Overili ste, že diely sú vyrobené podľa špecifikácie. Teraz sa uistite, že ste podnikli kroky na ochranu týchto dielov v prostredí, ktoré vaši zákazníci očakávajú. #base
Pasivácia zostáva dôležitým krokom pri maximalizácii odolnosti súčiastok a zostáv vyrobených z nehrdzavejúcej ocele proti korózii. To môže znamenať rozdiel medzi uspokojivým výkonom a predčasným zlyhaním. Nesprávna pasivácia môže spôsobiť koróziu.
Pasivácia je technika po výrobe, ktorá maximalizuje inherentnú odolnosť proti korózii zliatin nehrdzavejúcej ocele, z ktorých je obrobok vyrobený. Nejde o odstraňovanie okovín ani lakovanie.
Neexistuje zhoda v presnom mechanizme pasivácie. Je však isté, že na povrchu pasivovanej nehrdzavejúcej ocele je ochranný oxidový film. Tento neviditeľný film je údajne extrémne tenký, menej ako 0,0000001 palca, čo je približne 1/100 000 hrúbky ľudského vlasu!
Čistý, čerstvo 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 počas spracovania môžu na povrch dielov z nehrdzavejúcej ocele dostať nečistoty, ako sú napríklad nečistoty z výroby alebo železné častice z rezných nástrojov. Ak sa tieto cudzie telesá neodstránia, môžu znížiť účinnosť pôvodného ochranného filmu.
Počas obrábania sa stopy voľného železa môžu z nástroja odstrániť a preniesť na povrch obrobku z nehrdzavejúcej ocele. V niektorých prípadoch sa na diele môže objaviť tenká vrstva hrdze. V skutočnosti ide o koróziu nástrojovej ocele, nie základného kovu. Niekedy môžu praskliny spôsobené zapustenými oceľovými časticami z rezných nástrojov alebo ich produktmi korózie erodovať samotný diel.
Podobne sa na povrchu dielu môžu usadiť malé častice nečistôt zo železnej metalurgie. Hoci sa kov môže v konečnom stave zdať lesklý, po vystavení vzduchu môžu neviditeľné častice voľného železa spôsobiť povrchovú hrdzu.
Problémom môžu byť aj exponované sulfidy. Vyrábajú sa pridaním síry do nehrdzavejúcej ocele s cieľom zlepšiť obrobiteľnosť. Sulfidy zvyšujú schopnosť zliatiny tvoriť počas obrábania triesky, ktoré je možné z rezného nástroja úplne odstrániť. Ak nie sú súčiastky správne pasivované, sulfidy sa môžu stať východiskovým bodom pre povrchovú koróziu priemyselných výrobkov.
V oboch prípadoch je pasivácia potrebná na maximalizáciu prirodzenej odolnosti nehrdzavejúcej ocele proti korózii. Odstraňuje povrchové nečistoty, ako sú častice železa a častice železa v rezných nástrojoch, ktoré môžu tvoriť hrdzu alebo sa stať východiskovým bodom korózie. Pasivácia tiež odstraňuje sulfidy nachádzajúce sa na povrchu zliatin nehrdzavejúcej ocele rezaných otvoreným spôsobom.
Najlepšiu odolnosť proti korózii poskytuje dvojkrokový postup: 1. Čistenie, hlavný, ale niekedy zanedbávaný postup 2. Kyslý kúpeľ alebo pasivácia.
Čistenie by malo byť vždy prioritou. Povrchy musia byť dôkladne očistené od mastnoty, chladiacej kvapaliny alebo iných nečistôt, aby sa zabezpečila optimálna odolnosť proti korózii. Znečistenia z obrábania alebo iné továrenské nečistoty je možné z dielu jemne zotrieť. Na odstránenie procesných olejov alebo chladiacich kvapalín je možné použiť komerčné odmasťovače alebo čistiace prostriedky. Cudzie látky, ako sú tepelné oxidy, môže byť potrebné odstrániť metódami, ako je brúsenie alebo morenie.
Obsluha stroja niekedy môže vynechať základné čistenie, pretože sa mylne domnieva, že čistenie a pasivácia prebehnú súčasne, jednoduchým ponorením naolejovaného dielu do kyslého kúpeľa. Nestane sa tak. Naopak, kontaminované mazivo reaguje s kyselinou a vytvára vzduchové bubliny. Tieto bubliny sa zhromažďujú na povrchu obrobku a narúšajú pasiváciu.
Ešte horšie je, že kontaminácia pasivačných roztokov, ktoré niekedy obsahujú vysoké koncentrácie chloridov, môže spôsobiť „záblesk“. Na rozdiel od vytvorenia požadovaného oxidového filmu s lesklým, čistým a korózii odolným povrchom môže bleskové leptanie viesť k silnému leptaniu alebo sčerneniu povrchu – zhoršeniu stavu povrchu, ktoré má pasivácia optimalizovať.
Súčiastky z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele [magnetické, mierne odolné voči korózii, medza klzu až do približne 280 tisíc psi (1930 MPa)] sa kalia pri vysokých teplotách a potom popúšťajú, aby sa dosiahla požadovaná tvrdosť a mechanické vlastnosti. Precipitačne kalené zliatiny (ktoré majú lepšiu pevnosť a odolnosť voči korózii ako martenzitické triedy) sa dajú rozpúšťaním opracovať, čiastočne obrábať, starnúť pri nižších teplotách a potom dokončiť.
V tomto prípade musí byť diel pred tepelným spracovaním dôkladne vyčistený odmasťovačom alebo čistiacim prostriedkom, aby sa odstránili všetky stopy reznej kvapaliny. V opačnom prípade môže chladiaca kvapalina, ktorá zostane na diele, spôsobiť nadmernú oxidáciu. Tento stav môže po odstránení okovín kyselinou alebo abrazívnymi metódami spôsobiť tvorbu preliačin na menších dieloch. Ak sa chladiaca kvapalina nechá na lesklých kalených dieloch, napríklad vo vákuovej peci alebo v ochrannej atmosfére, môže dôjsť k povrchovej nauhličovaniu, čo má za následok stratu odolnosti proti korózii.
Po dôkladnom vyčistení je možné diely z nehrdzavejúcej ocele ponoriť do pasivačného kyslého kúpeľa. Môže sa použiť ktorákoľvek z troch metód – pasivácia kyselinou dusičnou, pasivácia kyselinou dusičnou s dvojchrómanom sodným a pasivácia kyselinou citrónovou. Použitá metóda závisí od triedy nehrdzavejúcej ocele a stanovených kritérií prijateľnosti.
Odolnejšie proti korózii triedy niklu a chrómu je možné pasivovať v 20 % (obj./obj.) kúpeli s kyselinou dusičnou (obrázok 1). Ako je znázornené v tabuľke, menej odolné nehrdzavejúce ocele je možné pasivovať pridaním dvojchrómanu sodného do kúpeľa s kyselinou dusičnou, aby sa roztok stal oxidačnejším a mohol tvoriť pasivačný film na povrchu kovu. Ďalšou možnosťou nahradenia kyseliny dusičnej chrómanom sodným je zvýšiť koncentráciu kyseliny dusičnej na 50 % obj. Pridanie dvojchrómanu sodného aj vyššia koncentrácia kyseliny dusičnej znižujú pravdepodobnosť nežiaduceho prepálenia.
Postup pasivácie obrábateľných nehrdzavejúcich ocelí (tiež znázornený na obr. 1) sa mierne líši od postupu pre neobrábateľné triedy nehrdzavejúcich ocelí. Je to preto, že počas pasivácie v kúpeli s kyselinou dusičnou sa odstránia niektoré alebo všetky obrábateľné sulfidy obsahujúce síru, čím sa na povrchu obrobku vytvárajú mikroskopické nehomogenity.
Aj bežne účinné premývanie vodou môže po pasivácii zanechať v týchto diskontinuitách zvyškovú kyselinu. Táto kyselina napadne povrch súčiastky, ak sa neutralizuje alebo neodstráni.
Pre efektívnu pasiváciu ľahko obrábateľnej nehrdzavejúcej ocele vyvinula spoločnosť Carpenter proces AAA (Alkaline-Acid-Alkaline), ktorý neutralizuje zvyškové kyseliny. Túto pasivačnú metódu 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 obsahujúceho 22 g/l dvojchrómanu sodného pri teplote 49 °C až 60 °C. ) Po vybratí dielu z kúpeľa ho opláchnite vodou a potom ho ponorte na 30 minút do roztoku hydroxidu sodného. Diel opäť opláchnite vodou a osušte, čím dokončíte metódu AAA.
Pasivácia kyselinou citrónovou sa stáva čoraz obľúbenejšou u výrobcov, ktorí sa chcú vyhnúť používaniu minerálnych kyselín alebo roztokov obsahujúcich dvojchróman sodný, ako aj problémom s likvidáciou a zvýšeným bezpečnostným obavám spojeným s ich používaním. Kyselina citrónová sa vo všetkých ohľadoch považuje za ekologickú.
Hoci pasivácia kyselinou citrónovou ponúka atraktívne environmentálne výhody, obchody, ktoré mali úspech s pasiváciou anorganickou kyselinou a nemajú žiadne bezpečnostné obavy, by mali v tomto postupe pokračovať. Ak majú títo používatelia čistú dielňu, zariadenie je v dobrom stave a čisté, chladiaca kvapalina neobsahuje železné usadeniny z výroby a proces prináša dobré výsledky, nemusí byť skutočná potreba zmeny.
Pasivácia v kúpeli s kyselinou citrónovou sa ukázala byť užitočná pre širokú škálu nehrdzavejúcich ocelí vrátane niekoľkých jednotlivých druhov nehrdzavejúcej ocele, ako je znázornené na obrázku 2. Pre lepšiu orientáciu obrázok 2.1 zobrazuje tradičnú metódu pasivácie kyselinou dusičnou. Upozorňujeme, že staré zloženia kyseliny dusičnej sú vyjadrené v objemových percentách, zatiaľ čo nové koncentrácie kyseliny citrónovej sú vyjadrené v hmotnostných percentách. Je dôležité poznamenať, že pri vykonávaní týchto postupov je nevyhnutné starostlivo vyvážiť čas namáčania, teplotu kúpeľa a koncentráciu, aby sa predišlo vyššie opísanému „preblesknutiu“.
Pasivácia sa líši v závislosti od obsahu chrómu a charakteristík spracovania každej odrody. Všimnite si stĺpce pre proces 1 alebo proces 2. Ako je znázornené na obrázku 3, proces 1 má menej krokov ako proces 2.
Laboratórne testy ukázali, že proces pasivácie kyselinou citrónovou je náchylnejší k „varu“ ako proces s kyselinou dusičnou. Medzi faktory prispievajúce k tomuto napadnutiu patrí príliš vysoká teplota kúpeľa, príliš dlhý čas namáčania a kontaminácia kúpeľa. Produkty na báze kyseliny citrónovej obsahujúce inhibítory korózie a ďalšie prísady, ako sú zmáčadlá, sú komerčne dostupné a údajne znižujú náchylnosť k „rýchlej korózii“.
Konečná voľba metódy pasivácie bude závisieť od kritérií prijatia stanovených zákazníkom. Podrobnosti nájdete v norme ASTM A967. Je dostupná na www.astm.org.
Často sa vykonávajú testy na vyhodnotenie povrchu pasivovaných dielov. Otázka, na ktorú je potrebné odpovedať, znie: „Odstraňuje pasivácia voľné železo a optimalizuje odolnosť zliatin proti korózii pre automatické rezanie?“
Je dôležité, aby testovacia metóda zodpovedala hodnotenej triede. Príliš prísne testy neprejdú absolútne dobrými materiálmi, zatiaľ čo príliš slabé testy prejdú neuspokojivými časťami.
Nerezové ocele radu PH a ľahko obrábateľné ocele radu 400 sa najlepšie hodnotia v komore, ktorá je schopná udržiavať 100 % vlhkosť (vzorka mokrá) počas 24 hodín pri teplote 35 °C. Prierez je často najdôležitejším povrchom, najmä pri ľahko obrábateľných akostiach. Jedným z dôvodov je, že sulfid je ťahaný v smere obrábania cez tento povrch.
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 sotva hrdzavie, hoci sa na ňom môžu objaviť malé škvrny.
Austenitické triedy nehrdzavejúcej ocele sa dajú hodnotiť aj skúškou vlhkosti. Pri tejto skúške by sa na povrchu vzorky mali nachádzať kvapky vody, čo naznačuje prítomnosť voľného železa v dôsledku akejkoľvek hrdze.
Pasivačné postupy pre bežne používané automatické a manuálne nehrdzavejúce ocele v roztokoch kyseliny citrónovej alebo dusičnej vyžadujú rôzne procesy. Na obr. 3 nižšie sú uvedené podrobnosti o výbere procesu.
(a) Upravte pH hydroxidom sodným. (b) Pozri obr. 3(c) Na2Cr2O7 je 22 g/l dvojchrómanu sodného v 20 % kyseline dusičnej. Alternatívou k tejto zmesi je 50 % kyselina dusičná bez dvojchrómanu sodného.
Rýchlejší prístup je použiť normu ASTM A380, Štandardný postup pre čistenie, odvápňovanie a pasiváciu nerezových dielov, zariadení a systémov. Test zahŕňa utretie dielu roztokom síranu meďnatého/kyseliny sírovej, jeho navlhčenie počas 6 minút a pozorovanie medeného pokovovania. Prípadne je možné diel ponoriť do roztoku na 6 minút. Ak sa železo rozpustí, dochádza k medenému pokovovaniu. Tento test sa nevzťahuje na povrchy dielov určených na spracovanie potravín. Nemal by sa používať ani na martenzitických oceliach série 400 alebo feritických oceliach s nízkym obsahom chrómu, pretože sa môžu vyskytnúť falošne pozitívne výsledky.
Historicky sa na hodnotenie pasivovaných vzoriek používal aj test s 5 % soľnou hmlou pri teplote 35 °C. Tento test je pre niektoré kultivary príliš prísny a vo všeobecnosti sa nevyžaduje na potvrdenie účinnosti pasivácie.
Vyhnite sa používaniu nadmerného množstva chloridov, ktoré môžu spôsobiť nebezpečné vzplanutia. Vždy, keď je to možné, používajte iba kvalitnú vodu s obsahom chloridov menej ako 50 častíc na milión (ppm). Zvyčajne postačuje voda z vodovodu a v niektorých prípadoch dokáže odolať až niekoľkým stoviek častíc na milión chloridov.
Je dôležité pravidelne vymieňať kúpeľ, aby sa nestratil pasivačný potenciál, čo môže viesť k úderom blesku a poškodeniu súčiastok. Kúpeľ sa musí udržiavať na správnej teplote, pretože nekontrolované teploty môžu spôsobiť lokálnu koróziu.
Počas veľkých výrobných sérií je dôležité dodržiavať veľmi špecifický harmonogram výmeny roztokov, aby sa minimalizovala možnosť kontaminácie. Na testovanie účinnosti kúpeľa sa použila kontrolná vzorka. Ak bola vzorka napadnutá, je čas kúpeľ vymeniť.
Upozorňujeme, že niektoré stroje vyrábajú iba nehrdzavejúcu oceľ; na rezanie nehrdzavejúcej ocele používajte rovnakú preferovanú chladiacu kvapalinu, s vylúčením všetkých ostatných kovov.
Časti ozubeného hriadela DO sa obrábajú samostatne, aby sa zabránilo kontaktu kovov s kovom. Toto je obzvlášť dôležité pre voľné obrábanie nehrdzavejúcej ocele, pretože na rozptýlenie produktov sulfidovej korózie a zabránenie tvorbe kyslých vreciek sú potrebné ľahko tečúce pasivačné a preplachovacie roztoky.
Nepasivujte cementované alebo nitridované diely z nehrdzavejúcej ocele. Odolnosť dielov ošetrených týmto spôsobom proti korózii sa môže znížiť do takej miery, že sa môžu v pasivačnom kúpeli poškodiť.
Nepoužívajte nástroje zo železných kovov v dielňach, ktoré nie sú obzvlášť čisté. Oceľovým trieskam sa dá vyhnúť použitím karbidových alebo keramických nástrojov.
Majte na pamäti, že ak diel nebol správne tepelne spracovaný, v pasivačnom kúpeli môže dôjsť ku korózii. Martenzitické druhy s vysokým obsahom uhlíka a chrómu musia byť kalené, aby boli odolné voči korózii.
Pasivácia sa zvyčajne vykonáva po následnom popúšťaní pri teplotách, ktoré zachovávajú odolnosť proti korózii.
Nezanedbávajte koncentráciu kyseliny dusičnej v pasivačnom kúpeli. Pravidelné kontroly by sa mali vykonávať pomocou jednoduchého titračného postupu, ktorý navrhol Carpenter. Nepasivujte viac ako jednu nehrdzavejúcu oceľ naraz. Tým sa zabráni nákladným zámenám a galvanickým reakciám.
O autoroch: Terry A. DeBold je špecialista na výskum a vývoj v oblasti zliatin nehrdzavejúcej ocele a James W. Martin je špecialista na metalurgiu tyčových výrobkov v spoločnosti Carpenter Technology Corp.(Reading, Pensylvánia).
Koľko to stojí? Koľko miesta potrebujem? S akými environmentálnymi problémami sa stretnem? Aká strmá je krivka učenia? Čo presne je eloxovanie? Nižšie sú uvedené odpovede na úvodné otázky majstrov o eloxovaní interiéru.
Dosiahnutie konzistentných a vysokokvalitných výsledkov z procesu bezhrotového brúsenia si vyžaduje základné znalosti. Väčšina problémov s aplikáciou spojených s bezhrotovým brúsením pramení z nedostatočného pochopenia základov. Tento článok vysvetľuje, prečo bezhrotový proces funguje a ako ho čo najefektívnejšie využiť vo vašej dielni.