Уверихте се, че частите са обработени според спецификацията. Сега се уверете, че сте предприели стъпки за защита на тези части при условията, които клиентите ви очакват.#basic
Пасивирането остава критична стъпка за максимизиране на основната устойчивост на корозия на машинно обработени части и възли от неръждаема стомана. То може да направи разликата между задоволителното представяне и преждевременната повреда. Неправилно изпълнено, пасивирането всъщност може да причини корозия.
Пасивирането е метод след производството, който максимизира присъщата устойчивост на корозия на сплавите от неръждаема стомана, които произвеждат детайла. Това не е обработка за отстраняване на накип, нито е боядисване.
Няма общ консенсус относно точния механизъм на действие на пасивирането. Но е сигурно, че има защитен оксиден филм върху повърхността на пасивираната неръждаема стомана. Смята се, че този невидим филм е изключително тънък, с дебелина под 0,0000001 инча, около 1/100 000 от дебелината на човешки косъм!
Чиста, наскоро обработена, полирана или декапирана част от неръждаема стомана автоматично ще придобие този оксиден филм поради излагането си на атмосферен кислород. При идеални условия този защитен слой от оксид напълно покрива всички повърхности на частта.
На практика обаче замърсители като мръсотия от магазина или железни частици от режещи инструменти могат да се прехвърлят върху повърхността на частите от неръждаема стомана по време на обработката. Ако не бъдат отстранени, тези чужди тела могат да намалят ефективността на оригиналния защитен филм.
По време на машинната обработка следи от свободно желязо могат да се износят от инструмента и да се прехвърлят върху повърхността на детайла от неръждаема стомана. В някои случаи върху частта може да се появи тънък слой ръжда. Това всъщност е корозия на стоманата от инструмента, а не на основния метал. Понякога пукнатини от вградени стоманени частици от режещи инструменти или техните продукти от корозия могат да причинят ерозия на самата част.
По същия начин малки частици мръсотия от цеха за черни метали могат да полепнат по повърхността на частта. Въпреки че металът може да изглежда лъскав в машинно състояние, след излагане на въздух невидимите частици свободно желязо могат да причинят повърхностна ръжда.
Откритите сулфиди също могат да бъдат проблем. Те идват от добавянето на сяра към неръждаемата стомана за подобряване на обработваемостта. Сулфидите увеличават способността на сплавта да образува стърготини по време на обработката, които могат да бъдат напълно отстранени от режещия инструмент. Освен ако частите не са правилно пасивирани, сулфидите могат да станат отправна точка за повърхностна корозия на произведените продукти.
И в двата случая е необходима пасивация, за да се увеличи максимално естествената устойчивост на корозия на неръждаемата стомана. Тя премахва повърхностните замърсители, като частици мръсотия от цеховете за черни метали и частици желязо в режещите инструменти, които могат да образуват ръжда или да станат отправна точка за корозия. Пасивацията също така премахва сулфидите, изложени на повърхността на сплави от неръждаема стомана със свободно рязане.
Двуетапна процедура осигурява най-добра устойчивост на корозия: 1. Почистване, основна, но понякога пренебрегвана процедура;2. Киселинна баня или пасивираща обработка.
Почистването винаги трябва да бъде приоритет. Повърхностите трябва да бъдат старателно почистени от грес, охлаждаща течност или други остатъци от магазина за оптимална устойчивост на корозия. Остатъците от машинната обработка или друга мръсотия от магазина могат да бъдат внимателно избърсвани от детайла. Търговските обезмаслители или почистващи препарати могат да се използват за отстраняване на технологични масла или охлаждащи течности. Чуждите вещества като термични оксиди може да се наложи да бъдат отстранени чрез методи като смилане или ецване.
Понякога операторът на машината може да пропусне основното почистване, погрешно мислейки, че почистването и пасивирането ще се случат едновременно чрез просто потапяне на натоварена с грес част в киселинна баня. Това няма да се случи. Обратно, замърсената грес реагира с киселина, за да образува въздушни мехурчета. Тези мехурчета се събират върху повърхността на детайла и пречат на пасивирането.
За да влошат нещата, замърсяването на разтвори за пасивиране, които понякога съдържат високи концентрации на хлориди, може да причини "мигане". За разлика от получаването на желания оксиден филм с лъскава, чиста, устойчива на корозия повърхност, светкавичното ецване може да доведе до силно гравирана или потъмняла повърхност - влошаване на повърхността, което пасивирането е предназначено да оптимизира.
Частите, изработени от мартензитна неръждаема стомана [магнитна, умерено устойчива на корозия, граница на провлачване до около 280 ksi (1930 MPa)] се закаляват при повишени температури и след това се темперират, за да осигурят желаната твърдост и механични свойства. Утаително закалените сплави, които имат по-добра якост и устойчивост на корозия от мартензитните сплави, могат да бъдат третирани с разтвор, частично машинно обработени, остарели при по-ниски температури и след това приключи.
В този случай частта трябва да бъде старателно почистена с обезмаслител или почистващ препарат, за да се отстранят всякакви следи от флуид за рязане преди топлинна обработка. В противен случай флуидът за рязане, останал върху частта, може да причини прекомерно окисляване. Това състояние може да доведе до вдлъбнатина на маломерни части, след като котленият камък е бил отстранен с киселинни или абразивни методи. Ако флуидът за рязане остане върху ярко втвърдени части, като например в повърхностна вакуумна пещ или защитна атмосфера, може да настъпи карбуризация, което да доведе до загуба на устойчивост на корозия.
След цялостно почистване частите от неръждаема стомана могат да бъдат потопени в пасивираща киселинна вана. Може да се използва всеки един от трите метода – пасивиране с азотна киселина, пасивиране с азотна киселина с натриев бихромат и пасивиране с лимонена киселина. Кой метод да се използва зависи от степента на неръждаемата стомана и посочените критерии за приемане.
По-устойчивите на корозия хром-никелови класове могат да бъдат пасивирани в 20% (v/v) баня с азотна киселина (Фигура 1). Както е показано в таблицата, по-малко устойчивата неръждаема стомана може да бъде пасивирана чрез добавяне на натриев дихромат към баня с азотна киселина, което прави разтвора по-окислителен и способен да образува пасивен филм върху металната повърхност. Друг вариант за замяна на азотната киселина с натриев хромат е да се увеличи концентрацията на азотен киселина до 50% обемни. Както добавянето на натриев дихромат, така и по-високата концентрация на азотна киселина намаляват вероятността от нежелано избухване.
Процедурата за пасивиране на неръждаеми стомани със свободна обработка (също показана на Фигура 1) е малко по-различна от тази за неръждаеми стомани със свободна обработка. Това е така, защото по време на пасивиране в типична баня с азотна киселина някои или всички съдържащи сяра сулфиди, подлежащи на машинна обработка, се отстраняват, създавайки микроскопични прекъсвания на повърхността на обработваната част.
Дори обикновено ефективно изплакване с вода може да остави остатъчна киселина в тези прекъсвания след пасивиране. След това тази киселина ще атакува повърхността на частта, освен ако не бъде неутрализирана или отстранена.
За ефективно пасивиране на лесно обработваема неръждаема стомана, Carpenter разработи процеса AAA (алкали-киселина-алкали), който неутрализира остатъчната киселина. Този метод на пасивиране може да бъде завършен за по-малко от 2 часа. Ето процеса стъпка по стъпка:
След обезмасляване накиснете частите в 5% разтвор на натриев хидроксид при 160°F до 180°F (71°C до 82°C) за 30 минути. След това изплакнете частите обилно с вода. След това потопете частта за 30 минути в 20% (v/v) разтвор на азотна киселина, съдържащ 3 oz/gal (22 g/l) натриев дихромат при 12 0°F до 140°F (49°C) до 60°C).След като извадите частта от ваната, изплакнете я с вода и след това я потопете в разтвора на натриев хидроксид за още 30 минути. Изплакнете частта отново с вода и изсушете, завършвайки метода AAA.
Пасивирането с лимонена киселина става все по-популярно сред производителите, които искат да избегнат използването на минерални киселини или разтвори, съдържащи натриев дихромат, както и проблемите с изхвърлянето и по-големите опасения за безопасност, свързани с тяхната употреба. Лимонената киселина се счита за екологична във всяко едно отношение.
Докато пасивирането с лимонена киселина предлага атрактивни предимства за околната среда, магазини, които са постигнали успех с пасивирането с неорганични киселини и нямат опасения за безопасността, може да искат да продължат курса. Ако тези потребители имат чист магазин, добре поддържано и чисто оборудване, охлаждаща течност без замърсяване от желязо и процес, който дава добри резултати, може да няма реална нужда от промени.
Установено е, че пасивирането във вана с лимонена киселина е полезно за голям набор от неръждаеми стомани, включително няколко отделни класа неръждаема стомана, както е показано на Фигура 2. За удобство е включен традиционният метод на пасивиране с азотна киселина на Фигура 1. Обърнете внимание, че по-старите формули на азотна киселина са изразени в обемни проценти, докато по-новите концентрации на лимонена киселина са изразени в тегловни проценти. Важно е да се отбележи, че при прилагането на тези процедури, внимателното балансиране на времето за накисване, температурата и концентрацията на банята са критични, за да се избегне описаното по-рано „мигане“.
Третирането на пасивация варира според съдържанието на хром и характеристиките на обработка на всеки клас. Обърнете внимание на колоните, отнасящи се за Процес 1 или Процес 2. Както е показано на Фигура 3, Процес 1 включва по-малко стъпки от Процес 2.
Лабораторните тестове са показали, че процесът на пасивиране с лимонена киселина е по-склонен към „мигане“ от процеса с азотна киселина. Факторите, допринасящи за тази атака, включват твърде висока температура на банята, твърде дълго време на накисване и замърсяване на банята. Продукти с лимонена киселина, съдържащи инхибитори на корозията и други добавки, като омокрящи агенти, са достъпни в търговската мрежа и се съобщава, че намаляват податливостта към „бърза корозия“.
Окончателният избор на метод за пасивиране ще зависи от критериите за приемане, наложени от клиента. Вижте ASTM A967 за подробности. Можете да го намерите на www.astm.org.
Често се извършват тестове за оценка на повърхността на пасивираните части. Въпросът, на който трябва да се отговори, е „Отстранява ли пасивирането свободното желязо и оптимизира ли устойчивостта на корозия на видовете за свободно рязане?“
Важно е методът на теста да съответства на оценката, която се оценява. Тестовете, които са твърде стриктни, ще провалят идеално добрите материали, докато тестовете, които са твърде свободни, ще преминат незадоволителни части.
Неръждаемите стомани от серия 400, закалени чрез утаяване и свободна обработка, се оценяват най-добре в шкаф, способен да поддържа 100% влажност (мокри проби) в продължение на 24 часа при 95°F (35°C). Напречното сечение често е най-критичната повърхност, особено за видовете със свободно рязане. Една от причините за това е, че сулфидът е удължен в машинната посока, пресичайки тази повърхност.
Критичните повърхности трябва да се поставят нагоре, но на 15 до 20 градуса от вертикалата, за да се позволи загуба на влага. Правилно пасивираният материал трудно ще ръждясва, въпреки че може да покаже леко петно.
Степента на аустенитна неръждаема стомана също може да бъде оценена чрез изпитване на влажност. При такова изпитване трябва да има водни капчици по повърхността на пробата, което показва наличието на свободно желязо чрез наличието на ръжда.
Процедурите за пасивиране на често използвани неръждаеми стомани със свободно рязане и неръждаеми стомани в разтвори на лимонена или азотна киселина изискват различни процеси. Фигура 3 по-долу предоставя подробности относно избора на процес.
(a) Коригирайте pH с натриев хидроксид. (b) Вижте Фигура 3 (c) Na2Cr2O7 представлява 3 oz/galon (22 g/l) натриев дихромат в 20% азотна киселина. Алтернатива на тази смес е 50% азотна киселина без натриев дихромат
По-бърз метод е да използвате разтвора в ASTM A380, „Стандартна практика за почистване, отстраняване на котлен камък и пасивиране на части, оборудване и системи от неръждаема стомана“. Тестът се състои от избърсване на частта с разтвор на меден сулфат/сярна киселина, поддържане влажна в продължение на 6 минути и наблюдение за медно покритие. Като алтернатива частта може да бъде потопена в разтвора за 6 минути. Ако желязото се разтваря, възниква медно покритие. Този тест не трябва да се използва върху повърхности на части за обработка на храни. Освен това не трябва да се използва за мартензитни стомани или феритни стомани с ниско съдържание на хром от серия 400, тъй като може да се получат фалшиви положителни резултати.
Исторически тестът с 5% солен спрей при 95°F (35°C) също е бил използван за оценка на пасивирани проби. Този тест е твърде строг за някои степени и обикновено не се изисква, за да потвърди, че пасивирането е ефективно.
Избягвайте да използвате излишък от хлориди, което може да причини вредни флаш атаки. Ако е възможно, използвайте само висококачествена вода с по-малко от 50 части на милион (ppm) хлорид. Водата от чешмата обикновено е достатъчна и може да понесе до няколкостотин ppm хлорид в някои случаи.
Важно е ваната да се сменя редовно, за да се избегне загуба на потенциал за пасивиране, което може да доведе до пламък и повредени части. Ваната трябва да се поддържа на подходяща температура, тъй като високите температури могат да причинят локализирана корозия.
Важно е да се поддържа много специфичен график за смяна на разтвора по време на големи производствени цикли, за да се сведе до минимум потенциалът за замърсяване. За тестване на ефективността на ваната беше използвана контролна проба. Ако пробата е атакувана, време е да смените ваната.
Моля, уточнете, че определени машини произвеждат само неръждаема стомана;използвайте същата предпочитана охлаждаща течност за рязане на неръждаема стомана, като изключите всички други метали.
Частите на стелажа DO се обработват индивидуално, за да се избегне контактът метал с метал. Това е особено важно за свободна обработка на неръждаема стомана, тъй като са необходими свободно течащи разтвори за пасивиране и промиване, за да се дифузират корозионните продукти в сулфидите и да се избегне образуването на киселинни джобове.
Не пасивирайте карбуризирани или азотирани части от неръждаема стомана. Устойчивостта на корозия на така обработените части може да бъде намалена до степен, в която биха били атакувани в пасивиращата вана.
Не използвайте черни инструменти в работна среда, която не е особено чиста. Стоманените песъчинки могат да бъдат избегнати чрез използване на карбидни или керамични инструменти.
Не забравяйте, че във ваната за пасивиране може да възникне корозия, ако частта не е термично обработена правилно. Мартензитните степени с високо съдържание на въглерод и високо съдържание на хром трябва да бъдат закалени за устойчивост на корозия.
Пасивирането обикновено се извършва след последващо темпериране при температури, които поддържат устойчивост на корозия.
Не пренебрегвайте концентрацията на азотна киселина във ваната за пасивиране. Трябва да се правят периодични проверки, като се използва простата процедура за титруване, предоставена от Carpenter. Не пасивирайте повече от една неръждаема стомана наведнъж. Това предотвратява скъпоструващо объркване и избягва галванични реакции.
За авторите: Тери А. Деболд е специалист по изследване и развитие на сплави от неръждаема стомана, а Джеймс У. Мартин е металург на пръти в Carpenter Technology Corp. (Рединг, Пенсилвания).
В свят на все по-строги спецификации за покритие на повърхността, простите измервания на „грапавостта“ все още са полезни. Нека да разгледаме защо измерването на повърхността е важно и как може да се провери в цеха със сложни преносими измервателни уреди.
Сигурни ли сте, че имате най-добрата вложка за тази операция по струговане? Проверете чипа, особено ако е оставен без надзор. Характеристиките на чипа могат да ви кажат много.