Zabezpečili ste, že diely sú opracované podľa špecifikácií. Teraz sa uistite, že ste podnikli kroky na ochranu týchto dielov v podmienkach, ktoré vaši zákazníci očakávajú.#basic
Pasivácia zostáva kritickým krokom pri maximalizácii základnej odolnosti nerezových súčastí a zostáv proti korózii. Môže znamenať rozdiel medzi uspokojivým výkonom a predčasným zlyhaním. Nesprávne vykonaná pasivácia môže skutočne spôsobiť koróziu.
Pasivácia je post-výrobná metóda, ktorá maximalizuje vlastnú koróznu odolnosť zliatin nehrdzavejúcej ocele, z ktorých sa vyrába obrobok. Nejde o odstraňovanie okovín, ani o náter.
Neexistuje všeobecný konsenzus o presnom mechanizme, ako pasivácia funguje. Je však isté, že na povrchu pasivovanej nehrdzavejúcej ocele je ochranný oxidový film. Tento neviditeľný film je považovaný za extrémne tenký, hrubý menej ako 0,0000001 palca, čo je asi 1/100 000 hrúbky ľudského vlasu!
Čistý, novo opracovaný, leštený alebo morený diel z nehrdzavejúcej ocele automaticky získa tento oxidový film v dôsledku vystavenia atmosférickému kyslíku. Za ideálnych podmienok táto ochranná oxidová vrstva úplne pokrýva všetky povrchy dielu.
V praxi sa však nečistoty ako špina z dielne alebo čiastočky železa z rezných nástrojov môžu pri obrábaní preniesť na povrch dielov z nehrdzavejúcej ocele. Ak sa tieto cudzie telesá neodstránia, môžu znížiť účinnosť pôvodného ochranného filmu.
Počas obrábania sa môžu stopové množstvá voľného železa opotrebovať z nástroja a preniesť sa na povrch obrobku z nehrdzavejúcej ocele. V niektorých prípadoch sa môže na diele objaviť tenká vrstva hrdze. Ide v skutočnosti o koróziu ocele nástrojom, nie korózia základného kovu. Príležitostne môžu štrbiny zabudovaných oceľových častíc z rezných nástrojov alebo ich koróznych produktov spôsobiť eróziu samotného dielu.
Podobne môžu na povrchu dielu priľnúť malé čiastočky železnej špiny z dielne. Hoci sa kov môže v opracovanom stave javiť ako lesklý, po vystavení vzduchu môžu neviditeľné častice voľného železa spôsobiť hrdzavenie povrchu.
Problémom môžu byť aj odkryté sulfidy.Pochádzajú z pridávania síry do nehrdzavejúcej ocele na zlepšenie obrobiteľnosti.Sulfidy zvyšujú schopnosť zliatiny vytvárať triesky počas obrábania, ktoré sa môžu úplne oddeliť od rezného nástroja.Pokiaľ nie sú diely správne pasivované, sulfidy sa môžu stať východiskovým bodom pre povrchovú koróziu vyrábaných výrobkov.
V oboch prípadoch je potrebná pasivácia, aby sa maximalizovala prirodzená odolnosť nehrdzavejúcej ocele voči korózii. Odstraňuje povrchové kontaminanty, ako sú častice železnej špiny a častice železa v rezných nástrojoch, ktoré môžu vytvárať hrdzu alebo sa stať východiskovým bodom pre koróziu. Pasivácia tiež odstraňuje sulfidy vystavené na povrchu samorezných zliatin nehrdzavejúcej ocele.
Dvojstupňový postup poskytuje najlepšiu odolnosť proti korózii: 1. Čistenie, základný, ale niekedy prehliadaný postup;2. Kyslý kúpeľ alebo pasivačná liečba.
Čistenie by malo byť vždy prioritou. Povrchy musia byť dôkladne očistené od mastnoty, chladiacej kvapaliny alebo iných nečistôt z dielne pre optimálnu odolnosť proti korózii. Nečistoty zo stroja alebo iné nečistoty z dielne sa môžu z dielu opatrne utrieť. Na odstránenie procesných olejov alebo chladív možno použiť komerčné odmasťovače alebo čistiace prostriedky. Cudzie látky, ako sú tepelné oxidy, možno bude potrebné odstrániť metódami, ako je brúsenie alebo morenie.
Niekedy môže obsluha stroja vynechať základné čistenie, pričom si mylne myslí, že čistenie a pasivácia prebehnú súčasne jednoduchým ponorením tukom naplnenej časti do kyslého kúpeľa. To sa nestane. Naopak, kontaminovaný tuk reaguje s kyselinou za vzniku vzduchových bublín. Tieto bubliny sa zhromažďujú na povrchu obrobku a narúšajú pasiváciu.
Aby toho nebolo málo, kontaminácia pasivačných roztokov, ktoré niekedy obsahujú vysoké koncentrácie chloridov, môže spôsobiť „blikanie“. Na rozdiel od získania požadovaného oxidového filmu s lesklým, čistým povrchom odolným voči korózii môže bleskové leptanie viesť k silne naleptanému alebo stmavnutému povrchu – zhoršenie povrchu, ktoré je pasivácia navrhnutá na optimalizáciu.
Časti vyrobené z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele [magnetická, stredne odolná voči korózii, medza klzu do cca 280 ksi (1930 MPa)] sú kalené pri zvýšených teplotách a následne popúšťané, aby sa zabezpečila požadovaná tvrdosť a mechanické vlastnosti. Zliatiny vytvrditeľné precipitáciou, ktoré majú lepšiu pevnosť a odolnosť voči korózii ako martenzitické zliatiny, môžu byť ošetrené pri nižších teplotách, čiastočne opracované, hotové a zostarnuté
V tomto prípade musí byť diel pred tepelným spracovaním dôkladne vyčistený odmasťovačom alebo čističom, aby sa odstránili akékoľvek stopy reznej kvapaliny. V opačnom prípade môže rezná kvapalina zostávajúca na diele spôsobiť nadmernú oxidáciu. Tento stav môže spôsobiť preliačenie dielov s nízkou veľkosťou po odstránení vodného kameňa kyselinou alebo abrazívnymi metódami. Ak sa rezná kvapalina nechá zostať na lesklých vytvrdnutých dieloch, ako napríklad vo vákuovej peci s odolnosťou voči korózii alebo v ochrannej atmosfére, môže dôjsť k strate korózie.
Po dôkladnom očistení môžu byť diely z nehrdzavejúcej ocele ponorené do pasivačného kyslého kúpeľa. Je možné použiť ktorýkoľvek z troch spôsobov – pasiváciu kyselinou dusičnou, pasiváciu kyselinou dusičnou s pasiváciou dvojchrómanom sodným a pasiváciu kyselinou citrónovou. Ktorý spôsob použiť závisí od triedy nehrdzavejúcej ocele a stanovených kritérií prijatia.
Chrómniklové triedy odolnejšie voči korózii možno pasivovať v 20 % (v/v) kúpeli kyseliny dusičnej (obrázok 1). Ako je znázornené v tabuľke, menej odolnú nehrdzavejúcu oceľ je možné pasivovať pridaním dvojchrómanu sodného do kúpeľa s kyselinou dusičnou, čím sa roztok viac oxiduje a je schopný vytvoriť pasívny film na povrchu kovu. Ďalšou možnosťou nahradenia koncentrácie kyseliny dusičnej na 5 % kyseliny dusičnej je sodík na 5 % kyselinu dusičnú. pridanie dichrómanu sodného a vyššia koncentrácia kyseliny dusičnej znižuje možnosť nežiaduceho vzplanutia.
Postup pasivácie voľne obrábateľných nehrdzavejúcich ocelí (tiež znázornený na obrázku 1) je trochu odlišný od postupu pre druhy nehrdzavejúcej ocele bez obrábania. Je to preto, že počas pasivácie v typickom kúpeli kyseliny dusičnej sa odstráni časť alebo všetky sulfidy obrábateľného stupňa obsahujúce síru, čím sa vytvoria mikroskopické diskontinuity na povrchu obrábanej časti.
Dokonca aj všeobecne účinný oplach vodou môže po pasivácii zanechať v týchto diskontinuitách zvyškovú kyselinu. Táto kyselina potom napadne povrch dielu, pokiaľ nie je neutralizovaná alebo odstránená.
Na efektívnu pasiváciu ľahko opracovateľnej nehrdzavejúcej ocele Carpenter vyvinul proces AAA (Alkali-Acid-Alkali), ktorý neutralizuje zvyškovú kyselinu. Túto metódu pasivácie je možné dokončiť za menej ako 2 hodiny. Tu je postup krok za krokom:
Po odmastení namočte diely do 5 % roztoku hydroxidu sodného pri teplote 71 °C až 82 °C na 30 minút. Potom diely dôkladne opláchnite vodou. Potom diel ponorte na 30 minút do 20 % (v/v) roztoku kyseliny dusičnej s obsahom 32 g/l chromatografie sodíka na 120 g/l sodíka. 49 °C) až 60 °C).Po vybratí dielu z kúpeľa ho opláchnite vodou a potom ho ponorte do roztoku hydroxidu sodného na ďalších 30 minút. Diel opäť opláchnite vodou a osušte, čím dokončíte metódu AAA.
Pasivácia kyselinou citrónovou je čoraz obľúbenejšia u výrobcov, ktorí sa chcú vyhnúť používaniu minerálnych kyselín alebo roztokov obsahujúcich dvojchróman sodný, ako aj problémom s likvidáciou a väčším bezpečnostným problémom spojeným s ich používaním. Kyselina citrónová sa považuje za ekologickú vo všetkých smeroch.
Zatiaľ čo pasivácia kyselinou citrónovou ponúka atraktívne výhody pre životné prostredie, obchody, ktoré uspeli s pasiváciou anorganickými kyselinami a nemajú žiadne obavy o bezpečnosť, možno budú chcieť zostať v kurze. Ak títo používatelia majú čistú dielňu, dobre udržiavané a čisté vybavenie, chladiacu kvapalinu bez nečistôt z dielne a proces, ktorý prináša dobré výsledky, nemusia byť skutočne potrebné zmeny.
Zistilo sa, že pasivácia v kúpeli kyseliny citrónovej je užitočná pre širokú škálu nehrdzavejúcich ocelí, vrátane niekoľkých jednotlivých tried nehrdzavejúcej ocele, ako je znázornené na obrázku 2. Pre pohodlie je zahrnutá tradičná metóda pasivácie kyselinou dusičnou na obrázku 1. Upozorňujeme, že staršie formulácie kyseliny dusičnej sú vyjadrené v objemových percentách, zatiaľ čo novšie koncentrácie kyseliny citrónovej sú vyjadrené v hmotnostných percentách. Je dôležité si uvedomiť, že pri kritickej kritickej koncentrácii kúpeľa je dôležité si uvedomiť, že pri kritickej koncentrácii v kúpeli je potrebné venovať pozornosť popísané skôr.
Pasivačné úpravy sa líšia podľa obsahu chrómu a vlastností obrábania každej triedy. Všimnite si stĺpce odkazujúce buď na Proces 1 alebo Proces 2. Ako je znázornené na obrázku 3, proces 1 zahŕňa menej krokov ako proces 2.
Laboratórne testy ukázali, že proces pasivácie kyselinou citrónovou je náchylnejší na „blikanie“ ako proces s kyselinou dusičnou. Faktory prispievajúce k tomuto napadnutiu zahŕňajú príliš vysokú teplotu kúpeľa, príliš dlhý čas namáčania a kontamináciu kúpeľa. Produkty kyseliny citrónovej obsahujúce inhibítory korózie a iné prísady, ako sú zmáčadlá, sú komerčne dostupné a uvádza sa, že znižujú náchylnosť na „bleskovú koróziu“.
Konečný výber metódy pasivácie bude závisieť od akceptačných kritérií stanovených zákazníkom. Podrobnosti nájdete v ASTM A967. Prístup k nej je na www.astm.org.
Testy sa často vykonávajú na vyhodnotenie povrchu pasivovaných dielov. Otázka, na ktorú treba odpovedať, znie: „Odstraňuje pasivácia voľné železo a optimalizuje odolnosť proti korózii voľnorezných tried?“
Je dôležité, aby skúšobná metóda zodpovedala hodnotenej triede. Príliš prísne skúšky zlyhajú s dokonale dobrými materiálmi, zatiaľ čo skúšky, ktoré sú príliš voľné, prejdú neuspokojivými časťami.
Precipitačné kalenie a voľne opracovateľné nehrdzavejúce ocele série 400 sa najlepšie vyhodnocujú v skrini schopnej udržať 100 % vlhkosť (mokré vzorky) po dobu 24 hodín pri 35 °C. Prierez je často najkritickejším povrchom, najmä pri typoch na obrábanie. Jedným z dôvodov je to, že sulfid je predĺžený v smere stroja, pretína sa.
Kritické povrchy by mali byť umiestnené smerom nahor, ale pod uhlom 15 až 20 stupňov od vertikály, aby sa umožnila strata vlhkosti. Správne pasivovaný materiál takmer nehrdzavie, aj keď môže vykazovať mierne škvrny.
Akosti austenitických nehrdzavejúcich ocelí možno hodnotiť aj testovaním vlhkosti. Pri testovaní by sa na povrchu vzorky mali nachádzať kvapky vody, čo naznačuje prítomnosť hrdze na voľné železo.
Postupy pasivácie bežne používaných automatových a nerezných nehrdzavejúcich ocelí v roztokoch kyseliny citrónovej alebo dusičnej vyžadujú rôzne procesy. Obrázok 3 nižšie poskytuje podrobnosti o výbere procesu.
(a) Upravte pH hydroxidom sodným. (b) Pozri obrázok 3 (c) Na2Cr2O7 predstavuje 3 unce/galón (22 g/l) dvojchrómanu sodného v 20 % kyseline dusičnej. Alternatívou k tejto zmesi je 50 % kyselina dusičná bez dvojchrómanu sodného
Rýchlejšou metódou je použitie roztoku podľa ASTM A380, "Štandardný postup na čistenie, odstraňovanie okovín a pasiváciu dielov, zariadení a systémov z nehrdzavejúcej ocele." Test pozostáva z utierania dielu roztokom síranu meďnatého/kyseliny sírovej, udržiavaním vlhka po dobu 6 minút a pozorovaním pokovovania meďou. Alternatívne môže byť dielec rozpustený v roztoku na pokovovanie 6 minút. Používa sa na povrchy dielov na spracovanie potravín. Nemal by sa používať ani pre martenzitické ocele radu 400 alebo feritické ocele s nízkym obsahom chrómu, pretože sa môžu vyskytnúť falošne pozitívne výsledky.
Historicky sa na hodnotenie pasivovaných vzoriek používal aj test 5 % soľným sprejom pri 35 °C. Tento test je príliš prísny pre niektoré druhy a vo všeobecnosti sa nevyžaduje na potvrdenie účinnosti pasivácie.
Vyhnite sa používaniu nadbytočných chloridov, ktoré môžu spôsobiť škodlivé bleskové útoky. Ak je to možné, používajte iba vysokokvalitnú vodu s menej ako 50 časticami na milión (ppm) chloridov. Voda z vodovodu je zvyčajne postačujúca av niektorých prípadoch môže tolerovať až niekoľko stoviek ppm chloridu.
Je dôležité pravidelne vymieňať vaňu, aby ste predišli strate pasivačného potenciálu, ktorá môže viesť k preskoku a poškodeniu častí. Vaňa by sa mala udržiavať na správnej teplote, pretože vysoké teploty môžu spôsobiť lokálnu koróziu.
Je dôležité dodržiavať veľmi špecifický harmonogram výmeny roztoku počas vysokých výrobných sérií, aby sa minimalizovala možnosť kontaminácie. Na testovanie účinnosti kúpeľa bola použitá kontrolná vzorka. Ak je vzorka napadnutá, je čas kúpeľ vymeniť.
Uveďte, že niektoré stroje vyrábajú iba nehrdzavejúcu oceľ;na rezanie nehrdzavejúcej ocele použite rovnakú preferovanú chladiacu kvapalinu, s výnimkou všetkých ostatných kovov.
Časti stojana DO sú spracované individuálne, aby sa zabránilo kontaktu kovu s kovom. Toto je obzvlášť dôležité pri voľnom obrábaní nehrdzavejúcej ocele, pretože na rozptýlenie produktov korózie v sulfidoch a na zabránenie vzniku kyslých vreciek sú potrebné voľne tečúce pasivačné a preplachovacie roztoky.
Nepasivujte nauhličované alebo nitridované diely z nehrdzavejúcej ocele. Odolnosť proti korózii takto upravených dielov sa môže znížiť do bodu, kedy by boli napadnuté v pasivačnom kúpeli.
Nepoužívajte železné nástroje v dielenskom prostredí, ktoré nie je obzvlášť čisté. Oceľovej drte sa možno vyhnúť použitím karbidových alebo keramických nástrojov.
Nezabudnite, že v pasivačnom kúpeli môže dôjsť ku korózii, ak diel nie je tepelne spracovaný správne. Martenzitické triedy s vysokým obsahom uhlíka a vysokým obsahom chrómu musia byť vytvrdené kvôli odolnosti voči korózii.
Pasivácia sa zvyčajne vykonáva po následnom temperovaní s použitím teplôt, ktoré zachovávajú odolnosť proti korózii.
Neignorujte koncentráciu kyseliny dusičnej v pasivačnom kúpeli. Pravidelné kontroly by sa mali vykonávať pomocou jednoduchého titračného postupu poskytnutého Carpenterom. Nepasivujte naraz viac ako jednu nehrdzavejúcu oceľ. Predídete tak nákladným nejasnostiam a galvanickým reakciám.
O autoroch: Terry A. DeBold je špecialista na výskum a vývoj zliatin nehrdzavejúcej ocele a James W. Martin je barový metalurg v Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
Vo svete čoraz prísnejších špecifikácií povrchovej úpravy sú jednoduché merania „drsnosti“ stále užitočné. Poďme sa pozrieť na to, prečo je meranie povrchu dôležité a ako ho možno skontrolovať v dielni pomocou sofistikovaných prenosných meradiel.
Ste si istí, že máte najlepšiu doštičku pre toto sústruženie? Skontrolujte čip, najmä ak ho necháte bez dozoru. Charakteristiky čipu vám môžu veľa povedať.