Hai verificato che le parti siano prodotte secondo le specifiche.Ora assicurati di adottare misure per proteggere queste parti nell'ambiente che i tuoi clienti si aspettano.#base
La passivazione rimane un passo importante per massimizzare la resistenza alla corrosione di parti e assiemi lavorati in acciaio inossidabile.Questo può fare la differenza tra prestazioni soddisfacenti e guasti prematuri.Una passivazione errata può causare corrosione.
La passivazione è una tecnica post-fabbricazione che massimizza la resistenza intrinseca alla corrosione delle leghe di acciaio inossidabile da cui è realizzato il pezzo.Non si tratta di decalcificazione o verniciatura.
Non c'è consenso sul meccanismo esatto con cui funziona la passivazione.Ma è noto per certo che sulla superficie dell'acciaio inossidabile passivato è presente un film protettivo di ossido.Si dice che questo film invisibile sia estremamente sottile, meno di 0,0000001 pollici di spessore, che è circa 1/100.000 dello spessore di un capello umano!
Una parte in acciaio inossidabile pulita, appena lavorata, lucidata o decapata acquisirà automaticamente questo film di ossido a causa dell'esposizione all'ossigeno atmosferico.In condizioni ideali, questo strato protettivo di ossido copre completamente tutte le superfici del pezzo.
In pratica, tuttavia, contaminanti come sporco di fabbrica o particelle di ferro provenienti da utensili da taglio possono depositarsi sulla superficie delle parti in acciaio inossidabile durante la lavorazione.Se non rimossi, questi corpi estranei possono ridurre l'efficacia del film protettivo originale.
Durante la lavorazione, le tracce di ferro libero possono essere rimosse dall'utensile e trasferite sulla superficie del pezzo in acciaio inossidabile.In alcuni casi, sulla parte può comparire un sottile strato di ruggine.In realtà, questa è la corrosione dell'acciaio per utensili, non il metallo di base.A volte le crepe dovute a particelle di acciaio incorporate dagli utensili da taglio o dai loro prodotti di corrosione possono erodere la parte stessa.
Allo stesso modo, piccole particelle di sporco metallurgico ferroso possono aderire alla superficie della parte.Sebbene il metallo possa apparire brillante nel suo stato finito, dopo l'esposizione all'aria, particelle invisibili di ferro libero possono causare ruggine superficiale.
Anche i solfuri esposti possono essere un problema.Sono realizzati aggiungendo zolfo all'acciaio inossidabile per migliorare la lavorabilità.I solfuri aumentano la capacità della lega di formare trucioli durante la lavorazione, che possono essere completamente rimossi dall'utensile da taglio.Se le parti non sono opportunamente passivate, i solfuri possono diventare il punto di partenza per la corrosione superficiale dei prodotti industriali.
In entrambi i casi, è necessaria la passivazione per massimizzare la naturale resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile.Rimuove i contaminanti superficiali come particelle di ferro e particelle di ferro negli utensili da taglio che possono formare ruggine o diventare il punto di partenza per la corrosione.La passivazione rimuove anche i solfuri presenti sulla superficie delle leghe di acciaio inossidabile a taglio aperto.
Una procedura in due fasi fornisce la migliore resistenza alla corrosione: 1. Pulizia, la procedura principale, ma a volte trascurata 2. Bagno acido o passivazione.
La pulizia dovrebbe essere sempre una priorità.Le superfici devono essere accuratamente pulite da grasso, refrigerante o altri detriti per garantire un'ottimale resistenza alla corrosione.I detriti di lavorazione o altra sporcizia di fabbrica possono essere rimossi delicatamente dalla parte.Sgrassatori o detergenti commerciali possono essere utilizzati per rimuovere oli di processo o refrigeranti.Potrebbe essere necessario rimuovere corpi estranei come gli ossidi termici con metodi come la molatura o il decapaggio.
A volte l'operatore della macchina può saltare la pulizia di base, credendo erroneamente che la pulizia e la passivazione avverranno contemporaneamente, semplicemente immergendo la parte oliata in un bagno acido.Non succederà.Al contrario, il grasso contaminato reagisce con l'acido formando bolle d'aria.Queste bolle si raccolgono sulla superficie del pezzo e interferiscono con la passivazione.
Peggio ancora, la contaminazione delle soluzioni di passivazione, che a volte contengono alte concentrazioni di cloruri, può causare un "flash".Contrariamente alla produzione del film di ossido desiderato con una superficie lucida, pulita e resistente alla corrosione, l'incisione flash può provocare gravi incisioni o annerimenti della superficie, un deterioramento della superficie che la passivazione è progettata per ottimizzare.
Le parti in acciaio inossidabile martensitico [magnetiche, moderatamente resistenti alla corrosione, resistenza allo snervamento fino a circa 280 mila psi (1930 MPa)] vengono temprate ad alte temperature e quindi temprate per fornire la durezza e le proprietà meccaniche desiderate.Le leghe indurite per precipitazione (che hanno una migliore forza e resistenza alla corrosione rispetto ai gradi martensitici) possono essere trattate in soluzione, parzialmente lavorate, invecchiate a temperature inferiori e quindi rifinite.
In questo caso, la parte deve essere accuratamente pulita con uno sgrassatore o detergente prima del trattamento termico per rimuovere eventuali tracce di fluido da taglio.In caso contrario, il refrigerante rimasto sulla parte potrebbe causare un'eccessiva ossidazione.Questa condizione può causare la formazione di ammaccature su parti più piccole dopo la decalcificazione con metodi acidi o abrasivi.Se il refrigerante viene lasciato su parti temprate lucide, come in un forno a vuoto o in un'atmosfera protettiva, può verificarsi la carburazione superficiale, con conseguente perdita di resistenza alla corrosione.
Dopo un'accurata pulizia, le parti in acciaio inox possono essere immerse in un bagno acido passivante.È possibile utilizzare uno qualsiasi dei tre metodi: passivazione con acido nitrico, passivazione con acido nitrico con bicromato di sodio e passivazione con acido citrico.Il metodo da utilizzare dipende dal grado dell'acciaio inossidabile e dai criteri di accettazione specificati.
Gradi di nichel-cromo più resistenti alla corrosione possono essere passivati ​​in un bagno di acido nitrico al 20% (v/v) (Figura 1).Come mostrato in tabella, gli acciai inossidabili meno resistenti possono essere passivati ​​aggiungendo bicromato di sodio ad un bagno di acido nitrico per rendere la soluzione più ossidante e capace di formare un film passivante sulla superficie metallica.Un'altra opzione per sostituire l'acido nitrico con il cromato di sodio è aumentare la concentrazione di acido nitrico al 50% in volume.Sia l'aggiunta di bicromato di sodio che la maggiore concentrazione di acido nitrico riducono la probabilità di un flash indesiderato.
La procedura di passivazione per gli acciai inossidabili lavorabili (mostrata anche in Fig. 1) è leggermente diversa dalla procedura per i gradi di acciaio inossidabile non lavorabili.Questo perché durante la passivazione in un bagno di acido nitrico alcuni o tutti i solfuri contenenti zolfo lavorabili vengono rimossi, creando disomogeneità microscopiche sulla superficie del pezzo.
Anche un lavaggio con acqua normalmente efficace può lasciare acido residuo in queste discontinuità dopo la passivazione.Questo acido attaccherà la superficie della parte se non neutralizzato o rimosso.
Per una passivazione efficiente dell'acciaio inossidabile facile da lavorare, Carpenter ha sviluppato il processo AAA (Alkaline-Acid-Alkaline), che neutralizza l'acido residuo.Questo metodo di passivazione può essere completato in meno di 2 ore.Ecco il processo passo dopo passo:
Dopo lo sgrassaggio, immergere le parti in una soluzione di idrossido di sodio al 5% a una temperatura compresa tra 71 °C e 82 °C (da 160 °F a 180 °F) per 30 minuti.Quindi sciacquare accuratamente le parti in acqua.Quindi immergere la parte per 30 minuti in una soluzione di acido nitrico al 20% (v/v) contenente 3 oz/gal (22 g/l) di bicromato di sodio a una temperatura compresa tra 49 °C e 60 °C (da 120 °F a 140 °F).) Dopo aver rimosso la parte dal bagno, sciacquarla con acqua, quindi immergerla in una soluzione di idrossido di sodio per 30 minuti.Sciacquare nuovamente la parte con acqua e asciugare, completando il metodo AAA.
La passivazione con acido citrico sta diventando sempre più popolare tra i produttori che vogliono evitare l'uso di acidi minerali o soluzioni contenenti bicromato di sodio, così come i problemi di smaltimento e i maggiori problemi di sicurezza associati al loro utilizzo.L'acido citrico è considerato ecologico a tutti gli effetti.
Sebbene la passivazione con acido citrico offra interessanti vantaggi ambientali, i negozi che hanno avuto successo con la passivazione con acido inorganico e non hanno problemi di sicurezza potrebbero voler mantenere la rotta.Se questi utenti hanno un'officina pulita, l'attrezzatura è in buone condizioni e pulita, il refrigerante è privo di depositi ferrosi di fabbrica e il processo sta producendo buoni risultati, potrebbe non esserci una reale necessità di cambiamento.
La passivazione con bagno di acido citrico si è rivelata utile per un'ampia gamma di acciai inossidabili, inclusi diversi gradi individuali di acciaio inossidabile, come mostrato nella Figura 2. Per comodità, la Figura 2.1 include il metodo tradizionale di passivazione con acido nitrico.Si noti che le vecchie formulazioni di acido nitrico sono espresse in percentuale in volume, mentre le nuove concentrazioni di acido citrico sono espresse in percentuale in massa.È importante notare che durante l'esecuzione di queste procedure, è fondamentale un attento equilibrio tra tempo di immersione, temperatura del bagno e concentrazione per evitare il "lampeggio" sopra descritto.
La passivazione varia a seconda del contenuto di cromo e delle caratteristiche di lavorazione di ciascuna varietà.Notare le colonne per Processo 1 o Processo 2. Come mostrato nella Figura 3, Processo 1 ha meno passaggi rispetto a Processo 2.
Test di laboratorio hanno dimostrato che il processo di passivazione con acido citrico è più soggetto a "bollitura" rispetto al processo con acido nitrico.I fattori che contribuiscono a questo attacco includono una temperatura del bagno troppo alta, un tempo di immersione troppo lungo e la contaminazione del bagno.I prodotti a base di acido citrico contenenti inibitori di corrosione e altri additivi come agenti bagnanti sono disponibili in commercio e si dice che riducano la suscettibilità alla "corrosione rapida".
La scelta finale del metodo di passivazione dipenderà dai criteri di accettazione stabiliti dal cliente.Vedere ASTM A967 per i dettagli.Si può accedere a www.astm.org.
Spesso vengono eseguiti test per valutare la superficie delle parti passivate.La domanda a cui rispondere è “La passivazione rimuove il ferro libero e ottimizza la resistenza alla corrosione delle leghe per il taglio automatico?”
È importante che il metodo di test corrisponda alla classe valutata.I test troppo severi non supereranno materiali assolutamente buoni, mentre i test troppo deboli supereranno parti insoddisfacenti.
Il PH e gli acciai inossidabili della serie 400 di facile lavorazione vengono valutati al meglio in una camera in grado di mantenere il 100% di umidità (campione bagnato) per 24 ore a 95°F (35°C).La sezione trasversale è spesso la superficie più critica, soprattutto per le qualità a taglio libero.Uno dei motivi è che il solfuro viene tirato nella direzione della macchina attraverso questa superficie.
Le superfici critiche devono essere posizionate verso l'alto, ma con un angolo compreso tra 15 e 20 gradi rispetto alla verticale, per consentire la perdita di umidità.Il materiale opportunamente passivato difficilmente arrugginisce, sebbene su di esso possano apparire piccole macchie.
I gradi di acciaio inossidabile austenitico possono anche essere valutati mediante test di umidità.In questo test dovrebbero essere presenti gocce d'acqua sulla superficie del provino, indicando ferro libero dalla presenza di ruggine.
Le procedure di passivazione per gli acciai inossidabili automatici e manuali di uso comune in soluzioni di acido citrico o nitrico richiedono processi diversi.Sulla fig.3 di seguito fornisce dettagli sulla selezione del processo.
(a) Regolare il pH con idrossido di sodio.(b) Vedi fig.3(c) Na2Cr2O7 è 3 once/gal (22 g/L) di dicromato di sodio in acido nitrico al 20%.Un'alternativa a questa miscela è l'acido nitrico al 50% senza bicromato di sodio.
Un approccio più rapido consiste nell'utilizzare ASTM A380, Standard Practice for Cleaning, Decalcing, and Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment, and Systems.Il test include la pulizia della parte con una soluzione di solfato di rame/acido solforico, mantenendola bagnata per 6 minuti e osservando la placcatura in rame.In alternativa, la parte può essere immersa nella soluzione per 6 minuti.Se il ferro si dissolve, si verifica la placcatura in rame.Questo test non si applica alle superfici delle parti di lavorazione degli alimenti.Inoltre, non deve essere utilizzato su acciai martensitici serie 400 o acciai ferritici a basso contenuto di cromo poiché potrebbero verificarsi risultati falsi positivi.
Storicamente, il test in nebbia salina al 5% a 35°C (95°F) è stato utilizzato anche per valutare i campioni passivati.Questo test è troppo severo per alcune cultivar e generalmente non è richiesto per confermare l'efficacia della passivazione.
Evitare l'uso di cloruri in eccesso, che possono causare pericolose fiammate.Utilizzare solo acqua di alta qualità con meno di 50 parti per milione (ppm) di cloruro quando possibile.L'acqua del rubinetto è generalmente sufficiente e in alcuni casi può sopportare fino a diverse centinaia di parti per milione di cloruri.
È importante sostituire regolarmente il bagno per non perdere il potenziale di passivazione, che può portare a fulmini e danni alle parti.Il bagno deve essere mantenuto alla giusta temperatura, in quanto temperature non controllate possono causare corrosione localizzata.
È importante seguire un programma di cambio soluzione molto specifico durante i grandi cicli di produzione per ridurre al minimo la possibilità di contaminazione.Un campione di controllo è stato utilizzato per testare l'efficacia del bagno.Se l'esemplare è stato attaccato, è il momento di sostituire il bagno.
Si prega di notare che alcune macchine producono solo acciaio inossidabile;utilizzare lo stesso refrigerante preferito per il taglio dell'acciaio inossidabile ad esclusione di tutti gli altri metalli.
Le parti del rack DO sono lavorate separatamente per evitare il contatto metallo-metallo.Ciò è particolarmente importante per la lavorazione libera dell'acciaio inossidabile, poiché sono necessarie soluzioni di passivazione e flussaggio scorrevoli per diffondere i prodotti di corrosione del solfuro e prevenire la formazione di sacche di acido.
Non passivare parti in acciaio inox cementate o nitrurate.La resistenza alla corrosione delle parti trattate in questo modo può essere ridotta a tal punto che possono essere danneggiate nel bagno di passivazione.
Non utilizzare utensili in metallo ferroso in condizioni di officina non particolarmente pulite.I trucioli di acciaio possono essere evitati utilizzando utensili in carburo o ceramica.
Tenere presente che la corrosione può verificarsi nel bagno di passivazione se la parte non è stata adeguatamente trattata termicamente.I gradi martensitici con alto contenuto di carbonio e cromo devono essere induriti per resistere alla corrosione.
La passivazione viene solitamente effettuata dopo successivo rinvenimento a temperature che mantengono la resistenza alla corrosione.
Non trascurare la concentrazione di acido nitrico nel bagno di passivazione.I controlli periodici devono essere effettuati utilizzando la semplice procedura di titolazione suggerita da Carpenter.Non passivare più di un acciaio inossidabile alla volta.Questo evita costose confusioni e impedisce reazioni galvaniche.
Informazioni sugli autori: Terry A. DeBold è uno specialista in ricerca e sviluppo di leghe di acciaio inossidabile e James W. Martin è uno specialista in metallurgia delle barre presso Carpenter Technology Corp.(Lettura, Pennsylvania).
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