Você verificou que as peças são fabricadas de acordo com as especificações.Agora certifique-se de tomar medidas para proteger essas peças no ambiente que seus clientes esperam.#base
A passivação continua sendo um passo importante para maximizar a resistência à corrosão de peças e montagens usinadas em aço inoxidável.Isso pode fazer a diferença entre desempenho satisfatório e falha prematura.A passivação incorreta pode causar corrosão.
A passivação é uma técnica de pós-fabricação que maximiza a resistência inerente à corrosão das ligas de aço inoxidável das quais a peça de trabalho é feita.Isso não é descalcificação ou pintura.
Não há consenso sobre o mecanismo exato pelo qual a passivação funciona.Mas sabe-se com certeza que existe uma película protetora de óxido na superfície do aço inoxidável passivado.Diz-se que esta película invisível é extremamente fina, com menos de 0,0000001 polegada de espessura, que é cerca de 1/100.000 da espessura de um fio de cabelo humano!
Uma peça de aço inoxidável limpa, recém-usinada, polida ou decapada adquirirá automaticamente esse filme de óxido devido à exposição ao oxigênio atmosférico.Em condições ideais, esta camada protetora de óxido cobre completamente todas as superfícies da peça.
Na prática, no entanto, contaminantes como sujeira de fábrica ou partículas de ferro de ferramentas de corte podem entrar na superfície das peças de aço inoxidável durante o processamento.Se não forem removidos, esses corpos estranhos podem reduzir a eficácia da película protetora original.
Durante a usinagem, vestígios de ferro livre podem ser removidos da ferramenta e transferidos para a superfície da peça de aço inoxidável.Em alguns casos, pode aparecer uma fina camada de ferrugem na peça.Na verdade, esta é a corrosão do aço da ferramenta, não do metal base.Às vezes, rachaduras de partículas de aço embutidas de ferramentas de corte ou seus produtos de corrosão podem corroer a própria peça.
Da mesma forma, pequenas partículas de sujeira metalúrgica ferrosa podem aderir à superfície da peça.Embora o metal possa parecer lustroso em seu estado acabado, após a exposição ao ar, partículas invisíveis de ferro livre podem causar ferrugem na superfície.
Sulfetos expostos também podem ser um problema.Eles são feitos adicionando enxofre ao aço inoxidável para melhorar a usinabilidade.Os sulfetos aumentam a capacidade da liga de formar cavacos durante a usinagem, que podem ser completamente removidos da ferramenta de corte.Se as peças não forem devidamente passivadas, os sulfetos podem se tornar o ponto de partida para a corrosão superficial de produtos industriais.
Em ambos os casos, a passivação é necessária para maximizar a resistência natural à corrosão do aço inoxidável.Ele remove contaminantes da superfície, como partículas de ferro e partículas de ferro em ferramentas de corte que podem formar ferrugem ou se tornar o ponto de partida para a corrosão.A passivação também remove sulfetos encontrados na superfície de ligas de aço inoxidável de corte aberto.
Um procedimento de duas etapas fornece a melhor resistência à corrosão: 1. Limpeza, o procedimento principal, mas às vezes negligenciado 2. Banho de ácido ou passivação.
A limpeza deve ser sempre uma prioridade.As superfícies devem ser completamente limpas de graxa, refrigerante ou outros detritos para garantir uma ótima resistência à corrosão.Resíduos de usinagem ou outras sujeiras de fábrica podem ser cuidadosamente removidos da peça.Desengordurantes ou limpadores comerciais podem ser usados ​​para remover óleos de processo ou refrigerantes.Matérias estranhas, como óxidos térmicos, podem precisar ser removidas por métodos como moagem ou decapagem.
Às vezes, o operador da máquina pode pular a limpeza básica, acreditando erroneamente que a limpeza e a passivação ocorrerão ao mesmo tempo, simplesmente imergindo a parte lubrificada em um banho de ácido.Isso não vai acontecer.Por outro lado, graxa contaminada reage com ácido para formar bolhas de ar.Essas bolhas se acumulam na superfície da peça de trabalho e interferem na passivação.
Pior ainda, a contaminação das soluções de passivação, que às vezes contêm altas concentrações de cloretos, pode causar um “flash”.Em contraste com a produção do filme de óxido desejado com uma superfície brilhante, limpa e resistente à corrosão, o condicionamento rápido pode resultar em corrosão severa ou escurecimento da superfície - uma deterioração na superfície que a passivação foi projetada para otimizar.
Peças de aço inoxidável martensítico [magnético, moderadamente resistente à corrosão, resistência ao escoamento de até cerca de 280 mil psi (1930 MPa)] são temperados em altas temperaturas e depois revenidos para fornecer a dureza e as propriedades mecânicas desejadas.As ligas endurecidas por precipitação (que têm melhor força e resistência à corrosão do que os graus martensíticos) podem ser tratadas por solução, parcialmente usinadas, envelhecidas em temperaturas mais baixas e depois acabadas.
Neste caso, a peça deve ser completamente limpa com um desengraxante ou limpador antes do tratamento térmico para remover quaisquer vestígios de fluido de corte.Caso contrário, o líquido refrigerante remanescente na peça pode causar oxidação excessiva.Esta condição pode causar amolgadelas em peças menores após a descalcificação com ácido ou métodos abrasivos.Se o refrigerante for deixado em peças endurecidas e brilhantes, como em um forno a vácuo ou em uma atmosfera protetora, pode ocorrer carbonetação da superfície, resultando em perda de resistência à corrosão.
Após uma limpeza completa, as peças de aço inoxidável podem ser imersas em um banho de ácido passivante.Qualquer um dos três métodos pode ser usado – passivação com ácido nítrico, passivação com ácido nítrico com dicromato de sódio e passivação com ácido cítrico.Qual método usar depende do grau de aço inoxidável e dos critérios de aceitação especificados.
Graus de cromo de níquel mais resistentes à corrosão podem ser passivados em um banho de ácido nítrico a 20% (v/v) (Figura 1).Conforme mostrado na tabela, os aços inoxidáveis ​​menos resistentes podem ser passivados pela adição de dicromato de sódio a um banho de ácido nítrico para tornar a solução mais oxidante e capaz de formar um filme passivante na superfície do metal.Outra opção para substituir o ácido nítrico por cromato de sódio é aumentar a concentração de ácido nítrico para 50% em volume.Tanto a adição de dicromato de sódio quanto a concentração mais alta de ácido nítrico reduzem a probabilidade de um flash indesejado.
O procedimento de passivação para aços inoxidáveis ​​usináveis ​​(também mostrado na Fig. 1) é ligeiramente diferente do procedimento para aços inoxidáveis ​​não usináveis.Isso ocorre porque durante a passivação em um banho de ácido nítrico alguns ou todos os sulfetos contendo enxofre usináveis ​​são removidos, criando heterogeneidades microscópicas na superfície da peça de trabalho.
Mesmo a lavagem com água normalmente eficaz pode deixar ácido residual nessas descontinuidades após a passivação.Este ácido atacará a superfície da peça se não for neutralizado ou removido.
Para passivação eficiente de aço inoxidável fácil de usinar, a Carpenter desenvolveu o processo AAA (Alkaline-Acid-Alkaline), que neutraliza o ácido residual.Este método de passivação pode ser concluído em menos de 2 horas.Aqui está o processo passo a passo:
Após desengordurar, mergulhe as peças em solução de hidróxido de sódio a 5% a 160°F a 180°F (71°C a 82°C) por 30 minutos.Em seguida, enxágue bem as peças com água.Em seguida, mergulhe a peça por 30 minutos em uma solução de ácido nítrico a 20% (v/v) contendo 3 oz/gal (22 g/l) de dicromato de sódio a 120°F a 140°F (49°C) a 60°C.) Após retirar a peça do banho, enxágue com água e mergulhe-a em solução de hidróxido de sódio por 30 minutos.Enxágue novamente a peça com água e seque, completando o método AAA.
A passivação com ácido cítrico está se tornando cada vez mais popular entre os fabricantes que desejam evitar o uso de ácidos minerais ou soluções contendo dicromato de sódio, bem como problemas de descarte e maiores preocupações de segurança associadas ao seu uso.O ácido cítrico é considerado ecologicamente correto em todos os aspectos.
Embora a passivação com ácido cítrico ofereça benefícios ambientais atraentes, as lojas que obtiveram sucesso com a passivação com ácido inorgânico e não têm preocupações com segurança podem querer manter o curso.Se esses usuários tiverem uma oficina limpa, o equipamento estiver em boas condições e limpo, o refrigerante estiver livre de depósitos ferrosos de fábrica e o processo estiver produzindo bons resultados, pode não haver uma necessidade real de mudança.
Descobriu-se que a passivação por banho de ácido cítrico é útil para uma ampla gama de aços inoxidáveis, incluindo vários graus individuais de aço inoxidável, conforme mostrado na Figura 2. Por conveniência, a Figura 2.1 inclui o método tradicional de passivação com ácido nítrico.Observe que as antigas formulações de ácido nítrico são expressas como porcentagens por volume, enquanto as novas concentrações de ácido cítrico são expressas como porcentagens por massa.É importante observar que, ao realizar esses procedimentos, um equilíbrio cuidadoso entre o tempo de imersão, a temperatura do banho e a concentração é fundamental para evitar o “flashing” descrito acima.
A passivação varia dependendo do teor de cromo e das características de processamento de cada variedade.Observe as colunas para Processo 1 ou Processo 2. Conforme mostrado na Figura 3, o Processo 1 tem menos etapas que o Processo 2.
Testes de laboratório mostraram que o processo de passivação com ácido cítrico é mais propenso a “ebulição” do que o processo com ácido nítrico.Os fatores que contribuem para esse ataque incluem temperatura do banho muito alta, tempo de imersão muito longo e contaminação do banho.Produtos à base de ácido cítrico contendo inibidores de corrosão e outros aditivos, como agentes umectantes, estão disponíveis comercialmente e reduzem a suscetibilidade à “corrosão instantânea”.
A escolha final do método de passivação dependerá dos critérios de aceitação definidos pelo cliente.Consulte ASTM A967 para obter detalhes.Ele pode ser acessado em www.astm.org.
Os testes são frequentemente realizados para avaliar a superfície das peças passivadas.A pergunta a ser respondida é “A passivação remove o ferro livre e otimiza a resistência à corrosão das ligas para corte automático?”
É importante que o método de teste corresponda à classe que está sendo avaliada.Testes muito rigorosos não passarão em materiais absolutamente bons, enquanto testes muito fracos passarão em partes insatisfatórias.
O PH e os aços inoxidáveis ​​da série 400 de fácil usinagem são melhor avaliados em uma câmara capaz de manter 100% de umidade (amostra úmida) por 24 horas a 95°F (35°C).A seção transversal geralmente é a superfície mais crítica, especialmente para classes de corte livre.Uma razão para isso é que o sulfeto é puxado na direção da máquina através desta superfície.
Superfícies críticas devem ser posicionadas para cima, mas em um ângulo de 15 a 20 graus da vertical, para permitir a perda de umidade.O material devidamente passivado dificilmente enferrujará, embora pequenas manchas possam aparecer nele.
Os graus de aço inoxidável austenítico também podem ser avaliados por testes de umidade.Neste ensaio, gotas de água devem estar presentes na superfície do corpo de prova, indicando ferro livre pela presença de qualquer ferrugem.
Procedimentos de passivação para aços inoxidáveis ​​automáticos e manuais comumente usados ​​em soluções de ácido cítrico ou nítrico requerem processos diferentes.Na fig.3 abaixo fornece detalhes sobre a seleção do processo.
(a) Ajuste o pH com hidróxido de sódio.(b) Ver fig.3(c) Na2Cr2O7 é 3 oz/gal (22 g/L) de dicromato de sódio em 20% de ácido nítrico.Uma alternativa a esta mistura é o ácido nítrico a 50% sem dicromato de sódio.
Uma abordagem mais rápida é usar ASTM A380, prática padrão para limpeza, descalcificação e passivação de peças, equipamentos e sistemas de aço inoxidável.O teste inclui a limpeza da peça com uma solução de sulfato de cobre/ácido sulfúrico, mantendo-a úmida por 6 minutos e observando o revestimento de cobre.Alternativamente, a peça pode ser imersa na solução por 6 minutos.Se o ferro se dissolver, ocorre o revestimento de cobre.Este teste não se aplica às superfícies das peças de processamento de alimentos.Além disso, não deve ser usado em aços martensíticos da série 400 ou aços ferríticos com baixo teor de cromo, pois podem ocorrer resultados falsos positivos.
Historicamente, o teste de névoa salina a 5% a 95°F (35°C) também tem sido usado para avaliar amostras passivadas.Este teste é muito rigoroso para algumas cultivares e geralmente não é necessário para confirmar a eficácia da passivação.
Evite usar cloretos em excesso, que podem causar surtos perigosos.Use apenas água de alta qualidade com menos de 50 partes por milhão (ppm) de cloreto sempre que possível.A água da torneira geralmente é suficiente e, em alguns casos, pode suportar até várias centenas de partes por milhão de cloretos.
É importante substituir o banho regularmente para não perder o potencial de passivação, o que pode levar a descargas atmosféricas e danos às peças.O banho deve ser mantido na temperatura adequada, pois temperaturas descontroladas podem causar corrosão localizada.
É importante seguir um cronograma de troca de solução muito específico durante grandes ciclos de produção para minimizar a possibilidade de contaminação.Uma amostra de controle foi usada para testar a eficácia do banho.Se o espécime foi atacado, é hora de substituir o banho.
Observe que algumas máquinas produzem apenas aço inoxidável;use o mesmo refrigerante preferido para cortar aço inoxidável, excluindo todos os outros metais.
As peças do rack DO são usinadas separadamente para evitar o contato de metal com metal.Isso é especialmente importante para a usinagem livre de aço inoxidável, pois as soluções de passivação e limpeza de fluxo fácil são necessárias para difundir produtos de corrosão de sulfeto e evitar a formação de bolsas de ácido.
Não passivar peças de aço inoxidável carburadas ou nitretadas.A resistência à corrosão das peças assim tratadas pode ser reduzida a tal ponto que podem ser danificadas no banho de passivação.
Não use ferramentas de metal ferroso em condições de oficina que não sejam particularmente limpas.Lascas de aço podem ser evitadas usando ferramentas de metal duro ou cerâmica.
Esteja ciente de que a corrosão pode ocorrer no banho de passivação se a peça não tiver sido tratada termicamente adequadamente.Graus martensíticos com alto teor de carbono e cromo devem ser endurecidos para resistência à corrosão.
A passivação geralmente é realizada após o revenimento subsequente em temperaturas que mantêm a resistência à corrosão.
Não negligencie a concentração de ácido nítrico no banho de passivação.Verificações periódicas devem ser feitas usando o procedimento de titulação simples sugerido por Carpenter.Não passivar mais de um aço inoxidável por vez.Isso evita confusão dispendiosa e reações galvânicas.
Sobre os autores: Terry A. DeBold é especialista em pesquisa e desenvolvimento de ligas de aço inoxidável e James W. Martin é especialista em metalurgia de barras na Carpenter Technology Corp.(Reading, Pensilvânia).
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