Potwierdziłeś, że części zostały wyprodukowane zgodnie ze specyfikacją.Teraz upewnij się, że podjąłeś kroki w celu ochrony tych części w środowisku, jakiego oczekują Twoi klienci.#baza
Pasywacja pozostaje ważnym krokiem w maksymalizacji odporności na korozję części i zespołów wykonanych ze stali nierdzewnej.Może to stanowić różnicę między zadowalającą wydajnością a przedwczesną awarią.Nieprawidłowa pasywacja może spowodować korozję.
Pasywacja to technika poprodukcyjna, która maksymalizuje naturalną odporność na korozję stopów stali nierdzewnej, z których wykonany jest przedmiot obrabiany.To nie jest odkamienianie ani malowanie.
Nie ma zgody co do dokładnego mechanizmu działania pasywacji.Ale wiadomo na pewno, że na powierzchni pasywowanej stali nierdzewnej znajduje się ochronna warstwa tlenku.Mówi się, że ten niewidzialny film jest niezwykle cienki, ma mniej niż 0,0000001 cala grubości, co stanowi około 1/100 000 grubości ludzkiego włosa!
Czysta, świeżo obrobiona, wypolerowana lub wytrawiona część ze stali nierdzewnej automatycznie otrzyma tę warstwę tlenku w wyniku wystawienia na działanie tlenu atmosferycznego.W idealnych warunkach ta ochronna warstwa tlenku całkowicie pokrywa wszystkie powierzchnie części.
W praktyce jednak podczas obróbki na powierzchni części ze stali nierdzewnej mogą przedostać się zanieczyszczenia, takie jak brud fabryczny czy cząsteczki żelaza z narzędzi skrawających.Jeśli nie zostaną usunięte, te ciała obce mogą zmniejszyć skuteczność oryginalnej folii ochronnej.
Podczas obróbki ślady wolnego żelaza mogą zostać usunięte z narzędzia i przeniesione na powierzchnię przedmiotu obrabianego ze stali nierdzewnej.W niektórych przypadkach na części może pojawić się cienka warstwa rdzy.W rzeczywistości jest to korozja stali narzędziowej, a nie metalu podstawowego.Czasami pęknięcia spowodowane osadzonymi cząstkami stali z narzędzi skrawających lub produktami ich korozji mogą powodować erozję samej części.
Podobnie małe cząsteczki żelaznego metalurgicznego brudu mogą przylegać do powierzchni części.Chociaż metal może wydawać się błyszczący w stanie gotowym, po wystawieniu na działanie powietrza niewidoczne cząstki wolnego żelaza mogą powodować rdzę powierzchniową.
Problemem mogą być również odsłonięte siarczki.Są one wytwarzane przez dodanie siarki do stali nierdzewnej w celu poprawy skrawalności.Siarczki zwiększają zdolność stopu do tworzenia wiórów podczas obróbki, które można całkowicie usunąć z narzędzia skrawającego.Jeśli części nie są odpowiednio pasywowane, siarczki mogą stać się początkiem korozji powierzchni produktów przemysłowych.
W obu przypadkach wymagana jest pasywacja, aby zmaksymalizować naturalną odporność stali nierdzewnej na korozję.Usuwa zanieczyszczenia powierzchniowe, takie jak cząsteczki żelaza i cząsteczki żelaza w narzędziach skrawających, które mogą tworzyć rdzę lub stać się punktem wyjścia do korozji.Pasywacja usuwa również siarczki znajdujące się na powierzchni stopów stali nierdzewnej do cięcia otwartego.
Dwuetapowa procedura zapewnia najlepszą odporność na korozję: 1. Czyszczenie, główna procedura, ale czasami zaniedbywana 2. Kąpiel kwasowa lub pasywacja.
Sprzątanie zawsze powinno być priorytetem.Powierzchnie muszą być dokładnie oczyszczone ze smaru, płynu chłodzącego lub innych zanieczyszczeń, aby zapewnić optymalną odporność na korozję.Pozostałości po obróbce lub inne zanieczyszczenia fabryczne można delikatnie zetrzeć z części.Do usuwania olejów procesowych lub chłodziw można stosować dostępne w handlu odtłuszczacze lub środki czyszczące.Może zajść konieczność usunięcia ciał obcych, takich jak tlenki termiczne, metodami takimi jak szlifowanie lub wytrawianie.
Czasami operator maszyny może pominąć czyszczenie podstawowe, błędnie sądząc, że czyszczenie i pasywacja nastąpią w tym samym czasie, po prostu zanurzając zaolejoną część w kąpieli kwasowej.To się nie wydarzy.I odwrotnie, zanieczyszczony smar reaguje z kwasem, tworząc pęcherzyki powietrza.Pęcherzyki te zbierają się na powierzchni przedmiotu obrabianego i przeszkadzają w pasywacji.
Co gorsza, zanieczyszczenie roztworów pasywacyjnych, które czasami zawierają wysokie stężenia chlorków, może spowodować „błysk”.W przeciwieństwie do tworzenia pożądanej warstwy tlenku z błyszczącą, czystą, odporną na korozję powierzchnią, wytrawianie błyskawiczne może spowodować silne wytrawienie lub zaczernienie powierzchni — pogorszenie powierzchni, które pasywacja ma zoptymalizować.
Części ze stali nierdzewnej martenzytycznej [magnetyczne, średnio odporne na korozję, granica plastyczności do około 280 tysięcy psi (1930 MPa)] są hartowane w wysokich temperaturach, a następnie odpuszczane w celu uzyskania pożądanej twardości i właściwości mechanicznych.Stopy utwardzane wydzieleniowo (które mają lepszą wytrzymałość i odporność na korozję niż gatunki martenzytyczne) mogą być obrabiane rozpuszczająco, częściowo obrabiane, starzone w niższych temperaturach, a następnie wykańczane.
W takim przypadku przed obróbką cieplną część należy dokładnie oczyścić środkiem odtłuszczającym lub czyszczącym, aby usunąć wszelkie ślady chłodziwa.W przeciwnym razie chłodziwo pozostające na części może spowodować nadmierne utlenianie.Ten stan może powodować powstawanie wgnieceń na mniejszych częściach po odwapnianiu kwasami lub metodami ściernymi.Pozostawienie chłodziwa na błyszczących, utwardzonych częściach, np. w piecu próżniowym lub w atmosferze ochronnej, może spowodować nawęglenie powierzchni, co skutkuje utratą odporności na korozję.
Po dokładnym oczyszczeniu części ze stali nierdzewnej można zanurzyć w pasywującej kąpieli kwasowej.Można zastosować jedną z trzech metod – pasywację kwasem azotowym, pasywację kwasem azotowym dwuchromianem sodu oraz pasywację kwasem cytrynowym.Wybór metody zależy od gatunku stali nierdzewnej i określonych kryteriów akceptacji.
Bardziej odporne na korozję gatunki niklu i chromu mogą być pasywowane w 20% (v/v) kąpieli z kwasem azotowym (Rysunek 1).Jak pokazano w tabeli, mniej odporne stale nierdzewne można pasywować, dodając dichromian sodu do kąpieli z kwasem azotowym, aby roztwór był bardziej utleniający i zdolny do tworzenia warstwy pasywującej na powierzchni metalu.Inną możliwością zastąpienia kwasu azotowego chromianem sodu jest zwiększenie stężenia kwasu azotowego do 50% objętościowych.Zarówno dodatek dwuchromianu sodu, jak i wyższe stężenie kwasu azotowego zmniejszają prawdopodobieństwo niepożądanego błysku.
Procedura pasywacji stali nierdzewnych obrabialnych (pokazana również na rys. 1) różni się nieco od procedury pasywacji stali nierdzewnych nieobrabialnych.Dzieje się tak dlatego, że podczas pasywacji w kąpieli z kwasem azotowym niektóre lub wszystkie siarczki zawierające siarkę, które można obrabiać skrawaniem, są usuwane, tworząc mikroskopijne niejednorodności na powierzchni przedmiotu obrabianego.
Nawet normalnie skuteczne mycie wodą może pozostawić resztkowy kwas w tych nieciągłościach po pasywacji.Ten kwas zaatakuje powierzchnię części, jeśli nie zostanie zneutralizowany lub usunięty.
W celu wydajnej pasywacji łatwej w obróbce stali nierdzewnej firma Carpenter opracowała proces AAA (zasada-kwas-zasada), który neutralizuje resztkowy kwas.Tę metodę pasywacji można wykonać w mniej niż 2 godziny.Oto proces krok po kroku:
Po odtłuszczeniu moczyć części w 5% roztworze wodorotlenku sodu w temperaturze od 160°F do 180°F (71°C do 82°C) przez 30 minut.Następnie dokładnie wypłucz części w wodzie.Następnie zanurz część na 30 minut w 20% (v/v) roztworze kwasu azotowego zawierającym 3 oz/gal (22 g/l) dichromianu sodu w temperaturze od 120°F do 140°F (49°C) do 60°C.) Po wyjęciu części z kąpieli przepłucz ją wodą, a następnie zanurz w roztworze wodorotlenku sodu na 30 minut.Ponownie opłucz część wodą i wysusz, wykonując metodę AAA.
Pasywacja kwasem cytrynowym staje się coraz bardziej popularna wśród producentów, którzy chcą uniknąć stosowania kwasów mineralnych lub roztworów zawierających dichromian sodu, a także problemów z utylizacją i zwiększonych obaw związanych z bezpieczeństwem ich stosowania.Kwas cytrynowy jest uważany za przyjazny dla środowiska pod każdym względem.
Podczas gdy pasywacja kwasem cytrynowym oferuje atrakcyjne korzyści dla środowiska, sklepy, które odniosły sukces z pasywacją kwasem nieorganicznym i nie mają obaw o bezpieczeństwo, mogą chcieć pozostać przy tym kursie.Jeśli ci użytkownicy mają czysty warsztat, sprzęt jest w dobrym stanie i czysty, chłodziwo jest wolne od fabrycznych osadów żelaznych, a proces daje dobre wyniki, może nie być rzeczywistej potrzeby zmian.
Stwierdzono, że pasywacja w kąpieli z kwasem cytrynowym jest przydatna w przypadku szerokiej gamy stali nierdzewnych, w tym kilku poszczególnych gatunków stali nierdzewnych, jak pokazano na rysunku 2. Dla wygody, rysunek 2.1 przedstawia tradycyjną metodę pasywacji kwasem azotowym.Należy zauważyć, że stare preparaty kwasu azotowego są wyrażone w procentach objętościowych, podczas gdy nowe stężenia kwasu cytrynowego są wyrażone w procentach masowych.Ważne jest, aby pamiętać, że podczas wykonywania tych procedur staranne zrównoważenie czasu namaczania, temperatury kąpieli i stężenia ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia „migania” opisanego powyżej.
Pasywacja różni się w zależności od zawartości chromu i charakterystyki przetwarzania każdej odmiany.Zwróć uwagę na kolumny dla Procesu 1 lub Procesu 2. Jak pokazano na rysunku 3, Proces 1 ma mniej kroków niż Proces 2.
Badania laboratoryjne wykazały, że proces pasywacji kwasem cytrynowym jest bardziej podatny na „wrzenie” niż proces kwasem azotowym.Czynniki przyczyniające się do tego ataku to zbyt wysoka temperatura kąpieli, zbyt długi czas wygrzewania i zanieczyszczenie kąpieli.Produkty na bazie kwasu cytrynowego zawierające inhibitory korozji i inne dodatki, takie jak środki zwilżające, są dostępne w handlu i według doniesień zmniejszają podatność na korozję błyskawiczną.
Ostateczny wybór metody pasywacji będzie zależał od kryteriów akceptacji ustalonych przez klienta.Aby uzyskać szczegółowe informacje, patrz ASTM A967.Można go znaleźć na stronie www.astm.org.
Testy są często przeprowadzane w celu oceny powierzchni pasywowanych części.Pytanie, na które należy odpowiedzieć, brzmi: „Czy pasywacja usuwa wolne żelazo i optymalizuje odporność na korozję stopów do cięcia automatycznego?”
Ważne jest, aby metoda testowa była zgodna z ocenianą klasą.Testy, które są zbyt surowe, nie dadzą absolutnie dobrych materiałów, podczas gdy testy, które są zbyt słabe, przejdą niezadowalające części.
PH i łatwo skrawalne stale nierdzewne serii 400 najlepiej oceniać w komorze zdolnej do utrzymania 100% wilgotności (wilgotna próbka) przez 24 godziny w temperaturze 95°F (35°C).Przekrój poprzeczny jest często najbardziej krytyczną powierzchnią, szczególnie w przypadku gatunków o swobodnym skrawaniu.Jednym z powodów jest to, że siarczek jest ciągnięty przez tę powierzchnię w kierunku maszynowym.
Krytyczne powierzchnie powinny być ustawione do góry, ale pod kątem 15 do 20 stopni od pionu, aby umożliwić utratę wilgoci.Odpowiednio pasywowany materiał prawie nie rdzewieje, chociaż mogą pojawić się na nim drobne plamy.
Gatunki austenitycznej stali nierdzewnej można również oceniać za pomocą testów wilgotności.W tym teście krople wody powinny być obecne na powierzchni próbki, co wskazuje na wolne żelazo przez obecność jakiejkolwiek rdzy.
Procedury pasywacji powszechnie stosowanych automatycznych i ręcznych stali nierdzewnych w roztworach kwasu cytrynowego lub azotowego wymagają różnych procesów.na ryc.3 poniżej zawiera szczegółowe informacje na temat wyboru procesu.
(a) Dostosuj pH za pomocą wodorotlenku sodu.(b) Patrz ryc.3(c) Na2Cr2O7 to 3 oz/gal (22 g/l) dichromianu sodu w 20% kwasie azotowym.Alternatywą dla tej mieszanki jest 50% kwas azotowy bez dwuchromianu sodu.
Szybszym podejściem jest zastosowanie ASTM A380, Standardowej praktyki czyszczenia, usuwania kamienia i pasywacji części, wyposażenia i systemów ze stali nierdzewnej.Test obejmuje przetarcie części roztworem siarczanu miedzi/kwasu siarkowego, utrzymywanie jej w stanie wilgotnym przez 6 minut i obserwację miedziowania.Alternatywnie część można zanurzyć w roztworze na 6 minut.Jeśli żelazo się rozpuści, następuje miedziowanie.Ten test nie ma zastosowania do powierzchni części do przetwarzania żywności.Nie należy go również stosować do stali martenzytycznych serii 400 lub stali ferrytycznych o niskiej zawartości chromu, ponieważ mogą wystąpić wyniki fałszywie dodatnie.
W przeszłości do oceny próbek pasywowanych stosowano również test w 5% mgle solnej w temperaturze 95°F (35°C).Ten test jest zbyt rygorystyczny dla niektórych odmian i generalnie nie jest wymagany do potwierdzenia skuteczności pasywacji.
Unikaj stosowania nadmiaru chlorków, które mogą powodować niebezpieczne zaostrzenia.W miarę możliwości należy używać wyłącznie wody wysokiej jakości, zawierającej mniej niż 50 części chlorku na milion (ppm).Zwykle wystarcza woda z kranu, aw niektórych przypadkach może wytrzymać nawet kilkaset części na milion chlorków.
Ważne jest, aby regularnie wymieniać wannę, aby nie utracić potencjału pasywacji, co może prowadzić do wyładowań atmosferycznych i uszkodzeń części.Kąpiel musi być utrzymywana w odpowiedniej temperaturze, ponieważ niekontrolowana temperatura może powodować miejscową korozję.
Ważne jest przestrzeganie bardzo szczegółowego harmonogramu zmian roztworu podczas dużych serii produkcyjnych, aby zminimalizować możliwość zanieczyszczenia.Do sprawdzenia skuteczności kąpieli wykorzystano próbkę kontrolną.Jeśli okaz został zaatakowany, czas na wymianę wanny.
Należy pamiętać, że niektóre maszyny produkują tylko stal nierdzewną;używać tego samego preferowanego chłodziwa do cięcia stali nierdzewnej z wyłączeniem wszystkich innych metali.
Części stojaka DO są obrabiane osobno, aby uniknąć kontaktu metalu z metalem.Jest to szczególnie ważne w przypadku swobodnej obróbki stali nierdzewnej, ponieważ do rozproszenia produktów korozji siarczkowej i zapobieżenia tworzeniu się kieszeni kwasowych potrzebne są płynne roztwory do pasywacji i płukania.
Nie pasywować nawęglonych lub azotowanych części ze stali nierdzewnej.Odporność na korozję tak potraktowanych części może zostać obniżona do tego stopnia, że ​​mogą one ulec uszkodzeniu w kąpieli pasywacyjnej.
Nie używaj narzędzi z metali żelaznych w warunkach warsztatowych, które nie są szczególnie czyste.Wiórów stalowych można uniknąć, stosując narzędzia z węglików spiekanych lub ceramiczne.
Należy pamiętać, że w kąpieli pasywacyjnej może wystąpić korozja, jeśli część nie została odpowiednio poddana obróbce cieplnej.Gatunki martenzytyczne o wysokiej zawartości węgla i chromu muszą być utwardzane w celu uzyskania odporności na korozję.
Pasywację zwykle przeprowadza się po późniejszym odpuszczaniu w temperaturach, które utrzymują odporność na korozję.
Nie zaniedbuj stężenia kwasu azotowego w kąpieli pasywacyjnej.Kontrole okresowe należy przeprowadzać przy użyciu prostej procedury miareczkowania sugerowanej przez Carpentera.Nie pasywować jednocześnie więcej niż jednej stali nierdzewnej.Zapobiega to kosztownym pomyłkom i zapobiega reakcjom galwanicznym.
O autorach: Terry A. DeBold jest specjalistą ds. badań i rozwoju stopów stali nierdzewnej, a James W. Martin jest specjalistą ds. metalurgii prętów w firmie Carpenter Technology Corp.(Czytanie, Pensylwania).
Ile to kosztuje?Ile miejsca potrzebuję?Z jakimi problemami środowiskowymi będę musiał się zmierzyć?Jak stroma jest krzywa uczenia się?Czym dokładnie jest anodowanie?Poniżej odpowiedzi na wstępne pytania mistrzów dotyczące anodowania wnętrza.
Uzyskanie spójnych, wysokiej jakości wyników procesu szlifowania bezkłowego wymaga podstawowej wiedzy.Większość problemów związanych ze szlifowaniem bezkłowym wynika z braku zrozumienia podstaw.Ten artykuł wyjaśnia, dlaczego działa bezmyślny proces i jak najefektywniej wykorzystać go w swoim warsztacie.