Du har verifierat att delarna är tillverkade enligt specifikationerna. Se nu till att du vidtar åtgärder för att skydda dessa delar i den miljö dina kunder förväntar sig. #base
Passivering är fortfarande ett viktigt steg för att maximera korrosionsbeständigheten hos delar och enheter som tillverkas av rostfritt stål. Detta kan vara skillnaden mellan tillfredsställande prestanda och för tidigt haveri. Felaktig passivering kan orsaka korrosion.
Passivering är en efterbearbetningsteknik som maximerar den inneboende korrosionsbeständigheten hos de rostfria stållegeringar som arbetsstycket är tillverkat av. Detta är inte avkalkning eller målning.
Det finns ingen konsensus om den exakta mekanismen genom vilken passivering fungerar. Men det är säkert känt att det finns en skyddande oxidfilm på ytan av passiverat rostfritt stål. Denna osynliga film sägs vara extremt tunn, mindre än 0,0000001 tum tjock, vilket är ungefär 1/100 000-del av tjockleken på ett mänskligt hårstrå!
En ren, nybearbetad, polerad eller betad rostfri ståldel kommer automatiskt att få denna oxidfilm på grund av exponering för atmosfäriskt syre. Under ideala förhållanden täcker detta skyddande oxidlager alla ytor på delen.
I praktiken kan dock föroreningar som fabrikssmuts eller järnpartiklar från skärverktyg komma på ytan av rostfria ståldelar under bearbetningen. Om dessa främmande föremål inte avlägsnas kan de minska den ursprungliga skyddsfilmens effektivitet.
Under bearbetning kan spår av fritt järn avlägsnas från verktyget och överföras till ytan av arbetsstycket i rostfritt stål. I vissa fall kan ett tunt lager av rost uppstå på detaljen. Detta är faktiskt korrosion av verktygsstålet, inte basmetallen. Ibland kan sprickor från inbäddade stålpartiklar från skärverktyg eller deras korrosionsprodukter erodera själva detaljen.
På liknande sätt kan små partiklar av järnhaltig metallurgisk smuts fastna på ytan av delen. Även om metallen kan se glänsande ut i sitt färdiga tillstånd, kan osynliga partiklar av fritt järn orsaka ytrost efter exponering för luft.
Exponerade sulfider kan också vara ett problem. De tillverkas genom att tillsätta svavel till rostfritt stål för att förbättra bearbetbarheten. Sulfider ökar legeringens förmåga att bilda spånor under bearbetning, vilka kan avlägsnas helt från skärverktyget. Om delar inte passiveras ordentligt kan sulfider bli utgångspunkten för ytkorrosion hos industriprodukter.
I båda fallen krävs passivering för att maximera det rostfria stålets naturliga korrosionsbeständighet. Det avlägsnar ytföroreningar som järnpartiklar och järnpartiklar i skärverktyg som kan bilda rost eller bli utgångspunkten för korrosion. Passivering avlägsnar även sulfider som finns på ytan av öppenskurna rostfria stållegeringar.
En tvåstegsprocedur ger bästa korrosionsbeständighet: 1. Rengöring, huvudproceduren, men ibland försummad 2. Syrabad eller passivering.
Rengöring bör alltid prioriteras. Ytor måste rengöras noggrant från fett, kylvätska eller annat skräp för att säkerställa optimal korrosionsbeständighet. Maskinavfall eller annan fabrikssmuts kan försiktigt torkas bort från detaljen. Kommersiella avfettningsmedel eller rengöringsmedel kan användas för att avlägsna processoljor eller kylvätskor. Främmande föremål som termiska oxider kan behöva avlägsnas med metoder som slipning eller betning.
Ibland kan maskinoperatören hoppa över grundläggande rengöring och felaktigt tro att rengöring och passivering sker samtidigt, helt enkelt genom att den oljade delen sänks ner i ett syrabad. Det kommer inte att hända. Omvänt reagerar förorenat fett med syra och bildar luftbubblor. Dessa bubblor samlas på arbetsstyckets yta och stör passiveringen.
Ännu värre är att kontaminering av passiveringslösningar, som ibland innehåller höga koncentrationer av klorider, kan orsaka en "flash". Till skillnad från att producera den önskade oxidfilmen med en blank, ren och korrosionsbeständig yta kan flashetsning resultera i kraftig etsning eller svärtning av ytan – en försämring av ytan som passivering är utformad för att optimera.
Delar av martensitiskt rostfritt stål [magnetiskt, måttligt korrosionsbeständigt, sträckgräns upp till cirka 280 tusen psi (1930 MPa)] härdas vid höga temperaturer och anlöpes sedan för att ge önskad hårdhet och mekaniska egenskaper. Utskiljningshärdade legeringar (som har bättre hållfasthet och korrosionsbeständighet än martensitiska ståltyper) kan lösningsbehandlas, delvis bearbetas, åldras vid lägre temperaturer och sedan ytbehandlas.
I detta fall måste delen rengöras noggrant med avfettningsmedel eller rengöringsmedel före värmebehandling för att avlägsna eventuella spår av skärvätska. Annars kan kvarvarande kylvätska på delen orsaka överdriven oxidation. Detta tillstånd kan orsaka bucklor på mindre delar efter avkalkning med syra eller slipande metoder. Om kylvätska lämnas kvar på glänsande härdade delar, till exempel i en vakuumugn eller i en skyddande atmosfär, kan ytkarburisering uppstå, vilket resulterar i förlust av korrosionsbeständighet.
Efter noggrann rengöring kan rostfria delar doppas i ett passiverande syrabad. Vilken som helst av tre metoder kan användas – passivering med salpetersyra, passivering med salpetersyra med natriumdikromat och passivering med citronsyra. Vilken metod som ska användas beror på rostfritt ståls kvalitet och de angivna acceptanskriterierna.
Mer korrosionsbeständiga nickelkromkvaliteter kan passiveras i ett bad med 20 % (v/v) salpetersyra (Figur 1). Som visas i tabellen kan mindre resistenta rostfria stål passiveras genom att tillsätta natriumdikromat till ett bad med salpetersyra för att göra lösningen mer oxiderande och kapabel att bilda en passiverande film på metallytan. Ett annat alternativ för att ersätta salpetersyra med natriumkromat är att öka koncentrationen av salpetersyra till 50 volymprocent. Både tillsatsen av natriumdikromat och den högre koncentrationen av salpetersyra minskar sannolikheten för en oönskad flamning.
Passiveringsproceduren för bearbetbara rostfria stål (visas även i figur 1) skiljer sig något från proceduren för icke-bearbetbara rostfria stålsorter. Detta beror på att en del av eller alla bearbetbara svavelhaltiga sulfider avlägsnas under passivering i ett salpetersyrabad, vilket skapar mikroskopiska inhomogeniteter på arbetsstyckets yta.
Även normalt effektiv vattentvättning kan lämna kvar syra i dessa diskontinuiteter efter passivering. Denna syra kommer att angripa detaljens yta om den inte neutraliseras eller avlägsnas.
För effektiv passivering av lättbearbetat rostfritt stål har Carpenter utvecklat AAA-processen (Alkalisk-Syra-Alkalisk), som neutraliserar kvarvarande syra. Denna passiveringsmetod kan slutföras på mindre än 2 timmar. Här är steg-för-steg-processen:
Efter avfettning, blötlägg delarna i 5 % natriumhydroxidlösning vid 71 °C till 82 °C i 30 minuter. Skölj sedan delarna noggrant i vatten. Sänk sedan ner delen i 30 minuter i en 20 % (v/v) salpetersyralösning innehållande 22 g/l natriumdikromat vid 49 °C till 60 °C. ) Efter att delen tagits ur badet, skölj den med vatten och sänk sedan ner den i en natriumhydroxidlösning i 30 minuter. Skölj delen igen med vatten och torka den, enligt AAA-metoden.
Passivering av citronsyra blir alltmer populärt bland tillverkare som vill undvika användningen av mineralsyror eller lösningar som innehåller natriumdikromat, samt de problem med avfallshantering och ökade säkerhetsproblem som är förknippade med deras användning. Citronsyra anses vara miljövänlig i alla avseenden.
Även om citronsyrapassivering erbjuder attraktiva miljöfördelar, kan butiker som har haft framgång med oorganisk syrapassivering och inte har några säkerhetsproblem vilja fortsätta med den kursen. Om dessa användare har en ren verkstad, utrustningen är i gott skick och ren, kylvätskan är fri från fabriksjärnavlagringar och processen ger goda resultat, kanske det inte finns ett verkligt behov av förändring.
Passivering med citronsyrabad har visat sig vara användbart för ett brett spektrum av rostfria stål, inklusive flera individuella kvaliteter av rostfritt stål, såsom visas i figur 2. För enkelhetens skull inkluderar figur 2.1 den traditionella metoden för passivering med salpetersyra. Observera att de gamla salpetersyraformuleringarna uttrycks som volymprocent, medan de nya citronsyrakoncentrationerna uttrycks som massprocent. Det är viktigt att notera att när dessa procedurer utförs är en noggrann balans mellan blötläggningstid, badtemperatur och koncentration avgörande för att undvika den "flashing" som beskrivs ovan.
Passivering varierar beroende på krominnehållet och bearbetningsegenskaperna för varje sort. Lägg märke till kolumnerna för antingen Process 1 eller Process 2. Som visas i figur 3 har Process 1 färre steg än Process 2.
Laboratorietester har visat att citronsyrapassiveringsprocessen är mer benägen att "koka" än salpetersyraprocessen. Faktorer som bidrar till detta angrepp inkluderar för hög badtemperatur, för lång blötläggningstid och badkontaminering. Citronsyrabaserade produkter som innehåller korrosionsinhibitorer och andra tillsatser såsom vätmedel finns kommersiellt tillgängliga och rapporteras minska känsligheten för "flashkorrosion".
Det slutliga valet av passiveringsmetod beror på de acceptanskriterier som kunden har satt. Se ASTM A967 för mer information. Den finns på www.astm.org.
Tester utförs ofta för att utvärdera ytan på passiverade delar. Frågan som ska besvaras är "Avlägsnar passivering fritt järn och optimerar korrosionsbeständigheten hos legeringar för automatisk skärning?"
Det är viktigt att testmetoden matchar den klass som utvärderas. För strikta tester kommer inte att godkänna absolut bra material, medan tester som är för svaga kommer att godkänna otillfredsställande delar.
pH- och lättbearbetbara rostfria stål i 400-serien utvärderas bäst i en kammare som kan bibehålla 100 % luftfuktighet (provet är vått) i 24 timmar vid 35 °C. Tvärsnittet är ofta den mest kritiska ytan, särskilt för automatbearbetningssorter. En anledning till detta är att sulfiden dras i maskinriktningen över denna yta.
Kritiska ytor bör placeras uppåt, men i en vinkel på 15 till 20 grader från vertikalen, för att möjliggöra fuktförlust. Korrekt passiverat material rostar knappast, även om små fläckar kan uppstå på det.
Austenitiska rostfria stålsorter kan också utvärderas genom fukttestning. I detta test bör vattendroppar finnas på provets yta, vilket indikerar fritt järn genom förekomst av rost.
Passiveringsprocedurer för vanligt förekommande automatiska och manuella rostfria stål i citron- eller salpetersyralösningar kräver olika processer. Figur 3 nedan ger detaljer om processval.
(a) Justera pH-värdet med natriumhydroxid. (b) Se fig. 3(c) Na₂Cr₂O₇ är 22 g/L natriumdikromat i 20 % salpetersyra. Ett alternativ till denna blandning är 50 % salpetersyra utan natriumdikromat.
Ett snabbare tillvägagångssätt är att använda ASTM A380, standardpraxis för rengöring, avkalkning och passivering av delar, utrustning och system i rostfritt stål. Testet innefattar att torka av delen med en kopparsulfat/svavelsyralösning, hålla den våt i 6 minuter och observera kopparpläteringen. Alternativt kan delen doppas i lösningen i 6 minuter. Om järn löses upp sker kopparplätering. Detta test gäller inte ytorna på delar för livsmedelsbearbetning. Det bör inte heller användas på martensitiska stål i 400-serien eller ferritiska stål med låg kromhalt eftersom falskt positiva resultat kan uppstå.
Historiskt sett har 5 % saltspraytest vid 35 °C också använts för att utvärdera passiverade prover. Detta test är för strängt för vissa sorter och krävs i allmänhet inte för att bekräfta passiveringens effektivitet.
Undvik att använda för mycket klorider, eftersom de kan orsaka farliga uppflammningar. Använd endast högkvalitativt vatten med mindre än 50 miljondelar (ppm) klorid när det är möjligt. Kranvatten är vanligtvis tillräckligt, och i vissa fall tål det upp till flera hundra miljondelar klorider.
Det är viktigt att byta ut badet regelbundet för att inte förlora passiveringspotentialen, vilket kan leda till blixtnedslag och skador på delar. Badet måste hållas vid rätt temperatur, eftersom okontrollerade temperaturer kan orsaka lokal korrosion.
Det är viktigt att följa ett mycket specifikt schema för lösningsbyten under stora produktionsserier för att minimera risken för kontaminering. Ett kontrollprov användes för att testa badets effektivitet. Om provet har blivit angripet är det dags att byta ut badet.
Observera att vissa maskiner endast producerar rostfritt stål; använd samma föredragna kylvätska för att skära rostfritt stål och uteslut alla andra metaller.
DO-ställdelarna bearbetas separat för att undvika kontakt metall mot metall. Detta är särskilt viktigt för fribearbetning av rostfritt stål, eftersom lättflytande passiverings- och spolningslösningar krävs för att sprida sulfidkorrosionsprodukter och förhindra bildandet av syrafickor.
Passivera inte karburerade eller nitrerade delar av rostfritt stål. Korrosionsbeständigheten hos delar som behandlats på detta sätt kan minskas så mycket att de kan skadas i passiveringsbadet.
Använd inte verktyg av järnmetall i verkstadsförhållanden som inte är särskilt rena. Stålflisor kan undvikas genom att använda verktyg av hårdmetall eller keramik.
Var medveten om att korrosion kan uppstå i passiveringsbadet om delen inte har värmebehandlats ordentligt. Martensitiska kvaliteter med hög kol- och kromhalt måste härdas för korrosionsbeständighet.
Passivering utförs vanligtvis efter efterföljande anlöpning vid temperaturer som bibehåller korrosionsbeständigheten.
Försumma inte koncentrationen av salpetersyra i passiveringsbadet. Regelbundna kontroller bör göras med hjälp av den enkla titreringsprocedur som föreslås av Carpenter. Passivera inte mer än ett rostfritt stål åt gången. Detta förhindrar kostsamma förvirringar och galvaniska reaktioner.
Om författarna: Terry A. DeBold är FoU-specialist på rostfria stållegeringar och James W. Martin är specialist på stångmetallurgi på Carpenter Technology Corp.(Reading, Pennsylvania).
Hur mycket kostar det? Hur mycket utrymme behöver jag? Vilka miljöproblem kommer jag att möta? Hur brant är inlärningskurvan? Vad exakt är anodisering? Nedan följer svaren på mästarnas inledande frågor om anodisering av interiören.
Att få konsekventa, högkvalitativa resultat från centerlös slipning kräver en grundläggande förståelse. De flesta tillämpningsproblem som är förknippade med centerlös slipning uppstår på grund av bristande förståelse för grunderna. Den här artikeln förklarar varför centerlös slipning fungerar och hur du använder den mest effektivt i din verkstad.