Você garantiu que as peças sejam usinadas de acordo com a especificação.Agora, certifique-se de ter tomado medidas para proteger essas peças nas condições que seus clientes esperam.#básico
A passivação continua sendo uma etapa crítica na maximização da resistência básica à corrosão de peças e montagens usinadas em aço inoxidável. Ela pode fazer a diferença entre um desempenho satisfatório e uma falha prematura. Se executada de maneira inadequada, a passivação pode, na verdade, causar corrosão.
A passivação é um método de pós-fabricação que maximiza a resistência inerente à corrosão das ligas de aço inoxidável que produzem a peça de trabalho. Não é um tratamento de descalcificação nem um revestimento de pintura.
Não há um consenso geral sobre o mecanismo preciso de como a passivação funciona. Mas é certo que existe uma película protetora de óxido na superfície do aço inoxidável passivado. Acredita-se que essa película invisível seja extremamente fina, com menos de 0,0000001 polegada de espessura, cerca de 1/100.000 da espessura de um fio de cabelo humano!
Uma peça de aço inoxidável limpa, recém-usinada, polida ou decapada adquirirá automaticamente esse filme de óxido devido à sua exposição ao oxigênio atmosférico. Em condições ideais, essa camada protetora de óxido cobre completamente todas as superfícies da peça.
Na prática, no entanto, contaminantes como sujeira da oficina ou partículas de ferro das ferramentas de corte podem ser transferidos para a superfície das peças de aço inoxidável durante a usinagem. Se não forem removidos, esses corpos estranhos podem reduzir a eficácia da película protetora original.
Durante a usinagem, vestígios de ferro livre podem desgastar a ferramenta e transferir para a superfície da peça de trabalho de aço inoxidável. Em alguns casos, uma fina camada de ferrugem pode aparecer na peça. Na verdade, isso é corrosão do aço pela ferramenta, não do metal base.
Da mesma forma, pequenas partículas de sujeira ferrosa podem aderir à superfície da peça. Embora o metal possa parecer brilhante no estado usinado, após exposição ao ar, partículas invisíveis de ferro livre podem causar ferrugem na superfície.
Os sulfetos expostos também podem ser um problema. Eles vêm da adição de enxofre ao aço inoxidável para melhorar a usinabilidade. Os sulfetos aumentam a capacidade da liga de formar lascas durante a usinagem, que podem ser completamente removidas da ferramenta de corte.
Em ambos os casos, a passivação é necessária para maximizar a resistência natural à corrosão do aço inoxidável. Ela remove os contaminantes da superfície, como partículas ferrosas de sujeira da loja e partículas de ferro nas ferramentas de corte, que podem formar ferrugem ou se tornar um ponto de partida para a corrosão. A passivação também remove os sulfetos expostos na superfície das ligas de aço inoxidável de corte livre.
Um procedimento de duas etapas fornece a melhor resistência à corrosão: 1. Limpeza, um procedimento básico, mas às vezes negligenciado;2. Banho de ácido ou tratamento de passivação.
A limpeza deve ser sempre uma prioridade.As superfícies devem ser completamente limpas de graxa, refrigerante ou outros detritos de oficina para obter uma resistência ideal à corrosão.Detritos de usinagem ou outras sujeiras de oficina podem ser cuidadosamente removidos da peça.Desengraxantes ou limpadores comerciais podem ser usados ​​para remover óleos de processo ou refrigerantes.Materiais estranhos, como óxidos térmicos, podem ter que ser removidos por métodos como esmerilhamento ou decapagem.
Às vezes, um operador de máquina pode ignorar a limpeza básica, pensando erroneamente que a limpeza e a passivação ocorrerão simultaneamente simplesmente mergulhando uma peça carregada de graxa em um banho de ácido. Isso não vai acontecer. Por outro lado, a graxa contaminada reage com o ácido para formar bolhas de ar.
Para piorar a situação, a contaminação das soluções de passivação, que às vezes contêm altas concentrações de cloretos, pode causar “flashing”.
Peças feitas de aço inoxidável martensítico [magnético, moderadamente resistente à corrosão, resistência ao escoamento de até cerca de 280 ksi (1930 MPa)] são endurecidas a temperaturas elevadas e depois revenidas para garantir a dureza e as propriedades mecânicas desejadas. As ligas endurecíveis por precipitação, que têm melhor resistência e resistência à corrosão do que as ligas martensíticas, podem ser tratadas com solução, parcialmente usinadas, envelhecidas em temperaturas mais baixas e depois acabadas.
Neste caso, a peça deve ser completamente limpa com um desengordurante ou produto de limpeza para remover quaisquer vestígios de fluido de corte antes do tratamento térmico. Caso contrário, o fluido de corte remanescente na peça pode causar oxidação excessiva. Esta condição pode causar amassamento de peças de tamanho menor após a remoção da incrustação por métodos ácidos ou abrasivos.
Após uma limpeza completa, as peças de aço inoxidável podem ser imersas em um banho de ácido passivante. Qualquer um dos três métodos pode ser usado - passivação com ácido nítrico, passivação com ácido nítrico com dicromato de sódio e passivação com ácido cítrico. O método a ser usado depende do grau de aço inoxidável e dos critérios de aceitação especificados.
Graus de cromo-níquel mais resistentes à corrosão podem ser passivados em banho de ácido nítrico a 20% (v/v) (Figura 1). maior concentração de ácido nítrico reduz a chance de flash indesejado.
O procedimento para passivar aços inoxidáveis ​​de usinagem livre (também mostrado na Figura 1) é um pouco diferente daquele para aços inoxidáveis ​​de usinagem não livre. Isso ocorre porque durante a passivação em um banho típico de ácido nítrico, alguns ou todos os sulfetos usináveis ​​contendo enxofre são removidos, criando descontinuidades microscópicas na superfície da peça usinada.
Mesmo um enxágue com água geralmente eficaz pode deixar ácido residual nessas descontinuidades após a passivação. Esse ácido atacará a superfície da peça, a menos que seja neutralizado ou removido.
Para efetivamente passivar o aço inoxidável facilmente usinável, a Carpenter desenvolveu o processo AAA (Alkali-Acid-Alkali), que neutraliza o ácido residual. Este método de passivação pode ser concluído em menos de 2 horas. Aqui está o processo passo a passo:
Após desengordurar, mergulhe as peças em uma solução de hidróxido de sódio a 5% a 160°F a 180°F (71°C a 82°C) por 30 minutos. Em seguida, enxágue bem as peças em água. Em seguida, mergulhe a peça por 30 minutos em uma solução de ácido nítrico a 20% (v/v) contendo 3 oz/gal (22 g/l) de dicromato de sódio a 120°F a 140°F ( 49°C) a 60°C).Após retirar a peça do banho, enxágue com água e em seguida mergulhe na solução de hidróxido de sódio por mais 30 minutos. Enxágue novamente a peça com água e seque, completando o método AAA.
A passivação com ácido cítrico é cada vez mais popular entre os fabricantes que desejam evitar o uso de ácidos minerais ou soluções contendo dicromato de sódio, bem como os problemas de descarte e maiores preocupações de segurança associadas ao seu uso. O ácido cítrico é considerado ecologicamente correto em todos os aspectos.
Embora a passivação com ácido cítrico ofereça vantagens ambientais atraentes, as oficinas que obtiveram sucesso com a passivação com ácido inorgânico e não têm preocupações com a segurança podem querer manter o curso.
Verificou-se que a passivação em um banho de ácido cítrico é útil para uma grande variedade de aços inoxidáveis, incluindo vários graus de aço inoxidável individuais, conforme mostrado na Figura 2. Por conveniência, o método tradicional de passivação com ácido nítrico na Figura 1 está incluído. Observe que as formulações de ácido nítrico mais antigas são expressas em porcentagem de volume, enquanto as concentrações de ácido cítrico mais recentes são expressas em porcentagem de peso.
Os tratamentos de passivação variam de acordo com o teor de cromo e as características de usinagem de cada classe. Observe as colunas referentes ao Processo 1 ou Processo 2. Conforme mostrado na Figura 3, o Processo 1 envolve menos etapas do que o Processo 2.
Testes de laboratório mostraram que o processo de passivação com ácido cítrico é mais propenso a "flash" do que o processo com ácido nítrico. Os fatores que contribuem para esse ataque incluem temperatura de banho muito alta, tempo de imersão muito longo e contaminação do banho.
A escolha final do método de passivação dependerá dos critérios de aceitação impostos pelo cliente. Consulte ASTM A967 para obter detalhes. Pode ser acessado em www.astm.org.
Os testes são frequentemente realizados para avaliar a superfície das peças passivadas. A pergunta a ser respondida é: "A passivação remove o ferro livre e otimiza a resistência à corrosão das classes de corte livre?"
É importante que o método de teste corresponda ao grau que está sendo avaliado. Testes que são muito rígidos reprovarão materiais perfeitamente bons, enquanto testes que são muito frouxos passarão em partes insatisfatórias.
Os aços inoxidáveis ​​de endurecimento por precipitação e usinagem livre da série 400 são mais bem avaliados em um gabinete capaz de manter 100% de umidade (amostra úmida) por 24 horas a 95°F (35°C). A seção transversal geralmente é a superfície mais crítica, especialmente para classes de corte livre. Uma razão para isso é que o sulfeto é alongado na direção da máquina, cruzando esta superfície.
Superfícies críticas devem ser colocadas para cima, mas a 15 a 20 graus da vertical para permitir a perda de umidade. O material devidamente passivado dificilmente enferrujará, embora possa apresentar algumas manchas leves.
Os graus de aço inoxidável austenítico também podem ser avaliados por testes de umidade. Quando testados, gotas de água devem estar presentes na superfície da amostra, indicando ferro livre pela presença de qualquer ferrugem.
Os procedimentos para passivar aços inoxidáveis ​​de corte livre e não-corte comumente usados ​​em soluções de ácido cítrico ou nítrico requerem processos diferentes. A Figura 3 abaixo fornece detalhes sobre a seleção do processo.
(a) Ajuste o pH com hidróxido de sódio. (b) Veja a Figura 3 (c) Na2Cr2O7 representa 3 onças/galão (22 g/l) de dicromato de sódio em 20% de ácido nítrico. Uma alternativa para esta mistura é 50% de ácido nítrico sem dicromato de sódio
Um método mais rápido é usar a solução em ASTM A380, "Prática padrão para limpeza, descalcificação e passivação de peças, equipamentos e sistemas de aço inoxidável." , não deve ser usado para aços martensíticos da série 400 ou ferríticos com baixo teor de cromo, pois podem ocorrer resultados falsos positivos.
Historicamente, o teste de névoa salina a 5% a 95°F (35°C) também tem sido usado para avaliar amostras passivadas. Esse teste é muito rigoroso para alguns graus e geralmente não é necessário para confirmar se a passivação é eficaz.
Evite usar cloretos em excesso, que podem causar ataques de flash nocivos. Se possível, use apenas água de alta qualidade com menos de 50 partes por milhão (ppm) de cloreto. A água da torneira geralmente é suficiente e pode tolerar até várias centenas de ppm de cloreto em alguns casos.
É importante substituir o banho regularmente para não perder o potencial de passivação, o que pode levar a descargas atmosféricas e danos às peças. O banho deve ser mantido na temperatura adequada, pois temperaturas descontroladas podem causar corrosão localizada.
É importante manter um cronograma de troca de solução muito específico durante as execuções de alta produção para minimizar o potencial de contaminação. Uma amostra de controle foi usada para testar a eficácia do banho. Se a amostra for atacada, é hora de substituir o banho.
Por favor, especifique que certas máquinas fabricam apenas aço inoxidável;use o mesmo refrigerante preferido para cortar aço inoxidável, excluindo todos os outros metais.
As peças do rack DO são tratadas separadamente para evitar o contato metal-metal. Isso é especialmente importante para a usinagem livre de aço inoxidável, pois as soluções de passivação e lavagem de fluxo livre são necessárias para difundir produtos de corrosão de sulfeto e evitar a formação de bolsas de ácido.
Não passivar peças de aço inoxidável carburadas ou nitretadas. A resistência à corrosão das peças assim tratadas pode ser reduzida a ponto de serem atacadas no banho de passivação.
Não use ferramentas ferrosas em um ambiente de trabalho que não seja particularmente limpo. O grão de aço pode ser evitado usando ferramentas de metal duro ou cerâmica.
Não se esqueça de que a corrosão pode ocorrer no banho de passivação se a peça não for tratada termicamente adequadamente. As classes martensíticas com alto teor de carbono e alto cromo devem ser endurecidas para resistência à corrosão.
A passivação é geralmente realizada após o revenimento subseqüente usando temperaturas que mantêm a resistência à corrosão.
Não ignore a concentração de ácido nítrico no banho de passivação. As verificações periódicas devem ser feitas usando o procedimento de titulação simples fornecido por Carpenter. Não passivar mais de um aço inoxidável por vez. Isso evita confusão dispendiosa e reações galvânicas.
Sobre os autores: Terry A. DeBold é especialista em pesquisa e desenvolvimento de ligas de aço inoxidável e James W. Martin é metalúrgico de barras na Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
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