Overili ste, že diely sú vyrobené podľa špecifikácií.Teraz sa uistite, že podniknete kroky na ochranu týchto častí v prostredí, ktoré vaši zákazníci očakávajú.#základňa
Pasivácia zostáva dôležitým krokom pri maximalizácii odolnosti častí a zostáv vyrobených z nehrdzavejúcej ocele proti korózii.To môže znamenať rozdiel medzi uspokojivým výkonom a predčasným zlyhaním.Nesprávna pasivácia môže spôsobiť koróziu.
Pasivácia je post-výrobná technika, ktorá maximalizuje vlastnú koróznu odolnosť zliatin nehrdzavejúcej ocele, z ktorých je obrobok vyrobený.Toto nie je odstraňovanie vodného kameňa ani maľovanie.
Neexistuje konsenzus o presnom mechanizme, akým pasivácia funguje.Je však isté, že na povrchu pasivovanej nehrdzavejúcej ocele je ochranný oxidový film.Tento neviditeľný film je údajne extrémne tenký, má hrúbku menšiu ako 0,0000001 palca, čo je asi 1/100 000 hrúbky ľudského vlasu!
Čistá, čerstvo opracovaná, leštená alebo morená časť z nehrdzavejúcej ocele automaticky získa tento oxidový film v dôsledku vystavenia atmosférickému kyslíku.Za ideálnych podmienok táto ochranná vrstva oxidu úplne pokrýva všetky povrchy dielu.
V praxi sa však na povrch dielov z nehrdzavejúcej ocele počas spracovania môžu dostať nečistoty ako špina z továrne alebo čiastočky železa z rezných nástrojov.Ak sa tieto cudzie telesá neodstránia, môžu znížiť účinnosť pôvodnej ochrannej fólie.
Počas obrábania možno z nástroja odstrániť stopy voľného železa a preniesť ich na povrch obrobku z nehrdzavejúcej ocele.V niektorých prípadoch sa na diele môže objaviť tenká vrstva hrdze.V skutočnosti ide o koróziu nástrojovej ocele, nie základného kovu.Niekedy môžu praskliny zo zabudovaných oceľových častíc z rezných nástrojov alebo ich koróznych produktov erodovať samotný diel.
Podobne môžu na povrchu dielca priľnúť malé čiastočky železnej metalurgickej špiny.Hoci sa kov môže vo svojom hotovom stave javiť ako lesklý, po vystavení vzduchu môžu neviditeľné častice voľného železa spôsobiť povrchovú hrdzu.
Problémom môžu byť aj odkryté sulfidy.Vyrábajú sa pridaním síry do nehrdzavejúcej ocele na zlepšenie obrobiteľnosti.Sulfidy zvyšujú schopnosť zliatiny vytvárať pri obrábaní triesky, ktoré je možné úplne odstrániť z rezného nástroja.Ak časti nie sú správne pasivované, sulfidy sa môžu stať východiskovým bodom pre povrchovú koróziu priemyselných výrobkov.
V oboch prípadoch je potrebná pasivácia, aby sa maximalizovala prirodzená korózna odolnosť nehrdzavejúcej ocele.Odstraňuje povrchové nečistoty, ako sú častice železa a častice železa v rezných nástrojoch, ktoré môžu vytvárať hrdzu alebo sa môžu stať východiskovým bodom pre koróziu.Pasivácia tiež odstraňuje sulfidy nachádzajúce sa na povrchu otvorených zliatin nehrdzavejúcej ocele.
Dvojstupňový postup poskytuje najlepšiu odolnosť proti korózii: 1. Čistenie, hlavný postup, ale niekedy zanedbávaný 2. Kyslý kúpeľ alebo pasivácia.
Čistenie by malo byť vždy prioritou.Povrchy musia byť dôkladne očistené od mastnoty, chladiacej kvapaliny alebo iných nečistôt, aby sa zabezpečila optimálna odolnosť proti korózii.Nečistoty z obrábania alebo iné nečistoty z továrne je možné z dielu jemne zotrieť.Na odstránenie procesných olejov alebo chladív možno použiť komerčné odmasťovače alebo čistiace prostriedky.Cudzie látky, ako sú tepelné oxidy, môže byť potrebné odstrániť metódami, ako je mletie alebo morenie.
Niekedy môže obsluha stroja vynechať základné čistenie, pričom sa mylne domnieva, že čistenie a pasivácia prebehnú súčasne, a to jednoduchým ponorením naolejovanej časti do kyslého kúpeľa.To sa nestane.Naopak, znečistený tuk reaguje s kyselinou a vytvára vzduchové bubliny.Tieto bubliny sa zhromažďujú na povrchu obrobku a narúšajú pasiváciu.
Ešte horšie je, že kontaminácia pasivačných roztokov, ktoré niekedy obsahujú vysoké koncentrácie chloridov, môže spôsobiť „záblesk“.Na rozdiel od výroby požadovaného oxidového filmu s lesklým, čistým povrchom odolným voči korózii, bleskové leptanie môže viesť k silnému leptaniu alebo sčerneniu povrchu – zhoršeniu povrchu, ktoré má pasivácia optimalizovať.
Časti z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele [magnetické, stredne odolné voči korózii, medza klzu do približne 280 tisíc psi (1930 MPa)] sú kalené pri vysokých teplotách a potom popúšťané, aby sa získala požadovaná tvrdosť a mechanické vlastnosti.Precipitačné tvrdené zliatiny (ktoré majú lepšiu pevnosť a odolnosť proti korózii ako martenzitické triedy) môžu byť ošetrené roztokom, čiastočne opracované, starnuté pri nižších teplotách a potom dokončené.
V tomto prípade musí byť diel pred tepelným spracovaním dôkladne vyčistený odmasťovačom alebo čističom, aby sa odstránili všetky stopy reznej kvapaliny.V opačnom prípade môže chladiaca kvapalina zostávajúca na diele spôsobiť nadmernú oxidáciu.Tento stav môže spôsobiť vznik priehlbín na menších častiach po odstránení vodného kameňa kyselinou alebo abrazívnymi metódami.Ak chladiaca kvapalina zostane na lesklých tvrdených častiach, napríklad vo vákuovej peci alebo v ochrannej atmosfére, môže dôjsť k povrchovej nauhličovaniu, čo vedie k strate odolnosti voči korózii.
Po dôkladnom vyčistení je možné nerezové diely ponoriť do pasivačného kyslého kúpeľa.Môže sa použiť ktorýkoľvek z troch spôsobov – pasivácia kyselinou dusičnou, pasivácia kyselinou dusičnou s dichrómanom sodným a pasivácia kyselinou citrónovou.Ktorá metóda sa má použiť, závisí od triedy nehrdzavejúcej ocele a špecifikovaných kritérií prijatia.
Kvality niklu a chrómu odolnejšie voči korózii možno pasivovať v 20 % (v/v) kúpeli kyseliny dusičnej (obrázok 1).Ako je uvedené v tabuľke, menej odolné nehrdzavejúce ocele je možné pasivovať pridaním dvojchrómanu sodného do kúpeľa kyseliny dusičnej, aby bol roztok oxidovateľnejší a aby bol schopný vytvoriť pasivačný film na povrchu kovu.Ďalšou možnosťou nahradenia kyseliny dusičnej chrómanom sodným je zvýšenie koncentrácie kyseliny dusičnej na 50 % objemových.Pridanie dvojchrómanu sodného aj vyššia koncentrácia kyseliny dusičnej znižuje pravdepodobnosť nežiaduceho vzplanutia.
Postup pasivácie pre opracovateľné nehrdzavejúce ocele (zobrazené aj na obr. 1) sa mierne líši od postupu pre neobrobiteľné druhy nehrdzavejúcej ocele.Je to preto, že počas pasivácie v kúpeli kyseliny dusičnej sa niektoré alebo všetky spracovateľné sulfidy obsahujúce síru odstránia, čím sa na povrchu obrobku vytvoria mikroskopické nehomogenity.
Dokonca aj normálne účinné umývanie vodou môže po pasivácii zanechať zvyškovú kyselinu v týchto diskontinuitách.Táto kyselina napadne povrch dielu, ak nie je neutralizovaná alebo odstránená.
Pre efektívnu pasiváciu ľahko opracovateľnej nehrdzavejúcej ocele Carpenter vyvinul proces AAA (Alkaline-Acid-Alkaline), ktorý neutralizuje zvyškovú kyselinu.Táto pasivačná metóda môže byť dokončená za menej ako 2 hodiny.Tu je postup krok za krokom:
Po odmastení namočte diely do 5 % roztoku hydroxidu sodného pri teplote 71 °C až 82 °C na 30 minút.Potom diely dôkladne opláchnite vo vode.Potom diel ponorte na 30 minút do 20 % (v/v) roztoku kyseliny dusičnej obsahujúceho 3 unce/gal (22 g/l) dvojchrómanu sodného pri teplote 120 °F až 140 °F (49 °C) až 60 °C.) Po vybratí dielu z kúpeľa ho opláchnite vodou a potom ho ponorte na 30 minút do roztoku hydroxidu sodného.Diel opäť opláchnite vodou a osušte, dokončite metódu AAA.
Pasivácia kyselinou citrónovou sa stáva čoraz populárnejšou u výrobcov, ktorí sa chcú vyhnúť používaniu minerálnych kyselín alebo roztokov obsahujúcich dvojchróman sodný, ako aj problémom s likvidáciou a zvýšeným bezpečnostným problémom spojeným s ich používaním.Kyselina citrónová sa považuje za ekologickú vo všetkých ohľadoch.
Zatiaľ čo pasivácia kyselinou citrónovou ponúka atraktívne environmentálne výhody, obchody, ktoré uspeli s pasiváciou anorganickými kyselinami a nemajú žiadne obavy o bezpečnosť, môžu chcieť zostať v kurze.Ak majú títo používatelia čistú dielňu, zariadenie je v dobrom stave a čisté, chladiaca kvapalina je bez usadenín železa z výroby a proces prináša dobré výsledky, nemusí byť skutočná potreba zmeny.
Zistilo sa, že pasivácia v kúpeli s kyselinou citrónovou je užitočná pre širokú škálu nehrdzavejúcich ocelí, vrátane niekoľkých jednotlivých druhov nehrdzavejúcej ocele, ako je znázornené na obrázku 2. Obrázok 2. 1 obsahuje pre prehľadnosť tradičnú metódu pasivácie kyselinou dusičnou.Všimnite si, že staré formulácie kyseliny dusičnej sú vyjadrené ako objemové percentá, zatiaľ čo nové koncentrácie kyseliny citrónovej sú vyjadrené ako hmotnostné percentá.Je dôležité poznamenať, že pri vykonávaní týchto postupov je kritická starostlivá rovnováha medzi časom namáčania, teplotou kúpeľa a koncentráciou, aby sa predišlo „blikaniu“ opísanému vyššie.
Pasivácia sa líši v závislosti od obsahu chrómu a spracovateľských vlastností každej odrody.Všimnite si stĺpce pre Proces 1 alebo Proces 2. Ako je znázornené na obrázku 3, Proces 1 má menej krokov ako Proces 2.
Laboratórne testy ukázali, že proces pasivácie kyselinou citrónovou je náchylnejší na „varenie“ ako proces kyseliny dusičnej.Faktory, ktoré prispievajú k tomuto útoku, zahŕňajú príliš vysokú teplotu kúpeľa, príliš dlhý čas namáčania a kontamináciu kúpeľa.Produkty na báze kyseliny citrónovej obsahujúce inhibítory korózie a iné prísady, ako sú zmáčadlá, sú komerčne dostupné a uvádza sa, že znižujú náchylnosť na „bleskovú koróziu“.
Konečný výber spôsobu pasivácie bude závisieť od akceptačných kritérií stanovených zákazníkom.Podrobnosti nájdete v ASTM A967.Je dostupný na www.astm.org.
Často sa vykonávajú testy na vyhodnotenie povrchu pasivovaných častí.Otázka, na ktorú treba odpovedať, znie: „Odstráni pasivácia voľné železo a optimalizuje odolnosť zliatin proti korózii pre automatické rezanie?
Je dôležité, aby testovacia metóda zodpovedala hodnotenej triede.Príliš prísne testy neprejdú úplne dobrými materiálmi, zatiaľ čo príliš slabé testy prejdú s nevyhovujúcimi dielmi.
PH a ľahko opracovateľné nehrdzavejúce ocele série 400 sa najlepšie vyhodnocujú v komore schopnej udržať 100 % vlhkosť (vzorka mokrá) počas 24 hodín pri 35 °C.Prierez je často najkritickejším povrchom, najmä pre druhy voľného rezu.Jedným z dôvodov je to, že sulfid je ťahaný v smere stroja cez tento povrch.
Kritické povrchy by mali byť umiestnené nahor, ale pod uhlom 15 až 20 stupňov od vertikály, aby sa umožnila strata vlhkosti.Správne pasivovaný materiál takmer nehrdzavie, aj keď sa na ňom môžu objaviť malé fľaky.
Druhy austenitickej nehrdzavejúcej ocele možno hodnotiť aj testovaním vlhkosti.Pri tomto teste by mali byť na povrchu vzorky prítomné kvapky vody, čo naznačuje prítomnosťou hrdze voľné železo.
Pasivačné postupy pre bežne používané automatické a manuálne nehrdzavejúce ocele v roztokoch kyseliny citrónovej alebo dusičnej vyžadujú rôzne procesy.Na obr.3 nižšie uvádza podrobnosti o výbere procesu.
(a) Upravte pH hydroxidom sodným.(b) Pozri obr.3(c) Na2Cr207 je 3 oz/gal (22 g/l) dvojchrómanu sodného v 20 % kyseline dusičnej.Alternatívou k tejto zmesi je 50% kyselina dusičná bez dvojchrómanu sodného.
Rýchlejším prístupom je použiť ASTM A380, štandardný postup na čistenie, odstraňovanie vodného kameňa a pasiváciu dielov, zariadení a systémov z nehrdzavejúcej ocele.Skúška zahŕňa utieranie dielu roztokom síranu meďnatého/kyseliny sírovej, udržiavanie vlhka počas 6 minút a pozorovanie pomedenia.Alternatívne môže byť časť ponorená do roztoku na 6 minút.Ak sa železo rozpustí, dôjde k pomedeniu.Tento test sa nevzťahuje na povrchy častí na spracovanie potravín.Tiež by sa nemal používať na martenzitické ocele radu 400 alebo feritické ocele s nízkym obsahom chrómu, pretože sa môžu vyskytnúť falošne pozitívne výsledky.
Historicky sa na hodnotenie pasivovaných vzoriek používal aj test 5 % soľným sprejom pri 95 °F (35 °C).Tento test je pre niektoré kultivary príliš prísny a vo všeobecnosti sa nevyžaduje na potvrdenie účinnosti pasivácie.
Vyhnite sa používaniu nadbytočných chloridov, ktoré môžu spôsobiť nebezpečné vzplanutia.Vždy, keď je to možné, používajte iba vysokokvalitnú vodu s obsahom chloridu menej ako 50 častíc na milión (ppm).Voda z vodovodu zvyčajne postačuje a v niektorých prípadoch znesie až niekoľko stoviek častíc na milión chloridov.
Je dôležité pravidelne vymieňať vaňu, aby ste nestratili pasivačný potenciál, ktorý môže viesť k úderom blesku a poškodeniu dielov.Kúpeľ sa musí udržiavať na správnej teplote, pretože nekontrolované teploty môžu spôsobiť lokálnu koróziu.
Počas veľkých výrobných sérií je dôležité dodržiavať veľmi špecifický harmonogram výmeny riešení, aby sa minimalizovala možnosť kontaminácie.Na testovanie účinnosti kúpeľa bola použitá kontrolná vzorka.Ak bol exemplár napadnutý, je čas vymeniť kúpeľ.
Upozorňujeme, že niektoré stroje vyrábajú iba nehrdzavejúcu oceľ;používajte rovnaké preferované chladivo na rezanie nehrdzavejúcej ocele s vylúčením všetkých ostatných kovov.
Časti stojana DO sú opracované samostatne, aby sa zabránilo kontaktu kovu s kovom.Toto je obzvlášť dôležité pre voľné obrábanie nehrdzavejúcej ocele, pretože na difúziu produktov sulfidovej korózie a zabránenie vzniku kyslých vreciek sú potrebné ľahko tečúce pasivačné a preplachovacie roztoky.
Nepasivujte nauhličované alebo nitridované časti z nehrdzavejúcej ocele.Odolnosť proti korózii takto upravených dielov môže byť natoľko znížená, že môže dôjsť k ich poškodeniu v pasivačnom kúpeli.
Nepoužívajte nástroje zo železných kovov v dielenských podmienkach, ktoré nie sú obzvlášť čisté.Oceľovým trieskam sa možno vyhnúť použitím tvrdokovových alebo keramických nástrojov.
Uvedomte si, že v pasivačnom kúpeli môže dôjsť ku korózii, ak dielec nebol správne tepelne spracovaný.Martenzitické druhy s vysokým obsahom uhlíka a chrómu musia byť vytvrdené kvôli odolnosti voči korózii.
Pasivácia sa zvyčajne vykonáva po následnom temperovaní pri teplotách, ktoré zachovávajú odolnosť proti korózii.
Nezanedbávajte koncentráciu kyseliny dusičnej v pasivačnom kúpeli.Pravidelné kontroly by sa mali vykonávať pomocou jednoduchého postupu titrácie, ktorý navrhol Carpenter.Nepasivujte naraz viac než jednu nehrdzavejúcu oceľ.Tým sa zabráni nákladným zámenám a zabráni sa galvanickým reakciám.
O autoroch: Terry A. DeBold je špecialista na výskum a vývoj zliatin nehrdzavejúcej ocele a James W. Martin je špecialista na barovú metalurgiu v Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsylvania).
Koľko to stojí?Koľko miesta potrebujem?Akým environmentálnym problémom budem čeliť?Aká strmá je krivka učenia?Čo je to vlastne anodizácia?Nižšie sú uvedené odpovede na úvodné otázky majstrov o eloxovaní interiéru.
Získanie konzistentných a vysoko kvalitných výsledkov z procesu bezhrotového brúsenia vyžaduje základné znalosti.Väčšina aplikačných problémov spojených s bezhrotým brúsením vzniká z nepochopenia základov.Tento článok vysvetľuje, prečo bezduchý proces funguje a ako ho najefektívnejšie využiť vo vašej dielni.