsentrasi asam sitrat baru dinyatakan sebagai persentase massa. Penting untuk dicatat bahwa ketika melakukan prosedur ini, keseimbangan yang cermat antara waktu perendaman, suhu larutan, dan konsentrasi sangat penting untuk menghindari "penguapan mendadak" yang dijelaskan di atas.
Pasivasi bervariasi tergantung pada kandungan kromium dan karakteristik pemrosesan masing-masing varietas. Perhatikan kolom untuk Proses 1 atau Proses 2. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, Proses 1 memiliki langkah yang lebih sedikit daripada Proses 2.
Uji laboratorium menunjukkan bahwa proses pasivasi asam sitrat lebih rentan terhadap "pendidihan" dibandingkan proses asam nitrat. Faktor-faktor yang berkontribusi terhadap serangan ini meliputi suhu larutan yang terlalu tinggi, waktu perendaman yang terlalu lama, dan kontaminasi larutan. Produk berbasis asam sitrat yang mengandung penghambat korosi dan aditif lain seperti zat pembasah tersedia secara komersial dan dilaporkan dapat mengurangi kerentanan terhadap "korosi kilat".
Pilihan akhir metode pasivasi akan bergantung pada kriteria penerimaan yang ditetapkan oleh pelanggan. Lihat ASTM A967 untuk detailnya. Dokumen tersebut dapat diakses di www.astm.org.
Pengujian sering dilakukan untuk mengevaluasi permukaan bagian yang dipasivasi. Pertanyaan yang perlu dijawab adalah “Apakah pasivasi menghilangkan besi bebas dan mengoptimalkan ketahanan korosi paduan untuk pemotongan otomatis?”
Penting agar metode pengujian sesuai dengan kelas yang dievaluasi. Pengujian yang terlalu ketat tidak akan meloloskan materi yang benar-benar bagus, sementara pengujian yang terlalu lemah akan meloloskan bagian-bagian yang tidak memuaskan.
Baja tahan karat seri 400 dengan pH dan kemudahan pemesinan paling baik dievaluasi dalam ruang yang mampu mempertahankan kelembapan 100% (sampel basah) selama 24 jam pada suhu 95°F (35°C). Penampang melintang seringkali merupakan permukaan yang paling kritis, terutama untuk jenis baja yang mudah dipotong. Salah satu alasannya adalah karena sulfida tertarik ke arah mesin melintasi permukaan ini.
Permukaan kritis harus diposisikan menghadap ke atas, tetapi dengan sudut 15 hingga 20 derajat dari vertikal, untuk memungkinkan hilangnya kelembapan. Material yang dipasivasi dengan benar hampir tidak akan berkarat, meskipun bintik-bintik kecil mungkin muncul di permukaannya.
Jenis baja tahan karat austenitik juga dapat dievaluasi dengan pengujian kelembaban. Dalam pengujian ini, tetesan air harus ada di permukaan spesimen, yang menunjukkan adanya besi bebas dengan adanya karat.
Prosedur pasivasi untuk baja tahan karat otomatis dan manual yang umum digunakan dalam larutan asam sitrat atau asam nitrat memerlukan proses yang berbeda. Gambar 3 di bawah ini memberikan detail tentang pemilihan proses.
(a) Sesuaikan pH dengan natrium hidroksida. (b) Lihat gambar 3(c) Na2Cr2O7 adalah 3 ons/gal (22 g/L) natrium dikromat dalam asam nitrat 20%. Alternatif untuk campuran ini adalah asam nitrat 50% tanpa natrium dikromat.
Pendekatan yang lebih cepat adalah menggunakan ASTM A380, Standar Praktik untuk Pembersihan, Penghilangan Kerak, dan Pasivasi Bagian, Peralatan, dan Sistem Baja Tahan Karat. Uji ini meliputi menyeka bagian tersebut dengan larutan tembaga sulfat/asam sulfat, membiarkannya basah selama 6 menit, dan mengamati pelapisan tembaga. Sebagai alternatif, bagian tersebut dapat direndam dalam larutan selama 6 menit. Jika besi larut, pelapisan tembaga terjadi. Uji ini tidak berlaku untuk permukaan bagian pengolahan makanan. Selain itu, uji ini tidak boleh digunakan pada baja martensitik seri 400 atau baja feritik kromium rendah karena dapat menghasilkan hasil positif palsu.
Secara historis, uji semprot garam 5% pada suhu 95°F (35°C) juga telah digunakan untuk mengevaluasi sampel yang dipasivasi. Uji ini terlalu ketat untuk beberapa kultivar dan umumnya tidak diperlukan untuk mengkonfirmasi efektivitas pasivasi.
Hindari penggunaan klorida berlebih, yang dapat menyebabkan kebakaran berbahaya. Gunakan hanya air berkualitas tinggi dengan kandungan klorida kurang dari 50 bagian per juta (ppm) jika memungkinkan. Air keran biasanya sudah cukup, dan dalam beberapa kasus dapat mentolerir hingga beberapa ratus bagian per juta klorida.
Penting untuk mengganti cairan pelapis secara teratur agar tidak kehilangan potensi pasivasi, yang dapat menyebabkan sambaran petir dan kerusakan pada komponen. Cairan pelapis harus dijaga pada suhu yang tepat, karena suhu yang tidak terkontrol dapat menyebabkan korosi lokal.
Penting untuk mengikuti jadwal penggantian larutan yang sangat spesifik selama produksi massal untuk meminimalkan kemungkinan kontaminasi. Sampel kontrol digunakan untuk menguji efektivitas larutan. Jika spesimen telah terkontaminasi, saatnya untuk mengganti larutan.
Harap diperhatikan bahwa beberapa mesin hanya memproduksi baja tahan karat; gunakan cairan pendingin yang sama untuk memotong baja tahan karat dan jangan gunakan untuk logam lainnya.
Bagian-bagian rak DO dikerjakan secara terpisah untuk menghindari kontak logam ke logam. Hal ini sangat penting untuk pengerjaan bebas baja tahan karat, karena larutan pasivasi dan pembilas yang mudah mengalir diperlukan untuk menyebarkan produk korosi sulfida dan mencegah pembentukan kantung asam.
Jangan melakukan pasivasi pada bagian baja tahan karat yang telah dikarburisasi atau dinitrida. Ketahanan korosi bagian yang diperlakukan dengan cara ini dapat berkurang sedemikian rupa sehingga dapat rusak di dalam bak pasivasi.
Jangan menggunakan perkakas logam besi di kondisi bengkel yang tidak terlalu bersih. Serpihan baja dapat dihindari dengan menggunakan perkakas karbida atau keramik.
Perlu diingat bahwa korosi dapat terjadi di dalam bak pasivasi jika bagian tersebut belum diberi perlakuan panas dengan benar. Baja martensitik dengan kandungan karbon dan kromium tinggi harus dikeraskan agar tahan terhadap korosi.
Pasivasi biasanya dilakukan setelah proses tempering selanjutnya pada suhu yang mempertahankan ketahanan terhadap korosi.
Jangan mengabaikan konsentrasi asam nitrat dalam bak pasivasi. Pemeriksaan berkala harus dilakukan menggunakan prosedur titrasi sederhana yang disarankan oleh Carpenter. Jangan melakukan pasivasi lebih dari satu baja tahan karat sekaligus. Hal ini mencegah kebingungan yang mahal dan mencegah reaksi galvanik.
Tentang Penulis: Terry A. DeBold adalah Spesialis Litbang Paduan Baja Tahan Karat dan James W. Martin adalah Spesialis Metalurgi Batang di Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsylvania).
Berapa biayanya? Berapa banyak ruang yang saya butuhkan? Masalah lingkungan apa yang akan saya hadapi? Seberapa sulit proses pembelajarannya? Apa sebenarnya anodisasi itu? Berikut adalah jawaban atas pertanyaan-pertanyaan awal para ahli tentang anodisasi interior.
Untuk mendapatkan hasil yang konsisten dan berkualitas tinggi dari proses penggerindaan tanpa pusat (centerless grinding), diperlukan pemahaman dasar. Sebagian besar masalah aplikasi yang terkait dengan penggerindaan tanpa pusat muncul karena kurangnya pemahaman tentang prinsip-prinsip dasarnya. Artikel ini menjelaskan mengapa proses yang sederhana ini berhasil dan bagaimana menggunakannya secara paling efektif di bengkel Anda.