Ați verificat dacă piesele sunt fabricate conform specificațiilor. Acum asigurați-vă că luați măsuri pentru a proteja aceste piese în mediul la care se așteaptă clienții dumneavoastră. #base
Pasivizarea rămâne o etapă importantă în maximizarea rezistenței la coroziune a pieselor și ansamblurilor prelucrate din oțel inoxidabil. Aceasta poate face diferența dintre o performanță satisfăcătoare și o defectare prematură. Pasivizarea incorectă poate provoca coroziune.
Pasivizarea este o tehnică post-fabricare care maximizează rezistența inerentă la coroziune a aliajelor de oțel inoxidabil din care este fabricată piesa de prelucrat. Aceasta nu este detartrare sau vopsire.
Nu există un consens cu privire la mecanismul exact prin care funcționează pasivizarea. Dar se știe cu siguranță că există o peliculă protectoare de oxid pe suprafața oțelului inoxidabil pasivat. Se spune că această peliculă invizibilă este extrem de subțire, cu o grosime mai mică de 0,0000001 inch, ceea ce reprezintă aproximativ 1/100.000 din grosimea unui fir de păr uman!
O piesă din oțel inoxidabil curată, proaspăt prelucrată, lustruită sau decapată va dobândi automat această peliculă de oxid din cauza expunerii la oxigenul atmosferic. În condiții ideale, acest strat protector de oxid acoperă complet toate suprafețele piesei.
În practică însă, contaminanți precum murdăria din fabrică sau particulele de fier provenite de la sculele așchietoare pot ajunge pe suprafața pieselor din oțel inoxidabil în timpul prelucrării. Dacă nu sunt îndepărtate, aceste corpuri străine pot reduce eficacitatea peliculei protectoare originale.
În timpul prelucrării, urme de fier liber pot fi îndepărtate de pe sculă și transferate pe suprafața piesei de prelucrat din oțel inoxidabil. În unele cazuri, pe piesă poate apărea un strat subțire de rugină. De fapt, aceasta este coroziunea oțelului pentru scule, nu a metalului de bază. Uneori, fisurile cauzate de particulele de oțel încorporate din sculele așchietoare sau de produsele lor de coroziune pot eroda piesa în sine.
În mod similar, particule mici de murdărie metalurgică feroasă pot adera la suprafața piesei. Deși metalul poate părea lucios în starea sa finită, după expunerea la aer, particulele invizibile de fier liber pot provoca rugină la suprafață.
Sulfurile expuse pot fi, de asemenea, o problemă. Acestea sunt obținute prin adăugarea de sulf la oțelul inoxidabil pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea. Sulfurile cresc capacitatea aliajului de a forma așchii în timpul prelucrării, care pot fi îndepărtate complet de pe scula așchietoare. Dacă piesele nu sunt pasivate corespunzător, sulfurile pot deveni punctul de plecare pentru coroziunea superficială a produselor industriale.
În ambele cazuri, pasivizarea este necesară pentru a maximiza rezistența naturală la coroziune a oțelului inoxidabil. Aceasta îndepărtează contaminanții de suprafață, cum ar fi particulele de fier și particulele de fier din sculele așchietoare, care pot forma rugină sau pot deveni punctul de plecare pentru coroziune. Pasivizarea îndepărtează, de asemenea, sulfurile găsite pe suprafața aliajelor de oțel inoxidabil tăiate deschis.
O procedură în doi pași oferă cea mai bună rezistență la coroziune: 1. Curățarea, procedura principală, dar uneori neglijată 2. Baie acidă sau pasivarea.
Curățarea ar trebui să fie întotdeauna o prioritate. Suprafețele trebuie curățate temeinic de grăsime, lichid de răcire sau alte resturi pentru a asigura o rezistență optimă la coroziune. Resturile de prelucrare sau alte murdării din fabrică pot fi șterse ușor de pe piesă. Degresanții sau produsele de curățare comerciale pot fi utilizate pentru a îndepărta uleiurile de proces sau lichidele de răcire. Corpurile străine, cum ar fi oxizii termici, pot necesita îndepărtarea prin metode precum șlefuirea sau decaparea.
Uneori, operatorul mașinii poate sări peste curățarea de bază, crezând în mod eronat că curățarea și pasivizarea vor avea loc în același timp, pur și simplu prin scufundarea piesei unse într-o baie de acid. Acest lucru nu se va întâmpla. În schimb, grăsimea contaminată reacționează cu acidul pentru a forma bule de aer. Aceste bule se acumulează pe suprafața piesei de prelucrat și interferează cu pasivizarea.
Mai rău, contaminarea soluțiilor de pasivizare, care uneori conțin concentrații mari de cloruri, poate provoca o „gravare rapidă”. Spre deosebire de producerea peliculei de oxid dorite cu o suprafață strălucitoare, curată și rezistentă la coroziune, gravarea rapidă poate duce la gravarea severă sau înnegrirea suprafeței - o deteriorare a suprafeței pe care pasivizarea este concepută să o optimizeze.
Piesele din oțel inoxidabil martensitic [magnetice, rezistente la coroziune moderată, cu rezistență la curgere de până la aproximativ 280 mii psi (1930 MPa)] sunt călite la temperaturi ridicate și apoi revenite pentru a oferi duritatea și proprietățile mecanice dorite. Aliajele călite prin precipitare (care au o rezistență și o rezistență la coroziune mai bune decât clasele martensitice) pot fi tratate în soluție, parțial prelucrate, îmbătrânite la temperaturi mai scăzute și apoi finisate.
În acest caz, piesa trebuie curățată temeinic cu un degresant sau un agent de curățare înainte de tratamentul termic pentru a îndepărta orice urme de fluid de tăiere. În caz contrar, lichidul de răcire rămas pe piesă poate provoca o oxidare excesivă. Această condiție poate duce la formarea de adâncituri pe piesele mai mici după detartrarea cu acid sau metode abrazive. Dacă lichidul de răcire rămâne pe piesele întărite și lucioase, cum ar fi într-un cuptor cu vid sau într-o atmosferă protectoare, poate apărea carburarea suprafeței, rezultând pierderea rezistenței la coroziune.
După o curățare temeinică, piesele din oțel inoxidabil pot fi imersate într-o baie acidă de pasivare. Se poate utiliza oricare dintre cele trei metode - pasivare cu acid azotic, pasivare cu acid azotic cu dicromat de sodiu și pasivare cu acid citric. Metoda de utilizat depinde de gradul oțelului inoxidabil și de criteriile de acceptare specificate.
Clasele de nichel-crom mai rezistente la coroziune pot fi pasivate într-o baie de acid azotic cu concentrație de 20% (v/v) (Figura 1). După cum se arată în tabel, oțelurile inoxidabile mai puțin rezistente pot fi pasivate prin adăugarea de dicromat de sodiu la o baie de acid azotic pentru a face soluția mai oxidantă și capabilă să formeze o peliculă pasivantă pe suprafața metalului. O altă opțiune pentru înlocuirea acidului azotic cu cromat de sodiu este creșterea concentrației de acid azotic la 50% în volum. Atât adăugarea de dicromat de sodiu, cât și concentrația mai mare de acid azotic reduc probabilitatea unei scăderi nedorite.
Procedura de pasivizare pentru oțelurile inoxidabile prelucrabile (prezentată și în Fig. 1) este ușor diferită de procedura pentru clasele de oțel inoxidabil neprelucrabile. Acest lucru se datorează faptului că, în timpul pasivării într-o baie de acid azotic, o parte sau toate sulfurile prelucrabile care conțin sulf sunt îndepărtate, creând neomogenități microscopice pe suprafața piesei de prelucrat.
Chiar și spălarea cu apă, în mod normal eficientă, poate lăsa acid rezidual în aceste discontinuități după pasivare. Acest acid va ataca suprafața piesei dacă nu este neutralizat sau îndepărtat.
Pentru pasivizarea eficientă a oțelului inoxidabil ușor de prelucrat, Carpenter a dezvoltat procesul AAA (Alcalin-Acid-Alcalin), care neutralizează acidul rezidual. Această metodă de pasivizare poate fi finalizată în mai puțin de 2 ore. Iată procesul pas cu pas:
După degresare, înmuiați piesele în soluție de hidroxid de sodiu 5% la o temperatură între 71°C și 82°C timp de 30 de minute. Apoi clătiți bine piesele în apă. Apoi, scufundați piesa timp de 30 de minute într-o soluție de acid azotic 20% (v/v) care conține 22 g/l de dicromat de sodiu la o temperatură între 49°C și 60°C. După scoaterea piesei din baie, clătiți-o cu apă, apoi scufundați-o într-o soluție de hidroxid de sodiu timp de 30 de minute. Clătiți din nou piesa cu apă și uscați-o, completând metoda AAA.
Pasivizarea cu acid citric devine din ce în ce mai populară în rândul producătorilor care doresc să evite utilizarea acizilor minerali sau a soluțiilor care conțin dicromat de sodiu, precum și problemele de eliminare și preocupările sporite legate de siguranță asociate cu utilizarea acestora. Acidul citric este considerat ecologic din toate punctele de vedere.
Deși pasivizarea cu acid citric oferă beneficii atractive pentru mediu, magazinele care au avut succes cu pasivizarea cu acid anorganic și nu au probleme de siguranță ar putea dori să continue. Dacă acești utilizatori au un atelier curat, echipamentul este în stare bună și curat, agentul de răcire nu conține depozite feroase din fabrică și procesul produce rezultate bune, este posibil să nu existe o nevoie reală de schimbare.
Pasivizarea în baie cu acid citric s-a dovedit a fi utilă pentru o gamă largă de oțeluri inoxidabile, inclusiv mai multe clase individuale de oțel inoxidabil, așa cum se arată în Figura 2. Pentru comoditate, Figura 2.1 include metoda tradițională de pasivizare cu acid azotic. Rețineți că vechile formulări de acid azotic sunt exprimate în procente de volum, în timp ce noile concentrații de acid citric sunt exprimate în procente de masă. Este important de reținut că, atunci când se efectuează aceste proceduri, un echilibru atent între timpul de îmbibare, temperatura băii și concentrație este esențial pentru a evita „flashing-ul” descris mai sus.
Pasivizarea variază în funcție de conținutul de crom și de caracteristicile de procesare ale fiecărei varietăți. Observați coloanele pentru Procesul 1 sau Procesul 2. După cum se arată în Figura 3, Procesul 1 are mai puține etape decât Procesul 2.
Testele de laborator au arătat că procesul de pasivare cu acid citric este mai predispus la „fierbere” decât procesul cu acid azotic. Factorii care contribuie la acest atac includ temperatura prea ridicată a băii, timpul de înmuiere prea lung și contaminarea băii. Produsele pe bază de acid citric care conțin inhibitori de coroziune și alți aditivi, cum ar fi agenții de umectare, sunt disponibile comercial și se raportează că reduc susceptibilitatea la „coroziunea rapidă”.
Alegerea finală a metodei de pasivare va depinde de criteriile de acceptare stabilite de client. Consultați standardul ASTM A967 pentru detalii. Acesta poate fi accesat la www.astm.org.
Adesea se efectuează teste pentru a evalua suprafața pieselor pasivate. Întrebarea la care trebuie să se răspundă este „Pasivarea îndepărtează fierul liber și optimizează rezistența la coroziune a aliajelor pentru tăiere automată?”
Este important ca metoda de testare să corespundă clasei evaluate. Testele prea stricte nu vor trece materiale absolut bune, în timp ce testele prea slabe vor trece părți nesatisfăcătoare.
Oțelurile inoxidabile din seria 400 cu pH ridicat și cele ușor de prelucrat se evaluează cel mai bine într-o cameră capabilă să mențină o umiditate de 100% (proba umedă) timp de 24 de ore la 35°C (95°F). Secțiunea transversală este adesea suprafața cea mai critică, în special pentru clasele de prelucrare ușoară. Un motiv pentru aceasta este că sulfura este trasă în direcția mașinii pe această suprafață.
Suprafețele critice trebuie poziționate în sus, dar la un unghi de 15 până la 20 de grade față de verticală, pentru a permite pierderea umidității. Materialul pasivat corespunzător va rugini cu greu, deși pot apărea mici pete pe el.
Oțelurile inoxidabile austenitice pot fi evaluate și prin testarea umidității. În acest test, picăturile de apă ar trebui să fie prezente pe suprafața epruvetei, indicând fierul liber prin prezența oricărei rugini.
Procedurile de pasivare pentru oțelurile inoxidabile automate și manuale utilizate în mod obișnuit în soluții de acid citric sau azotic necesită procese diferite. Fig. 3 de mai jos prezintă detalii despre selectarea procesului.
(a) Ajustați pH-ul cu hidroxid de sodiu. (b) Vezi fig. 3(c) Na2Cr2O7 este 22 g/L (3 oz/gal) de dicromat de sodiu în acid azotic 20%. O alternativă la acest amestec este acid azotic 50% fără dicromat de sodiu.
O abordare mai rapidă este utilizarea standardului ASTM A380, Practică standard pentru curățarea, detartrarea și pasivizarea pieselor, echipamentelor și sistemelor din oțel inoxidabil. Testul include ștergerea piesei cu o soluție de sulfat de cupru/acid sulfuric, menținerea acesteia umedă timp de 6 minute și observarea cuprării. Alternativ, piesa poate fi imersată în soluție timp de 6 minute. Dacă fierul se dizolvă, are loc cuprarea. Acest test nu se aplică suprafețelor pieselor de procesare a alimentelor. De asemenea, nu trebuie utilizat pe oțeluri martensitice din seria 400 sau oțeluri feritice cu conținut scăzut de crom, deoarece pot apărea rezultate fals pozitive.
Din punct de vedere istoric, testul cu pulverizare cu sare de 5% la 35°C a fost utilizat și pentru a evalua probele pasivate. Acest test este prea strict pentru unele soiuri și, în general, nu este necesar pentru a confirma eficacitatea pasivării.
Evitați utilizarea excesului de cloruri, care pot provoca aprinderi periculoase. Folosiți doar apă de înaltă calitate, cu mai puțin de 50 de părți per milion (ppm) de clorură, ori de câte ori este posibil. Apa de la robinet este de obicei suficientă și, în unele cazuri, poate rezista la până la câteva sute de părți per milion de cloruri.
Este important să înlocuiți baia în mod regulat pentru a nu pierde potențialul de pasivizare, ceea ce poate duce la lovituri de trăsnet și deteriorarea pieselor. Baia trebuie menținută la temperatura corespunzătoare, deoarece temperaturile necontrolate pot provoca coroziune localizată.
Este important să se respecte un program foarte specific de schimbare a soluției în timpul producției mari pentru a minimiza posibilitatea contaminării. O probă de control a fost utilizată pentru a testa eficacitatea băii. Dacă proba a fost atacată, este timpul să înlocuiți baia.
Vă rugăm să rețineți că unele mașini produc doar oțel inoxidabil; utilizați același lichid de răcire preferat pentru tăierea oțelului inoxidabil, excluzând toate celelalte metale.
Piesele cremalierei DO sunt prelucrate separat pentru a evita contactul metal pe metal. Acest lucru este deosebit de important pentru prelucrarea liberă a oțelului inoxidabil, deoarece sunt necesare soluții de pasivare și spălare cu curgere ușoară pentru a difuza produsele de coroziune sulfurată și a preveni formarea pungilor acide.
Nu pasivați piesele din oțel inoxidabil carburat sau nitrurat. Rezistența la coroziune a pieselor tratate în acest fel poate fi redusă într-o asemenea măsură încât acestea se pot deteriora în baia de pasivizare.
Nu utilizați unelte din metale feroase în condiții de atelier care nu sunt deosebit de curate. Așchiile de oțel pot fi evitate prin utilizarea de unelte din carbură sau ceramică.
Rețineți că în baia de pasivizare se poate produce coroziunea dacă piesa nu a fost tratată termic corespunzător. Clasele martensitice cu conținut ridicat de carbon și crom trebuie călite pentru rezistență la coroziune.
Pasivizarea se efectuează de obicei după o revenire ulterioară la temperaturi care mențin rezistența la coroziune.
Nu neglijați concentrația de acid azotic din baia de pasivizare. Verificările periodice trebuie efectuate folosind procedura simplă de titrare sugerată de Carpenter. Nu pasivați mai mult de un oțel inoxidabil odată. Acest lucru previne confuziile costisitoare și previne reacțiile galvanice.
Despre autori: Terry A. DeBold este specialist în cercetare și dezvoltare în aliaje de oțel inoxidabil, iar James W. Martin este specialist în metalurgie a barelor la Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsylvania).
Cât costă? De cât spațiu am nevoie? Cu ce ​​probleme de mediu mă voi confrunta? Cât de abruptă este curba de învățare? Ce este mai exact anodizarea? Mai jos sunt răspunsurile la întrebările inițiale ale maeștrilor despre anodizarea interiorului.
Obținerea unor rezultate consistente și de înaltă calitate din procesul de rectificare fără centre necesită cunoștințe de bază. Majoritatea problemelor de aplicare asociate cu rectificarea fără centre apar din lipsa de înțelegere a elementelor fundamentale. Acest articol explică de ce funcționează procesul fără centre și cum să îl utilizați cât mai eficient în atelierul dumneavoastră.