Preverili ste, da so deli izdelani v skladu s specifikacijami. Zdaj poskrbite, da boste sprejeli ukrepe za zaščito teh delov v okolju, ki ga pričakujejo vaše stranke. #base
Pasivacija ostaja pomemben korak pri maksimiranju korozijske odpornosti delov in sklopov, obdelanih iz nerjavečega jekla. To lahko pomeni razliko med zadovoljivim delovanjem in prezgodnjo odpovedjo. Nepravilna pasivacija lahko povzroči korozijo.
Pasivizacija je tehnika po izdelavi, ki maksimizira inherentno korozijsko odpornost zlitin nerjavečega jekla, iz katerih je izdelan obdelovanec. To ni odstranjevanje škaje ali barvanje.
Ni soglasja o natančnem mehanizmu delovanja pasivizacije. Vendar pa je zagotovo znano, 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, sveže obdelan, poliran ali dekapiran del iz nerjavečega jekla bo zaradi izpostavljenosti atmosferskemu kisiku samodejno pridobil ta oksidni film. V idealnih pogojih ta zaščitna oksidna plast popolnoma prekrije vse površine dela.
V praksi pa lahko med obdelavo na površino delov iz nerjavečega jekla pridejo onesnaževalci, kot so tovarniška umazanija ali železni delci iz rezalnih orodij. Če se ti tujki ne odstranijo, lahko zmanjšajo učinkovitost originalne zaščitne folije.
Med obdelavo se lahko sledi prostega železa odstranijo z orodja in prenesejo na površino obdelovanca iz nerjavečega jekla. V nekaterih primerih se lahko na delu pojavi tanka plast rje. Pravzaprav gre za korozijo orodnega jekla, ne osnovne kovine. Včasih lahko razpoke zaradi vgrajenih jeklenih delcev iz rezalnih orodij ali njihovih korozijskih produktov povzročijo korodiranje samega dela.
Podobno se lahko majhni delci umazanije iz železne metalurgije oprimejo površine dela. Čeprav je kovina v končnem stanju lahko videti sijoča, lahko po izpostavljenosti zraku nevidni delci prostega železa povzročijo površinsko rjo.
Problem so lahko tudi izpostavljeni sulfidi. Nastanejo z dodajanjem žvepla nerjavnemu jeklu za izboljšanje obdelovalnosti. Sulfidi povečajo sposobnost zlitine, da med obdelavo tvori ostružke, ki jih je mogoče popolnoma odstraniti iz rezalnega orodja. Če deli niso pravilno pasivizirani, lahko sulfidi postanejo izhodišče za površinsko korozijo industrijskih izdelkov.
V obeh primerih je pasivacija potrebna za povečanje naravne korozijske odpornosti nerjavečega jekla. Odstranjuje površinske onesnaževalce, kot so železni delci in železni delci v rezalnih orodjih, ki lahko tvorijo rjo ali postanejo izhodišče za korozijo. Pasivacija odstranjuje tudi sulfide, ki se nahajajo na površini odprto rezanih zlitin nerjavečega jekla.
Dvostopenjski postopek zagotavlja najboljšo korozijsko odpornost: 1. Čiščenje, glavni postopek, vendar včasih zanemarjen 2. Kislinska kopel ali pasivizacija.
Čiščenje mora biti vedno prednostna naloga. Površine je treba temeljito očistiti masti, hladilne tekočine ali drugih ostankov, da se zagotovi optimalna odpornost proti koroziji. Ostanke strojne obdelave ali drugo tovarniško umazanijo lahko nežno obrišete z dela. Za odstranjevanje procesnih olj ali hladilnih tekočin lahko uporabite komercialna razmaščevalna sredstva ali čistila. Tujke, kot so termični oksidi, je morda treba odstraniti z metodami, kot sta brušenje ali dekapiranje.
Včasih lahko upravljavec stroja preskoči osnovno čiščenje, saj zmotno verjame, da se bosta čiščenje in pasivizacija izvedla hkrati, preprosto s potopitvijo naoljenega dela v kislo kopel. To se ne bo zgodilo. Nasprotno pa onesnažena mast reagira s kislino in tvori zračne mehurčke. Ti mehurčki se zbirajo na površini obdelovanca in ovirajo pasivizacijo.
Še huje, kontaminacija pasivizacijskih raztopin, ki včasih vsebujejo visoke koncentracije kloridov, lahko povzroči »bliskavico«. V nasprotju z ustvarjanjem želenega oksidnega filma s sijočo, čisto in proti koroziji odporno površino lahko bliskovito jedkanje povzroči močno jedkanje ali počrnitev površine – poslabšanje površine, ki ga pasivizacija optimizira.
Deli iz martenzitnega nerjavečega jekla [magnetni, zmerno odporni proti koroziji, meja tečenja do približno 280 tisoč psi (1930 MPa)] se kalijo pri visokih temperaturah in nato popuščajo, da se doseže želena trdota in mehanske lastnosti. Zlitine, utrjene z izločanjem (ki imajo boljšo trdnost in odpornost proti koroziji kot martenzitne vrste), se lahko obdelajo z raztopino, delno strojno obdelajo, starajo pri nižjih temperaturah in nato dokončajo.
V tem primeru je treba del pred toplotno obdelavo temeljito očistiti z razmaščevalcem ali čistilom, da se odstranijo morebitne sledi rezalne tekočine. V nasprotnem primeru lahko hladilna tekočina, ki ostane na delu, povzroči prekomerno oksidacijo. Zaradi tega stanja se lahko po odstranjevanju vodnega kamna s kislino ali abrazivnimi metodami na manjših delih pojavijo vdolbine. Če hladilna tekočina ostane na sijočih utrjenih delih, na primer v vakuumski peči ali v zaščitni atmosferi, lahko pride do površinske naogljičenja, kar povzroči izgubo odpornosti proti koroziji.
Po temeljitem čiščenju lahko dele iz nerjavečega jekla potopimo v pasivizacijsko kislinsko kopel. Uporabimo lahko katero koli od treh metod – pasivacijo z dušikovo kislino, pasivacijo z dušikovo kislino z natrijevim dikromatom in pasivacijo s citronsko kislino. Katera metoda je potrebna, je odvisna od vrste nerjavečega jekla in določenih meril sprejemljivosti.
Nikelj-kromove vrste, ki so bolj odporne proti koroziji, je mogoče pasivirati v 20-odstotni (v/v) kopeli z dušikovo kislino (slika 1). Kot je prikazano v tabeli, je mogoče manj odporna nerjavna jekla pasivirati z dodajanjem natrijevega dikromata v kopel z dušikovo kislino, da raztopina postane bolj oksidativna in sposobna tvoriti pasivacijski film na kovinski površini. Druga možnost za zamenjavo dušikove kisline z natrijevim kromatom je povečanje koncentracije dušikove kisline na 50 vol. %. Tako dodatek natrijevega dikromata kot višja koncentracija dušikove kisline zmanjšata verjetnost neželenega bliska.
Postopek pasivizacije za obdelovalna nerjavna jekla (prikazan tudi na sliki 1) se nekoliko razlikuje od postopka za neobdelovalna nerjavna jekla. To je zato, ker se med pasivizacijo v dušikovi kislini odstranijo nekateri ali vsi obdelovalni sulfidi, ki vsebujejo žveplo, kar ustvari mikroskopske nehomogenosti na površini obdelovanca.
Tudi običajno učinkovito pranje z vodo lahko po pasivizaciji pusti ostanke kisline v teh diskontinuitetah. Ta kislina bo napadla površino dela, če je ne nevtraliziramo ali odstranimo.
Za učinkovito pasivizacijo nerjavečega jekla, ki ga je enostavno obdelovati, je Carpenter razvil postopek AAA (alkalno-kislo-alkalno), ki nevtralizira preostalo kislino. Ta metoda pasivizacije se lahko zaključi v manj kot 2 urah. Tukaj je postopek po korakih:
Po razmaščevanju dele za 30 minut namakajte v 5 % raztopini natrijevega hidroksida pri temperaturi od 71 °C do 82 °C. Nato dele temeljito sperite z vodo. Nato del za 30 minut potopite v 20 % (v/v) raztopino dušikove kisline, ki vsebuje 22 g/l natrijevega dikromata, pri temperaturi od 49 °C do 60 °C. ) Ko del odstranite iz kopeli, ga sperite z vodo in nato za 30 minut potopite v raztopino natrijevega hidroksida. Del ponovno sperite z vodo in posušite, s čimer zaključimo metodo AAA.
Pasivacija s citronsko kislino postaja vse bolj priljubljena med proizvajalci, ki se želijo izogniti uporabi mineralnih kislin ali raztopin, ki vsebujejo natrijev dikromat, pa tudi težavam z odstranjevanjem in povečanim varnostnim pomislekom, povezanim z njihovo uporabo. Citronska kislina velja za okolju prijazno v vseh pogledih.
Čeprav pasivacija s citronsko kislino ponuja privlačne okoljske prednosti, bodo trgovine, ki so bile uspešne s pasivizacijo z anorgansko kislino in nimajo varnostnih pomislekov, morda želele vztrajati pri tej poti. Če imajo ti uporabniki čisto delavnico, je oprema v dobrem stanju in čista, hladilna tekočina ne vsebuje tovarniških železnih usedlin in postopek daje dobre rezultate, morda ni resnične potrebe po spremembah.
Pasivacija v kopelih s citronsko kislino se je izkazala za uporabno za široko paleto nerjavnih jekel, vključno z več posameznimi vrstami nerjavnega jekla, kot je prikazano na sliki 2. Zaradi lažjega prikaza slika 2.1 vključuje tradicionalno metodo pasivizacije z dušikovo kislino. Upoštevajte, da so stare formulacije dušikove kisline izražene v volumskih odstotkih, nove koncentracije citronske kisline pa v masnih odstotkih. Pomembno je omeniti, da je pri izvajanju teh postopkov ključnega pomena skrbno ravnovesje med časom namakanja, temperaturo kopeli in koncentracijo, da se prepreči zgoraj opisano "utripanje".
Pasivizacija se razlikuje glede na vsebnost kroma in značilnosti obdelave posamezne sorte. Bodite pozorni na stolpce za postopek 1 ali postopek 2. Kot je prikazano na sliki 3, ima postopek 1 manj korakov kot postopek 2.
Laboratorijski testi so pokazali, da je postopek pasivizacije s citronsko kislino bolj nagnjen k "vrenju" kot postopek z dušikovo kislino. Med dejavniki, ki prispevajo k temu napadu, so previsoka temperatura kopeli, predolg čas namakanja in kontaminacija kopeli. Izdelki na osnovi citronske kisline, ki vsebujejo inhibitorje korozije in druge dodatke, kot so omočilna sredstva, so komercialno dostopni in naj bi zmanjšali dovzetnost za "bliskovno korozijo".
Končna izbira metode pasivizacije bo odvisna od meril sprejemljivosti, ki jih določi stranka. Za podrobnosti glejte standard ASTM A967. Dostopen je na spletni strani www.astm.org.
Pogosto se izvajajo testi za oceno površine pasiviziranih delov. Vprašanje, na katerega je treba odgovoriti, je: "Ali pasivizacija odstrani prosto železo in optimizira korozijsko odpornost zlitin za avtomatsko rezanje?"
Pomembno je, da se metoda testiranja ujema z razredom, ki se ocenjuje. Prestrogi testi ne bodo prestali absolutno dobrih materialov, prešibki testi pa bodo prestali nezadovoljive dele.
Nerjavna jekla serije PH in enostavna za obdelavo serije 400 je najbolje oceniti v komori, ki lahko vzdržuje 100-odstotno vlažnost (vzorec moker) 24 ur pri 35 °C. Prečni prerez je pogosto najbolj kritična površina, zlasti pri vrstah, ki se enostavno obdelujejo. Eden od razlogov za to je, da se sulfid po tej površini vleče v smeri stroja.
Kritične površine morajo biti nameščene navzgor, vendar pod kotom od 15 do 20 stopinj od navpičnice, da se omogoči izguba vlage. Pravilno pasiviran material skoraj ne bo rjavel, čeprav se na njem lahko pojavijo majhne pike.
Avstenitne nerjavne jeklene vrste je mogoče oceniti tudi s preizkusom vlažnosti. Pri tem preizkusu morajo biti na površini vzorca prisotne kapljice vode, kar kaže na prosto železo zaradi prisotnosti rje.
Postopki pasivizacije za pogosto uporabljena avtomatska in ročna nerjavna jekla v raztopinah citronske ali dušikove kisline zahtevajo različne postopke. Slika 3 spodaj prikazuje podrobnosti o izbiri postopka.
(a) pH prilagodite z natrijevim hidroksidom. (b) Glejte sliko 3(c) Na2Cr2O7 je 22 g/L natrijevega dikromata v 20 % dušikovi kislini. Alternativa tej mešanici je 50 % dušikova kislina brez natrijevega dikromata.
Hitrejši pristop je uporaba standarda ASTM A380, Standardna praksa za čiščenje, odstranjevanje vodnega kamna in pasivacijo delov, opreme in sistemov iz nerjavečega jekla. Preskus vključuje brisanje dela z raztopino bakrovega sulfata/žveplove kisline, 6 minut ga pustite mokrega in opazujte bakreno prevleko. Lahko pa del potopite v raztopino za 6 minut. Če se železo raztopi, pride do bakrene prevleke. Ta preskus se ne uporablja za površine delov za predelavo hrane. Prav tako se ne sme uporabljati na martenzitnih jeklih serije 400 ali feritnih jeklih z nizko vsebnostjo kroma, saj se lahko pojavijo lažno pozitivni rezultati.
V preteklosti se je za ocenjevanje pasiviziranih vzorcev uporabljal tudi test s 5-odstotno solno meglico pri 35 °C. Ta test je za nekatere sorte prestrog in na splošno ni potreben za potrditev učinkovitosti pasivizacije.
Izogibajte se uporabi prekomernih kloridov, ki lahko povzročijo nevarne izbruhe. Kadar koli je mogoče, uporabljajte le visokokakovostno vodo z manj kot 50 delcev na milijon (ppm) klorida. Običajno zadostuje voda iz pipe, v nekaterih primerih pa lahko prenese do nekaj sto delcev na milijon kloridov.
Pomembno je redno menjati kad, da se ne izgubi pasivacijski potencial, kar lahko povzroči udar strele in poškodbe delov. Kad mora biti vzdrževana na ustrezni temperaturi, saj lahko nenadzorovane temperature povzročijo lokalno korozijo.
Pomembno je, da med velikimi proizvodnimi serijami upoštevate zelo natančen urnik menjave raztopin, da zmanjšate možnost kontaminacije. Za preverjanje učinkovitosti kopeli je bil uporabljen kontrolni vzorec. Če je bil vzorec poškodovan, je čas za zamenjavo kopeli.
Upoštevajte, da nekateri stroji proizvajajo samo nerjaveče jeklo; za rezanje nerjavečega jekla uporabite isto prednostno hladilno tekočino, izključujoč vse druge kovine.
Deli ogrodja DO so obdelani ločeno, da se prepreči stik kovine s kovino. To je še posebej pomembno za prosto obdelavo nerjavečega jekla, saj so za razpršitev produktov sulfidne korozije in preprečevanje nastajanja kislinskih žepov potrebne lahko tekoče raztopine za pasivizacijo in izpiranje.
Ne pasivizirajte cementiranih ali nitriranih delov iz nerjavečega jekla. Korozijska odpornost tako obdelanih delov se lahko tako zmanjša, da se lahko poškodujejo v pasivizacijski kopeli.
Ne uporabljajte orodij iz železnih kovin v delavnicah, ki niso posebej čiste. Jeklenim odrezkom se lahko izognete z uporabo karbidnega ali keramičnega orodja.
Upoštevajte, da lahko v pasivacijski kopeli pride do korozije, če del ni bil ustrezno toplotno obdelan. Martenzitne vrste z visoko vsebnostjo ogljika in kroma je treba utrditi za odpornost proti koroziji.
Pasivacija se običajno izvede po nadaljnjem popuščanju pri temperaturah, ki ohranjajo odpornost proti koroziji.
Ne zanemarjajte koncentracije dušikove kisline v pasivacijski kopeli. Redno preverjajte z uporabo preprostega postopka titracije, ki ga predlaga Carpenter. Ne pasivizirajte več kot enega nerjavnega jekla hkrati. To prepreči drago zmedo in galvanske reakcije.
O avtorjih: Terry A. DeBold je specialist za raziskave in razvoj zlitin nerjavečega jekla, James W. Martin pa je specialist za metalurgijo palic pri podjetju Carpenter Technology Corp.(Reading, Pensilvanija).
Koliko stane? Koliko prostora potrebujem? S katerimi okoljskimi težavami se bom soočil? Kako strma je krivulja učenja? Kaj točno je eloksiranje? Spodaj so odgovori na začetna vprašanja mojstrov o eloksiranju notranjosti.
Za doseganje doslednih, visokokakovostnih rezultatov s postopkom brezcentričnega brušenja je potrebno osnovno razumevanje. Večina težav pri uporabi, povezanih z brezcentričnim brušenjem, izhaja iz pomanjkanja razumevanja osnov. Ta članek pojasnjuje, zakaj brezcentrični postopek deluje in kako ga najučinkoviteje uporabiti v svoji delavnici.