Osigurali ste da su dijelovi mašinski obrađeni prema specifikaciji. Sada provjerite jeste li poduzeli korake da zaštitite ove dijelove u uvjetima koje vaši kupci očekuju.#basic
Pasivacija ostaje kritičan korak u maksimiziranju osnovne otpornosti na koroziju nehrđajućih strojno obrađenih dijelova i sklopova. Može napraviti razliku između zadovoljavajućih performansi i prijevremenog kvara. Nepravilno izvršena, pasivacija može zapravo uzrokovati koroziju.
Pasivacija je metoda post-fabrikacije koja maksimizira inherentnu otpornost na koroziju legura nehrđajućeg čelika koje proizvode radni komad. To nije tretman uklanjanja kamenca, niti je premaz boje.
Ne postoji opći konsenzus o preciznom mehanizmu kako pasivacija funkcionira. Ali sigurno je da na površini pasiviranog nehrđajućeg čelika postoji zaštitni oksidni film. Smatra se da je ovaj nevidljivi film izuzetno tanak, debljine manje od 0,0000001 inča, otprilike 1/100 000 debljine ljudske kose!
Čist, novo obrađen, polirani ili ukiseljeni dio od nehrđajućeg čelika automatski će dobiti ovaj oksidni film zbog izlaganja atmosferskom kisiku. Pod idealnim uvjetima, ovaj zaštitni sloj oksida u potpunosti pokriva sve površine dijela.
U praksi, međutim, zagađivači kao što su prljavština iz prodavnice ili čestice gvožđa iz reznih alata mogu se preneti na površinu delova od nerđajućeg čelika tokom mašinske obrade. Ako se ne uklone, ova strana tela mogu smanjiti efikasnost originalnog zaštitnog filma.
Tokom obrade, količine slobodnog željeza u tragovima mogu se istrošiti s alata i prenijeti na površinu radnog komada od nehrđajućeg čelika. U nekim slučajevima, na dijelu se može pojaviti tanak sloj rđe. Ovo je zapravo korozija čelika od strane alata, a ne osnovnog metala. Povremeno, pukotine ugrađenih čeličnih čestica iz reznog alata ili samih proizvoda za rezanje mogu uzrokovati koroziju proizvoda.
Slično, male čestice prljavštine od željeza mogu se zalijepiti za površinu dijela. Iako metal može izgledati sjajno u obrađenom stanju, nakon izlaganja zraku, nevidljive čestice slobodnog željeza mogu uzrokovati rđanje površine.
Izloženi sulfidi također mogu predstavljati problem. Oni potiču od dodavanja sumpora u nehrđajući čelik radi poboljšanja obradivosti. Sulfidi povećavaju sposobnost legure da formira strugotine tokom obrade, koje se mogu potpuno odlijepiti od reznog alata. Osim ako dijelovi nisu pravilno pasivizirani, sulfidi mogu postati polazna tačka za proizvodnju površinske korozije.
U oba slučaja potrebna je pasivizacija kako bi se maksimizirala prirodna otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju. Ona uklanja površinske zagađivače, kao što su čestice prljavštine od željeza i čestice željeza u reznim alatima, koje mogu formirati rđu ili postati polazna tačka za koroziju. Pasivacija također uklanja sulfide izložene na površini nerđajućeg čelika.
Procedura u dva koraka pruža najbolju otpornost na koroziju: 1. Čišćenje, osnovna, ali ponekad zanemarena procedura;2. Kisela kupka ili tretman pasivacije.
Čišćenje bi uvijek trebalo biti prioritet. Površine moraju biti temeljno očišćene od masti, rashladne tekućine ili drugih ostataka iz radnje radi optimalne otpornosti na koroziju. Ostaci od strojne obrade ili druga prljavština iz radnje mogu se pažljivo obrisati sa dijela. Komercijalni odmašćivači ili sredstva za čišćenje mogu se koristiti za uklanjanje procesnih ulja ili rashladnih sredstava.
Ponekad rukovalac mašine može preskočiti osnovno čišćenje, pogrešno misleći da će se čišćenje i pasivizacija desiti istovremeno jednostavnim potapanjem dela napunjenog masnoćom u kiselu kupku. To se neće dogoditi. Nasuprot tome, kontaminirana mast reaguje sa kiselinom i formira mjehuriće zraka. Ovi mjehurići se skupljaju na površini radnog komada i ometaju pasivizaciju.
Da stvar bude još gora, kontaminacija otopina za pasivizaciju, koje ponekad sadrže visoke koncentracije klorida, može uzrokovati "bljeskanje". Za razliku od dobivanja željenog oksidnog filma sa sjajnom, čistom površinom otpornom na koroziju, blic jetkanje može rezultirati jako urezanom ili zatamnjenom površinom - propadanje površine koje optimizira pasivizaciju.
Dijelovi izrađeni od martenzitnog nehrđajućeg čelika [magnetni, umjereno otporni na koroziju, granica popuštanja do oko 280 ksi (1930 MPa)] se kalju na povišenim temperaturama, a zatim kalju kako bi se osigurala željena tvrdoća i mehanička svojstva. Legure koje se očvršćavaju na padavinama, koje imaju bolju čvrstoću i otpornost na koroziju, mogu biti sve manje otporne na koroziju. temperature, a zatim završeno.
U tom slučaju, dio mora biti temeljno očišćen odmašćivačom ili sredstvom za čišćenje kako bi se uklonili svi tragovi tekućine za rezanje prije termičke obrade. U suprotnom, tekućina za rezanje koja ostaje na dijelu može uzrokovati pretjeranu oksidaciju. Ovo stanje može uzrokovati udubljenje manjih dijelova nakon što je kamenac uklonjen kiselinom ili abrazivnim metodama. može doći do risanja, što rezultira gubitkom otpornosti na koroziju.
Nakon temeljnog čišćenja, dijelovi od nehrđajućeg čelika mogu se uroniti u pasivizirajuću kiselu kupku. Mogu se koristiti bilo koja od tri metode – pasivizacija dušičnom kiselinom, pasiviranje dušičnom kiselinom s natrijum-dikromatom i pasiviranje limunskom kiselinom. Koja metoda će se koristiti ovisi o vrsti nehrđajućeg čelika i specificiranim kriterijima prihvatljivosti.
Krom-nikl otporniji na koroziju mogu se pasivizirati u kupelji dušične kiseline od 20% (v/v) (slika 1). Kao što je prikazano u tabeli, manje otporni nehrđajući čelik može se pasivizirati dodavanjem natrijevog dikromata u kupku azotne kiseline, čineći otopinu oksidativnijom i sposobnom da formira pasivni film sa drugom opcijom koncentracije nitrične kiseline kako bi se povećala koncentracija niroma kiseline kako bi se povećala koncentracija nitritne kiseline. 50% volumena. I dodatak natrijum dihromata i viša koncentracija dušične kiseline smanjuju mogućnost neželjenog bljeska.
Procedura za pasiviziranje nehrđajućeg čelika koji se slobodno obrađuje (također je prikazana na slici 1) donekle se razlikuje od onog za nehrđajuće čelike koje se ne obrađuju. To je zato što se tokom pasiviranja u tipičnoj kupelji dušične kiseline uklanjaju neki ili svi sulfidi koji sadrže sumpor koji se mogu obrađivati, stvarajući mikroskopske diskontinuitete na površini stroja.
Čak i općenito efikasno ispiranje vodom može ostaviti preostalu kiselinu u ovim diskontinuitetima nakon pasiviranja. Ova kiselina će tada napasti površinu dijela osim ako se ne neutralizira ili ukloni.
Da bi efikasno pasivizirao nerđajući čelik koji se lako obrađuje, Carpenter je razvio AAA (alkalna-kiselina-alkalna) proces, koji neutrališe preostalu kiselinu. Ova metoda pasivizacije može se završiti za manje od 2 sata. Evo procesa korak po korak:
Nakon odmašćivanja, potopite dijelove u 5% otopinu natrijum hidroksida na 160°F do 180°F (71°C do 82°C) na 30 minuta. Zatim temeljito isperite dijelove u vodi. Zatim, potopite dio na 30 minuta u 20% (v/v) otopinu dušične kiseline (20% (v/v) 2 oz/v) 2 oz. 20°F do 140°F (49°C) do 60°C).Nakon što izvadite dio iz kade, isperite ga vodom, a zatim uronite u otopinu natrijum hidroksida na još 30 minuta. Ponovo isperite dio vodom i osušite, dovršavajući AAA metodu.
Pasivacija limunskom kiselinom sve je popularnija kod proizvođača koji žele izbjeći upotrebu mineralnih kiselina ili otopina koje sadrže natrijev dikromat, kao i probleme odlaganja i veće brige o sigurnosti povezane s njihovom upotrebom. Limunska kiselina se smatra ekološki prihvatljivom u svakom pogledu.
Dok pasivizacija limunskom kiselinom nudi atraktivne ekološke prednosti, trgovine koje su imale uspjeh s pasivizacijom anorganskom kiselinom i nemaju zabrinutost za sigurnost možda će htjeti da ostanu na tom putu. Ako ovi korisnici imaju čistu radnju, dobro održavanu i čistu opremu, rashladnu tekućinu bez zaprljanja od željeza i proces koji daje dobre rezultate, možda neće biti stvarne potrebe za promjenama.
Utvrđeno je da je pasivizacija u kupelji s limunskom kiselinom korisna za veliki raspon nehrđajućih čelika, uključujući nekoliko pojedinačnih razreda nehrđajućeg čelika, kao što je prikazano na slici 2. Radi praktičnosti, uključena je tradicionalna metoda pasivacije dušične kiseline na slici 1. Imajte na umu da su starije formulacije dušične kiseline izražene u procentima volumena, dok su novije koncentracije limunske kiseline izražene u postocima volumena, dok su novije koncentracije limunske kiseline izražene u procentima težine, tako da se ove važne koncentracije limunske kiseline izražavaju u procentima težine. vrijeme, temperatura kupke i koncentracija su kritični kako bi se izbjeglo "treptanje" opisano ranije.
Pasivacijski tretmani variraju u zavisnosti od sadržaja hroma i karakteristika obrade svake klase. Obratite pažnju na kolone koje se odnose na Proces 1 ili Proces 2. Kao što je prikazano na slici 3, Proces 1 uključuje manje koraka od Procesa 2.
Laboratorijski testovi su pokazali da je proces pasivacije limunskom kiselinom skloniji „bljeskanju” od procesa azotne kiseline. Faktori koji doprinose ovom napadu uključuju previsoku temperaturu kupke, predugo vrijeme namakanja i kontaminaciju u kadi. Proizvodi limunske kiseline koji sadrže inhibitore korozije i druge aditive kao što su sredstva za vlaženje su komercijalno dostupni i za koje se navodi da smanjuju korozionu suflagu.
Konačni izbor metode pasivizacije zavisiće od kriterijuma prihvatanja koje nameće kupac. Za detalje pogledajte ASTM A967. Može se pristupiti na www.astm.org.
Često se izvode testovi kako bi se procijenila površina pasiviranih dijelova. Pitanje na koje treba odgovoriti je: „Da li pasivizacija uklanja slobodno gvožđe i optimizuje otpornost na koroziju slobodnih reznih delova?“
Važno je da metoda ispitivanja odgovara ocjeni koja se ocjenjuje. Testovi koji su prestrogi neće uspjeti na savršeno dobrim materijalima, dok će testovi koji su previše labavi proći nezadovoljavajuće dijelove.
Nerđajući čelik serije 400 koji se stvrdnjava precipitacijom i slobodna obrada najbolje se procenjuje u kabinetu koji može da održi 100% vlažnost (uzorak je vlažan) tokom 24 sata na 95°F (35°C). Poprečni presek je često najkritičnija površina, posebno za klase slobodnog sečenja.
Kritične površine treba postaviti prema gore, ali pod uglom od 15 do 20 stepeni u odnosu na vertikalu kako bi se omogućio gubitak vlage. Pravilno pasiviziran materijal teško da će zarđati, iako može pokazati neke male mrlje.
Austenitne klase nerđajućeg čelika takođe se mogu proceniti ispitivanjem vlažnosti. Kada se tako testira, kapljice vode treba da budu prisutne na površini uzorka, što ukazuje na prisustvo rđe na slobodnom gvožđu.
Postupci za pasiviziranje uobičajeno korištenih nehrđajućih čelika koji se slobodno seče i nehrđajućih čelika u otopinama limunske ili dušične kiseline zahtijevaju različite procese. Slika 3 ispod daje detalje o odabiru procesa.
(a) Podesite pH pomoću natrijum hidroksida. (b) Vidi sliku 3 (c) Na2Cr2O7 predstavlja 3 oz/galon (22 g/l) natrijum dihromata u 20% azotnoj kiselini. Alternativa ovoj mešavini je 50% azotna kiselina bez natrijum dihromata
Brža metoda je korištenje otopine u ASTM A380, “Standardna praksa za čišćenje, uklanjanje kamenca i pasiviranje dijelova, opreme i sistema od nehrđajućeg čelika.” Test se sastoji od brisanja dijela otopinom bakar sulfata/sumporne kiseline, držanja ga vlažnim 6 minuta i promatranja da li se dio može nanijeti na alternativnu otopinu bakra i6 minuta. otapa se, dolazi do bakrenja. Ovaj test se ne odnosi na površine dijelova za obradu hrane. Također, ne bi se trebao koristiti za martenzitne čelike serije 400 ili feritne čelike sa niskim sadržajem hroma jer se mogu pojaviti lažno pozitivni rezultati.
Istorijski gledano, 5% test slanog spreja na 95°F (35°C) se takođe koristio za procenu pasiviranih uzoraka. Ovaj test je prestrog za neke stepene i generalno nije potreban da bi se potvrdilo da je pasivizacija efikasna.
Izbjegavajte korištenje viška hlorida, koji mogu uzrokovati štetne napade blic. Ako je moguće, koristite samo visokokvalitetnu vodu s manje od 50 dijelova na milion (ppm) hlorida. Voda iz slavine je obično dovoljna i može tolerirati do nekoliko stotina ppm hlorida u nekim slučajevima.
Važno je redovno mijenjati kadu kako se ne bi izgubio pasivacijski potencijal, što može dovesti do udara groma i oštećenja dijelova. Kadu treba održavati na odgovarajućoj temperaturi, jer visoke temperature mogu uzrokovati lokaliziranu koroziju.
Važno je održavati vrlo specifičan raspored promjene rastvora tokom velikih ciklusa proizvodnje kako bi se smanjila mogućnost kontaminacije. Kontrolni uzorak je korišten za testiranje efikasnosti kupke. Ako je uzorak napadnut, vrijeme je za zamjenu kupke.
Navedite da određene mašine proizvode samo nerđajući čelik;koristite istu željenu rashladnu tečnost za rezanje nerđajućeg čelika, isključujući sve druge metale.
Dijelovi DO regala se tretiraju odvojeno kako bi se izbjegao kontakt metala s metalom. Ovo je posebno važno za slobodnu obradu nehrđajućeg čelika, jer su potrebna rješenja za pasivizaciju i ispiranje sa slobodnim protokom kako bi se raspršili sulfidni proizvodi korozije i izbjeglo stvaranje kiselih džepova.
Nemojte pasivizirati naugljenične ili nitrirane dijelove od nehrđajućeg čelika. Otpornost na koroziju tako tretiranih dijelova može biti smanjena do tačke u kojoj bi bili napadnuti u kadi za pasiviranje.
Ne koristite alate od željeza u radioničkom okruženju koje nije posebno čisto. Čelična zrnca se mogu izbjeći korištenjem karbidnih ili keramičkih alata.
Ne zaboravite da može doći do korozije u kadi za pasiviranje ako dio nije pravilno termički obrađen. Visokougljični, visoko hrom martenzitni razredi moraju se očvrsnuti radi otpornosti na koroziju.
Pasivacija se obično provodi nakon naknadnog kaljenja na temperaturama koje održavaju otpornost na koroziju.
Nemojte zanemariti koncentraciju dušične kiseline u kadi za pasiviranje. Periodične provjere treba vršiti pomoću jednostavne procedure titracije koju je dao Carpenter. Nemojte pasivizirati više od jednog nehrđajućeg čelika istovremeno. Ovo sprječava skupu zabunu i izbjegava galvanske reakcije.
O autorima: Terry A. DeBold je specijalista za istraživanje i razvoj legura nerđajućeg čelika, a James W. Martin je metalurg u kompaniji Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
U svijetu sve strožih specifikacija završne obrade, jednostavna mjerenja „hrapavosti“ su i dalje korisna. Pogledajmo zašto je mjerenje površine važno i kako se može provjeriti u radnji pomoću sofisticiranih prenosivih mjerača.
Jeste li sigurni da imate najbolji umetak za ovu operaciju tokarenja? Provjerite strugotinu, posebno ako je ostavljen bez nadzora. Karakteristike strugotine vam mogu puno reći.