Zagotovili ste, da so deli obdelani v skladu s specifikacijami. Sedaj pa poskrbite, da ste sprejeli ukrepe za zaščito teh delov v pogojih, ki jih pričakujejo vaše stranke.#basic
Pasivacija ostaja kritičen korak pri maksimiranju osnovne korozijske odpornosti strojno obdelanih delov in sklopov iz nerjavečega jekla. Lahko naredi razliko med zadovoljivim delovanjem in prezgodnjo odpovedjo. Nepravilno izvedena lahko pasivacija dejansko povzroči korozijo.
Pasivacija je metoda po izdelavi, ki maksimira inherentno korozijsko odpornost zlitin iz nerjavnega jekla, iz katerih je izdelan obdelovanec. To ni postopek odstranjevanja vodnega kamna, niti ne nanos barve.
Ni splošnega soglasja o natančnem mehanizmu, kako deluje pasivacija. Gotovo pa je, da je na površini pasiviranega nerjavečega jekla zaščitni oksidni film. Ta nevidni film naj bi bil izjemno tanek, debel manj kot 0,0000001 palca, kar je približno 1/100.000 debeline človeškega lasu!
Čist, na novo strojno obdelan, poliran ali dekapiran del iz nerjavečega jekla samodejno pridobi ta oksidni film zaradi izpostavljenosti atmosferskemu kisiku. V idealnih pogojih ta zaščitna oksidna plast popolnoma prekrije vse površine dela.
V praksi pa se lahko onesnaževalci, kot so umazanija iz trgovine ali delci železa iz rezalnih orodij, med strojno obdelavo prenesejo na površino delov iz nerjavečega jekla. Če jih ne odstranite, lahko ti tujki zmanjšajo učinkovitost originalne zaščitne folije.
Med strojno obdelavo se lahko količine prostega železa v sledovih obrabijo z orodja in prenesejo na površino obdelovanca iz nerjavečega jekla. V nekaterih primerih se lahko na delu pojavi tanka plast rje. To je pravzaprav korozija jekla zaradi orodja, ne navadne kovine. Občasno lahko razpoke vdelanih jeklenih delcev iz rezalnih orodij ali njihovih produktov korozije povzročijo erozijo samega dela.
Podobno se lahko majhni delci umazanije iz železarne oprimejo površine dela. Čeprav je lahko kovina v obdelanem stanju videti sijoča, lahko po izpostavitvi zraku nevidni delci prostega železa povzročijo površinsko rjavenje.
Težavo so lahko tudi izpostavljeni sulfidi. Nastajajo zaradi dodajanja žvepla nerjavnemu jeklu za izboljšanje obdelovalnosti. Sulfidi povečajo zmožnost zlitine, da med strojno obdelavo tvori ostružke, ki se lahko popolnoma odstranijo z rezalnega orodja. Če deli niso ustrezno pasivirani, lahko sulfidi postanejo izhodišče za površinsko korozijo na proizvedenih izdelkih.
V obeh primerih je potrebna pasivacija za čim večjo naravno korozijsko odpornost nerjavečega jekla. Odstrani površinske onesnaževalce, kot so delci umazanije iz železarn in delci železa v rezalnih orodjih, ki lahko tvorijo rjo ali postanejo izhodišče za korozijo. Pasivacija odstrani tudi sulfide, izpostavljene na površini zlitin iz nerjavečega jekla za prosto rezanje.
Dvostopenjski postopek zagotavlja najboljšo odpornost proti koroziji: 1. Čiščenje, osnovni, a včasih spregledani postopek;2. Kisla kopel ali pasivizacija.
Čiščenje mora biti vedno prednostna naloga. Površine je treba temeljito očistiti maščobe, hladilne tekočine ali drugih delniških odpadkov za optimalno odpornost proti koroziji. Strojne odpadke ali drugo umazanijo v trgovini lahko previdno obrišete z dela. Za odstranjevanje procesnih olj ali hladilnih tekočin lahko uporabite komercialna razmaščevalca ali čistila. Tujke, kot so termični oksidi, boste morda morali odstraniti z metodami, kot sta mletje ali luženje.
Včasih lahko upravljavec stroja preskoči osnovno čiščenje in zmotno misli, da se bosta čiščenje in pasivacija zgodila istočasno, tako da preprosto potopite del, obremenjen z maščobo, v kislo kopel. To se ne bo zgodilo. Nasprotno pa onesnažena maščoba reagira s kislino in tvori zračne mehurčke. Ti mehurčki se zbirajo na površini obdelovanca in motijo ​​pasivacijo.
Da bi bile stvari še hujše, lahko kontaminacija raztopin za pasiviranje, ki včasih vsebujejo visoke koncentracije kloridov, povzroči "utripanje". Za razliko od pridobivanja želenega oksidnega filma s sijajno, čisto površino, odporno proti koroziji, lahko bliskovno jedkanje povzroči močno jedkano ali potemnelo površino - poslabšanje površine, ki ga je pasivacija zasnovana za optimizacijo.
Deli iz martenzitnega nerjavnega jekla [magnetno, zmerno odporno proti koroziji, meja tečenja do približno 280 ksi (1930 MPa)] so utrjeni pri povišanih temperaturah in nato popuščeni, da zagotovijo želeno trdoto in mehanske lastnosti. Zlitine, ki jih je mogoče utrditi z izločanjem, imajo boljšo trdnost in odpornost proti koroziji kot martenzitne zlitine, se lahko obdelajo v raztopini, delno strojno obdelajo, starajo pri nižjih temperature, nato pa končali.
V tem primeru je treba del temeljito očistiti z razmaščevalcem ali čistilom, da odstranite vse sledi rezalne tekočine pred toplotno obdelavo. V nasprotnem primeru lahko rezalna tekočina, ki ostane na delu, povzroči čezmerno oksidacijo. To stanje lahko povzroči udrtine na premajhnih delih, potem ko je bila lestvica odstranjena s kislino ali abrazivnimi metodami. Če lahko rezalna tekočina ostane na svetlo utrjenih delih, na primer v površinski vakuumski peči ali zaščitni atmosferi, lahko pride do naogljičenja, kar povzroči izgubo odpornosti proti koroziji.
Po temeljitem čiščenju lahko dele iz nerjavečega jekla potopite v pasivno kislo kopel. Uporabite lahko katero koli od treh metod – pasivacija z dušikovo kislino, pasivacija z dušikovo kislino z natrijevim dikromatom in pasivacija s citronsko kislino. Katero metodo uporabiti, je odvisno od stopnje nerjavečega jekla in navedenih meril sprejemljivosti.
Bolj korozijsko odporne vrste krom-nikelj lahko pasivirate v 20 % (v/v) kopeli z dušikovo kislino (slika 1). Kot je prikazano v tabeli, lahko manj odporno nerjavno jeklo pasivirate z dodajanjem natrijevega dikromata v kopel z dušikovo kislino, zaradi česar raztopina bolj oksidira in lahko tvori pasivni film na kovinski površini. Druga možnost za zamenjavo dušikove kisline z natrijevim kromatom je povečanje koncentracije dušika kisline na 50 vol. %. Dodatek natrijevega dikromata in višja koncentracija dušikove kisline zmanjšata možnost neželenega bliska.
Postopek za pasiviranje nerjavnih jekel s prosto strojno obdelavo (prikazano tudi na sliki 1) je nekoliko drugačen od tistega za vrste nerjavnih jekel brez proste strojne obdelave. To je zato, ker se med pasivacijo v tipični kopeli z dušikovo kislino odstranijo nekateri ali vsi sulfidi, ki vsebujejo žveplo in jih je mogoče obdelovati, kar ustvarja mikroskopske prekinitve na površini obdelanega dela.
Celo običajno učinkovito izpiranje z vodo lahko po pasiviranju pusti ostanke kisline v teh prekinitev. Ta kislina bo nato napadla površino dela, razen če je nevtraliziramo ali odstranimo.
Za učinkovito pasiviranje nerjavečega jekla, ki ga je enostavno obdelovati, je Carpenter razvil postopek AAA (alkalije-kislina-alkalije), ki nevtralizira preostalo kislino. To metodo pasiviranja je mogoče dokončati v manj kot 2 urah. Tukaj je postopek po korakih:
Po razmaščevanju dele za 30 minut namočite v 5-odstotno raztopino natrijevega hidroksida pri 160 °F do 180 °F (71 °C do 82 °C). Nato dele temeljito sperite z vodo. Nato del za 30 minut potopite v 20-odstotno (v/v) raztopino dušikove kisline, ki vsebuje 3 oz/gal (22 g/l) natrijevega dikromata pri 12 0°F do 140°F (49°C) do 60°C).Ko del vzamete iz kopeli, ga sperite z vodo in nato za nadaljnjih 30 minut potopite v raztopino natrijevega hidroksida. Del ponovno sperite z vodo in posušite ter dokončajte metodo AAA.
Pasivacija s citronsko kislino je vedno bolj priljubljena pri proizvajalcih, ki se želijo izogniti uporabi mineralnih kislin ali raztopin, ki vsebujejo natrijev dikromat, pa tudi težavam z odlaganjem in večjim varnostnim pomislekom, povezanim z njihovo uporabo. Citronska kislina velja za okolju prijazno v vseh pogledih.
Medtem ko pasivizacija s citronsko kislino ponuja privlačne okoljske prednosti, bodo trgovine, ki so bile uspešne s pasivacijo z anorgansko kislino in nimajo pomislekov glede varnosti, morda želele ostati pri tej smeri. Če imajo ti uporabniki čisto trgovino, dobro vzdrževano in čisto opremo, hladilno tekočino brez umazanije v trgovini z železom in postopek, ki daje dobre rezultate, morda ne bodo prave potrebe po spremembah.
Ugotovljeno je bilo, da je pasivacija v kopeli s citronsko kislino uporabna za široko paleto nerjavnih jekel, vključno z več posameznimi razredi nerjavnega jekla, kot je prikazano na sliki 2. Za udobje je vključena tradicionalna metoda pasivacije z dušikovo kislino na sliki 1. Upoštevajte, da so starejše formulacije dušikove kisline izražene v prostorninskih odstotkih, medtem ko so novejše koncentracije citronske kisline izražene v masnih odstotkih. Pomembno je upoštevati, da je pri izvajanju teh postopkov treba skrbno uravnotežiti čas namakanja, temperatura in koncentracija kopeli sta ključnega pomena, da se izognete prej opisanemu "utripanju".
Pasivacijske obdelave se razlikujejo glede na vsebnost kroma in značilnosti obdelave posamezne stopnje. Upoštevajte stolpce, ki se nanašajo na proces 1 ali postopek 2. Kot je prikazano na sliki 3, postopek 1 vključuje manj korakov kot postopek 2.
Laboratorijski testi so pokazali, da je postopek pasiviranja s citronsko kislino bolj nagnjen k "utripanju" kot postopek z dušikovo kislino. Dejavniki, ki prispevajo k temu napadu, so previsoka temperatura kopeli, predolg čas namakanja in kontaminacija kopeli. Izdelki s citronsko kislino, ki vsebujejo zaviralce korozije in druge dodatke, kot so vlažilna sredstva, so komercialno dostopni in poročajo, da zmanjšujejo dovzetnost za "hitri korozijo".
Končna izbira metode pasivizacije bo odvisna od meril sprejemljivosti, ki jih določi stranka. Za podrobnosti glejte ASTM A967. Dostopate lahko na www.astm.org.
Pogosto se izvajajo testi za ovrednotenje površine pasiviranih delov. Vprašanje, na katerega je treba odgovoriti, je: "Ali pasivacija odstrani prosto železo in optimizira korozijsko odpornost tipov za prosto rezanje?"
Pomembno je, da se testna metoda ujema z oceno, ki se ocenjuje. Prestrogi testi ne bodo opravili popolnoma dobrih materialov, medtem ko bodo preohlapni testi opravili nezadovoljive dele.
Nerjavna jekla serije 400 za padavinsko utrjevanje in prosto strojno obdelavo je najbolje oceniti v komori, ki lahko vzdržuje 100 % vlažnost (mokri vzorci) 24 ur pri 95 °F (35 °C). Prečni prerez je pogosto najbolj kritična površina, zlasti pri vrstah za prosto rezanje. Eden od razlogov za to je, da je sulfid podolgovat v smeri stroja in seka to površino.
Kritične površine je treba postaviti navzgor, vendar pod kotom od 15 do 20 stopinj od navpičnice, da se omogoči izguba vlage. Pravilno pasiviran material skorajda ne bo rjavel, čeprav se lahko na njem pojavijo rahli madeži.
Razrede avstenitnega nerjavnega jekla je mogoče ovrednotiti tudi s testiranjem vlažnosti. Pri takem testiranju morajo biti na površini vzorca prisotne vodne kapljice, kar nakazuje na prosto železo zaradi prisotnosti rje.
Postopki za pasiviranje običajno uporabljenih nerjavnih jekel za prosto rezanje in nerjavnih jekel v raztopini citronske ali dušikove kisline zahtevajo različne postopke. Slika 3 spodaj prikazuje podrobnosti o izbiri postopka.
(a) Uravnajte pH z natrijevim hidroksidom. (b) Glej sliko 3 (c) Na2Cr2O7 predstavlja 3 oz/galono (22 g/l) natrijevega dikromata v 20 % dušikovi kislini. Alternativa tej mešanici je 50 % dušikova kislina brez natrijevega dikromata
Hitrejša metoda je uporaba raztopine v ASTM A380, »Standardna praksa za čiščenje, odstranjevanje vodnega kamna in pasiviranje delov, opreme in sistemov iz nerjavečega jekla«. Preizkus je sestavljen iz brisanja dela z raztopino bakrovega sulfata/žveplove kisline, vzdrževanja mokrega 6 minut in opazovanja pobakrenja. Kot alternativo lahko del potopite v raztopino za 6 minut. Če železo se raztopi, pride do bakrenja. Tega testa ne smete uporabljati na površinah delov za predelavo hrane. Prav tako se ne sme uporabljati za martenzitna jekla serije 400 ali feritna jekla z nizko vsebnostjo kroma, saj lahko pride do lažno pozitivnih rezultatov.
V preteklosti se je za ocenjevanje pasiviranih vzorcev uporabljal tudi test s 5 % solnim razpršilom pri 95 °F (35 °C). Ta test je prestrog za nekatere razrede in na splošno ni potreben za potrditev, da je pasivacija učinkovita.
Izogibajte se uporabi odvečnih kloridov, ki lahko povzročijo škodljive bliskovite napade. Če je mogoče, uporabljajte samo vodo visoke kakovosti z manj kot 50 deli na milijon (ppm) klorida. Voda iz pipe običajno zadostuje in lahko v nekaterih primerih prenese do nekaj sto ppm klorida.
Pomembno je, da redno menjate kopel, da se izognete izgubi potenciala pasivizacije, ki lahko privede do preplaha in poškodovanih delov. Kopel je treba vzdrževati na ustrezni temperaturi, saj lahko nenadne temperature povzročijo lokalno korozijo.
Pomembno je vzdrževati zelo specifičen urnik menjave raztopine med velikimi proizvodnimi serijami, da zmanjšate možnost kontaminacije. Za testiranje učinkovitosti kopeli je bil uporabljen kontrolni vzorec. Če je vzorec napaden, je čas, da zamenjate kopel.
Navedite, da nekateri stroji izdelujejo samo nerjavno jeklo;uporabite enako prednostno hladilno sredstvo za rezanje nerjavečega jekla, razen vseh drugih kovin.
Deli regala DO so obdelani posamezno, da se prepreči stik kovine s kovino. To je še posebej pomembno za prosto strojno obdelavo nerjavečega jekla, saj so potrebne prosto tekoče raztopine za pasiviranje in izpiranje za razpršitev korozijskih produktov v sulfidih in preprečevanje nastajanja kislinskih žepov.
Delov iz naogljičenega ali nitriranega nerjavečega jekla ne pasivirajte. Odpornost proti koroziji tako obdelanih delov se lahko zmanjša do te mere, da bi bili napadeni v pasivacijski kopeli.
Ne uporabljajte železnih orodij v delavnici, ki ni posebej čista. Jeklenemu pesku se lahko izognete z uporabo karbidnih ali keramičnih orodij.
Ne pozabite, da lahko pride do korozije v pasivacijski kopeli, če del ni pravilno toplotno obdelan. Martenzitne stopnje z visoko vsebnostjo ogljika in kroma morajo biti utrjene za odpornost proti koroziji.
Pasivacija se običajno izvede po naknadnem popuščanju pri temperaturah, ki ohranjajo odpornost proti koroziji.
Ne prezrite koncentracije dušikove kisline v pasivacijski kopeli. Periodične preglede je treba izvajati z uporabo preprostega postopka titracije, ki ga ponuja Carpenter. Ne pasivirajte več kot enega nerjavečega jekla hkrati. S tem preprečite drago zmedo in preprečite galvanske reakcije.
O avtorjih: Terry A. DeBold je strokovnjak za raziskave in razvoj zlitin iz nerjavnega jekla, James W. Martin pa metalurg za palice pri Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
V svetu vse strožjih specifikacij za končno obdelavo površin so preproste meritve "hrapavosti" še vedno uporabne. Oglejmo si, zakaj je merjenje površine pomembno in kako ga je mogoče preveriti v delavnici s sofisticiranimi prenosnimi merilniki.
Ali ste prepričani, da imate najboljši vložek za to struženje? Preverite odrezke, še posebej, če jih pustite brez nadzora. Lastnosti odrezkov vam lahko povedo veliko.