Parçaların spesifikasyona uygun şekilde işlendiğinden emin oldunuz. Şimdi, bu parçaları müşterilerinizin beklediği koşullarda korumak için adımlar attığınızdan emin olun. #temel
Pasivasyon, paslanmaz işlenmiş parçaların ve montajların temel korozyon direncini en üst düzeye çıkarmada kritik bir adım olmaya devam ediyor. Tatmin edici performans ile erken arıza arasındaki farkı yaratabilir. Pasivasyon uygun şekilde uygulanmadığında aslında korozyona neden olabilir.
Pasivasyon, iş parçasını üreten paslanmaz çelik alaşımlarının doğal korozyon direncini en üst düzeye çıkaran bir üretim sonrası yöntemdir. Bir kireç çözme işlemi veya bir boya kaplaması değildir.
Pasivasyonun tam olarak nasıl çalıştığına dair genel bir fikir birliği yoktur. Ancak pasifleştirilmiş paslanmaz çeliğin yüzeyinde koruyucu bir oksit film olduğu kesindir. Bu görünmez filmin son derece ince, 0,0000001 inçten daha ince, insan saçının kalınlığının yaklaşık 1/100.000'i olduğu düşünülmektedir!
Temiz, yeni işlenmiş, cilalanmış veya asitlenmiş bir paslanmaz çelik parça, atmosferik oksijene maruz kalması nedeniyle otomatik olarak bu oksit filmini edinir. İdeal koşullar altında, bu koruyucu oksit tabakası parçanın tüm yüzeylerini tamamen kaplar.
Ancak pratikte, işleme sırasında atölye kiri veya kesici takımlardan gelen demir parçacıkları gibi kirleticiler paslanmaz çelik parçaların yüzeyine geçebilir. Bu yabancı cisimler temizlenmezse, orijinal koruyucu filmin etkinliğini azaltabilir.
İşleme sırasında, eser miktarda serbest demir, takımı aşındırabilir ve paslanmaz çelik iş parçasının yüzeyine geçebilir. Bazı durumlarda, parça üzerinde ince bir pas tabakası görünebilir. Bu aslında, ana metalin değil, takımın çeliği korozyona uğratmasıdır. Bazen, kesici takımlardan veya bunların korozyon ürünlerinden kaynaklanan gömülü çelik parçacıklarının çatlakları, parçanın kendisinin aşınmasına neden olabilir.
Aynı şekilde, parçanın yüzeyine küçük demirli atölye kir parçacıkları yapışabilir. Metal işlenmiş halde parlak görünse de, havaya maruz kaldıktan sonra, serbest demirin gözle görülmeyen parçacıkları yüzey paslanmasına neden olabilir.
Açığa çıkan 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 atılabilir. 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 pasifleştirme gereklidir. Pas oluşturabilen veya korozyonun başlangıç ​​noktası olabilen demirli atölye kir parçacıkları ve kesici takımlardaki demir parçacıkları gibi yüzey kirleticilerini temizler. Pasivasyon ayrıca serbest kesim paslanmaz çelik alaşımlarının yüzeyinde açığa çıkan sülfitleri de temizler.
En iyi korozyon direncini iki aşamalı bir prosedür sağlar: 1. Temizleme, temel ancak bazen göz ardı edilen bir prosedürdür; 2. Asit banyosu veya pasifleştirme işlemi.
Temizlik her zaman bir öncelik olmalıdır. Optimum korozyon direnci için yüzeyler gres, soğutma sıvısı veya diğer atölye artıklarından iyice temizlenmelidir. İşleme artıkları veya diğer atölye kirleri parçadan dikkatlice silinebilir. İşlem yağlarını veya soğutma sıvılarını çıkarmak için ticari yağ çözücüler veya temizleyiciler kullanılabilir. Termal oksitler gibi yabancı maddeler taşlama veya asitleme gibi yöntemlerle çıkarılmalıdır.
Bazen bir makine operatörü, gres yüklü bir parçayı asit banyosuna daldırarak temizlik ve pasifleşmenin aynı anda gerçekleşeceğini düşünerek temel temizliği atlayabilir. Bu gerçekleşmeyecektir. Tersine, kirlenmiş gres asitle reaksiyona girerek hava kabarcıkları oluşturur. Bu kabarcıklar iş parçasının yüzeyinde toplanır ve pasifleşmeyi engeller.
Daha da kötüsü, bazen yüksek konsantrasyonlarda klorür içeren pasifleştirme çözeltilerinin kirlenmesi "parlamaya" neden olabilir. İstenilen oksit filmini parlak, temiz ve korozyona dayanıklı bir yüzeyle elde etmenin aksine, flaş aşındırma, pasivasyonun optimize etmek üzere tasarlandığı yüzey bozulması olan aşırı aşındırılmış veya koyulaşmış bir yüzeyle sonuçlanabilir.
Martensitik paslanmaz çelikten [manyetik, orta derecede korozyona dayanıklı, yaklaşık 280 ksi'ye (1930 MPa) kadar akma dayanımı] yapılan parçalar, yüksek sıcaklıklarda sertleştirilir ve daha sonra istenen sertlik ve mekanik özellikleri sağlamak için temperlenir. Martensitik alaşımlardan daha iyi mukavemete ve korozyon direncine sahip olan çökelmeyle sertleştirilebilir alaşımlar, çözeltiye alınabilir, kısmen işlenebilir, daha düşük sıcaklıklarda yaşlandırılabilir ve daha sonra tamamlanabilir.
Bu durumda, ısıl işlemden önce kesme sıvısının izlerini gidermek için parça bir yağ çözücü veya temizleyici ile iyice temizlenmelidir. Aksi takdirde, parça üzerinde kalan kesme sıvısı aşırı oksidasyona neden olabilir. Bu durum, asit veya aşındırıcı yöntemlerle ölçek temizlendikten sonra, küçük boyutlu parçalarda ezik oluşmasına neden olabilir. Kesme sıvısının vakumlu fırın veya koruyucu atmosfer gibi parlak sertleştirilmiş parçalar üzerinde kalmasına izin verilirse, yüzey karbürizasyonu meydana gelebilir ve bu da korozyon direncinin kaybolmasına neden olabilir.
Paslanmaz çelik parçalar iyice temizlendikten sonra pasifleştirici asit banyosuna daldırılabilir. Üç yöntemden herhangi biri kullanılabilir: nitrik asit pasifleştirme, sodyum dikromatlı nitrik asit pasifleştirme ve sitrik asit pasifleştirme. Hangi yöntemin kullanılacağı paslanmaz çeliğin derecesine ve belirtilen kabul kriterlerine bağlıdır.
Daha fazla korozyona dayanıklı krom-nikel sınıfları %20 (h/h) nitrik asit banyosunda pasifleştirilebilir (Şekil 1).Tabloda gösterildiği gibi, daha az dayanıklı paslanmaz çelik, nitrik asit banyosuna sodyum dikromat eklenerek pasifleştirilebilir, bu da çözeltinin daha oksitleyici olmasını ve metal yüzeyinde pasif bir film oluşturmasını sağlar. Nitrik asidi sodyum kromat ile değiştirmenin bir diğer seçeneği de nitrik asit konsantrasyonunu hacimce %50'ye çıkarmaktır. Hem sodyum dikromat eklenmesi hem de nitrik asit konsantrasyonunun daha yüksek olması istenmeyen parlama olasılığını azaltır.
Serbest işleme paslanmaz çeliklerinin pasifleştirilmesine yönelik prosedür (Şekil 1'de de gösterilmiştir), serbest işleme dışı paslanmaz çelik sınıflarından biraz farklıdır. Bunun nedeni, tipik bir nitrik asit banyosunda pasifleştirme sırasında, kükürt içeren işlenebilir sınıf sülfürlerin bir kısmının veya tamamının uzaklaştırılması ve işlenmiş parçanın yüzeyinde mikroskobik süreksizlikler oluşmasıdır.
Genel olarak etkili bir su durulaması bile, pasifleştirmeden sonra bu kesintilerde artık asit bırakabilir. Bu asit, nötrleştirilmediği veya uzaklaştırılmadığı takdirde parçanın yüzeyine saldıracaktır.
Kolayca işlenebilir paslanmaz çeliği etkili bir şekilde pasifleştirmek için Carpenter, artık asidi nötralize eden AAA (Alkali-Asit-Alkali) işlemini geliştirdi. Bu pasifleştirme yöntemi 2 saatten kısa sürede tamamlanabilir. İşte adım adım süreç:
Yağdan arındırdıktan sonra parçaları 160°F ila 180°F (71°C ila 82°C) sıcaklıkta %5'lik sodyum hidroksit solüsyonunda 30 dakika bekletin. Ardından parçaları suyla iyice durulayın. Ardından parçayı 120°F ila 140°F (49°C ila 60°C) sıcaklıkta 3 oz/gal (22 g/l) sodyum dikromat içeren %20'lik (h/h) nitrik asit solüsyonuna 30 dakika daldırın. Parçayı banyodan çıkardıktan sonra suyla durulayın ve ardından 30 dakika daha sodyum hidroksit solüsyonuna daldırın. Parçayı tekrar suyla durulayın ve kurulayın, AAA yöntemini tamamlayın.
Sitrik asit pasifleştirme, mineral asitlerin veya sodyum dikromat içeren çözeltilerin kullanımından ve bunların kullanımıyla ilişkili atık bertaraf sorunlarından ve daha fazla güvenlik endişesinden kaçınmak isteyen üreticiler arasında giderek daha popüler hale geliyor. Sitrik asit her açıdan çevre dostu olarak kabul edilir.
Sitrik asit pasifleştirmesi cazip çevresel avantajlar sunarken, inorganik asit pasifleştirmesiyle başarı elde etmiş ve güvenlik endişesi olmayan atölyeler bu yolda devam etmek isteyebilir. Bu kullanıcılar temiz bir atölyeye, iyi bakımlı ve temiz ekipmanlara, demirli atölye kirleticilerinden arındırılmış soğutma sıvısına ve iyi sonuçlar veren bir sürece sahipse, gerçek anlamda değişiklik yapmaya gerek olmayabilir.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, sitrik asit banyosunda pasifleştirmenin, çeşitli paslanmaz çelik sınıfları da dahil olmak üzere çok çeşitli paslanmaz çelikler için yararlı olduğu bulunmuştur. Kolaylık olması açısından, Şekil 1'deki geleneksel nitrik asit pasifleştirme yöntemi eklenmiştir. Eski nitrik asit formülasyonlarının hacim yüzdesi olarak, yeni sitrik asit konsantrasyonlarının ise ağırlık yüzdesi olarak ifade edildiğini unutmayın. Bu prosedürleri uygularken, daha önce açıklanan "parlama"yı önlemek için ıslatma süresi, banyo sıcaklığı ve konsantrasyonun dikkatli bir şekilde dengelenmesinin kritik öneme sahip olduğunu unutmamak önemlidir.
Pasivasyon işlemleri her sınıfın krom içeriğine ve işleme özelliklerine göre değişir. Sütunların İşlem 1 veya İşlem 2'ye atıfta bulunduğuna dikkat edin. Şekil 3'te gösterildiği gibi, İşlem 1, İşlem 2'den daha az adım içerir.
Laboratuvar testleri, sitrik asit pasivasyon işleminin nitrik asit işlemine göre "flaş" oluşumuna daha yatkın olduğunu göstermiştir. Bu saldırıya katkıda bulunan faktörler arasında çok yüksek banyo sıcaklığı, çok uzun ıslatma süresi ve banyo kirliliği yer alır. Korozyon inhibitörleri ve ıslatma maddeleri gibi diğer katkı maddeleri içeren sitrik asit ürünleri ticari olarak mevcuttur ve "flaş korozyon" duyarlılığını azalttığı bildirilmiştir.
Pasivasyon yönteminin nihai seçimi, müşteri tarafından belirlenen kabul kriterlerine bağlı olacaktır. Ayrıntılar için ASTM A967'ye bakın. www.astm.org adresinden erişilebilir.
Pasifleştirilmiş parçaların yüzeyini değerlendirmek için sıklıkla testler yapılır. Cevaplanması gereken soru şudur: "Pasifleştirme serbest demiri giderir ve serbest kesim sınıflarının korozyon direncini optimize eder mi?"
Sınav yönteminin değerlendirilen notla uyumlu olması önemlidir. Çok katı olan sınavlar mükemmel malzemelerden başarısız sayılacak, çok gevşek olan sınavlar ise tatmin edici olmayan parçalardan geçemeyecektir.
400 serisi çökelme sertleştirmeli ve serbest işleme paslanmaz çelikler, 24 saat boyunca 95°F (35°C) sıcaklıkta %100 nem (numune ıslak) sağlayabilen bir kabinde en iyi şekilde değerlendirilir. Kesit, özellikle serbest kesim sınıfları için genellikle en kritik yüzeydir. Bunun bir nedeni, sülfürün makine yönünde uzamış olması ve bu yüzeyi kesmesidir.
Kritik yüzeyler yukarı doğru yerleştirilmeli, ancak nem kaybına izin vermek için dikeyden 15 ila 20 derecelik bir açıyla yerleştirilmelidir. Uygun şekilde pasifleştirilmiş malzeme, hafif lekelenmeler gösterebilmesine rağmen neredeyse hiç paslanmaz.
Austenitik paslanmaz çelik sınıfları nem testi ile de değerlendirilebilir. Bu şekilde test yapıldığında numunenin yüzeyinde su damlacıkları bulunmalı ve pas varlığı serbest demir olduğunu göstermelidir.
Yaygın olarak kullanılan serbest kesimli ve serbest kesimsiz paslanmaz çeliklerin sitrik veya nitrik asit çözeltilerinde pasifleştirilmesi için uygulanan prosedürler farklı prosesler gerektirir. Aşağıdaki Şekil 3, proses seçimi hakkında ayrıntılar sunmaktadır.
(a) pH'ı sodyum hidroksit ile ayarlayın. (b) Şekil 3'e bakın (c) Na2Cr2O7, %20 nitrik asitte 3 oz/galon (22 g/l) sodyum dikromatı temsil eder. Bu karışıma bir alternatif, sodyum dikromat içermeyen %50 nitrik asittir.
Daha hızlı bir yöntem, ASTM A380, “Paslanmaz Çelik Parçalar, Ekipmanlar ve Sistemlerin Temizlenmesi, Kireç Çözülmesi ve Pasifleştirilmesi için Standart Uygulama”daki çözümü kullanmaktır. Test, parçanın bakır sülfat/sülfürik asit çözeltisiyle silinmesi, 6 dakika ıslak tutulması ve bakır kaplamanın gözlemlenmesinden oluşur. Alternatif olarak, parça çözeltiye 6 dakika daldırılabilir. Demir çözünürse, bakır kaplama oluşur. Bu test, gıda işleme parçalarının yüzeyleri için geçerli değildir. Ayrıca, yanlış pozitif sonuçlar oluşabileceğinden 400 serisi martensitik veya düşük kromlu ferritik çelikler için kullanılmamalıdır.
Tarihsel olarak, pasifleştirilmiş numuneleri değerlendirmek için 95°F (35°C) sıcaklıkta %5 tuz püskürtme testi de kullanılmıştır. Bu test bazı sınıflar için çok katıdır ve genellikle pasifleştirmenin etkili olduğunu doğrulamak için gerekli değildir.
Zararlı flaş ataklarına neden olabilecek aşırı klorür kullanımından kaçının. Mümkünse, yalnızca milyonda 50 parçadan (ppm) daha az klorür içeren yüksek kaliteli su kullanın. Musluk suyu genellikle yeterlidir ve bazı durumlarda birkaç yüz ppm'ye kadar klorürü tolere edebilir.
Pasivasyon potansiyelini kaybetmemek, yıldırım düşmesine ve parçaların hasar görmesine neden olmamak için banyonun düzenli olarak değiştirilmesi önemlidir. Banyonun uygun sıcaklıkta tutulması gerekir, çünkü aşırı sıcaklıklar lokal korozyona neden olabilir.
Yüksek üretim çalışmaları sırasında kontaminasyon olasılığını en aza indirmek için çok özel bir çözelti değiştirme programı sürdürmek önemlidir. Banyonun etkinliğini test etmek için bir kontrol numunesi kullanıldı. Numune saldırıya uğramışsa, banyoyu değiştirme zamanı gelmiştir.
Lütfen bazı makinelerin sadece paslanmaz çelik ürettiğini ve paslanmaz çeliği kesmek için aynı tercih edilen soğutma sıvısını kullandığını, diğer tüm metalleri hariç tuttuğunu belirtin.
DO raf parçaları, metal-metal temasının önlenmesi için ayrı ayrı işlenir. Bu, özellikle serbest işleme paslanmaz çelikler için önemlidir, çünkü sülfür korozyon ürünlerini dağıtmak ve asit ceplerinin oluşumunu önlemek için serbest akışlı pasivasyon ve yıkama solüsyonlarına ihtiyaç vardır.
Karbürlenmiş veya nitrürlenmiş paslanmaz çelik parçaları pasifleştirmeyin. Bu şekilde işlem gören parçaların korozyon direnci, pasifleştirme banyosunda saldırıya uğrayacakları noktaya kadar azalabilir.
Çok temiz olmayan atölye ortamında demirli takımlar kullanılmamalıdır. Çelik tanecikleri karbür veya seramik takımlar kullanılarak önlenebilir.
Parçanın uygun şekilde ısıl işleme tabi tutulmaması durumunda pasivasyon banyosunda korozyon meydana gelebileceğini unutmayın. Yüksek karbonlu, yüksek kromlu martensitik kalitelerin korozyon direnci için sertleştirilmesi gerekir.
Pasivasyon genellikle korozyon direncini koruyan sıcaklıklarda yapılan sonraki temperlemeden 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 reaksiyonları engeller.
Yazarlar hakkında: Terry A. DeBold paslanmaz çelik alaşımı araştırma ve geliştirme uzmanıdır ve James W. Martin Carpenter Technology Corp.'da (Reading, PA) çubuk metalurjistidir.
Giderek daha sıkı yüzey kalitesi spesifikasyonlarının geçerli olduğu bir dünyada, basit "pürüzlülük" ölçümleri hâlâ faydalıdır. Yüzey ölçümünün neden önemli olduğuna ve gelişmiş taşınabilir ölçüm cihazlarıyla atölyede nasıl kontrol edilebileceğine bir göz atalım.
Bu tornalama işlemi için en iyi ucu kullandığınızdan emin misiniz? Özellikle gözetimsiz bırakılmışsa talaşı kontrol edin. Talaş özellikleri size çok şey söyleyebilir.