Parçaların teknik özelliklere uygun olarak işlendiğinden emin oldunuz. Şimdi, müşterilerinizin beklediği koşullarda bu parçaları korumak için gerekli adımları attığınızdan emin olun. #temel
Pasivasyon, paslanmaz çelikten işlenmiş parçaların ve montajların temel korozyon direncini en üst düzeye çıkarmada kritik bir adımdır. Tatmin edici performans ile erken arıza arasında fark yaratabilir. Yanlış uygulandığında, pasivasyon aslında korozyona neden olabilir.
Pasivasyon, iş parçasını oluşturan paslanmaz çelik alaşımlarının doğal korozyon direncini en üst düzeye çıkaran, imalat sonrası bir yöntemdir. Bu bir kireç çözme işlemi veya boya kaplaması değildir.
Pasivasyonun tam olarak nasıl çalıştığına dair genel bir fikir birliği yoktur. Ancak, pasifleştirilmiş paslanmaz çeliğin yüzeyinde koruyucu bir oksit filminin olduğu kesindir. Bu görünmez filmin son derece ince, 0,0000001 inçten daha az, yani insan saçının kalınlığının yaklaşık 1/100.000'i kadar olduğu düşünülmektedir!
Temiz, yeni işlenmiş, parlatılmış veya asitle temizlenmiş paslanmaz çelik bir parça, atmosferik oksijene maruz kalması nedeniyle otomatik olarak bu oksit filmini kazanır. İdeal koşullar altında, bu koruyucu oksit tabakası parçanın tüm yüzeylerini tamamen kaplar.
Ancak pratikte, atölye kiri veya kesici aletlerden kaynaklanan demir parçacıkları gibi kirleticiler, işleme sırasında paslanmaz çelik parçaların yüzeyine bulaşabilir. Bu yabancı cisimler temizlenmezse, orijinal koruyucu filmin etkinliğini azaltabilir.
İşleme sırasında, az miktarda serbest demir, takımdan aşınarak paslanmaz çelik iş parçasının yüzeyine geçebilir. Bazı durumlarda, parçanın üzerinde ince bir pas tabakası oluşabilir. Bu aslında ana metalin değil, takımın çeliği aşındırmasıdır. Bazen, kesici takımlardan veya bunların korozyon ürünlerinden kaynaklanan gömülü çelik parçacıklarının çatlakları, parçanın kendisinde aşınmaya neden olabilir.
Benzer şekilde, demir içeren atölye kirinin küçük parçacıkları parçanın yüzeyine yapışabilir. Metal işlenmiş halde parlak görünse de, havaya maruz kaldıktan sonra görünmez serbest demir parçacıkları yüzey paslanmasına neden olabilir.
Açıkta kalan sülfürler de bir sorun olabilir. Bunlar, işlenebilirliği artırmak için paslanmaz çeliğe kükürt eklenmesinden kaynaklanır. Sülfürler, alaşımın işleme sırasında talaş oluşturma yeteneğini artırır ve bu talaşlar kesici takımdan tamamen kopabilir. Parçalar uygun şekilde pasifleştirilmediği takdirde, sülfürler üretilen ürünlerde yüzey korozyonunun başlangıç ​​noktası olabilir.
Her iki durumda da, paslanmaz çeliğin doğal korozyon direncini en üst düzeye çıkarmak için pasivasyon gereklidir. Pasivasyon, pas oluşumuna veya korozyonun başlangıç ​​noktasına yol açabilecek demir içeren atölye kir parçacıkları ve kesici aletlerdeki demir parçacıkları gibi yüzey kirleticilerini uzaklaştırır. Pasivasyon ayrıca, serbest kesim paslanmaz çelik alaşımlarının yüzeyinde açığa çıkan sülfürleri de ortadan kaldırır.
En iyi korozyon direncini sağlayan iki aşamalı bir işlem vardır: 1. Temizleme, temel ancak bazen göz ardı edilen bir işlem; 2. Asit banyosu veya pasivasyon işlemi.
Temizlik her zaman öncelikli olmalıdır. Optimum korozyon direnci için yüzeyler gres, soğutma sıvısı veya diğer atölye kalıntılarından iyice temizlenmelidir. İşleme artıkları veya diğer atölye kirleri parçadan dikkatlice silinebilir. İşlem yağlarını veya soğutma sıvılarını gidermek için ticari yağ çözücüler veya temizleyiciler kullanılabilir. Termal oksitler gibi yabancı maddeler, taşlama veya asitle temizleme gibi yöntemlerle uzaklaştırılmalıdır.
Bazen makine operatörü, yağlanmış bir parçayı asit banyosuna daldırarak temizleme ve pasivasyonun aynı anda gerçekleşeceğini sanarak temel temizliği atlayabilir. Bu gerçekleşmez. Aksine, kirlenmiş yağ asitle reaksiyona girerek hava kabarcıkları oluşturur. Bu kabarcıklar iş parçasının yüzeyinde birikir ve pasivasyonu engeller.
Dahası, bazen yüksek konsantrasyonlarda klorür içeren pasivasyon solüsyonlarının kirlenmesi "parlama"ya neden olabilir. Parlak, temiz, korozyona dayanıklı bir yüzeye sahip istenen oksit filmi elde etmenin aksine, flaş aşındırma, ağır şekilde aşınmış veya kararmış bir yüzeyle sonuçlanabilir; bu da pasivasyonun optimize etmek için tasarlandığı yüzey bozulmasıdır.
Martensitik paslanmaz çelikten (manyetik, orta derecede korozyona dayanıklı, akma dayanımı yaklaşık 280 ksi'ye (1930 MPa) kadar) yapılan parçalar, istenen sertliği ve mekanik özellikleri sağlamak için yüksek sıcaklıklarda sertleştirilir ve ardından temperlenir. Martensitik alaşımlardan daha iyi mukavemete ve korozyon direncine sahip olan çökelme ile sertleşebilen alaşımlar, çözelti işlemine tabi tutulabilir, kısmen işlenebilir, daha düşük sıcaklıklarda yaşlandırılabilir ve ardından son işlemden geçirilebilir.
Bu durumda, ısıl işlemden önce kesme sıvısının kalıntılarını gidermek için parça, yağ çözücü veya temizleyici ile iyice temizlenmelidir. Aksi takdirde, parçada kalan kesme sıvısı aşırı oksidasyona neden olabilir. Bu durum, asit veya aşındırıcı yöntemlerle pul tabakası çıkarıldıktan sonra, küçük boyutlu parçaların ezilmesine neden olabilir. Vakum fırını veya koruyucu atmosfer gibi parlak sertleştirilmiş parçalarda kesme sıvısının kalmasına izin verilirse, yüzeyde karbonlaşma meydana gelebilir ve bu da korozyon direncinin kaybına yol açabilir.
İyice temizlendikten sonra, paslanmaz çelik parçalar pasifleştirici bir asit banyosuna daldırılabilir. Üç yöntemden herhangi biri kullanılabilir: nitrik asit pasifleştirme, nitrik asit ve sodyum dikromat pasifleştirme ve sitrik asit pasifleştirme. Hangi yöntemin kullanılacağı, paslanmaz çeliğin kalitesine ve belirtilen kabul kriterlerine bağlıdır.
Daha korozyona dayanıklı krom-nikel kaliteleri, %20'lik (hacimce) nitrik asit banyosunda pasifleştirilebilir (Şekil 1). Tabloda gösterildiği gibi, daha az dirençli paslanmaz çelik, nitrik asit banyosuna sodyum dikromat eklenerek pasifleştirilebilir; bu da çözeltiyi daha oksitleyici hale getirir ve metal yüzeyinde pasif bir film oluşturmasını sağlar. Nitrik asidi sodyum kromat ile değiştirmenin bir diğer seçeneği ise nitrik asit konsantrasyonunu hacimce %50'ye çıkarmaktır. Hem sodyum dikromat ilavesi hem de nitrik asidin daha yüksek konsantrasyonu, istenmeyen parlamanın olasılığını azaltır.
Serbest işlenebilir paslanmaz çeliklerin pasifleştirme prosedürü (Şekil 1'de de gösterilmiştir), serbest işlenemeyen paslanmaz çelik kalitelerine göre biraz farklıdır. Bunun nedeni, tipik bir nitrik asit banyosunda pasifleştirme sırasında, kükürt içeren işlenebilir kalite sülfürlerinin bir kısmının veya tamamının uzaklaştırılması ve işlenmiş parçanın yüzeyinde mikroskobik süreksizlikler oluşturmasıdır.
Genel olarak etkili bir suyla durulama bile, pasivasyondan sonra bu süreksizliklerde artık asit bırakabilir. Bu asit, nötralize edilmediği veya uzaklaştırılmadığı sürece parçanın yüzeyine zarar verecektir.
Kolayca işlenebilen paslanmaz çeliği etkili bir şekilde pasifleştirmek için Carpenter, artık asidi nötralize eden AAA (Alkali-Asit-Alkali) işlemini geliştirmiştir. Bu pasifleştirme yöntemi 2 saatten kısa sürede tamamlanabilir. İşte adım adım işlem:
Yağdan arındırma işleminden sonra, parçaları 71°C ila 82°C (160°F ila 180°F) sıcaklıkta %5'lik sodyum hidroksit çözeltisinde 30 dakika bekletin. Ardından parçaları suyla iyice durulayın. Daha sonra, parçayı 49°C ila 60°C (120°F ila 140°F) sıcaklıkta, 22 g/l (3 oz/gal) sodyum dikromat içeren %20'lik (hacim/hacim) nitrik asit çözeltisine 30 dakika süreyle daldırın. Parçayı banyodan çıkardıktan sonra suyla durulayın ve ardından 30 dakika daha sodyum hidroksit çözeltisine daldırın. Parçayı tekrar suyla durulayın ve kurulayın, böylece AAA yöntemi tamamlanmış olur.
Sitrik asit pasivasyonu, mineral asitlerin veya sodyum dikromat içeren çözeltilerin kullanımından kaçınmak isteyen üreticiler arasında giderek daha popüler hale geliyor; ayrıca bu asitlerin kullanımından kaynaklanan atık sorunları ve daha büyük güvenlik endişeleri de söz konusu. Sitrik asit her açıdan çevre dostu olarak kabul ediliyor.
Sitrik asit pasivasyonu cazip çevresel avantajlar sunarken, inorganik asit pasivasyonu ile başarı elde etmiş ve güvenlik endişesi olmayan atölyeler mevcut yöntemlerine devam etmek isteyebilirler. Eğer bu kullanıcılar temiz bir atölyeye, bakımlı ve temiz ekipmanlara, demir içeren atölye kirliliğinden arındırılmış soğutma sıvısına ve iyi sonuçlar veren bir işleme sahiplerse, değişikliklere gerçekten ihtiyaç olmayabilir.
Sitrik asit banyosunda pasivasyonun, Şekil 2'de gösterildiği gibi, çeşitli paslanmaz çelik kaliteleri de dahil olmak üzere çok çeşitli paslanmaz çelikler için yararlı olduğu bulunmuştur. Kolaylık sağlamak amacıyla, Şekil 1'deki geleneksel nitrik asit pasivasyon yöntemi de eklenmiştir. Eski nitrik asit formülasyonlarının hacim yüzdesi olarak, yeni sitrik asit konsantrasyonlarının ise ağırlık yüzdesi olarak ifade edildiğini unutmayın. Bu işlemleri uygularken, daha önce açıklanan "parlamayı" önlemek için bekleme süresi, banyo sıcaklığı ve konsantrasyonun dikkatli bir şekilde dengelenmesinin kritik öneme sahip olduğunu belirtmek önemlidir.
Pasivasyon işlemleri, her bir kalitenin krom içeriğine ve işleme özelliklerine göre değişiklik gösterir. İşlem 1 veya İşlem 2'ye atıfta bulunan sütunlara dikkat edin. Şekil 3'te gösterildiği gibi, İşlem 1, İşlem 2'ye göre daha az adım içerir.
Laboratuvar testleri, sitrik asit pasivasyon işleminin nitrik asit işlemine göre "ani korozyona" daha yatkın olduğunu göstermiştir. Bu saldırıya katkıda bulunan faktörler arasında çok yüksek banyo sıcaklığı, çok uzun bekleme süresi ve banyo kirlenmesi yer almaktadır. Korozyon önleyiciler ve ıslatıcı maddeler gibi diğer katkı maddeleri içeren sitrik asit ürünleri ticari olarak mevcuttur ve "ani korozyona" karşı hassasiyeti azalttığı bildirilmiştir.
Pasivasyon yönteminin nihai seçimi, müşteri tarafından belirlenen kabul kriterlerine bağlı olacaktır. Ayrıntılar için ASTM A967 standardına bakınız. Bu standarda www.astm.org adresinden ulaşılabilir.
Pasivasyon uygulanmış parçaların yüzeyini değerlendirmek için sıklıkla testler yapılır. Cevaplanması gereken soru şudur: "Pasivasyon, serbest demiri ortadan kaldırır ve serbest kesim kalitelerinin korozyon direncini optimize eder mi?"
Test yönteminin değerlendirilen kaliteyle uyumlu olması önemlidir. Çok katı testler tamamen iyi malzemelerin başarısız olmasına yol açarken, çok gevşek testler yetersiz parçaların başarılı olmasına neden olacaktır.
400 serisi çökelme sertleştirmeli ve serbest işlenebilir paslanmaz çelikler, 95°F (35°C) sıcaklıkta 24 saat boyunca %100 nemi (ıslak numuneler) koruyabilen bir kabinde en iyi şekilde değerlendirilir. Kesit yüzeyi, özellikle serbest kesim kaliteleri için genellikle en kritik yüzeydir. Bunun bir nedeni, sülfürün işleme yönünde uzaması ve bu yüzeyi kesmesidir.
Kritik yüzeyler yukarıya doğru yerleştirilmeli, ancak nem kaybını önlemek için dikeyden 15 ila 20 derece açı yapılmalıdır. Uygun şekilde pasifleştirilmiş malzeme neredeyse hiç paslanmaz, ancak hafif lekelenmeler gösterebilir.
Östenitik paslanmaz çelik kaliteleri nem testiyle de değerlendirilebilir. Bu test yapıldığında, numunenin yüzeyinde su damlacıkları bulunmalı ve bu da pas varlığına bağlı olarak serbest demirin varlığını gösterir.
Sitrik veya nitrik asit çözeltilerinde yaygın olarak kullanılan serbest kesimli ve serbest kesimsiz paslanmaz çeliklerin pasifleştirilmesi işlemleri farklı süreçler gerektirir. Aşağıdaki Şekil 3, süreç seçimi hakkında ayrıntılı bilgi vermektedir.
(a) pH'ı sodyum hidroksit ile ayarlayın. (b) Şekil 3'e bakın. (c) Na2Cr2O7, %20 nitrik asit içinde 3 oz/galon (22 g/l) sodyum dikromatı temsil eder. Bu karışıma alternatif olarak sodyum dikromat içermeyen %50 nitrik asit kullanılabilir.
Daha hızlı bir yöntem, ASTM A380, “Paslanmaz Çelik Parçaların, Ekipmanların ve Sistemlerin Temizlenmesi, Kireç Giderilmesi ve Pasivasyonu için Standart Uygulama” standardında belirtilen çözümü kullanmaktır. Test, parçayı bakır sülfat/sülfürik asit çözeltisiyle silmek, 6 dakika boyunca ıslak tutmak ve bakır kaplama olup olmadığını gözlemlemekten oluşur. Alternatif olarak, parça 6 dakika boyunca çözeltiye daldırılabilir. Demir çözünürse, bakır kaplama oluşur. Bu test, gıda işleme parçalarının yüzeylerinde kullanılmamalıdır. Ayrıca, yanlış pozitif sonuçlar oluşabileceğinden, 400 serisi martensitik veya düşük kromlu ferritik çeliklerde kullanılmamalıdır.
Tarihsel olarak, pasifleştirilmiş numuneleri değerlendirmek için 95°F (35°C) sıcaklıkta %5 tuz püskürtme testi de kullanılmıştır. Bu test bazı kaliteler için çok katıdır ve genellikle pasifleştirmenin etkili olduğunu doğrulamak için gerekli değildir.
Zararlı ani alevlenmelere neden olabileceğinden, aşırı klorür kullanımından kaçının. Mümkünse, klorür oranı milyonda 50 parçadan (ppm) az olan yüksek kaliteli su kullanın. Musluk suyu genellikle yeterlidir ve bazı durumlarda birkaç yüz ppm klorüre kadar dayanabilir.
Pasivasyon potansiyelinin kaybını ve bunun sonucunda meydana gelebilecek ark atlamasını ve parça hasarını önlemek için banyo suyunun düzenli olarak değiştirilmesi önemlidir. Banyo suyu uygun sıcaklıkta tutulmalıdır, çünkü kontrolsüz sıcaklık artışları lokal korozyona neden olabilir.
Üretim yoğunluğu yüksek olan durumlarda kontaminasyon riskini en aza indirmek için çok özel bir çözelti değiştirme programına uyulması önemlidir. Banyonun etkinliğini test etmek için bir kontrol numunesi kullanılmıştır. Numunede bir bozulma meydana gelirse, banyoyu değiştirme zamanı gelmiştir.
Lütfen belirli makinelerin yalnızca paslanmaz çelik kestiğini belirtin; paslanmaz çelik kesimi için aynı tercih edilen soğutma sıvısını kullanın, diğer tüm metalleri hariç tutun.
DO raf parçaları, metal-metal temasını önlemek için ayrı ayrı işlenir. Bu, özellikle serbest işlenebilir paslanmaz çelik için önemlidir, çünkü sülfürlerdeki korozyon ürünlerini dağıtmak ve asit ceplerinin oluşmasını önlemek için serbest akışlı pasivasyon ve yıkama çözeltileri gereklidir.
Karbürlenmiş veya nitrürlenmiş paslanmaz çelik parçaları pasifleştirmeyin. Bu şekilde işlem görmüş parçaların korozyon direnci, pasifleştirme banyosunda saldırıya uğrayacak kadar azalabilir.
Atölye ortamı özellikle temiz değilse demir içeren aletler kullanmayın. Çelik parçacıklarından kaçınmak için karbür veya seramik aletler kullanın.
Unutmayın ki, parça uygun şekilde ısıl işlemden geçirilmezse pasivasyon banyosunda korozyon oluşabilir. Yüksek karbonlu, yüksek kromlu martensitik kaliteler korozyon direnci için sertleştirilmelidir.
Pasivasyon genellikle, korozyon direncini koruyan sıcaklıklar kullanılarak yapılan sonraki temperleme işleminden sonra gerçekleştirilir.
Pasivasyon banyosundaki nitrik asit konsantrasyonunu göz ardı etmeyin. Carpenter tarafından sağlanan basit titrasyon prosedürü kullanılarak periyodik kontroller yapılmalıdır. Aynı anda birden fazla paslanmaz çeliği pasifleştirmeyin. Bu, maliyetli karışıklıkları önler ve galvanik reaksiyonlardan kaçınmanızı sağlar.
Yazarlar hakkında: Terry A. DeBold, paslanmaz çelik alaşımları araştırma ve geliştirme uzmanıdır ve James W. Martin, Carpenter Technology Corp.'ta (Reading, PA) çubuk metalürjisti olarak çalışmaktadır.
Giderek daha katı hale gelen yüzey işleme spesifikasyonları dünyasında, basit "pürüzlülük" ölçümleri hala faydalıdır. Yüzey ölçümünün neden önemli olduğuna ve gelişmiş taşınabilir ölçüm cihazlarıyla atölyede nasıl kontrol edilebileceğine bir göz atalım.
Bu tornalama işlemi için en uygun kesici uca sahip olduğunuzdan emin misiniz? Özellikle gözetimsiz bırakılmışsa, talaşı kontrol edin. Talaş özellikleri size çok şey anlatabilir.