Zajistili jste, že díly jsou vyrobeny podle specifikací. Nyní se ujistěte, že jste podnikli kroky k ochraně těchto dílů v podmínkách, které vaši zákazníci očekávají.#basic
Pasivace zůstává kritickým krokem při maximalizaci základní odolnosti nerezových obráběných dílů a sestav proti korozi. Může znamenat rozdíl mezi uspokojivým výkonem a předčasným selháním. Nesprávně provedená pasivace může ve skutečnosti způsobit korozi.
Pasivace je povýrobní metoda, která maximalizuje vlastní korozní odolnost slitin nerezové oceli, z nichž je vyroben obrobek. Nejedná se o ošetření proti okují, ani o nátěr.
Neexistuje obecný konsenzus o přesném mechanismu, jak pasivace funguje. Je však jisté, že na povrchu pasivované nerezové oceli je ochranný oxidový film. Tento neviditelný film je považován za extrémně tenký, o tloušťce méně než 0,0000001 palce, což je asi 1/100 000 tloušťky lidského vlasu!
Čistý, nově opracovaný, leštěný nebo mořený díl z nerezové oceli automaticky získá tento oxidový film v důsledku vystavení atmosférickému kyslíku. Za ideálních podmínek tato ochranná oxidová vrstva zcela pokrývá všechny povrchy dílu.
V praxi se však nečistoty, jako jsou dílenské nečistoty nebo železné částice z řezných nástrojů, mohou během obrábění přenést na povrch nerezových dílů. Pokud nejsou tato cizí tělesa odstraněna, mohou snížit účinnost původního ochranného filmu.
Během obrábění mohou stopová množství volného železa opotřebovat nástroj a přenést se na povrch obrobku z nerezové oceli. V některých případech se na součásti může objevit tenká vrstva rzi. Jedná se ve skutečnosti o korozi oceli nástrojem, nikoli základního kovu. Občas mohou štěrbiny zapuštěných ocelových částic z řezných nástrojů nebo jejich korozní produkty způsobit erozi samotného dílu.
Stejně tak malé částečky železných dílenských nečistot mohou ulpívat na povrchu dílu. I když se kov může v opracovaném stavu jevit jako lesklý, po vystavení vzduchu mohou neviditelné částice volného železa způsobit povrchovou rezivění.
Problémem mohou být také odkryté sulfidy. Pocházejí z přidávání síry do nerezové oceli za účelem zlepšení obrobitelnosti. Sulfidy zvyšují schopnost slitiny tvořit třísky během obrábění, které lze zcela odloupnout z řezného nástroje. Pokud nejsou díly řádně pasivovány, mohou se sulfidy stát výchozím bodem pro povrchovou korozi vyráběných výrobků.
V obou případech je nutná pasivace, aby se maximalizovala přirozená korozní odolnost nerezové oceli. Odstraňuje povrchové nečistoty, jako jsou částice železných dílenských nečistot a částice železa v řezných nástrojích, které mohou vytvářet rez nebo se stát výchozím bodem pro korozi. Pasivace také odstraňuje sulfidy vystavené na povrchu samořezných slitin nerezové oceli.
Dvoustupňový postup poskytuje nejlepší odolnost proti korozi: 1. Čištění, základní, ale někdy opomíjený postup;2. Kyselá lázeň nebo pasivační léčba.
Čištění by mělo být vždy prioritou. Povrchy musí být důkladně očištěny od mastnoty, chladicí kapaliny nebo jiných nečistot z dílny pro optimální odolnost proti korozi. Nečistoty po strojním zpracování nebo jiné dílenské nečistoty lze z dílu pečlivě setřít. K odstranění procesních olejů nebo chladicích kapalin lze použít komerční odmašťovače nebo čističe. Cizí látky, jako jsou tepelné oxidy, může být nutné odstranit metodami, jako je broušení nebo moření.
Někdy může obsluha stroje vynechat základní čištění a mylně se domnívat, že čištění a pasivace proběhnou současně pouhým ponořením tukem nasyceného dílu do kyselé lázně. To se nestane. Naopak kontaminovaný tuk reaguje s kyselinou za vzniku vzduchových bublin. Tyto bubliny se shromažďují na povrchu obrobku a narušují pasivaci.
Aby toho nebylo málo, kontaminace pasivačních roztoků, které někdy obsahují vysoké koncentrace chloridů, může způsobit „blikání“. Na rozdíl od získání požadovaného oxidového filmu s lesklým, čistým povrchem odolným proti korozi může bleskové leptání způsobit silně naleptaný nebo ztmavlý povrch – zhoršení povrchu, které je pasivace navržena tak, aby optimalizovala.
Díly vyrobené z martenzitické nerezové oceli [magnetické, středně odolné vůči korozi, mez kluzu do cca 280 ksi (1930 MPa)] jsou kaleny za zvýšených teplot a následně popouštěny, aby byla zajištěna požadovaná tvrdost a mechanické vlastnosti. Precipitačně vytvrditelné slitiny, které mají lepší pevnost a odolnost proti korozi než martenzitické slitiny, mohou být zpracovány při nižších teplotách, částečně obrobeny, dokončeny a zestárnuty
V tomto případě musí být díl před tepelným zpracováním důkladně vyčištěn odmašťovačem nebo čističem, aby se odstranily veškeré stopy řezné kapaliny. Jinak může řezná kapalina zbývající na součásti způsobit nadměrnou oxidaci. Tento stav může způsobit promáčknutí poddimenzovaných dílů po odstranění okují kyselinou nebo abrazivními metodami. Pokud se nechá řezná kapalina zůstat na lesklých vytvrzených dílech, může dojít ke ztrátě povrchové odolnosti na nauhličování nebo ke ztrátě ochranné atmosféry, korozi povrchu.
Po důkladném očištění mohou být nerezové díly ponořeny do pasivační kyselé lázně. Lze použít kteroukoli ze tří metod – pasivaci kyselinou dusičnou, pasivací kyselinou dusičnou s dichromanem sodným a pasivaci kyselinou citrónovou. Kterou metodu použít, závisí na jakosti nerezové oceli a stanovených kritériích přijatelnosti.
Chrom-niklové třídy odolnější vůči korozi lze pasivovat v 20% (v/v) kyselině dusičné (obrázek 1). Jak je znázorněno v tabulce, méně odolnou nerezovou ocel lze pasivovat přidáním dichromanu sodného do lázně s kyselinou dusičnou, čímž se roztok stane oxidovanějším a schopným vytvořit pasivní film na povrchu kovu. Další možností, jak nahradit sodík za koncentraci kyseliny dusičné na 5% kyselinu dusičnou, je kyselina dusičná na nit přidání dichromanu sodného a vyšší koncentrace kyseliny dusičné snižují možnost nežádoucího vzplanutí.
Postup pasivace volně obrobitelných nerezových ocelí (také znázorněný na obrázku 1) je poněkud odlišný od postupu pro volně obrobitelné nerezové oceli. Je to proto, že během pasivace v typické lázni kyseliny dusičné jsou některé nebo všechny síru obsahující obrobitelné sulfidy odstraněny, což vytváří mikroskopické diskontinuity na povrchu obráběné součásti.
Dokonce i obecně účinný oplach vodou může po pasivaci zanechat v těchto nespojitostech zbytkovou kyselinu. Tato kyselina pak napadne povrch součásti, pokud není neutralizována nebo odstraněna.
Pro účinnou pasivaci snadno obrobitelné nerezové oceli vyvinul Carpenter proces AAA (Alkali-Acid-Alkali), který neutralizuje zbytkovou kyselinu. Tuto metodu pasivace lze dokončit za méně než 2 hodiny. Zde je postup krok za krokem:
Po odmaštění namočte součásti do 5% roztoku hydroxidu sodného při teplotě 71 °C až 82 °C po dobu 30 minut. Poté součásti důkladně opláchněte vodou. Poté součást ponořte na 30 minut do 20% (obj. 49 °C) až 60 °C).Po vyjmutí z lázně jej opláchněte vodou a poté ponořte do roztoku hydroxidu sodného na dalších 30 minut. Díl znovu opláchněte vodou a osušte, dokončete metodu AAA.
Pasivace kyselinou citronovou je stále oblíbenější u výrobců, kteří se chtějí vyhnout používání minerálních kyselin nebo roztoků obsahujících dichroman sodný, stejně jako problémům s likvidací a větším bezpečnostním problémům spojeným s jejich používáním. Kyselina citronová je považována za šetrnou k životnímu prostředí ve všech směrech.
Zatímco pasivace kyselinou citronovou nabízí atraktivní výhody pro životní prostředí, obchody, které uspěly s pasivací anorganickými kyselinami a nemají žádné obavy o bezpečnost, mohou chtít zůstat v kurzu. Pokud tito uživatelé mají čistou dílnu, dobře udržované a čisté vybavení, chladicí kapalinu bez zanášení železem a proces, který poskytuje dobré výsledky, nemusí být skutečně potřeba změny.
Bylo zjištěno, že pasivace v lázni s kyselinou citrónovou je užitečná pro širokou škálu nerezových ocelí, včetně několika jednotlivých jakostí nerezové oceli, jak je znázorněno na obrázku 2. Pro usnadnění je zahrnuta tradiční metoda pasivace kyselinou dusičnou na obrázku 1. Všimněte si, že starší přípravky kyseliny dusičné jsou vyjádřeny v objemových procentech, zatímco novější koncentrace kyseliny citrónové jsou vyjádřeny v procentech hmotnosti. popsané dříve.
Pasivační úpravy se liší podle obsahu chrómu a charakteristik obrábění každé jakosti. Všimněte si sloupců odkazujících na Proces 1 nebo Proces 2. Jak je znázorněno na obrázku 3, proces 1 zahrnuje méně kroků než proces 2.
Laboratorní testy ukázaly, že proces pasivace kyselinou citronovou je náchylnější k „blikání“ než proces kyseliny dusičné. Mezi faktory přispívající k tomuto napadení patří příliš vysoká teplota lázně, příliš dlouhá doba namáčení a kontaminace lázně. Produkty kyseliny citronové obsahující inhibitory koroze a další přísady, jako jsou smáčedla, jsou komerčně dostupné a uvádí se, že snižují náchylnost k „bleskové korozi“.
Konečný výběr metody pasivace bude záviset na kritériích přijatelnosti stanovených zákazníkem. Podrobnosti viz ASTM A967. Je k dispozici na www.astm.org.
Často se provádějí testy, aby se vyhodnotil povrch pasivovaných dílů. Otázka, na kterou je třeba odpovědět, zní: „Odstraňuje pasivace volné železo a optimalizuje odolnost proti korozi u samořezných tříd?“
Je důležité, aby zkušební metoda odpovídala hodnocené třídě. Příliš přísné testy neuspějí u dokonale dobrých materiálů, zatímco testy, které jsou příliš volné, projdou neuspokojivými díly.
Precipitačně kalené a volně obrobitelné nerezové oceli řady 400 se nejlépe hodnotí ve skříni schopné udržet 100% vlhkost (mokré vzorky) po dobu 24 hodin při 35 °C. Průřez je často nejkritičtějším povrchem, zvláště u jakostí pro volné obrábění. Jedním z důvodů je to, že sulfid je protažený ve směru stroje, protíná se.
Kritické povrchy by měly být umístěny směrem nahoru, ale pod úhlem 15 až 20 stupňů od svislice, aby se umožnila ztráta vlhkosti. Správně pasivovaný materiál jen stěží zreziví, i když může vykazovat mírné skvrny.
Druhy austenitické korozivzdorné oceli lze také hodnotit testováním vlhkosti. Při tomto testování by na povrchu vzorku měly být přítomny kapičky vody, což ukazuje na volné železo přítomností jakékoli rzi.
Postupy pasivace běžně používaných automatových a neřezných nerezových ocelí v roztocích kyseliny citrónové nebo dusičné vyžadují různé procesy. Obrázek 3 níže uvádí podrobnosti o výběru procesu.
(a) Upravte pH hydroxidem sodným. (b) Viz obrázek 3 (c) Na2Cr2O7 představuje 3 unce/galon (22 g/l) dichromanu sodného ve 20% kyselině dusičné. Alternativou k této směsi je 50% kyselina dusičná bez dichromanu sodného
Rychlejší metodou je použití roztoku podle ASTM A380, "Standardní praxe pro čištění, odstraňování vodního kamene a pasivaci dílů, zařízení a systémů z nerezové oceli." Test se skládá z otírání součásti roztokem síranu měďnatého/kyseliny sírové, ponechání vlhkého po dobu 6 minut a pozorování pokovování mědí. Alternativně je možné součást rozpustit v roztoku pro pokovování 6 minut. Používá se na povrchy dílů pro zpracování potravin. Také by se neměl používat pro martenzitické oceli řady 400 nebo feritické oceli s nízkým obsahem chromu, protože mohou nastat falešně pozitivní výsledky.
Historicky se k hodnocení pasivovaných vzorků používal také test 5% solnou mlhou při 35 °C. Tento test je pro některé druhy příliš přísný a obecně není vyžadován k potvrzení, že pasivace je účinná.
Vyvarujte se používání přebytečných chloridů, které mohou způsobit škodlivé bleskové útoky. Pokud je to možné, používejte pouze vysoce kvalitní vodu s méně než 50 ppm (ppm) chloridů. Voda z vodovodu je obvykle dostačující a v některých případech snese až několik stovek ppm chloridu.
Je důležité vanu pravidelně vyměňovat, aby nedošlo ke ztrátě pasivačního potenciálu, která může vést k přeskoku a poškození dílů. Lázeň by měla být udržována na správné teplotě, protože vysoké teploty mohou způsobit lokální korozi.
Je důležité dodržovat velmi specifický plán výměny roztoku během velkých výrobních sérií, aby se minimalizovala možnost kontaminace. K testování účinnosti lázně byl použit kontrolní vzorek. Pokud je vzorek napaden, je čas lázeň vyměnit.
Uveďte prosím, že některé stroje vyrábějí pouze nerezovou ocel;použijte stejnou preferovanou chladicí kapalinu pro řezání nerezové oceli, s výjimkou všech ostatních kovů.
Díly stojanu DO se ošetřují individuálně, aby se zabránilo kontaktu kov na kov. To je zvláště důležité pro volné obrábění nerezové oceli, protože pro rozptýlení korozních produktů v sulfidech a zabránění vzniku kyselých kapes jsou zapotřebí volně tekoucí pasivační a proplachovací roztoky.
Nepasivujte nauhličované nebo nitridované díly z nerezové oceli. Odolnost proti korozi takto ošetřených dílů může být snížena do bodu, kdy by byly napadeny v pasivační lázni.
Nepoužívejte železné nástroje v dílenském prostředí, které není zvláště čisté. Ocelové drti se lze vyhnout používáním tvrdokovových nebo keramických nástrojů.
Nezapomeňte, že v pasivační lázni může dojít ke korozi, pokud díl není správně tepelně zpracován. Martenzitické třídy s vysokým obsahem uhlíku a vysokým obsahem chrómu musí být vytvrzeny pro odolnost proti korozi.
Pasivace se obvykle provádí po následném temperování za použití teplot, které udržují korozní odolnost.
Neignorujte koncentraci kyseliny dusičné v pasivační lázni. Pravidelné kontroly by měly být prováděny pomocí jednoduchého titračního postupu poskytnutého Carpenterem. Nepasivujte více než jednu nerezovou ocel najednou. Předejdete tak nákladným záměnám a galvanickým reakcím.
O autorech: Terry A. DeBold je specialista na výzkum a vývoj slitin nerezové oceli a James W. Martin je barový metalurg ve společnosti Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
Ve světě stále přísnějších specifikací povrchové úpravy jsou jednoduchá měření „drsnosti“ stále užitečná. Podívejme se, proč je měření povrchu důležité a jak jej lze zkontrolovat v dílně pomocí sofistikovaných přenosných měřidel.
Jste si jisti, že máte nejlepší břitovou destičku pro tuto operaci soustružení? Zkontrolujte čip, zvláště pokud jej necháte bez dozoru. Vlastnosti čipu vám mohou mnohé napovědět.