אימתת שהחלקים מיוצרים לפי המפרט. כעת ודא שאתה נוקט צעדים כדי להגן על חלקים אלה בסביבה שהלקוחות שלך מצפים לה. #base
פסיבציה נותרה שלב חשוב במקסום עמידות בפני קורוזיה של חלקים ומכלולים המיוצרים מפלדת אל-חלד. זה יכול להיות ההבדל בין ביצועים משביעי רצון לכשל בטרם עת. פסיבציה שגויה עלולה לגרום לקורוזיה.
פסיבציה היא טכניקה לאחר ייצור הממקסמת את עמידות הקורוזיה הטבועה של סגסוגות הנירוסטה מהן עשוי חומר העבודה. זוהי אינה הסרת אבנית או צביעה.
אין קונצנזוס לגבי המנגנון המדויק שבו פועלת הפסיבציה. אך ידוע בוודאות שיש שכבת תחמוצת מגן על פני השטח של פלדת אל-חלד שעברה פסיבציה. שכבה בלתי נראית זו נחשבת דקה ביותר, בעובי של פחות מ-0.0000001 אינץ', שהיא בערך אלית מעוביה של שערת אדם!
חלק נירוסטה נקי, שעבר עיבוד שבבי, ליטוש או כבישה טרייה, יקבל באופן אוטומטי שכבת תחמוצת זו עקב חשיפה לחמצן אטמוספרי. בתנאים אידיאליים, שכבת תחמוצת מגן זו מכסה לחלוטין את כל משטחי החלק.
אולם, בפועל, מזהמים כגון לכלוך מהמפעל או חלקיקי ברזל מכלי חיתוך יכולים להגיע על פני השטח של חלקי נירוסטה במהלך העיבוד. אם לא יוסרו, גופים זרים אלה עלולים להפחית את יעילות שכבת המגן המקורית.
במהלך עיבוד שבבי, עקבות של ברזל חופשי עלולות להיסר מהכלי ולהועבר אל פני השטח של חומר העבודה מפלדת אל-חלד. במקרים מסוימים, שכבה דקה של חלודה עשויה להופיע על החלק. למעשה, זוהי קורוזיה של פלדת הכלים, ולא של מתכת הבסיס. לעיתים, סדקים מחלקיקי פלדה משובצים בכלי חיתוך או תוצרי הקורוזיה שלהם עלולים לשחוק את החלק עצמו.
באופן דומה, חלקיקים קטנים של לכלוך מטלורגי ברזלי יכולים להידבק לפני השטח של החלק. למרות שהמתכת עשויה להיראות מבריקה במצבה המוגמר, לאחר חשיפה לאוויר, חלקיקים בלתי נראים של ברזל חופשי יכולים לגרום לחלודה על פני השטח.
סולפידים חשופים יכולים גם הם להוות בעיה. הם מיוצרים על ידי הוספת גופרית לפלדת אל-חלד כדי לשפר את יכולת העיבוד. סולפידים מגבירים את יכולת הסגסוגת ליצור שבבים במהלך העיבוד, אותם ניתן להסיר לחלוטין מכלי החיתוך. אם חלקים אינם עוברים פסיבציה כראוי, סולפידים יכולים להפוך לנקודת המוצא לקורוזיה על פני השטח של מוצרים תעשייתיים.
בשני המקרים, פסיבציה נדרשת כדי למקסם את עמידותה הטבעית של פלדת האל-חלד בפני קורוזיה. היא מסירה מזהמים על פני השטח כגון חלקיקי ברזל וחלקיקי ברזל בכלי חיתוך שיכולים ליצור חלודה או להפוך לנקודת מוצא לקורוזיה. פסיבציה מסירה גם סולפידים הנמצאים על פני השטח של סגסוגות פלדת אל-חלד בחיתוך פתוח.
הליך דו-שלבי מספק את עמידות הקורוזיה הטובה ביותר: 1. ניקוי, ההליך העיקרי, אך לעיתים מוזנח. 2. אמבט חומצה או פסיבציה.
ניקוי צריך להיות תמיד בראש סדר העדיפויות. יש לנקות היטב את המשטחים משומן, נוזל קירור או פסולת אחרת כדי להבטיח עמידות אופטימלית בפני קורוזיה. ניתן לנגב בעדינות פסולת עיבוד שבבי או לכלוך אחר מהמפעל מהחלק. ניתן להשתמש במסירי שומנים או חומרי ניקוי מסחריים להסרת שמני תהליך או נוזלי קירור. ייתכן שיהיה צורך להסיר חומרים זרים כגון תחמוצות תרמיות באמצעות שיטות כגון טחינה או כבישה.
לעיתים, מפעיל המכונה עלול לדלג על ניקוי בסיסי, מתוך אמונה טעות שניקוי ופסיבציה יתרחשו בו זמנית, פשוט על ידי טבילת החלק המשומן באמבט חומצה. זה לא יקרה. לעומת זאת, גריז מזוהם מגיב עם חומצה ויוצר בועות אוויר. בועות אלו מצטברות על פני חומר העבודה ומפריעות לפסיבציה.
גרוע מכך, זיהום של תמיסות פסיבציה, שלעיתים מכילות ריכוזים גבוהים של כלורידים, עלול לגרום ל"הבזק". בניגוד ליצירת שכבת התחמוצת הרצויה עם משטח מבריק, נקי ועמיד בפני קורוזיה, איכול הבזק עלול לגרום לאיכול או השחרה חמורים של המשטח - הידרדרות במשטח שפסיבציה נועדה לייעל.
חלקי פלדת אל-חלד מרטנזיטית [מגנטיים, עמידים בפני קורוזיה במידה בינונית, חוזק כניעה של עד כ-280 אלף psi (1930 MPa)] עוברים קירור בטמפרטורות גבוהות ולאחר מכן מחוסמים כדי לספק את הקשיות והתכונות המכניות הרצויות. סגסוגות מוקשחות במשקע (בעלות חוזק ועמידות טובים יותר בפני קורוזיה מאשר חלקי פלדת אל-חלד מרטנזיטית) ניתנות לטיפול בתמיסה, עיבוד חלקי, יישור בטמפרטורות נמוכות יותר ולאחר מכן גימור.
במקרה זה, יש לנקות את החלק ביסודיות בעזרת מסיר שומנים או חומר ניקוי לפני טיפול בחום כדי להסיר כל שאריות של נוזל חיתוך. אחרת, נוזל קירור שנותר על החלק עלול לגרום לחמצון מוגזם. מצב זה עלול לגרום להיווצרות שקעים על חלקים קטנים יותר לאחר הסרת אבנית באמצעות חומצה או שיטות שוחקות. אם נוזל קירור נשאר על חלקים מבריקים וקשים, כגון בתנור ואקום או באטמוספרה מגנה, עלולה להתרחש קרבוריזציה של פני השטח, וכתוצאה מכך אובדן עמידות בפני קורוזיה.
לאחר ניקוי יסודי, ניתן לטבול חלקי נירוסטה באמבט חומצה פסיבית. ניתן להשתמש בכל אחת משלוש השיטות - פסיבציה עם חומצה חנקתית, פסיבציה עם חומצה חנקתית עם נתרן דיכרומט, ופסיבציה עם חומצת לימון. השיטה שבה יש להשתמש תלויה בדרגת הנירוסטה ובקריטריוני הקבלה שצוינו.
ניתן לפסיבי פלדות ניקל-כרום עמידות יותר בפני קורוזיה באמבט חומצה חנקתית בריכוז 20% (v/v) (איור 1). כפי שמוצג בטבלה, ניתן לפסיבי פלדות אל-חלד פחות עמידות על ידי הוספת נתרן דיכרומט לאמבט חומצה חנקתית כדי להפוך את התמיסה לחמצונית יותר וליצור שכבה פסיבית על פני המתכת. אפשרות נוספת להחלפת חומצה חנקתית בנתרן כרומט היא להגדיל את ריכוז חומצת החנקתית ל-50% לפי נפח. גם הוספת נתרן דיכרומט וגם הריכוז הגבוה יותר של חומצה חנקתית מפחיתים את הסבירות להבזק לא רצוי.
הליך הפסיבציה עבור פלדות אל-חלד הניתנות לעיבוד שבבי (מוצג גם באיור 1) שונה במקצת מההליך עבור סוגי פלדות אל-חלד שאינן ניתנות לעיבוד שבבי. הסיבה לכך היא שבמהלך הפסיבציה באמבט חומצה חנקתית, חלק או כל הסולפידים המכילים גופרית הניתנים לעיבוד שבבי מוסרים, ויוצרים אי-הומוגניות מיקרוסקופיות על פני השטח של חומר העבודה.
אפילו שטיפה יעילה במים בדרך כלל יכולה להשאיר חומצה שיורית באי-רציפות אלה לאחר הפסיבציה. חומצה זו תתקוף את פני השטח של החלק אם לא תנטרל או תסיר אותה.
לפסיבציה יעילה של פלדת אל-חלד קלה לעיבוד, פיתחה חברת Carpenter את תהליך AAA (אלקליין-חומצה-אלקליין), אשר מנטרל חומצה שיורית. ניתן להשלים שיטת פסיבציה זו בפחות משעתיים. להלן התהליך שלב אחר שלב:
לאחר הסרת השומנים, יש להשרות את החלקים בתמיסת נתרן הידרוקסיד 5% בטמפרטורה של 71°C עד 82°C למשך 30 דקות. לאחר מכן יש לשטוף את החלקים היטב במים. לאחר מכן, יש לטבול את החלק למשך 30 דקות בתמיסת חומצה חנקתית 20% (v/v) המכילה 22 גרם/ליטר נתרן דיכרומט בטמפרטורה של 49°C עד 60°C. לאחר הוצאת החלק מהאמבטיה, יש לשטוף אותו במים, ולאחר מכן לטבול אותו בתמיסת נתרן הידרוקסיד למשך 30 דקות. יש לשטוף את החלק שוב במים וייבשו, תוך השלמת שיטת AAA.
פסיבציה של חומצת לימון הופכת פופולרית יותר ויותר בקרב יצרנים המעוניינים להימנע משימוש בחומצות מינרליות או בתמיסות המכילות נתרן דיכרומט, כמו גם מבעיות סילוק וחששות בטיחות מוגברים הקשורים לשימוש בהן. חומצת לימון נחשבת ידידותית לסביבה מכל הבחינות.
בעוד שפסיבציה של חומצת לימון מציעה יתרונות סביבתיים אטרקטיביים, חנויות שהצליחו עם פסיבציה של חומצה אנאורגנית ואין להן חששות בטיחותיים עשויות לרצות להמשיך בדרך. אם למשתמשים אלו יש סדנה נקייה, הציוד במצב טוב ונקי, נוזל הקירור נקי ממשקעי ברזל מהמפעל, והתהליך מניב תוצאות טובות, ייתכן שאין צורך ממשי בשינוי.
פסיבציה באמבט חומצת לימון נמצאה יעילה עבור מגוון רחב של פלדות אל חלד, כולל מספר דרגות שונות של פלדת אל חלד, כפי שמוצג באיור 2. לשם נוחות, איור 2.1 כולל את השיטה המסורתית של פסיבציה עם חומצה חנקתית. שימו לב שניסוחי חומצה חנקתית ישנים מבוטאים באחוזים לפי נפח, בעוד שריכוזי חומצת לימון החדשים מבוטאים באחוזים לפי מסה. חשוב לציין שבעת ביצוע הליכים אלה, איזון מדוקדק של זמן השרייה, טמפרטורת האמבטיה וריכוז הוא קריטי כדי למנוע את ה"הבזק" שתואר לעיל.
הפסיבציה משתנה בהתאם לתכולת הכרום ולמאפייני העיבוד של כל זן. שימו לב לעמודות עבור תהליך 1 או תהליך 2. כפי שמוצג באיור 3, לתהליך 1 יש פחות שלבים מאשר לתהליך 2.
בדיקות מעבדה הראו שתהליך הפסיבציה של חומצת לימון נוטה יותר ל"רתיחה" מאשר תהליך חומצה חנקתית. גורמים התורמים להתקפה זו כוללים טמפרטורת אמבט גבוהה מדי, זמן השרייה ארוך מדי וזיהום אמבט. מוצרים מבוססי חומצת לימון המכילים מעכבי קורוזיה ותוספים אחרים כגון חומרי הרטבה זמינים מסחרית ודווח כי הם מפחיתים את הרגישות ל"קורוזיה מהירה".
הבחירה הסופית של שיטת הפסיבציה תהיה תלויה בקריטריוני הקבלה שנקבעו על ידי הלקוח. ראה ASTM A967 לפרטים. ניתן לגשת אליו בכתובת www.astm.org.
לעיתים קרובות מבוצעות בדיקות כדי להעריך את פני השטח של חלקים שעברו פסיבציה. השאלה שיש לענות עליה היא "האם פסיבציה מסירה ברזל חופשי וממטבת את עמידות הקורוזיה של סגסוגות לחיתוך אוטומטי?"
חשוב ששיטת הבדיקה תתאים לשיעור הנבחן. מבחנים מחמירים מדי לא יעברו חומרים טובים לחלוטין, בעוד שמבחנים חלשים מדי יעברו חלקים לא מספקים.
פלדות אל-חלד מסדרה 400 בעלות pH ופלדות אל-חלד קלות לעיבוד מתבצעות בצורה הטובה ביותר בתא המסוגל לשמור על לחות של 100% (דגימה רטובה) למשך 24 שעות בטמפרטורה של 35°C (95°F). חתך הרוחב הוא לרוב המשטח הקריטי ביותר, במיוחד עבור כיתות חיתוך חופשי. אחת הסיבות לכך היא שהסולפיד נמשך בכיוון המכונה על פני משטח זה.
יש למקם משטחים קריטיים כלפי מעלה, אך בזווית של 15 עד 20 מעלות מהאנכי, כדי לאפשר אובדן לחות. חומר שעבר פסיבציה כראוי כמעט ולא יחליד, אם כי כתמים קטנים עשויים להופיע עליו.
ניתן להעריך את סוגי פלדת אל-חלד האוסטניטית גם באמצעות בדיקת לחות. בבדיקה זו, טיפות מים צריכות להיות נוכחות על פני הדגימה, דבר המצביע על ברזל חופשי על ידי נוכחות חלודה כלשהי.
הליכי פסיבציה עבור פלדות אל חלד אוטומטיות וידניות נפוצות בתמיסות חומצה ציטרית או חומצה חנקתית דורשים תהליכים שונים. איור 3 להלן מספק פרטים על בחירת התהליך.
(א) התאם את רמת ה-pH בעזרת נתרן הידרוקסידי. (ב) ראה איור 3(ג) Na2Cr2O7 הוא 22 גרם/ליטר נתרן דיכרומט ב-20% חומצה חנקתית. חלופה לתערובת זו היא 50% חומצה חנקתית ללא נתרן דיכרומט.
גישה מהירה יותר היא להשתמש בתקן ASTM A380, נוהג סטנדרטי לניקוי, הסרת אבנית ופסיבציה של חלקים, ציוד ומערכות מפלדת אל-חלד. הבדיקה כוללת ניגוב החלק בתמיסת נחושת גופרתית/חומצה גופרתית, שמירה על רטובותו למשך 6 דקות והתבוננות בציפוי הנחושת. לחלופין, ניתן לטבול את החלק בתמיסה למשך 6 דקות. אם הברזל מתמוסס, מתרחש ציפוי נחושת. בדיקה זו אינה חלה על פני השטח של חלקים לעיבוד מזון. כמו כן, אין להשתמש בה על פלדות מרטנזיטיות מסדרה 400 או פלדות פריטיות דלות כרום, מכיוון שעלולות להופיע תוצאות חיוביות שגויות.
מבחינה היסטורית, מבחן ריסוס מלח של 5% בטמפרטורה של 35°C (95°F) שימש גם להערכת דגימות שעברו פסיבציה. בדיקה זו מחמירה מדי עבור זנים מסוימים ובדרך כלל אינה נדרשת כדי לאשר את יעילות הפסיבציה.
הימנעו משימוש בעודף כלורידים, העלולים לגרום להתלקחויות מסוכנות. השתמשו רק במים באיכות גבוהה עם פחות מ-50 חלקים למיליון (ppm) כלוריד במידת האפשר. מי ברז בדרך כלל מספיקים, ובמקרים מסוימים הם יכולים לעמוד בעד כמה מאות חלקים למיליון של כלורידים.
חשוב להחליף את האמבטיה באופן קבוע כדי לא לאבד את פוטנציאל הפסיבציה, מה שעלול להוביל לפגיעות ברק ולנזק לחלקים. יש לשמור על האמבטיה בטמפרטורה המתאימה, שכן טמפרטורות בלתי מבוקרות עלולות לגרום לקורוזיה מקומית.
חשוב לעקוב אחר לוח זמנים ספציפי מאוד להחלפת תמיסה במהלך סבבי ייצור גדולים כדי למזער את האפשרות לזיהום. נעשה שימוש בדגימת בקרה כדי לבדוק את יעילות האמבט. אם הדגימה נפגעה, הגיע הזמן להחליף את האמבט.
שימו לב שחלק מהמכונות מייצרות רק נירוסטה; יש להשתמש באותו נוזל קירור מועדף לחיתוך נירוסטה תוך הוצאת כל שאר המתכות.
חלקי מתלה ה-DO מעובדים בנפרד כדי למנוע מגע מתכת למתכת. זה חשוב במיוחד לעיבוד שבבי חופשי של נירוסטה, מכיוון שנדרשים תמיסות פסיבציה ושטיפה קלות לזרימת חומרים כדי לפזר תוצרי קורוזיה גופרתית ולמנוע היווצרות כיסי חומצה.
אין לבצע פסיבציה של חלקי נירוסטה שעברו קרבוריזציה או ניטרידציה. עמידותם בפני קורוזיה של חלקים שטופלו בדרך זו עלולה להיפגע עד כדי כך שהם עלולים להינזק באמבט הפסיבציה.
אין להשתמש בכלי מתכת ברזלית בתנאי סדנה שאינם נקיים במיוחד. ניתן להימנע משבבי פלדה על ידי שימוש בכלי קרביד או קרמיקה.
שימו לב שיכולה להתרחש קורוזיה באמבט הפסיבציה אם החלק לא עבר טיפול חום כראוי. יש להקשיח ציפויים מרטנזיטיים בעלי תכולת פחמן וכרום גבוהה על מנת להבטיח עמידות בפני קורוזיה.
פסיבציה מתבצעת בדרך כלל לאחר הרפיה נוספת בטמפרטורות השומרות על עמידות בפני קורוזיה.
אין להזניח את ריכוז חומצת החנקה באמבט הפסיבציה. יש לבצע בדיקות תקופתיות באמצעות הליך הטיטרציה הפשוט המוצע על ידי קרפנטר. אין לבצע פסיבציה של יותר מפלדת אל-חלד אחת בכל פעם. זה מונע בלבול יקר ומונע תגובות גלווניות.
אודות המחברים: טרי א. דה-בולד הוא מומחה למחקר ופיתוח של סגסוגות פלדת אל-חלד וג'יימס וו. מרטין הוא מומחה למטלורגיה של מוטות בחברת Carpenter Technology Corp.(רדינג, פנסילבניה).
כמה זה עולה? כמה מקום אני צריך? אילו בעיות סביבתיות אתמודד איתן? כמה תלול עקומת הלמידה? מהי בדיוק אנודייז? להלן התשובות לשאלות הראשוניות של המאסטרים לגבי אנודייז של פנים הבית.
השגת תוצאות עקביות ואיכותיות מתהליך השחזה ללא מרכז דורשת הבנה בסיסית. רוב בעיות היישום הקשורות בהשחזה ללא מרכז נובעות מחוסר הבנה של היסודות. מאמר זה מסביר מדוע התהליך הלא-מוחשי עובד וכיצד להשתמש בו בצורה היעילה ביותר בסדנה שלכם.