הבטחת שהחלקים מעובדים לפי המפרט. כעת, ודא שנקטת צעדים כדי להגן על חלקים אלה בתנאים שהלקוחות שלך מצפים להם.#basic
הפסיבציה נותרה שלב קריטי במקסום עמידות הבסיסית בפני קורוזיה של חלקים ומכלולים במכונה נירוסטה. היא יכולה לעשות את ההבדל בין ביצועים משביעי רצון לבין כשל מוקדם. בביצוע לא נכון, הפסיבציה עלולה למעשה לגרום לקורוזיה.
פסיבציה היא שיטת פוסט-ייצור הממקסמת את עמידות הקורוזיה המובנית של סגסוגות הנירוסטה המייצרות את חומר העבודה. זה לא טיפול הסרת אבנית, וגם לא ציפוי צבע.
אין הסכמה כללית לגבי המנגנון המדויק של אופן פעולת הפסיבציה. אבל זה בטוח שיש סרט תחמוצת מגן על פני השטח של פלדת אל-חלד פסיבית. הסרט הבלתי נראה הזה נחשב דק במיוחד, עובי פחות מ-0.0000001 אינץ', בערך 1/100,000 מעובי שערה אנושית!
חלק מפלדת אל-חלד נקי, שעבר עיבוד חדש, מלוטש או כבוש, ירכוש את סרט התחמוצת הזה באופן אוטומטי עקב החשיפה שלו לחמצן אטמוספרי. בתנאים אידיאליים, שכבת תחמוצת מגן זו מכסה לחלוטין את כל משטחי החלק.
אולם בפועל, מזהמים כמו לכלוך בחנות או חלקיקי ברזל מכלי חיתוך יכולים לעבור אל פני השטח של חלקי נירוסטה במהלך העיבוד. אם לא יוסר, גופים זרים אלה יכולים להפחית את היעילות של סרט ההגנה המקורי.
במהלך העיבוד, כמויות עקבות של ברזל חופשי עלולות להישחק מהכלי ולהעביר אל פני השטח של חומר העבודה מנירוסטה. במקרים מסוימים, עשויה להופיע שכבה דקה של חלודה על החלק. זוהי למעשה קורוזיה של הפלדה על ידי הכלי, לא של המתכת הבסיסית. מדי פעם, חריצים של חלקיקי פלדה משובצים מכלי חיתוך או מוצרי השחיקה של החלק שלהם יכולים לגרום בעצמו.
באופן דומה, חלקיקים קטנים של לכלוך ברזליים עשויים להידבק לפני השטח של החלק. למרות שמתכת עשויה להיראות מבריקה במצב המכונה, לאחר חשיפה לאוויר, חלקיקים בלתי נראים של ברזל חופשי עלולים לגרום להחלדת פני השטח.
סולפידים חשופים יכולים גם להוות בעיה. הם נובעים מהוספת גופרית לנירוסטה כדי לשפר את יכולת העיבוד. סולפידים מגבירים את יכולת הסגסוגת ליצור שבבים במהלך העיבוד, אשר ניתן לשלוף לחלוטין מכלי החיתוך. אלא אם כן חלקים עוברים פסיביות כראוי, סולפידים יכולים להפוך לנקודת מוצא לקורוזיה של פני השטח במוצרים מיוצרים.
בשני המקרים נדרשת פסיבציה כדי למקסם את עמידות הנירוסטה הטבעית בפני קורוזיה. היא מסירה מזהמים משטחים, כגון חלקיקי לכלוך ברזליים וחלקיקי ברזל בכלי חיתוך, שעלולים ליצור חלודה או להפוך לנקודת מוצא לקורוזיה. הפסיבציה גם מסירה סולפידים שנחשפו על פני השטח של סגסוגות נירוסטה חותכות חופשי.
הליך דו-שלבי מספק את העמידות הטובה ביותר בפני קורוזיה: 1. ניקוי, הליך בסיסי אך לעיתים מתעלם ממנו;2. אמבט חומצה או טיפול פסיבציה.
ניקוי צריך תמיד להיות בראש סדר העדיפויות. יש לנקות ביסודיות את המשטחים משומנים, נוזל קירור או פסולת חנות אחרת לעמידות אופטימלית בפני קורוזיה. ניתן לנגב בזהירות פסולת עיבוד או לכלוך אחר של חנות מהחלק. ניתן להשתמש במסירי שומנים מסחריים או בחומרי ניקוי להסרת שמני תהליכים או נוזלי קירור. חומר זר כגון תחמוצות תרמיות או ליטוש עשוי להסירו.
לפעמים מפעיל מכונה עלול לדלג על ניקוי בסיסי, לחשוב בטעות שניקוי ופסיבציה יתרחשו בו-זמנית על ידי טבילת חלק עמוס בשומן באמבט חומצה. זה לא יקרה. לעומת זאת, שומן מזוהם מגיב עם חומצה ויוצר בועות אוויר. הבועות הללו נאספות על משטח העבודה ומפריעות לפסיביות.
כדי להחמיר את המצב, זיהום של תמיסות פסיבציה, שלעתים מכילות ריכוזים גבוהים של כלורידים, עלול לגרום ל"מהבהבים". בניגוד להשגת סרט התחמוצת הרצוי עם משטח מבריק, נקי ועמיד בפני קורוזיה, תחריט הבזק יכול לגרום למשטח חרוט או כהה - הידרדרות פני השטח שנועדה לייעל את הפאסיביות.
חלקים העשויים מפלדת אל-חלד מרטנסיטית [מגנטית, עמידות בינונית בפני קורוזיה, חוזק תפוקה של עד כ-280 ksi (1930 MPa)] מוקשחים בטמפרטורות גבוהות ולאחר מכן מחוסמים כדי להבטיח את הקשיות הרצויה ואת התכונות המכניות. סגסוגות מתקשות משקעים, שיש להן חוזק טוב יותר ועמידות בפני קורוזיה במכונה מוגבהת, התנגדות קורוזיה נמוכה יותר. , ואז סיים.
במקרה זה, יש לנקות את החלק ביסודיות עם מסיר שומנים או מנקה כדי להסיר עקבות של נוזל חיתוך לפני טיפול בחום. אחרת, נוזל החיתוך שנותר על החלק עלול לגרום לחמצון מוגזם. מצב זה עלול לגרום לחלקים קטנים בגודלם להיקרע לאחר הסרת האבנית בשיטות חומצה או שוחקות. אם מותר להשאר נוזל חיתוך כמו משטח בהיר במכונית או להגן על משטח בהיר. בור יכול להתרחש, וכתוצאה מכך אובדן עמידות בפני קורוזיה.
לאחר ניקוי יסודי, ניתן לטבול את חלקי הנירוסטה באמבט חומצה פסיבטיבית. ניתן להשתמש בכל אחת משלוש שיטות - פסיבציה של חומצה חנקתית, חומצה חנקתית עם פסיבציה של נתרן דיכרומט ופסיבציה של חומצת לימון. באיזו שיטה להשתמש תלויה בדרגת הנירוסטה ובקריטריוני הקבלה שצוינו.
ניתן להפסיד דרגות כרום-ניקל עמידות יותר בפני קורוזיה באמבט חומצה חנקתית בנפח 20% (איור 1). כפי שמוצג בטבלה, ניתן להפסיד פלדת אל חלד פחות עמידה על ידי הוספת נתרן דיכרומט לאמבט חומצה חנקתית, מה שהופך את התמיסה לחמצן יותר ומסוגל ליצור סרט פסיבי על פני השטח של חומצה חנקתית כדי להגביר את ריכוז החומצה החנקנית במשטח המתכת. חומצה רירית ל-50% בנפח. גם תוספת נתרן דיכרומט וגם הריכוז הגבוה יותר של חומצה חנקתית מפחיתים את הסיכוי להבזק לא רצוי.
ההליך לפסיבציה של פלדות אל-חלד בעיבוד חופשי (מוצג גם באיור 1) שונה במקצת מזה של ציוני נירוסטה שאינם בעיבוד חופשי. הסיבה לכך היא שבמהלך הפסיבציה באמבט חומצה חנקתית טיפוסי, חלק או כל הסולפידים המכילים גופרית ניתנים לעיבוד מוסרים, מה שיוצר חוסר המשכיות מיקרוסקופי של החלק המכונה במשטח.
אפילו שטיפת מים יעילה בדרך כלל יכולה להשאיר חומצה שארית בחוסר המשכיות הללו לאחר הפסיבציה. חומצה זו תתקוף את פני החלק אלא אם כן היא תנטרל או תסיר אותה.
כדי לפסיבי ביעילות פלדת אל-חלד הניתנת לעיבוד בקלות, קרפנטר פיתחה את תהליך AAA (Alkali-Acid-Alkali), המנטרל שאריות חומצה. ניתן להשלים את שיטת הפסיבציה הזו תוך פחות משעתיים. להלן התהליך שלב אחר שלב:
לאחר הסרת השומנים, השרו את החלקים בתמיסת נתרן הידרוקסיד 5% ב-160°F עד 180°F (71°C עד 82°C) למשך 30 דקות. לאחר מכן שטפו את החלקים ביסודיות במים. לאחר מכן, טבלו את החלק למשך 30 דקות בתמיסת 20% (v/v) המכילה 20% (v/v). 0°F עד 140°F (49°C) עד 60°C).לאחר הוצאת החלק מהאמבט, שטפו אותו במים ולאחר מכן טבלו אותו בתמיסת הנתרן הידרוקסיד למשך 30 דקות נוספות. שטפו את החלק שוב במים ויבשו, תוך השלמת שיטת AAA.
פסיבציה של חומצת לימון פופולרית יותר ויותר בקרב יצרנים המעוניינים להימנע משימוש בחומצות מינרליות או בתמיסות המכילות נתרן דיכרומט, כמו גם בעיות סילוק ודאגות בטיחותיות יותר הקשורות לשימוש בהן. חומצת לימון נחשבת ידידותית לסביבה מכל הבחינות.
בעוד שפסיבציה של חומצת לימון מציעה יתרונות סביבתיים אטרקטיביים, חנויות שהצליחו בפסיבציה של חומצה אנאורגנית וללא דאגות בטיחות עשויות לרצות להישאר במסלול. אם למשתמשים אלה יש חנות נקייה, ציוד מטופח ונקי, נוזל קירור ללא זיהומים בחנות ברזל ותהליך שמפיק תוצאות טובות, ייתכן שלא יהיה צורך אמיתי בשינויים.
פסיבציה באמבט חומצת לימון נמצאה שימושית עבור מגוון רחב של פלדות אל חלד, כולל כמה דרגות נירוסטה בודדות, כפי שמוצג באיור 2. לנוחות, שיטת הפסיבציה המסורתית של חומצה חנקתית באיור 1 כלולה. שים לב שפורמולציות ישנות יותר של חומצה חנקתית מתבטאות באחוז נפח, בעוד שההליך החדש יותר באחוזים של חומצת לימון מבוטא באחוז זהירות של חומצת לימון, הוא מיושם כך שריכוזי חומצה חנקתיים חשובים. זמן ak, טמפרטורת האמבט והריכוז הם קריטיים כדי למנוע את ה"מהבהבים" שתוארו קודם לכן.
טיפולי הפסיבציה משתנים בהתאם לתכולת הכרום ומאפייני העיבוד של כל כיתה. שימו לב לעמודות המתייחסות לתהליך 1 או לתהליך 2. כפי שמוצג באיור 3, תהליך 1 כולל פחות שלבים מאשר תהליך 2.
בדיקות מעבדה הראו שתהליך הפסיבציה של חומצת לימון נוטה יותר "להבהב" מתהליך החומצה החנקתית. גורמים התורמים להתקפה זו כוללים טמפרטורת אמבטיה גבוהה מדי, זמן השרייה ארוך מדי וזיהום באמבט. מוצרי חומצת לימון המכילים מעכבי קורוזיה ותוספים אחרים כגון חומרי הרטבה זמינים מסחרית ומדווחים כמפחיתים את "הספיגת הפלאש".
הבחירה הסופית של שיטת הפסיבציה תהיה תלויה בקריטריוני הקבלה שהוטלו על ידי הלקוח. ראה ASTM A967 לפרטים. ניתן לגשת אליו בכתובת www.astm.org.
בדיקות מבוצעות לעתים קרובות כדי להעריך את פני השטח של חלקים פסיביים. השאלה שיש לענות עליה היא, "האם הפסיבציה מסירה ברזל חופשי וממטבת את עמידות בפני קורוזיה של ציונים לחיתוך חופשי?"
חשוב ששיטת המבחן תתאים לציון הנבדק. מבחנים מחמירים מדי ייכשלו בחומרים טובים לחלוטין, בעוד מבחנים רופפים מדי יעברו חלקים לא מספקים.
400 סדרת משקעים התקשות פלדות אל חלד בעיבוד חופשי מוערכות בצורה הטובה ביותר בארון המסוגל לשמור על לחות של 100% (רטיבות מדגם) במשך 24 שעות ב-95°F (35°C). החתך הוא לעתים קרובות המשטח הקריטי ביותר, במיוחד עבור דרגות חיתוך חופשי. אחת הסיבות לכך היא שהמשטח הגופרתי מתערב בכיוון זה.
יש למקם משטחים קריטיים כלפי מעלה, אך ב-15 עד 20 מעלות מאנכי כדי לאפשר אובדן לחות. חומר פסיבי כהלכה כמעט ולא יחליד, אם כי הוא עשוי להראות כתמים קלים.
ניתן להעריך דרגות נירוסטה אוסטינית על ידי בדיקת לחות. כאשר נבדק כך, טיפות מים צריכות להיות נוכחות על פני הדגימה, מה שמצביע על ברזל חופשי על ידי נוכחות של חלודה כלשהי.
ההליכים לפסיבציה של פלדות אל חלד בשימוש נפוץ בחיתוך חופשי ובתמיסות חומצה חנקתית דורשים תהליכים שונים. איור 3 להלן מספק פרטים על בחירת תהליך.
(א) התאם את ה-pH עם נתרן הידרוקסיד. (ב) ראה איור 3 (ג) Na2Cr2O7 מייצג 3 אונקיות/ליטר (22 גרם/ליטר) נתרן דיכרומט ב-20% חומצה חנקתית. חלופה לתערובת זו היא חומצה חנקתית 50% ללא נתרן דיכרומט
שיטה מהירה יותר היא להשתמש בתמיסה ב-ASTM A380, "נוהל סטנדרטי לניקוי, הסרת אבנית ופסיבציה של חלקים, ציוד ומערכות נירוסטה." הבדיקה מורכבת מניגוב החלק בתמיסת נחושת גופרתית/חומצה גופרתית, שמירה על רטובו למשך 6 דקות ובדיקת תמיסת נחושת בתמיסת נחושת, ניתן לטבול את תמיסת הברזל למשך 6 דקות. מתרחשת ציפוי. בדיקה זו אינה חלה על המשטחים של חלקי עיבוד מזון. כמו כן, אין להשתמש בה עבור פלדות מרטנסיטיות מסדרה 400 או פלדות פריטיות נמוכות בכרום, מכיוון שעלולות להתרחש תוצאות חיוביות שגויות.
מבחינה היסטורית, בדיקת ריסוס מלח של 5% ב-95°F (35°C) שימשה גם להערכת דגימות פסיביות. בדיקה זו מחמירה מדי עבור דרגות מסוימות ובדרך כלל אינה נדרשת כדי לאשר שהפסיבציה יעילה.
הימנע משימוש בעודף כלורידים, שעלולים לגרום להתקפי הבזק מזיקים. במידת האפשר, השתמש רק במים איכותיים עם פחות מ-50 חלקים למיליון (ppm) כלוריד. מי ברז מספיקים בדרך כלל ויכולים לסבול עד כמה מאות עמודים לדקה כלוריד במקרים מסוימים.
חשוב להחליף את האמבטיה באופן קבוע כדי לא לאבד את פוטנציאל הפסיבציה, מה שעלול להוביל לפגיעות ברק ולחלקים פגומים. יש לשמור על האמבט בטמפרטורה המתאימה, שכן טמפרטורות בורחות עלולות לגרום לקורוזיה מקומית.
חשוב לשמור על לוח זמנים מאוד ספציפי לשינוי פתרון במהלך ריצות ייצור גבוהות כדי למזער את פוטנציאל הזיהום. נעשה שימוש בדגימת בקרה לבדיקת יעילות האמבטיה. אם הדגימה מותקפת, הגיע הזמן להחליף את האמבטיה.
נא לציין שמכונות מסוימות מייצרות נירוסטה בלבד;השתמש באותו נוזל קירור מועדף לחיתוך פלדת אל חלד, למעט כל שאר המתכות.
חלקי מתלה DO מטופלים בנפרד כדי למנוע מגע מתכת למתכת. זה חשוב במיוחד עבור עיבוד חופשי של פלדת אל חלד, מכיוון שנדרשים פתרונות פסיבציה ושטיפה בזרימה חופשית כדי לפזר מוצרי קורוזיה גופרתיים ולהימנע מהיווצרות של כיסי חומצה.
אין לפסיבי חלקי נירוסטה מקרבים או ניטרידים. העמידות בפני קורוזיה של חלקים שטופלו כך עלולה להיות מופחתת עד לנקודה שבה הם יותקפו באמבט הפסיבציה.
אין להשתמש בכלי ברזל בסביבת בית מלאכה שאינה נקייה במיוחד. ניתן להימנע מחפירת פלדה על ידי שימוש בכלי קרביד או קרמיים.
אל תשכח כי קורוזיה עלולה להתרחש באמבט הפסיבציה אם החלק אינו מטופל בחום כראוי. יש להקשיח דרגות פחמן גבוהות, גבוהות של כרום מרטנסיטיות לעמידות בפני קורוזיה.
הפסיבציה מתבצעת בדרך כלל לאחר הטמפרור לאחר מכן באמצעות טמפרטורות השומרות על עמידות בפני קורוזיה.
אל תתעלם מריכוז החומצה החנקתית באמבט הפסיבציה. יש לבצע בדיקות תקופתיות באמצעות הליך הטיטרציה הפשוט שמספק קרפנטר. אין להפסיד יותר מפלדת אל חלד אחת בכל פעם. הדבר מונע בלבול יקר ומונע תגובות גלווניות.
על המחברים: טרי א. דה-בולד הוא מומחה למחקר ופיתוח של סגסוגות נירוסטה וג'יימס וו. מרטין הוא מתכות בר ב-Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
בעולם של מפרטי גימור משטחים מחמירים יותר ויותר, מדידות "חספוס" פשוטות עדיין שימושיות. הבה נבחן מדוע מדידת פני שטח חשובה וכיצד ניתן לבדוק אותה ברצפת החנות עם מדידים ניידים מתוחכמים.
האם אתה בטוח שיש לך את התוסף הטוב ביותר עבור פעולת הפיכה הזו? בדוק את השבב, במיוחד אם הוא נשאר ללא השגחה. מאפייני השבב יכולים לומר לך הרבה.