U hebt geverifieerd dat de onderdelen volgens de specificaties zijn vervaardigd. Zorg er nu voor dat u maatregelen neemt om deze onderdelen te beschermen in de omgeving die uw klanten verwachten. #base
Passiveren blijft een belangrijke stap in het maximaliseren van de corrosiebestendigheid van onderdelen en samenstellingen die uit roestvast staal zijn vervaardigd. Dit kan het verschil maken tussen bevredigende prestaties en vroegtijdig falen. Onjuiste passivering kan corrosie veroorzaken.
Passiveren is een post-fabricagetechniek die de inherente corrosiebestendigheid van de roestvrijstalen legeringen waaruit het werkstuk is vervaardigd maximaliseert. Dit is geen ontkalken of verven.
Er bestaat geen consensus over het exacte mechanisme van passivering. Maar het is wel zeker dat er een beschermende oxidelaag op het oppervlak van gepassiveerd roestvrij staal zit. Deze onzichtbare laag zou extreem dun zijn, minder dan 0,0000001 inch dik, wat ongeveer 1/100.000 van de dikte van een mensenhaar is!
Een schoon, vers bewerkt, gepolijst of gebeitst roestvrijstalen onderdeel krijgt automatisch deze oxidelaag door blootstelling aan zuurstof uit de lucht. Onder ideale omstandigheden bedekt deze beschermende oxidelaag alle oppervlakken van het onderdeel volledig.
In de praktijk kunnen verontreinigingen zoals fabrieksvuil of ijzerdeeltjes van snijgereedschappen echter tijdens de bewerking op het oppervlak van roestvrijstalen onderdelen terechtkomen. Indien deze niet worden verwijderd, kunnen ze de effectiviteit van de oorspronkelijke beschermfolie verminderen.
Tijdens het bewerken kunnen sporen van vrij ijzer van het gereedschap worden verwijderd en overgebracht naar het oppervlak van het roestvrijstalen werkstuk. In sommige gevallen kan er een dunne roestlaag op het onderdeel verschijnen. Dit is in feite corrosie van het gereedschapsstaal, niet van het basismetaal. Soms kunnen scheuren door ingebedde staaldeeltjes van snijgereedschappen of hun corrosieproducten het onderdeel zelf aantasten.
Evenzo kunnen kleine deeltjes vuil uit de ijzerhoudende metaalindustrie zich aan het oppervlak van het onderdeel hechten. Hoewel het metaal er in afgewerkte toestand glanzend uitziet, kunnen onzichtbare deeltjes van vrij ijzer na blootstelling aan de lucht oppervlakteroest veroorzaken.
Blootgestelde sulfiden kunnen ook een probleem vormen. Ze worden geproduceerd door zwavel toe te voegen aan roestvast staal om de bewerkbaarheid te verbeteren. Sulfiden vergroten het vermogen van de legering om tijdens de bewerking spaanders te vormen, die volledig van het snijgereedschap kunnen worden verwijderd. Als onderdelen niet goed worden gepassiveerd, kunnen sulfiden het startpunt vormen voor oppervlaktecorrosie van industriële producten.
In beide gevallen is passiveren vereist om de natuurlijke corrosiebestendigheid van het roestvast staal te maximaliseren. Het verwijdert oppervlakteverontreinigingen zoals ijzerdeeltjes en ijzerdeeltjes in snijgereedschappen die roest kunnen vormen of corrosie kunnen veroorzaken. Passiveren verwijdert ook sulfiden die zich op het oppervlak van open geslepen roestvast staal bevinden.
Een tweestapsprocedure biedt de beste corrosiebestendigheid: 1. Reinigen, de belangrijkste procedure, maar wordt soms verwaarloosd. 2. Zuurbad of passivering.
Reiniging moet altijd prioriteit hebben. Oppervlakken moeten grondig worden gereinigd van vet, koelvloeistof of ander vuil om optimale corrosiebestendigheid te garanderen. Bewerkingsresten of ander fabrieksvuil kunnen voorzichtig van het onderdeel worden geveegd. Commerciële ontvetters of reinigers kunnen worden gebruikt om procesoliën of koelvloeistoffen te verwijderen. Vreemde deeltjes zoals thermische oxiden moeten mogelijk worden verwijderd door middel van slijpen of beitsen.
Soms slaat de machinebediener de basisreiniging over, in de veronderstelling dat reiniging en passivering gelijktijdig plaatsvinden door het geoliede onderdeel simpelweg in een zuurbad te dompelen. Dit gebeurt echter niet. Omgekeerd reageert vervuild vet met zuur en vormt luchtbellen. Deze bellen verzamelen zich op het werkstukoppervlak en verstoren de passivering.
Erger nog, verontreiniging van passiveringsoplossingen, die soms hoge concentraties chloriden bevatten, kan een "flits" veroorzaken. In tegenstelling tot het produceren van de gewenste oxidefilm met een glanzend, schoon en corrosiebestendig oppervlak, kan flash-etsen leiden tot ernstige etsing of zwarting van het oppervlak – een aantasting van het oppervlak die passivering juist moet optimaliseren.
Martensitische roestvaststalen onderdelen [magnetisch, matig corrosiebestendig, vloeigrens tot ongeveer 280 duizend psi (1930 MPa)] worden afgeschrikt bij hoge temperaturen en vervolgens getemperd om de gewenste hardheid en mechanische eigenschappen te verkrijgen. Precipitatiegeharde legeringen (die een betere sterkte en corrosiebestendigheid hebben dan martensitische legeringen) kunnen worden opgelost, gedeeltelijk bewerkt, verouderd bij lagere temperaturen en vervolgens worden afgewerkt.
In dit geval moet het onderdeel vóór de warmtebehandeling grondig worden gereinigd met een ontvetter of reiniger om eventuele sporen snijvloeistof te verwijderen. Anders kan achtergebleven koelmiddel op het onderdeel overmatige oxidatie veroorzaken. Dit kan leiden tot deuken op kleinere onderdelen na het verwijderen van de kalkaanslag met zuur of schuurmiddelen. Als koelmiddel achterblijft op glanzend geharde onderdelen, zoals in een vacuümoven of in een beschermende atmosfeer, kan er oppervlaktecarbonisatie optreden, wat leidt tot verlies van corrosiebestendigheid.
Na grondige reiniging kunnen roestvrijstalen onderdelen worden ondergedompeld in een passiveringsbad met zuur. Er zijn drie methoden mogelijk: passivering met salpeterzuur, passivering met salpeterzuur met natriumdichromaat en passivering met citroenzuur. De te gebruiken methode hangt af van de roestvaststaalsoort en de gespecificeerde acceptatiecriteria.
Corrosiebestendigere nikkelchroomsoorten kunnen worden gepassiveerd in een salpeterzuurbad met 20% (v/v) (figuur 1). Zoals weergegeven in de tabel, kunnen minder corrosiebestendige roestvaste staalsoorten worden gepassiveerd door natriumdichromaat toe te voegen aan een salpeterzuurbad. Dit maakt de oplossing sterker oxiderend en kan een passiverende film op het metaaloppervlak vormen. Een andere mogelijkheid om salpeterzuur te vervangen door natriumchromaat is om de concentratie salpeterzuur te verhogen tot 50% (volumeprocent). Zowel de toevoeging van natriumdichromaat als de hogere concentratie salpeterzuur verminderen de kans op een ongewenste vlamvorming.
De passiveringsprocedure voor bewerkbare roestvaste staalsoorten (ook weergegeven in figuur 1) wijkt enigszins af van de procedure voor niet-bewerkbare roestvaste staalsoorten. Dit komt doordat tijdens de passivering in een salpeterzuurbad een deel of alle bewerkbare zwavelhoudende sulfiden worden verwijderd, waardoor microscopisch kleine inhomogeniteiten op het oppervlak van het werkstuk ontstaan.
Zelfs normaal gesproken effectief wassen met water kan na passivering zuurresten in deze discontinuïteiten achterlaten. Dit zuur tast het oppervlak van het onderdeel aan als het niet wordt geneutraliseerd of verwijderd.
Voor efficiënte passivering van gemakkelijk te bewerken roestvrij staal heeft Carpenter het AAA-proces (Alkaline-Acid-Alkaline) ontwikkeld, dat resterend zuur neutraliseert. Deze passiveringsmethode kan in minder dan 2 uur worden voltooid. Hieronder volgt het stapsgewijze proces:
Week de onderdelen na het ontvetten 30 minuten in een 5% natriumhydroxide-oplossing bij een temperatuur van 71 tot 82 °C. Spoel de onderdelen vervolgens grondig af met water. Dompel het onderdeel vervolgens 30 minuten onder in een 20% (v/v) salpeterzuuroplossing met 22 g/l natriumdichromaat bij een temperatuur van 49 tot 60 °C. Haal het onderdeel uit het bad, spoel het af met water en dompel het vervolgens 30 minuten onder in een natriumhydroxide-oplossing. Spoel het onderdeel opnieuw af met water en droog het af, waarmee de AAA-methode wordt voltooid.
Passivering van citroenzuur wordt steeds populairder bij fabrikanten die het gebruik van minerale zuren of oplossingen die natriumdichromaat bevatten, willen vermijden, evenals de daarmee gepaard gaande afvalproblemen en toegenomen veiligheidsrisico's. Citroenzuur wordt in alle opzichten als milieuvriendelijk beschouwd.
Hoewel passivering met citroenzuur aantrekkelijke milieuvoordelen biedt, willen werkplaatsen die succes hebben gehad met passivering met anorganisch zuur en zich geen zorgen maken over de veiligheid, wellicht de huidige aanpak handhaven. Als deze gebruikers een schone werkplaats hebben, de apparatuur in goede staat en schoon is, het koelmiddel vrij is van fabrieksmatige ferro-afzettingen en het proces goede resultaten oplevert, is er mogelijk geen echte behoefte aan verandering.
Passivering met citroenzuurbaden is nuttig gebleken voor een breed scala aan roestvast staal, waaronder verschillende soorten roestvast staal, zoals weergegeven in figuur 2. Voor het gemak toont figuur 2.1 de traditionele methode van passivering met salpeterzuur. Merk op dat de oude salpeterzuurformuleringen worden uitgedrukt in volumepercentages, terwijl de nieuwe citroenzuurconcentraties worden uitgedrukt in massapercentages. Het is belangrijk om te weten dat bij het uitvoeren van deze procedures een zorgvuldige balans tussen weektijd, badtemperatuur en concentratie cruciaal is om het hierboven beschreven "flashen" te voorkomen.
Passivering varieert afhankelijk van het chroomgehalte en de verwerkingseigenschappen van elke variëteit. Let op de kolommen voor proces 1 of proces 2. Zoals weergegeven in Figuur 3, heeft proces 1 minder stappen dan proces 2.
Laboratoriumtests hebben aangetoond dat het passiveringsproces met citroenzuur gevoeliger is voor "koken" dan het proces met salpeterzuur. Factoren die bijdragen aan deze aantasting zijn onder andere een te hoge badtemperatuur, een te lange inweektijd en badverontreiniging. Producten op basis van citroenzuur, die corrosieremmers en andere additieven zoals bevochtigers bevatten, zijn commercieel verkrijgbaar en zouden de gevoeligheid voor "vliegcorrosie" verminderen.
De uiteindelijke keuze van de passiveringsmethode hangt af van de acceptatiecriteria van de klant. Zie ASTM A967 voor meer informatie. Deze is te vinden op www.astm.org.
Er worden vaak tests uitgevoerd om het oppervlak van gepassiveerde onderdelen te evalueren. De vraag die beantwoord moet worden is: "Verwijdert passivering vrij ijzer en optimaliseert het de corrosiebestendigheid van legeringen voor automatisch snijden?"
Het is belangrijk dat de testmethode past bij de te beoordelen klasse. Tests die te streng zijn, zullen absoluut goede materialen niet doorstaan, terwijl tests die te zwak zijn, onvoldoende onderdelen zullen doorstaan.
PH en gemakkelijk te bewerken roestvast staal uit de 400-serie kunnen het beste worden beoordeeld in een kamer die 24 uur lang een vochtigheidsgraad van 100% (nat monster) kan handhaven bij 35 °C (95 °F). De dwarsdoorsnede is vaak het meest kritische oppervlak, vooral bij vrijsnijdende soorten. Een reden hiervoor is dat het sulfide in de machinerichting over dit oppervlak wordt getrokken.
Kritische oppervlakken moeten omhoog worden geplaatst, maar in een hoek van 15 tot 20 graden ten opzichte van de verticale as, om vochtverlies mogelijk te maken. Goed gepassiveerd materiaal zal nauwelijks roesten, hoewel er kleine vlekjes kunnen ontstaan.
Austenitisch roestvast staal kan ook worden beoordeeld met behulp van vochtmetingen. Bij deze test moeten er waterdruppels op het oppervlak van het monster aanwezig zijn, wat wijst op vrij ijzer door de aanwezigheid van roest.
Passiveringsprocedures voor veelgebruikte automatische en handmatige roestvaste staalsoorten in citroenzuur- of salpeterzuuroplossingen vereisen verschillende processen. Figuur 3 hieronder geeft details over de proceskeuze.
(a) Pas de pH aan met natriumhydroxide. (b) Zie figuur 3(c). Na2Cr2O7 is 3 oz/gal (22 g/l) natriumdichromaat in 20% salpeterzuur. Een alternatief voor dit mengsel is 50% salpeterzuur zonder natriumdichromaat.
Een snellere aanpak is het gebruik van ASTM A380, de standaardprocedure voor het reinigen, ontkalken en passiveren van roestvrijstalen onderdelen, apparatuur en systemen. De test omvat het afnemen van het onderdeel met een kopersulfaat/zwavelzuuroplossing, het 6 minuten nat houden en het observeren van de koperplating. Als alternatief kan het onderdeel 6 minuten in de oplossing worden ondergedompeld. Als ijzer oplost, vindt koperplating plaats. Deze test is niet van toepassing op oppervlakken van onderdelen voor voedselverwerking. De test mag ook niet worden gebruikt op martensitische staalsoorten uit de 400-serie of ferritische staalsoorten met een laag chroomgehalte, aangezien dit vals-positieve resultaten kan opleveren.
Historisch gezien is de 5% zoutsproeitest bij 35 °C ook gebruikt om gepassiveerde monsters te evalueren. Deze test is te streng voor sommige cultivars en is over het algemeen niet nodig om de effectiviteit van de passivering te bevestigen.
Vermijd het gebruik van overmatige chloriden, aangezien deze gevaarlijke vlammen kunnen veroorzaken. Gebruik indien mogelijk alleen water van hoge kwaliteit met minder dan 50 ppm chloride. Kraanwater is meestal voldoende en kan in sommige gevallen tot enkele honderden ppm chloriden bevatten.
Het is belangrijk om het bad regelmatig te vervangen om het passiveringspotentieel niet te verliezen, wat kan leiden tot blikseminslagen en schade aan onderdelen. Het bad moet op de juiste temperatuur worden gehouden, aangezien ongecontroleerde temperaturen plaatselijke corrosie kunnen veroorzaken.
Het is belangrijk om tijdens grote productieruns een zeer specifiek schema voor het verversen van de oplossing te volgen om de kans op besmetting te minimaliseren. Er werd een controlemonster gebruikt om de effectiviteit van het bad te testen. Als het monster is aangetast, is het tijd om het bad te vervangen.
Houd er rekening mee dat sommige machines alleen roestvrij staal produceren. Gebruik daarom hetzelfde koelmiddel voor het snijden van roestvrij staal, met uitsluiting van alle andere metalen.
De DO-tandheugeldelen worden afzonderlijk bewerkt om metaal-op-metaalcontact te voorkomen. Dit is met name belangrijk bij het vrij bewerken van roestvast staal, omdat gemakkelijk stromende passiverings- en spoeloplossingen nodig zijn om sulfidecorrosieproducten te diffunderen en de vorming van zuurbellen te voorkomen.
Passiveer geen gecarboneerde of genitreerde roestvrijstalen onderdelen. De corrosiebestendigheid van op deze manier behandelde onderdelen kan zodanig afnemen dat ze in het passiveringsbad beschadigd kunnen raken.
Gebruik geen ferrometalen gereedschap in werkplaatsen die niet bijzonder schoon zijn. Staalspanen kunnen worden vermeden door hardmetalen of keramische gereedschappen te gebruiken.
Houd er rekening mee dat er corrosie kan optreden in het passiveringsbad als het onderdeel niet goed is behandeld. Martensitische soorten met een hoog koolstof- en chroomgehalte moeten worden gehard voor corrosiebestendigheid.
Passiveren wordt gewoonlijk uitgevoerd na een daaropvolgende ontlating bij temperaturen waarbij de corrosiebestendigheid behouden blijft.
Verwaarloos de concentratie salpeterzuur in het passiveringsbad niet. Voer periodieke controles uit met behulp van de eenvoudige titratieprocedure die Carpenter voorstelt. Passiveer niet meer dan één roestvrij staal tegelijk. Dit voorkomt kostbare verwarring en galvanische reacties.
Over de auteurs: Terry A. DeBold is een R&D-specialist op het gebied van roestvaststaallegeringen en James W. Martin is een specialist in staafmetaalkunde bij Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsylvania).
Hoeveel kost het? Hoeveel ruimte heb ik nodig? Met welke milieuproblemen krijg ik te maken? Hoe steil is de leercurve? Wat is anodiseren precies? Hieronder vindt u de antwoorden op de eerste vragen van de meesters over het anodiseren van het interieur.
Om consistente, hoogwaardige resultaten te behalen met het centerless slijpproces, is een basiskennis vereist. De meeste toepassingsproblemen die gepaard gaan met centerless slijpen, komen voort uit een gebrek aan kennis van de basisprincipes. Dit artikel legt uit waarom het mindless proces werkt en hoe u het het meest effectief in uw werkplaats kunt gebruiken.