Je hebt ervoor gezorgd dat de onderdelen volgens de specificaties zijn bewerkt. Zorg er nu voor dat je stappen hebt ondernomen om deze onderdelen te beschermen in de omstandigheden die je klanten verwachten.#basic
Passiveren blijft een kritieke stap in het maximaliseren van de basiscorrosieweerstand van roestvrijstalen machinaal bewerkte onderdelen en samenstellingen. Het kan het verschil maken tussen bevredigende prestaties en voortijdig falen. Onjuist uitgevoerd kan passiveren zelfs corrosie veroorzaken.
Passiveren is een postfabricagemethode die de inherente corrosieweerstand van de roestvaststaallegeringen waaruit het werkstuk bestaat, maximaliseert. Het is geen ontkalkingsbehandeling en evenmin een verflaag.
Er is geen algemene consensus over het precieze mechanisme van hoe passivering werkt. Maar het is zeker dat er een beschermende oxidefilm op het oppervlak van gepassiveerd roestvrij staal zit. Men denkt dat deze onzichtbare film extreem dun is, minder dan 0,0000001 inch dik, ongeveer 1/100.000ste van de dikte van een mensenhaar!
Een schoon, pas bewerkt, gepolijst of gebeitst roestvrijstalen onderdeel krijgt automatisch deze oxidefilm door de blootstelling aan zuurstof uit de lucht. Onder ideale omstandigheden bedekt deze beschermende oxidelaag alle oppervlakken van het onderdeel volledig.
In de praktijk kunnen echter verontreinigingen zoals winkelvuil of ijzerdeeltjes van snijgereedschappen tijdens de bewerking op het oppervlak van roestvrijstalen onderdelen terechtkomen. Als deze vreemde voorwerpen niet worden verwijderd, kunnen ze de effectiviteit van de originele beschermfilm verminderen.
Tijdens de bewerking kunnen sporen van vrij ijzer van het gereedschap afslijten en naar het oppervlak van het roestvrijstalen werkstuk worden overgebracht. In sommige gevallen kan er een dun laagje roest op het onderdeel verschijnen. Dit is eigenlijk corrosie van het staal door het gereedschap, niet door het basismetaal. Af en toe kunnen spleten van ingebedde staaldeeltjes van snijgereedschappen of hun corrosieproducten erosie van het onderdeel zelf veroorzaken.
Evenzo kunnen kleine deeltjes ijzerhoudend winkelvuil aan het oppervlak van het onderdeel hechten. Hoewel metaal in machinale toestand glanzend kan lijken, kunnen onzichtbare deeltjes vrij ijzer na blootstelling aan lucht roesten aan het oppervlak veroorzaken.
Blootgestelde sulfiden kunnen ook een probleem zijn. Ze komen voort uit het toevoegen van zwavel aan roestvrij staal om de bewerkbaarheid te verbeteren. Sulfiden verhogen het vermogen van de legering om spanen te vormen tijdens de bewerking, die volledig van het snijgereedschap kunnen worden afgestoten. Tenzij onderdelen goed gepassiveerd zijn, kunnen sulfiden een startpunt worden voor oppervlaktecorrosie op gefabriceerde producten.
In beide gevallen is passivering vereist om de natuurlijke corrosieweerstand van het roestvrij staal te maximaliseren. Het verwijdert oppervlakteverontreinigingen, zoals ferro-werkvuildeeltjes en ijzerdeeltjes in snijgereedschappen, die roest kunnen vormen of een startpunt voor corrosie kunnen worden. Passivering verwijdert ook sulfiden die worden blootgesteld aan het oppervlak van vrij snijdende roestvrij staallegeringen.
Een procedure in twee stappen biedt de beste corrosieweerstand: 1. Reiniging, een eenvoudige maar soms over het hoofd geziene procedure;2. Zuurbad of passiveringsbehandeling.
Reiniging moet altijd een prioriteit zijn. Oppervlakken moeten grondig worden ontdaan van vet, koelvloeistof of ander winkelafval voor een optimale corrosiebestendigheid. Bewerkingsafval of ander winkelvuil kan voorzichtig van het onderdeel worden geveegd. Commerciële ontvetters of reinigingsmiddelen kunnen worden gebruikt om procesoliën of koelvloeistoffen te verwijderen. Vreemde stoffen zoals thermische oxiden moeten mogelijk worden verwijderd door middel van methoden zoals slijpen of beitsen.
Soms kan een machinebediener basisreiniging overslaan, omdat hij ten onrechte denkt dat reinigen en passiveren gelijktijdig plaatsvinden door een met vet beladen onderdeel simpelweg in een zuurbad te dompelen. Dat gebeurt niet. Omgekeerd reageert verontreinigd vet met zuur om luchtbellen te vormen.
Om het nog erger te maken, kan verontreiniging van passiveringsoplossingen, die soms hoge concentraties chloriden bevatten, "flitsen" veroorzaken. In tegenstelling tot het verkrijgen van de gewenste oxidefilm met een glanzend, schoon, corrosiebestendig oppervlak, kan flitsetsen resulteren in een sterk geëtst of donker oppervlak - oppervlakteverslechtering die passivering moet optimaliseren.
Onderdelen gemaakt van martensitisch roestvrij staal [magnetisch, matig corrosiebestendig, vloeigrens tot ongeveer 280 ksi (1930 MPa)] worden gehard bij verhoogde temperaturen en vervolgens getemperd om de gewenste hardheid en mechanische eigenschappen te garanderen. Door precipitatie hardbare legeringen, die een betere sterkte en corrosieweerstand hebben dan martensitische legeringen, kunnen oplossingsbehandeld, gedeeltelijk machinaal bewerkt, verouderd bij lagere temperaturen en vervolgens afgewerkt worden.
In dit geval moet het onderdeel vóór de warmtebehandeling grondig worden gereinigd met een ontvetter of reinigingsmiddel om alle sporen van snijvloeistof te verwijderen. Anders kan de op het onderdeel achtergebleven snijvloeistof overmatige oxidatie veroorzaken. Deze toestand kan ertoe leiden dat ondermaatse onderdelen deuken nadat de aanslag is verwijderd met zure of schurende methoden. Als snijvloeistof achterblijft op helder geharde onderdelen, zoals in een vacuümoven of beschermende atmosfeer, kan carburatie van het oppervlak optreden, wat resulteert in verlies van corrosieweerstand.
Na een grondige reiniging kunnen de roestvrijstalen onderdelen worden ondergedompeld in een passiverend zuurbad. Er kunnen drie methodes worden gebruikt: salpeterzuurpassivering, salpeterzuur met natriumdichromaatpassivering en citroenzuurpassivering. Welke methode moet worden gebruikt, hangt af van de soort roestvrij staal en de gespecificeerde acceptatiecriteria.
Meer corrosiebestendige chroom-nikkelkwaliteiten kunnen worden gepassiveerd in een 20% (v/v) salpeterzuurbad (Figuur 1). Zoals weergegeven in de tabel, kan minder resistent roestvrij staal worden gepassiveerd door natriumdichromaat toe te voegen aan een salpeterzuurbad, waardoor de oplossing meer oxideert en een passieve film op het metaaloppervlak kan vormen. en de hogere concentratie salpeterzuur verkleint de kans op ongewenste flitsen.
De procedure voor het passiveren van vrij verspanend roestvast staal (ook getoond in figuur 1) verschilt enigszins van die voor niet-vrij verspanende roestvast staalsoorten. Dit komt doordat tijdens passiveren in een typisch salpeterzuurbad sommige of alle zwavelhoudende sulfiden van bewerkbare kwaliteit worden verwijderd, waardoor microscopisch kleine onregelmatigheden ontstaan ​​in het oppervlak van het bewerkte onderdeel.
Zelfs een over het algemeen effectieve spoeling met water kan achterblijvend zuur achterlaten in deze discontinuïteiten na passivering. Dit zuur zal dan het oppervlak van het onderdeel aantasten, tenzij het wordt geneutraliseerd of verwijderd.
Om gemakkelijk bewerkbaar roestvrij staal effectief te passiveren, heeft Carpenter het AAA-proces (Alkali-Acid-Alkali) ontwikkeld, dat achtergebleven zuur neutraliseert. Deze passiveringsmethode kan in minder dan 2 uur worden voltooid. Hier is het stapsgewijze proces:
Dompel de onderdelen na het ontvetten gedurende 30 minuten in een 5% natriumhydroxide-oplossing bij 160 °F tot 180 °F (71 °C tot 82 °C). °C) tot 60 °C).Nadat u het onderdeel uit het bad heeft gehaald, spoelt u het af met water en dompelt u het vervolgens nog eens 30 minuten onder in de natriumhydroxideoplossing. Spoel het onderdeel opnieuw af met water en droog het, voltooi de AAA-methode.
Passivering van citroenzuur wordt steeds populairder bij fabrikanten die het gebruik van minerale zuren of oplossingen die natriumdichromaat bevatten willen vermijden, evenals de verwijderingsproblemen en grotere veiligheidsproblemen die met het gebruik ervan gepaard gaan. Citroenzuur wordt in alle opzichten als milieuvriendelijk beschouwd.
Hoewel passivatie met citroenzuur aantrekkelijke milieuvoordelen biedt, willen winkels die succes hebben gehad met passivering met anorganisch zuur en geen zorgen hebben over de veiligheid, op de goede weg blijven. Als deze gebruikers een schone winkel hebben, goed onderhouden en schone apparatuur, koelvloeistof vrij van ijzerhoudende winkelvervuiling en een proces dat goede resultaten oplevert, is er misschien geen echte behoefte aan veranderingen.
Passivering in een citroenzuurbad is nuttig gebleken voor een groot aantal soorten roestvast staal, waaronder verschillende individuele roestvaststaalsoorten, zoals weergegeven in afbeelding 2. Gemakshalve is de traditionele salpeterzuurpassiveringsmethode in afbeelding 1 opgenomen. Houd er rekening mee dat oudere salpeterzuurformuleringen worden uitgedrukt in volumepercentages, terwijl nieuwere citroenzuurconcentraties worden uitgedrukt in gewichtspercentages.
Passiveringsbehandelingen variëren afhankelijk van het chroomgehalte en de bewerkingskenmerken van elke soort. Let op de kolommen die verwijzen naar proces 1 of proces 2. Zoals weergegeven in afbeelding 3, omvat proces 1 minder stappen dan proces 2.
Laboratoriumtests hebben aangetoond dat het passivatieproces van citroenzuur gevoeliger is voor "flitsen" dan het salpeterzuurproces. Factoren die bijdragen aan deze aanval zijn onder meer een te hoge badtemperatuur, een te lange inweektijd en badverontreiniging. Citroenzuurproducten die corrosieremmers en andere additieven zoals bevochtigingsmiddelen bevatten, zijn in de handel verkrijgbaar en er wordt gemeld dat ze de gevoeligheid voor "flitscorrosie" verminderen.
De uiteindelijke keuze van de passiveringsmethode hangt af van de acceptatiecriteria die door de klant worden opgelegd. Zie ASTM A967 voor details. Deze is toegankelijk via www.astm.org.
Er worden vaak tests uitgevoerd om het oppervlak van gepassiveerde onderdelen te evalueren. De te beantwoorden vraag is: "Verwijdert passivering vrij ijzer en optimaliseert het de corrosieweerstand van vrijsnijdende soorten?"
Het is belangrijk dat de testmethode overeenkomt met het cijfer dat wordt beoordeeld. Te strenge tests zullen voor perfect goede materialen niet slagen, terwijl te losse tests voor onvoldoende onderdelen zullen slagen.
400-serie precipitatiehardend en vrij verspanend roestvast staal kan het beste worden geëvalueerd in een kast die in staat is om 100% vochtigheid (natte monsters) gedurende 24 uur bij 95 °F (35 °C) te handhaven. De dwarsdoorsnede is vaak het meest kritische oppervlak, vooral voor vrijsnijdende kwaliteiten. Een reden hiervoor is dat het sulfide langwerpig is in de machinerichting en dit oppervlak kruist.
Kritieke oppervlakken moeten naar boven worden geplaatst, maar op een hoek van 15 tot 20 graden ten opzichte van verticaal om vochtverlies mogelijk te maken. Goed gepassiveerd materiaal zal nauwelijks roesten, hoewel het enige lichte vlekken kan vertonen.
Austenitische roestvaste staalsoorten kunnen ook worden beoordeeld door middel van vochtigheidstests. Wanneer dit wordt getest, moeten er waterdruppels op het oppervlak van het monster aanwezig zijn, wat duidt op vrij ijzer door de aanwezigheid van roest.
De procedures voor het passiveren van veelgebruikte vrijsnijdende en niet-vrijsnijdende roestvaste staalsoorten in citroen- of salpeterzuuroplossingen vereisen verschillende processen. Afbeelding 3 hieronder geeft details over processelectie.
(a) Pas de pH aan met natriumhydroxide. (b) Zie afbeelding 3 (c) Na2Cr2O7 vertegenwoordigt 3 oz/gallon (22 g/l) natriumdichromaat in 20% salpeterzuur. Een alternatief voor dit mengsel is 50% salpeterzuur zonder natriumdichromaat
Een snellere methode is om de oplossing te gebruiken in ASTM A380, "Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment, and Systems." De test bestaat uit het afvegen van het onderdeel met een oplossing van kopersulfaat/zwavelzuur, het gedurende 6 minuten nat houden en observeren op verkopering. Als alternatief kan het onderdeel gedurende 6 minuten in de oplossing worden ondergedompeld. Ook mag het niet worden gebruikt voor martensitische of laag-chroom ferritische staalsoorten uit de 400-serie, aangezien er vals-positieve resultaten kunnen optreden.
Historisch gezien is de 5% zoutsproeitest bij 35 °C (95 °F) ook gebruikt om gepassiveerde monsters te evalueren. Deze test is te streng voor sommige kwaliteiten en is over het algemeen niet vereist om te bevestigen dat passivering effectief is.
Vermijd het gebruik van overtollige chloriden, die schadelijke flitsaanvallen kunnen veroorzaken. Gebruik indien mogelijk alleen water van hoge kwaliteit met minder dan 50 delen per miljoen (ppm) chloride. Kraanwater is meestal voldoende en kan in sommige gevallen tot enkele honderden ppm chloride verdragen.
Het is belangrijk om het bad regelmatig te vervangen om verlies van passiveringspotentieel te voorkomen, wat kan leiden tot vlamoverslag en beschadigde onderdelen. Het bad moet op de juiste temperatuur worden gehouden, aangezien oplopende temperaturen plaatselijke corrosie kunnen veroorzaken.
Het is belangrijk om een ​​zeer specifiek schema voor het vervangen van de oplossing aan te houden tijdens productieruns met een hoge productie om de kans op verontreiniging te minimaliseren. Er werd een controlemonster gebruikt om de effectiviteit van het bad te testen. Als het monster wordt aangetast, is het tijd om het bad te vervangen.
Geef aan dat bepaalde machines alleen roestvrij staal maken;gebruik hetzelfde geprefereerde koelmiddel om roestvrij staal te snijden, met uitzondering van alle andere metalen.
DO-rekonderdelen worden afzonderlijk behandeld om metaal-op-metaalcontact te voorkomen. Dit is vooral belangrijk voor het vrij bewerken van roestvast staal, aangezien vrij stromende passiverings- en spoeloplossingen nodig zijn om corrosieproducten in sulfiden te verspreiden en de vorming van zuurzakken te voorkomen.
Passiveer geen gecarboneerde of genitreerde roestvrijstalen onderdelen. De corrosieweerstand van zo behandelde onderdelen kan zodanig zijn verminderd dat ze in het passiveringsbad zouden worden aangetast.
Gebruik geen ijzerhoudend gereedschap in een werkplaats die niet bijzonder schoon is. Stalen gruis kan worden vermeden door hardmetalen of keramische gereedschappen te gebruiken.
Vergeet niet dat er corrosie kan optreden in het passiveringsbad als het onderdeel niet op de juiste manier met hitte is behandeld. Martensitische soorten met een hoog koolstofgehalte en een hoog chroomgehalte moeten worden gehard om corrosiebestendig te zijn.
Passiveren wordt meestal uitgevoerd na daaropvolgend ontlaten met temperaturen die de corrosiebestendigheid behouden.
Negeer de salpeterzuurconcentratie in het passiveringsbad niet. Periodieke controles moeten worden uitgevoerd met behulp van de eenvoudige titratieprocedure van Carpenter. Passiveer niet meer dan één roestvast staal tegelijk. Dit voorkomt kostbare verwarring en vermijdt galvanische reacties.
Over de auteurs: Terry A. DeBold is specialist in onderzoek en ontwikkeling van roestvrij staallegeringen en James W. Martin is barmetallurg bij Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
In een wereld met steeds strengere specificaties voor oppervlakteafwerking, zijn eenvoudige "ruwheids"-metingen nog steeds nuttig. Laten we eens kijken waarom oppervlaktemetingen belangrijk zijn en hoe dit op de werkvloer kan worden gecontroleerd met geavanceerde draagbare meters.
Weet u zeker dat u de beste wisselplaat heeft voor deze draaibewerking? Controleer de spaan, vooral als deze onbeheerd wordt achtergelaten. De eigenschappen van de spaan kunnen u veel vertellen.