U heeft geverifieerd dat de onderdelen volgens specificatie zijn vervaardigd. Zorg er nu voor dat u maatregelen neemt om deze onderdelen te beschermen in de omgeving die uw klanten verwachten. #base
Passivering blijft een belangrijke stap om de corrosiebestendigheid van onderdelen en assemblages van roestvrij staal te maximaliseren. Dit kan het verschil maken tussen bevredigende prestaties en voortijdig falen. Onjuiste passivering kan corrosie veroorzaken.
Passivering is een nabewerkingstechniek die de inherente corrosiebestendigheid van de roestvrijstalen legeringen waaruit het werkstuk is gemaakt, maximaliseert. Dit is geen ontkalking of schilderen.
Er bestaat geen consensus over het precieze mechanisme waarmee passivering werkt. Wel is zeker dat er een beschermende oxidefilm op het oppervlak van gepassiveerd roestvrij staal aanwezig is. Deze onzichtbare film zou extreem dun zijn, minder dan 0,0000001 inch dik, wat ongeveer 1/100.000e van de dikte van een mensenhaar is!
Een schoon, vers bewerkt, gepolijst of gebeitst roestvrijstalen onderdeel zal door blootstelling aan atmosferische zuurstof automatisch een oxidefilm ontwikkelen. Onder ideale omstandigheden bedekt deze beschermende oxidelaag alle oppervlakken van het onderdeel volledig.
In de praktijk kunnen er echter tijdens de bewerking verontreinigingen zoals fabrieksvuil of ijzerdeeltjes van snijgereedschap op het oppervlak van roestvrijstalen onderdelen terechtkomen. Als deze vreemde deeltjes niet worden verwijderd, kunnen ze de effectiviteit van de oorspronkelijke beschermlaag verminderen.
Tijdens het bewerken kunnen sporen van vrij ijzer van het gereedschap loskomen en op het oppervlak van het roestvrijstalen werkstuk terechtkomen. In sommige gevallen kan er een dunne roestlaag op het onderdeel ontstaan. Dit is in feite corrosie van het gereedschapsstaal, niet van het basismetaal. Soms kunnen scheuren, veroorzaakt door ingesloten staaldeeltjes van het snijgereedschap of corrosieproducten daarvan, het onderdeel zelf aantasten.
Op dezelfde manier kunnen kleine deeltjes ijzerhoudend metaalverontreiniging zich aan het oppervlak van het onderdeel hechten. Hoewel het metaal in afgewerkte staat glanzend kan lijken, kunnen onzichtbare deeltjes vrij ijzer na blootstelling aan de lucht oppervlakteroest veroorzaken.
Blootgestelde sulfiden kunnen ook een probleem vormen. Ze ontstaan ​​door zwavel toe te voegen aan roestvrij staal om de bewerkbaarheid te verbeteren. Sulfiden vergroten het vermogen van de legering om spanen te vormen tijdens de bewerking, die volledig van het snijgereedschap kunnen worden verwijderd. Als onderdelen niet goed gepassiveerd zijn, kunnen sulfiden de oorzaak zijn van oppervlaktecorrosie van industriële producten.
In beide gevallen is passivering nodig om de natuurlijke corrosiebestendigheid van het roestvrij staal te maximaliseren. Het verwijdert oppervlakteverontreinigingen zoals ijzerdeeltjes en ijzerdeeltjes in snijgereedschap die roest kunnen vormen of het beginpunt van corrosie kunnen zijn. Passivering verwijdert ook sulfiden die zich op het oppervlak van opengesneden roestvrijstalen legeringen bevinden.
Een tweestappenprocedure biedt de beste corrosiebestendigheid: 1. Reiniging, de belangrijkste stap, maar soms verwaarloosd; 2. Zuurbad of passivering.
Reinigen 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 afgeveegd. Commerciële ontvetters of reinigingsmiddelen kunnen worden gebruikt om procesoliën of koelvloeistoffen te verwijderen. Vreemde stoffen zoals thermische oxiden moeten mogelijk worden verwijderd door middel van slijpen of beitsen.
Soms slaat de machineoperator de basisreiniging over, in de veronderstelling dat reiniging en passivering tegelijkertijd plaatsvinden door het geoliede onderdeel simpelweg in een zuurbad onder te dompelen. Dat is niet het geval. Integendeel, verontreinigd vet reageert met zuur en vormt luchtbellen. Deze bellen hopen zich op aan het oppervlak van het werkstuk en belemmeren 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 flitsetsing leiden tot ernstige etsing of zwartverkleuring van het oppervlak – een verslechtering van het oppervlak die passivering juist probeert te optimaliseren.
Onderdelen van martensitisch roestvrij staal [magnetisch, matig corrosiebestendig, vloeigrens tot ongeveer 280.000 psi (1930 MPa)] worden bij hoge temperaturen afgeschrikt en vervolgens getemperd om de gewenste hardheid en mechanische eigenschappen te verkrijgen. Neerslaggeharde legeringen (die een betere sterkte en corrosiebestendigheid hebben dan martensitische soorten) kunnen oplossingsgegloeid, gedeeltelijk bewerkt, bij lagere temperaturen verouderd en vervolgens afgewerkt worden.
In dit geval moet het onderdeel grondig worden gereinigd met een ontvetter of reiniger vóór de warmtebehandeling om alle resten snijvloeistof te verwijderen. Anders kan achtergebleven koelvloeistof op het onderdeel overmatige oxidatie veroorzaken. Dit kan leiden tot deuken in kleinere onderdelen na ontkalking met zuur of schurende methoden. Als koelvloeistof achterblijft op glanzende, geharde onderdelen, bijvoorbeeld in een vacuümoven of in een beschermende atmosfeer, kan oppervlaktecarburisatie optreden, wat resulteert in een verminderde corrosiebestendigheid.
Na een grondige reiniging kunnen roestvrijstalen onderdelen in een passiverend zuurbad worden ondergedompeld. Een van de drie methoden is mogelijk: passivering met salpeterzuur, passivering met salpeterzuur en natriumdichromaat, en passivering met citroenzuur. Welke methode te gebruiken is, hangt af van de kwaliteit van het roestvrij staal en de gespecificeerde acceptatiecriteria.
Meer corrosiebestendige nikkel-chroomlegeringen kunnen worden gepassiveerd in een 20% (v/v) salpeterzuurbad (Figuur 1). Zoals in de tabel is weergegeven, kunnen minder corrosiebestendige roestvrijstalen worden gepassiveerd door natriumdichromaat toe te voegen aan een salpeterzuurbad. Hierdoor wordt de oplossing oxiderend en kan een passiverende film op het metaaloppervlak worden gevormd. Een andere optie om salpeterzuur te vervangen door natriumchromaat is het verhogen van de salpeterzuurconcentratie tot 50 volumeprocent. Zowel de toevoeging van natriumdichromaat als de hogere salpeterzuurconcentratie verminderen de kans op ongewenste vlamvorming.
De passiveringsprocedure voor bewerkbare roestvrijstalen (ook weergegeven in figuur 1) verschilt enigszins van de procedure voor niet-bewerkbare roestvrijstalen. Dit komt doordat tijdens de passivering in een salpeterzuurbad een deel of alle bewerkbare zwavelhoudende sulfiden worden verwijderd, waardoor microscopische onregelmatigheden op het oppervlak van het werkstuk ontstaan.
Zelfs bij een normaal effectieve waterreiniging kan er na passivering zuur achterblijven in deze onregelmatigheden. Dit zuur tast het oppervlak van het onderdeel aan als het niet wordt geneutraliseerd of verwijderd.
Voor een efficiënte passivering van gemakkelijk te bewerken roestvrij staal heeft Carpenter het AAA-proces (Alkalisch-Zuur-Alkalisch) ontwikkeld, dat restzuur neutraliseert. Deze passiveringsmethode kan in minder dan 2 uur worden voltooid. Hieronder volgt het stappenplan:
Na het ontvetten de onderdelen 30 minuten laten weken in een 5% natriumhydroxideoplossing van 71°C tot 82°C. Spoel de onderdelen vervolgens grondig af met water. Dompel het onderdeel daarna 30 minuten onder in een 20% (v/v) salpeterzuuroplossing met 22 g/l natriumdichromaat van 49°C tot 60°C. Haal het onderdeel uit het bad, spoel het af met water en dompel het vervolgens 30 minuten onder in een natriumhydroxideoplossing. Spoel het onderdeel nogmaals af met water en droog het. Hiermee is de AAA-methode voltooid.
Passivering met citroenzuur wint steeds meer aan populariteit bij fabrikanten die het gebruik van minerale zuren of oplossingen die natriumdichromaat bevatten willen vermijden, evenals de afvalproblemen en verhoogde veiligheidsrisico's die daarmee gepaard gaan. Citroenzuur wordt in alle opzichten als milieuvriendelijk beschouwd.
Hoewel passivering met citroenzuur aantrekkelijke milieuvoordelen biedt, kunnen bedrijven die succes hebben gehad met passivering met anorganische zuren en geen veiligheidsbezwaren hebben, ervoor kiezen om hiermee door te gaan. Als deze gebruikers een schone werkplaats hebben, de apparatuur in goede staat verkeert en schoon is, de koelvloeistof vrij is van ijzerhoudende afzettingen uit de fabriek en het proces goede resultaten oplevert, is er wellicht geen echte noodzaak tot verandering.
Passivering met een citroenzuurbad is nuttig gebleken voor een breed scala aan roestvrij staal, waaronder verschillende afzonderlijke kwaliteiten roestvrij staal, zoals weergegeven in Figuur 2. Ter verduidelijking is in Figuur 2.1 ook de traditionele passiveringsmethode met salpeterzuur opgenomen. Merk op dat de oude salpeterzuurformuleringen zijn uitgedrukt in volumeprocenten, terwijl de nieuwe citroenzuurconcentraties zijn uitgedrukt in massaprocenten. Het is belangrijk te benadrukken dat bij het uitvoeren van deze procedures een zorgvuldige balans tussen inweektijd, badtemperatuur en concentratie cruciaal is om de hierboven beschreven "flashing" te voorkomen.
De passivering varieert afhankelijk van het chroomgehalte en de verwerkingseigenschappen van elke variant. 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 verontreiniging van het bad. Op citroenzuur gebaseerde producten met corrosieremmers en andere additieven zoals bevochtigingsmiddelen zijn commercieel verkrijgbaar en zouden de gevoeligheid voor "vliegcorrosie" verminderen.
De uiteindelijke keuze voor de passiveringsmethode hangt af van de acceptatiecriteria die door de klant zijn vastgesteld. 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 machinaal snijden?"
Het is belangrijk dat de toetsmethode aansluit bij de te evalueren stof. Te strenge toetsen zullen zelfs zeer goede onderdelen niet laten slagen, terwijl te soepele toetsen juist onvoldoende onderdelen zullen laten slagen.
PH- en gemakkelijk te bewerken roestvrij staal uit de 400-serie kan het beste worden geëvalueerd in een kamer die een luchtvochtigheid van 100% (monsternat) gedurende 24 uur bij 35 °C (95 °F) kan handhaven. De dwarsdoorsnede is vaak het meest kritische oppervlak, vooral bij gemakkelijk te bewerken soorten. Dit komt mede doordat het sulfide in de bewerkingsrichting over dit oppervlak wordt meegevoerd.
Kritische oppervlakken moeten naar boven gericht zijn, maar onder een hoek van 15 tot 20 graden ten opzichte van de verticaal, om vochtverlies mogelijk te maken. Goed gepassiveerd materiaal zal nauwelijks roesten, hoewel er wel kleine vlekjes op kunnen verschijnen.
Austenitische roestvrijstalen soorten kunnen ook worden beoordeeld door middel van een vochtmeting. Bij deze test moeten er waterdruppels op het oppervlak van het monster aanwezig zijn, wat de aanwezigheid van vrij ijzer aangeeft door de aanwezigheid van roest.
Passiveringsprocedures voor veelgebruikte automatische en handmatige roestvrijstalen producten in citroenzuur- of salpeterzuuroplossingen vereisen verschillende processen. Figuur 3 hieronder geeft details over de processelectie.
(a) Stel de pH in 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 methode is het gebruik van ASTM A380, de standaardprocedure voor het reinigen, ontkalken en passiveren van roestvrijstalen onderdelen, apparatuur en systemen. De test omvat het afvegen van het onderdeel met een oplossing van kopersulfaat en zwavelzuur, het 6 minuten nat houden en het observeren van de koperlaag. Als alternatief kan het onderdeel 6 minuten in de oplossing worden ondergedompeld. Als ijzer oplost, treedt er een koperlaag op. Deze test is niet van toepassing op oppervlakken van onderdelen voor de voedselverwerkende industrie. Ook mag de test niet worden gebruikt op martensitische staalsoorten uit de 400-serie of ferritische staalsoorten met een laag chroomgehalte, omdat dit tot vals-positieve resultaten kan leiden.
Historisch gezien werd de 5%-zoutsproeitest bij 35 °C ook gebruikt om gepassiveerde monsters te evalueren. Deze test is echter te streng voor sommige cultivars en is over het algemeen niet nodig om de effectiviteit van de passivering te bevestigen.
Vermijd het gebruik van te veel chloride, aangezien dit gevaarlijke vlammen kan veroorzaken. Gebruik waar mogelijk alleen water van hoge kwaliteit met minder dan 50 ppm chloride. Kraanwater is meestal voldoende en kan in sommige gevallen zelfs tot enkele honderden ppm chloride verdragen.
Het is belangrijk om het bad regelmatig te vervangen om het passiveringspotentieel niet te verliezen. Dit kan namelijk leiden tot blikseminslagen en schade aan onderdelen. Het bad moet op de juiste temperatuur worden gehouden, omdat ongecontroleerde temperaturen plaatselijke corrosie kunnen veroorzaken.
Het is belangrijk om tijdens grote productiebatches een zeer specifiek schema voor het vervangen van de oplossing aan te houden om de kans op besmetting te minimaliseren. Een controlemmonster werd 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 verwerken; gebruik voor het snijden van roestvrij staal hetzelfde koelmiddel, met uitsluiting van alle andere metalen.
De onderdelen van het DO-rack worden afzonderlijk gefreesd om metaal-op-metaalcontact te vermijden. Dit is vooral belangrijk voor de vrije bewerking van roestvrij staal, omdat er gemakkelijk vloeiende passiverings- en spoelvloeistoffen nodig zijn om sulfidecorrosieproducten te verspreiden en de vorming van zure insluitingen te voorkomen.
Passiveer geen gecarburiseerde 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 ijzerhoudend metaal in werkplaatsen die niet bijzonder schoon zijn. Metaalspanen kunnen worden voorkomen door hardmetalen of keramische gereedschappen te gebruiken.
Houd er rekening mee dat er corrosie kan optreden in het passiveringsbad als het onderdeel niet correct is warmtebehandeld. Martensitische legeringen met een hoog koolstof- en chroomgehalte moeten worden gehard voor corrosiebestendigheid.
Passivering vindt doorgaans plaats na een daaropvolgende temperbehandeling bij temperaturen die de corrosiebestendigheid behouden.
Verwaarloos de concentratie salpeterzuur in het passiveringsbad niet. Voer periodieke controles uit met behulp van de eenvoudige titratiemethode 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 specialist in onderzoek en ontwikkeling van roestvrijstalen legeringen en James W. Martin is specialist in staafmetallurgie 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 meest gestelde vragen over het anodiseren van het interieur.
Om consistente, hoogwaardige resultaten te behalen met centerloos slijpen, is een basiskennis vereist. De meeste toepassingsproblemen bij centerloos slijpen komen voort uit een gebrek aan begrip van de grondbeginselen. Dit artikel legt uit waarom dit ogenschijnlijk eenvoudige proces werkt en hoe u het het meest effectief in uw werkplaats kunt gebruiken.