Вы убедились, что детали изготовлены в соответствии со спецификацией.Теперь убедитесь, что вы предприняли шаги для защиты этих деталей в условиях, ожидаемых вашими клиентами.#база
Пассивирование остается важным этапом в обеспечении максимальной коррозионной стойкости деталей и узлов, изготовленных из нержавеющей стали.Это может иметь значение между удовлетворительной производительностью и преждевременным отказом.Неправильная пассивация может вызвать коррозию.
Пассивация — это технология после изготовления, которая максимизирует внутреннюю коррозионную стойкость сплавов нержавеющей стали, из которых изготовлена ​​заготовка.Это не очистка и не покраска.
Нет единого мнения о точном механизме работы пассивации.Но точно известно, что на поверхности пассивированной нержавеющей стали есть защитная оксидная пленка.Говорят, что эта невидимая пленка чрезвычайно тонкая, ее толщина составляет менее 0,0000001 дюйма, что составляет примерно 1/100 000 толщины человеческого волоса!
Чистая, только что обработанная, полированная или протравленная деталь из нержавеющей стали автоматически приобретет эту оксидную пленку из-за воздействия атмосферного кислорода.В идеальных условиях этот защитный оксидный слой полностью покрывает все поверхности детали.
Однако на практике загрязняющие вещества, такие как заводская грязь или частицы железа от режущих инструментов, могут попасть на поверхность деталей из нержавеющей стали во время обработки.Если их не удалить, эти инородные тела могут снизить эффективность оригинальной защитной пленки.
Во время обработки следы свободного железа могут быть удалены с инструмента и перенесены на поверхность заготовки из нержавеющей стали.В некоторых случаях на детали может появиться тонкий слой ржавчины.На самом деле это коррозия инструментальной стали, а не основного металла.Иногда трещины от внедренных частиц стали от режущих инструментов или продуктов их коррозии могут вызвать эрозию самой детали.
Точно так же мелкие частицы черной металлургической грязи могут прилипать к поверхности детали.Хотя в готовом состоянии металл может казаться блестящим, после контакта с воздухом невидимые частицы свободного железа могут вызвать поверхностную ржавчину.
Открытые сульфиды также могут быть проблемой.Они изготавливаются путем добавления серы в нержавеющую сталь для улучшения обрабатываемости.Сульфиды повышают способность сплава образовывать стружку при механической обработке, которая может быть полностью удалена с режущего инструмента.Если детали не пассивированы должным образом, сульфиды могут стать отправной точкой для поверхностной коррозии промышленных изделий.
В обоих случаях требуется пассивация, чтобы максимизировать естественную коррозионную стойкость нержавеющей стали.Он удаляет поверхностные загрязнения, такие как частицы железа и частицы железа в режущих инструментах, которые могут образовывать ржавчину или стать отправной точкой для коррозии.Пассивирование также удаляет сульфиды, присутствующие на поверхности сплавов нержавеющей стали, обработанных открытым способом.
Двухступенчатая процедура обеспечивает наилучшую коррозионную стойкость: 1. Очистка, основная процедура, которой иногда пренебрегают 2. Кислотная ванна или пассивация.
Уборка всегда должна быть в приоритете.Поверхности должны быть тщательно очищены от смазки, охлаждающей жидкости или другого мусора, чтобы обеспечить оптимальную коррозионную стойкость.С детали можно аккуратно стереть мусор после механической обработки или другую заводскую грязь.Для удаления технологических масел или охлаждающих жидкостей можно использовать коммерческие обезжиривающие или чистящие средства.Посторонние вещества, такие как термические оксиды, возможно, потребуется удалить с помощью таких методов, как измельчение или травление.
Иногда оператор станка может пропустить основную очистку, ошибочно полагая, что очистка и пассивация будут происходить одновременно, просто погрузив смазанную маслом деталь в кислотную ванну.Это не произойдет.И наоборот, загрязненная смазка реагирует с кислотой с образованием пузырьков воздуха.Эти пузырьки собираются на поверхности заготовки и мешают пассивации.
Что еще хуже, загрязнение пассивирующих растворов, которые иногда содержат высокие концентрации хлоридов, может вызвать «вспышку».В отличие от получения желаемой оксидной пленки с блестящей, чистой, коррозионно-стойкой поверхностью, мгновенное травление может привести к сильному травлению или почернению поверхности — ухудшению состояния поверхности, для оптимизации которого предназначена пассивация.
Детали из мартенситной нержавеющей стали [магнитные, умеренно коррозионностойкие, предел текучести примерно до 280 тысяч фунтов на квадратный дюйм (1930 МПа)] закаливают при высоких температурах, а затем отпускают для обеспечения желаемой твердости и механических свойств.Дисперсионно-упрочненные сплавы (которые обладают лучшей прочностью и коррозионной стойкостью, чем мартенситные марки) могут подвергаться обработке на твердый раствор, частичной механической обработке, старению при более низких температурах, а затем отделке.
В этом случае перед термической обработкой деталь необходимо тщательно очистить обезжиривающим или чистящим средством, чтобы удалить любые следы смазочно-охлаждающей жидкости.В противном случае охлаждающая жидкость, оставшаяся на детали, может вызвать чрезмерное окисление.Это условие может привести к образованию вмятин на более мелких деталях после удаления накипи кислотными или абразивными методами.Если оставить охлаждающую жидкость на блестящих закаленных деталях, например, в вакуумной печи или в защитной атмосфере, может произойти науглероживание поверхности, что приведет к потере коррозионной стойкости.
После тщательной очистки детали из нержавеющей стали можно погрузить в ванну с пассивирующей кислотой.Можно использовать любой из трех методов – пассивация азотной кислотой, пассивация азотной кислотой с дихроматом натрия и пассивация лимонной кислотой.Какой метод использовать, зависит от марки нержавеющей стали и указанных критериев приемлемости.
Более коррозионно-стойкие никель-хромовые сорта можно пассивировать в ванне с 20% (об./об.) азотной кислотой (рис. 1).Как показано в таблице, менее стойкие нержавеющие стали можно пассивировать, добавляя дихромат натрия в ванну с азотной кислотой, чтобы сделать раствор более окислительным и способным образовывать пассивирующую пленку на поверхности металла.Другой вариант замены азотной кислоты хроматом натрия – увеличение концентрации азотной кислоты до 50% по объему.Как добавление дихромата натрия, так и более высокая концентрация азотной кислоты снижают вероятность нежелательной вспышки.
Процедура пассивации для обрабатываемых нержавеющих сталей (также показанная на рис. 1) немного отличается от процедуры для необрабатываемых марок нержавеющей стали.Это связано с тем, что при пассивации в ванне с азотной кислотой удаляются некоторые или все обрабатываемые серосодержащие сульфиды, создавая микроскопические неоднородности на поверхности заготовки.
Даже обычно эффективная промывка водой может оставить остаточную кислоту в этих несплошностях после пассивации.Эта кислота воздействует на поверхность детали, если ее не нейтрализовать или не удалить.
Для эффективной пассивации легкой в ​​обработке нержавеющей стали компания Carpenter разработала процесс AAA (щелочной-кислотно-щелочной), который нейтрализует остаточную кислоту.Этот метод пассивации может быть выполнен менее чем за 2 часа.Вот пошаговый процесс:
После обезжиривания замочите детали в 5% растворе гидроксида натрия при температуре от 160°F до 180°F (от 71°C до 82°C) на 30 минут.Затем тщательно промойте детали в воде.Затем погрузите деталь на 30 минут в 20% (об./об.) раствор азотной кислоты, содержащий 3 унции/гал (22 г/л) дихромата натрия, при температуре от 120°F до 140°F (49°C) до 60°C.) После извлечения детали из ванны промойте ее водой, затем погрузите в раствор едкого натра на 30 минут.Снова промойте деталь водой и высушите, завершив метод ААА.
Пассивирование лимонной кислотой становится все более популярным среди производителей, которые хотят избежать использования минеральных кислот или растворов, содержащих дихромат натрия, а также проблем с утилизацией и повышенных опасений по поводу безопасности, связанных с их использованием.Лимонная кислота считается экологически чистой во всех отношениях.
В то время как пассивация лимонной кислотой предлагает привлекательные экологические преимущества, магазины, которые добились успеха с пассивацией неорганической кислотой и не имеют проблем с безопасностью, могут захотеть продолжить этот курс.Если у этих пользователей чистый цех, оборудование в хорошем состоянии и чистое, охлаждающая жидкость не содержит заводских отложений железа и процесс дает хорошие результаты, возможно, нет реальной необходимости в замене.
Было обнаружено, что пассивация в ванне с лимонной кислотой полезна для широкого спектра нержавеющих сталей, включая несколько отдельных марок нержавеющей стали, как показано на рис. 2. Для удобства на рис. 2.1 показан традиционный метод пассивации азотной кислотой.Обратите внимание, что старые составы азотной кислоты выражены в процентах по объему, а новые концентрации лимонной кислоты выражены в процентах по массе.Важно отметить, что при выполнении этих процедур тщательное соблюдение баланса между временем замачивания, температурой ванны и концентрацией имеет решающее значение, чтобы избежать описанного выше «мигания».
Пассивация варьируется в зависимости от содержания хрома и характеристик обработки каждого сорта.Обратите внимание на столбцы для Процесса 1 или Процесса 2. Как показано на рис. 3, в Процессе 1 меньше шагов, чем в Процессе 2.
Лабораторные испытания показали, что процесс пассивации лимонной кислотой более склонен к «кипению», чем процесс азотной кислоты.Факторы, способствующие этому нападению, включают слишком высокую температуру ванны, слишком длительное время выдержки и загрязнение ванны.Продукты на основе лимонной кислоты, содержащие ингибиторы коррозии и другие добавки, такие как смачивающие агенты, имеются в продаже и, как сообщается, снижают восприимчивость к «мгновенной коррозии».
Окончательный выбор метода пассивации будет зависеть от критериев приемки, установленных заказчиком.Подробности см. в ASTM A967.Доступ к нему можно получить на сайте www.astm.org.
Часто проводятся испытания для оценки поверхности пассивированных деталей.Необходимо ответить на вопрос: «Удаляет ли пассивация свободное железо и оптимизирует ли коррозионную стойкость сплавов для автоматической резки?»
Важно, чтобы метод тестирования соответствовал оцениваемому классу.Слишком строгие тесты не пройдут абсолютно хорошие материалы, а слишком слабые тесты пройдут неудовлетворительные части.
РН и легкую в обработке нержавеющую сталь серии 400 лучше всего оценивать в камере, способной поддерживать 100% влажность (образец влажный) в течение 24 часов при температуре 95°F (35°C).Поперечное сечение часто является наиболее критической поверхностью, особенно для сплавов свободного резания.Одной из причин этого является то, что сульфид вытягивается в машинном направлении по этой поверхности.
Критические поверхности следует располагать вверх, но под углом от 15 до 20 градусов от вертикали, чтобы обеспечить потерю влаги.Правильно пассивированный материал почти не будет ржаветь, хотя на нем могут появиться небольшие пятна.
Марки аустенитной нержавеющей стали также могут быть оценены с помощью испытаний на влажность.В этом испытании на поверхности образца должны присутствовать капли воды, указывающие на свободное железо по наличию ржавчины.
Процедуры пассивации для обычно используемых автоматических и ручных нержавеющих сталей в растворах лимонной или азотной кислоты требуют различных процессов.На рис.3 ниже представлены подробные сведения о выборе процесса.
(а) Отрегулируйте рН с помощью гидроксида натрия.(б) См. рис.3(c) Na2Cr2O7 представляет собой 3 унции/гал (22 г/л) дихромата натрия в 20% азотной кислоте.Альтернативой этой смеси является 50% азотная кислота без бихромата натрия.
Более быстрый подход — использовать ASTM A380, Стандартную практику очистки, удаления накипи и пассивации деталей, оборудования и систем из нержавеющей стали.Испытание включает протирание детали раствором сульфата меди/серной кислоты, выдерживание ее во влажном состоянии в течение 6 минут и наблюдение за медным покрытием.В качестве альтернативы деталь можно погрузить в раствор на 6 минут.Если железо растворяется, происходит меднение.Это испытание не применяется к поверхностям деталей пищевой промышленности.Кроме того, его не следует использовать на мартенситных сталях серии 400 или ферритных сталях с низким содержанием хрома, так как могут возникнуть ложноположительные результаты.
Исторически сложилось так, что испытание в 5% солевом тумане при 95°F (35°C) также использовалось для оценки пассивированных образцов.Этот тест является слишком строгим для некоторых сортов и обычно не требуется для подтверждения эффективности пассивации.
Избегайте использования избыточного количества хлоридов, которые могут вызвать опасные вспышки.По возможности используйте только высококачественную воду с содержанием хлорида менее 50 частей на миллион (ppm).Обычно достаточно водопроводной воды, и в некоторых случаях она может выдерживать до нескольких сотен частей на миллион хлоридов.
Важно регулярно заменять ванну, чтобы не потерять потенциал пассивации, что может привести к ударам молнии и повреждению деталей.Ванна должна поддерживаться при надлежащей температуре, так как неконтролируемая температура может вызвать локальную коррозию.
Важно следовать четкому графику смены раствора во время больших производственных циклов, чтобы свести к минимуму возможность загрязнения.Контрольный образец использовали для проверки эффективности ванны.Если экземпляр подвергся нападению, пора заменить ванну.
Обратите внимание, что некоторые машины производят только нержавеющую сталь;используйте одну и ту же предпочтительную охлаждающую жидкость для резки нержавеющей стали, исключая все другие металлы.
Детали стойки DO обрабатываются отдельно, чтобы избежать контакта металла с металлом.Это особенно важно для свободной обработки нержавеющей стали, так как для диффузии продуктов сульфидной коррозии и предотвращения образования кислотных карманов требуются легкотекучие пассивирующие и промывочные растворы.
Не пассивируйте детали из науглероженной или азотированной нержавеющей стали.Коррозионная стойкость обработанных таким образом деталей может быть снижена до такой степени, что они могут быть повреждены в ванне пассивации.
Не используйте инструменты из черных металлов в не очень чистых мастерских.Стальной стружки можно избежать, используя твердосплавные или керамические инструменты.
Имейте в виду, что в пассивирующей ванне может возникнуть коррозия, если деталь не была должным образом термообработана.Мартенситные марки с высоким содержанием углерода и хрома должны быть закалены для повышения коррозионной стойкости.
Пассивирование обычно проводят после последующего отпуска при температурах, сохраняющих коррозионную стойкость.
Не пренебрегайте концентрацией азотной кислоты в ванне пассивации.Следует проводить периодические проверки, используя простую процедуру титрования, предложенную Карпентером.Не пассивируйте более одной нержавеющей стали одновременно.Это предотвращает дорогостоящую путаницу и предотвращает гальванические реакции.
Об авторах: Терри А. ДеБолд — специалист по исследованиям и разработкам в области сплавов из нержавеющей стали, а Джеймс В. Мартин — специалист по прутковой металлургии в Carpenter Technology Corp.(Рединг, Пенсильвания).
Сколько это стоит?Сколько места мне нужно?С какими экологическими проблемами я столкнусь?Насколько крута кривая обучения?Что именно анодирует?Ниже приведены ответы на первоначальные вопросы мастеров об анодировании салона.
Для получения стабильных и высококачественных результатов процесса бесцентрового шлифования требуется базовое понимание.Большинство прикладных проблем, связанных с бесцентровым шлифованием, возникает из-за непонимания основ.В этой статье объясняется, почему бездумный процесс работает и как наиболее эффективно использовать его в своей мастерской.