Осигурали сте да су делови обрађени према спецификацијама. Сада се уверите да сте предузели кораке да заштитите ове делове у условима које ваши купци очекују. #basic
Пасивација остаје кључни корак у максимизирању основне отпорности на корозију обрађених делова и склопова од нерђајућег челика. Она може направити разлику између задовољавајућих перформанси и превременог квара. Неправилно изведена, пасивација заправо може изазвати корозију.
Пасивација је метода након израде која максимизира инхерентну отпорност на корозију легура нерђајућег челика од којих се производи радни предмет. То није третман за уклањање каменца, нити је премаз фарбом.
Не постоји општи консензус о прецизном механизму како пасивација функционише. Али је сигурно да постоји заштитни оксидни филм на површини пасивираног нерђајућег челика. Сматра се да је овај невидљиви филм изузетно танак, дебљине мање од 0,0000001 инча, што је око 1/100.000 дебљине људске длаке!
Чист, свеже обрађен, полиран или декапиран део од нерђајућег челика ће аутоматски добити овај оксидни филм због излагања атмосферском кисеонику. Под идеалним условима, овај заштитни оксидни слој потпуно покрива све површине дела.
Међутим, у пракси, загађивачи попут прљавштине из радионице или честица гвожђа из алата за сечење могу се пренети на површину делова од нерђајућег челика током обраде. Ако се не уклоне, ова страна тела могу смањити ефикасност оригиналног заштитног филма.
Током обраде, трагови слободног гвожђа могу истрошити алат и пренети се на површину радног предмета од нерђајућег челика. У неким случајевима, на делу се може појавити танак слој рђе. Ово је заправо корозија челика од стране алата, а не основног метала. Повремено, пукотине уграђених челичних честица од алата за резање или њихових производа корозије могу изазвати ерозију самог дела.
Исто тако, мале честице прљавштине из радионице гвожђа могу се залепити за површину дела. Иако метал може изгледати сјајно у обрађеном стању, након излагања ваздуху, невидљиве честице слободног гвожђа могу изазвати површинско рђање.
Изложени сулфиди такође могу бити проблем. Они настају додавањем сумпора нерђајућем челику ради побољшања обрадивости. Сулфиди повећавају способност легуре да формира струготину током обраде, која се може потпуно одвојити од алата за резање. Уколико делови нису правилно пасивирани, сулфиди могу постати почетна тачка за површинску корозију произведених производа.
У оба случаја, пасивација је потребна да би се максимизирала природна отпорност нерђајућег челика на корозију. Она уклања површинске загађиваче, као што су честице прљавштине из радионице и честице гвожђа у алатима за сечење, које могу формирати рђу или постати почетна тачка за корозију. Пасивација такође уклања сулфиде изложене на површини легура нерђајућег челика које се лако режу.
Двостепени поступак пружа најбољу отпорност на корозију: 1. Чишћење, основни, али понекад занемарен поступак; 2. Киселинско купање или пасивација.
Чишћење увек треба да буде приоритет. Површине морају бити темељно очишћене од масти, расхладне течности или других остатака из радионице ради оптималне отпорности на корозију. Остаци из обраде или друга прљавштина из радионице могу се пажљиво обрисати са дела. Комерцијална средства за одмашћивање или чишћење могу се користити за уклањање процесних уља или расхладних течности. Стране материје попут термичких оксида могу се уклонити методама као што су брушење или кисељење.
Понекад оператер машине може прескочити основно чишћење, погрешно мислећи да ће се чишћење и пасивација десити истовремено једноставним умакањем дела замагљеног машћу у киселу купку. То се неће десити. Насупрот томе, контаминирана маст реагује са киселином и формира мехуриће ваздуха. Ови мехурићи се сакупљају на површини радног предмета и ометају пасивацију.
Да ствар буде још гора, контаминација раствора за пасивацију, који понекад садрже високе концентрације хлорида, може изазвати „трептање“. За разлику од добијања жељеног оксидног филма са сјајном, чистом, површином отпорном на корозију, брзо нагризање може довести до јако нагризане или потамњеле површине – погоршања површине које је пасивација дизајнирана да оптимизује.
Делови направљени од мартензитног нерђајућег челика [магнетни, умерено отпоран на корозију, граница течења до око 280 ksi (1930 MPa)] се каље на повишеним температурама, а затим отпуштају како би се осигурала жељена тврдоћа и механичка својства. Легуре које се могу очврснути таложењем, које имају бољу чврстоћу и отпорност на корозију од мартензитних легура, могу се третирати раствором, делимично обрађивати машински, старити на нижим температурама, а затим завршно обрађивати.
У овом случају, део мора бити темељно очишћен одмашћивачем или средством за чишћење како би се уклонили сви трагови течности за резање пре термичке обраде. У супротном, течност за резање која остаје на делу може изазвати прекомерну оксидацију. Ово стање може проузроковати удубљење премалих делова након што је окалина уклоњена киселином или абразивним методама. Ако се дозволи да течност за резање остане на светло очврслим деловима, као што је у вакуумској пећи или заштитној атмосфери, може доћи до површинске карбуризације, што доводи до губитка отпорности на корозију.
Након темељног чишћења, делови од нерђајућег челика могу се потопити у купку са пасивирајућом киселином. Може се користити било која од три методе – пасивација азотном киселином, пасивација азотном киселином са натријум дихроматом и пасивација лимунском киселином. Која метода ће се користити зависи од врсте нерђајућег челика и наведених критеријума прихватања.
Хром-никл отпорније врсте могу се пасивирати у купатилу са 20% (v/v) азотном киселином (слика 1). Као што је приказано у табели, мање отпорни нерђајући челик може се пасивирати додавањем натријум-дихромата у купатило са азотном киселином, чинећи раствор оксидативнијим и способнијим да формира пасивни филм на површини метала. Друга опција за замену азотне киселине натријум-хроматом је повећање концентрације азотне киселине на 50% по запремини. И додатак натријум-дихромата и већа концентрација азотне киселине смањују могућност нежељеног прегревања.
Поступак пасивације нерђајућих челика који се лако обрађују (такође приказан на слици 1) донекле се разликује од поступка за врсте нерђајућих челика које се не обрађују лако. То је зато што се током пасивације у типичном купатилу са азотном киселином уклањају неки или сви сулфиди који садрже сумпор, што ствара микроскопске дисконтинуитете на површини обрађеног дела.
Чак и генерално ефикасно испирање водом може оставити резидуалну киселину у овим дисконтинуитетима након пасивације. Ова киселина ће затим напасти површину дела уколико се не неутралише или уклони.
Да би ефикасно пасивирао лако обрадив нерђајући челик, Карпентер је развио AAA (алкално-кисело-алкални) процес, који неутралише резидуалну киселину. Овај метод пасивације може се завршити за мање од 2 сата. Ево поступка корак по корак:
Након одмашћивања, потопите делове у 5% раствор натријум хидроксида на температури од 71°C до 82°C током 30 минута. Затим темељно исперите делове водом. Затим, потопите део на 30 минута у 20% (v/v) раствор азотне киселине који садржи 22 г/л натријум дихромата на температури од 49°C до 60°C. Након вађења дела из купке, исперите га водом, а затим га потопите у раствор натријум хидроксида на још 30 минута. Поново исперите део водом и осушите, чиме се завршава AAA метода.
Пасивација лимунском киселином је све популарнија код произвођача који желе да избегну употребу минералних киселина или раствора који садрже натријум дихромат, као и проблеме одлагања и веће безбедносне проблеме повезане са њиховом употребом. Лимунска киселина се сматра еколошки прихватљивом у сваком погледу.
Иако пасивација лимунском киселином нуди атрактивне еколошке предности, радионице које су имале успеха са пасивацијом неорганском киселином и немају безбедносних проблема можда желе да остану на том путу. Ако ови корисници имају чисту радионицу, добро одржавану и чисту опрему, расхладну течност без прљавштине од гвожђа и процес који даје добре резултате, можда неће бити стварне потребе за променама.
Пасивација у купки са лимунском киселином показала се корисном за широк спектар нерђајућих челика, укључујући неколико појединачних врста нерђајућег челика, као што је приказано на слици 2. Ради лакшег приказа, на слици 1 је укључена традиционална метода пасивације азотном киселином. Треба напоменути да су старије формулације азотне киселине изражене у запреминским процентима, док су новије концентрације лимунске киселине изражене у тежинским процентима. Важно је напоменути да је приликом примене ових поступака пажљиво балансирање времена намакања, температуре купке и концентрације кључно како би се избегло „трептање“ описано раније.
Пасивациони третмани варирају у зависности од садржаја хрома и карактеристика обраде сваке класе. Обратите пажњу на колоне које се односе на Процес 1 или Процес 2. Као што је приказано на слици 3, Процес 1 укључује мање корака од Процеса 2.
Лабораторијски тестови су показали да је процес пасивације лимунском киселином склонији „брзој корозији“ него процес азотном киселином. Фактори који доприносе овом нападу укључују превисоку температуру купатила, предуго време намакања и контаминацију купатила. Производи лимунске киселине који садрже инхибиторе корозије и друге адитиве као што су средства за квашење су комерцијално доступни и наводи се да смањују подложност „брзој корозији“.
Коначан избор методе пасивације зависиће од критеријума прихватања које је прописао купац. Видети ASTM A967 за детаље. Може му се приступити на www.astm.org.
Тестови се често спроводе како би се проценила површина пасивираних делова. Питање на које треба одговорити је: „Да ли пасивација уклања слободно гвожђе и оптимизује отпорност на корозију лако обрађених класа?“
Важно је да метода испитивања одговара оцени која се процењује. Престроги тестови неће проћи савршено добре материјале, док ће превише лабави тестови проћи незадовољавајуће делове.
Нерђајући челици серије 400 који се очвршћују таложењем и обрађују слободном обрадом најбоље се процењују у ормару способном да одржава 100% влажности (влажни узорци) током 24 сата на 35°C. Попречни пресек је често најкритичнија површина, посебно за класе које се лако обрађују. Један од разлога за то је што је сулфид издужен у машинском правцу, пресецајући ову површину.
Критичне површине треба поставити нагоре, али под углом од 15 до 20 степени од вертикале како би се омогућио губитак влаге. Правилно пасивизиран материјал ће тешко рђати, мада може показати благе мрље.
Аустенитне врсте нерђајућег челика могу се проценити и испитивањем влажности. Када се тако испитује, капљице воде треба да буду присутне на површини узорка, што указује на слободно гвожђе присуством рђе.
Поступци за пасивацију уобичајено коришћених нерђајућих челика који се лако и не лако обрезују у растворима лимунске или азотне киселине захтевају различите процесе. Слика 3 испод приказује детаље о избору процеса.
(а) Подесите pH вредност натријум хидроксидом. (б) Видите слику 3 (ц) Na2Cr2O7 представља 22 г/л натријум дихромата у 20% азотној киселини. Алтернатива овој смеши је 50% азотна киселина без натријум дихромата.
Бржи метод је коришћење раствора из ASTM A380, „Стандардна пракса за чишћење, уклањање каменца и пасивацију делова, опреме и система од нерђајућег челика“. Тест се састоји од брисања дела раствором бакар сулфата/сумпорне киселине, држања влажним 6 минута и посматрања да ли се јавља бакарна превлака. Алтернативно, део се може потопити у раствор на 6 минута. Ако се гвожђе раствори, долази до бакарне превлаке. Овај тест не треба користити на површинама делова за прераду хране. Такође, не треба га користити за мартензитне челике серије 400 или феритне челике са ниским садржајем хрома јер се могу јавити лажно позитивни резултати.
Историјски гледано, тест са 5% сољу у спреју на 35°C (95°F) је такође коришћен за процену пасивираних узорака. Овај тест је превише строг за неке врсте и генерално није потребан да би се потврдила ефикасност пасивације.
Избегавајте употребу прекомерне количине хлорида, која може изазвати штетне нападе бљеска. Ако је могуће, користите само воду високог квалитета са мање од 50 делова на милион (ppm) хлорида. Вода из славине је обично довољна и у неким случајевима може толерисати и до неколико стотина ppm хлорида.
Важно је редовно мењати каду како би се избегао губитак потенцијала пасивације који може довести до прегревања и оштећења делова. Каду треба одржавати на одговарајућој температури, јер прекомерне температуре могу изазвати локализовану корозију.
Важно је одржавати веома специфичан распоред замене раствора током великих производних циклуса како би се смањила могућност контаминације. Контролни узорак је коришћен за тестирање ефикасности купке. Ако је узорак оштећен, време је за замену купке.
Молимо вас да наведете да одређене машине производе само нерђајући челик; користите исто преферирано расхладно средство за сечење нерђајућег челика, искључујући све остале метале.
Делови DO сталака се третирају појединачно како би се избегао контакт метала са металом. Ово је посебно важно за слободну машинску обраду нерђајућег челика, јер су потребни слободно текући раствори за пасивацију и испирање како би се дифузовали производи корозије у сулфидима и избегло стварање киселих џепова.
Не пасивирајте делове од нерђајућег челика са цементиком или нитридом. Отпорност тако третираних делова на корозију може бити смањена до тачке у којој би били нападнути у пасивационој кади.
Не користите алате од гвожђа у радионици која није посебно чиста. Челична прљавштина се може избећи употребом карбидних или керамичких алата.
Не заборавите да корозија може доћи у пасивационој кади ако део није правилно термички обрађен. Мартензитне врсте са високим садржајем угљеника и хрома морају бити очврснуте ради отпорности на корозију.
Пасивација се обично врши након накнадног отпуштања користећи температуре које одржавају отпорност на корозију.
Не занемарујте концентрацију азотне киселине у пасивационом купатилу. Периодично проверавање треба вршити једноставним поступком титрације који је обезбедио Карпентер. Не пасивирајте више од једног нерђајућег челика истовремено. Ово спречава скупу забуну и избегава галванске реакције.
О ауторима: Тери А. ДеБолд је специјалиста за истраживање и развој легура нерђајућег челика, а Џејмс В. Мартин је металург за шипке у компанији Carpenter Technology Corp. (Рединг, Пенсилванија).
У свету све строжих спецификација за завршну обраду површине, једноставна мерења „храпавости“ су и даље корисна. Хајде да погледамо зашто је мерење површине важно и како се може проверити у производном погону помоћу софистицираних преносивих мерача.
Да ли сте сигурни да имате најбољи уложак за ову операцију стругања? Проверите струготину, посебно ако је остављена без надзора. Карактеристике струготине могу вам много рећи.