Ви перевірили, що деталі виготовлені відповідно до специфікацій. Тепер переконайтеся, що ви вжили заходів для захисту цих деталей у середовищі, якого очікують ваші клієнти. #base
Пасивація залишається важливим кроком у максимізації корозійної стійкості деталей та вузлів, виготовлених з нержавіючої сталі. Це може бути вирішальним фактором між задовільною роботою та передчасним виходом з ладу. Неправильна пасивація може спричинити корозію.
Пасивація – це метод пост-виготовлення, який максимізує притаманну корозійну стійкість сплавів нержавіючої сталі, з яких виготовлена ​​заготовка. Це не видалення окалини чи фарбування.
Немає єдиної думки щодо точного механізму пасивації. Але точно відомо, що на поверхні пасивованої нержавіючої сталі є захисна оксидна плівка. Кажуть, що ця невидима плівка надзвичайно тонка, товщиною менше 0,0000001 дюйма, що становить приблизно 1/100 000 товщини людської волосини!
Чиста, щойно оброблена, полірована або протравлена ​​деталь з нержавіючої сталі автоматично набуває цю оксидну плівку через вплив кисню повітря. За ідеальних умов цей захисний оксидний шар повністю покриває всі поверхні деталі.
Однак на практиці під час обробки на поверхню деталей з нержавіючої сталі можуть потрапляти забруднювачі, такі як заводський бруд або частинки заліза з ріжучих інструментів. Якщо ці сторонні предмети не видалити, вони можуть знизити ефективність оригінальної захисної плівки.
Під час обробки сліди вільного заліза можуть бути видалені з інструменту та перенесені на поверхню заготовки з нержавіючої сталі. У деяких випадках на деталі може з'явитися тонкий шар іржі. Фактично, це корозія інструментальної сталі, а не основного металу. Іноді тріщини від вбудованих сталевих частинок з ріжучих інструментів або продуктів їх корозії можуть роз'їдати саму деталь.
Так само, дрібні частинки бруду чорної металургії можуть прилипати до поверхні деталі. Хоча метал може виглядати блискучим у готовому стані, після контакту з повітрям невидимі частинки вільного заліза можуть спричинити поверхневу іржу.
Відкриті сульфіди також можуть бути проблемою. Їх виготовляють шляхом додавання сірки до нержавіючої сталі для покращення оброблюваності. Сульфіди збільшують здатність сплаву утворювати стружку під час обробки, яку можна повністю видалити з ріжучого інструменту. Якщо деталі не пасивовані належним чином, сульфіди можуть стати відправною точкою для поверхневої корозії промислових виробів.
В обох випадках пасивація необхідна для максимізації природної корозійної стійкості нержавіючої сталі. Вона видаляє поверхневі забруднювачі, такі як частинки заліза та частинки заліза в ріжучих інструментах, які можуть утворювати іржу або стати відправною точкою для корозії. Пасивація також видаляє сульфіди, що знаходяться на поверхні сплавів нержавіючої сталі, отриманих методом відкритого різання.
Двоетапна процедура забезпечує найкращу стійкість до корозії: 1. Очищення, основна процедура, але іноді нехтувана 2. Кислотна ванна або пасивація.
Очищення завжди має бути пріоритетом. Поверхні необхідно ретельно очистити від мастила, охолоджувальної рідини або інших забруднень, щоб забезпечити оптимальну стійкість до корозії. Залишки від обробки або інші заводські забруднення можна обережно витерти з деталі. Для видалення технологічних масел або охолоджувальних рідин можна використовувати комерційні знежирювачі або очищувачі. Сторонні предмети, такі як термічні оксиди, можуть знадобитися видалити такими методами, як шліфування або травлення.
Іноді оператор верстата може пропустити базове очищення, помилково вважаючи, що очищення та пасивація відбудуться одночасно, просто зануривши змащену деталь у кислотну ванну. Цього не станеться. І навпаки, забруднене мастило реагує з кислотою, утворюючи бульбашки повітря. Ці бульбашки накопичуються на поверхні заготовки та перешкоджають пасивації.
Гірше того, забруднення пасиваційних розчинів, які іноді містять високу концентрацію хлоридів, може спричинити «спалах». На відміну від створення бажаної оксидної плівки з блискучою, чистою, стійкою до корозії поверхнею, швидкодіюче травлення може призвести до сильного травлення або почорніння поверхні — погіршення стану поверхні, яке пасивація і покликана оптимізувати.
Деталі з мартенситної нержавіючої сталі [магнітні, помірно стійкі до корозії, межа текучості до приблизно 280 тисяч фунтів на квадратний дюйм (1930 МПа)] гартуються за високих температур, а потім відпускаються для забезпечення бажаної твердості та механічних властивостей. Дисперсійно загартовані сплави (які мають кращу міцність та корозійну стійкість, ніж мартенситні марки) можна обробляти на твердий розчин, частково механічно оброблювати, старіти за нижчих температур, а потім обробляти.
У цьому випадку деталь необхідно ретельно очистити знежирювачем або очищувачем перед термічною обробкою, щоб видалити будь-які сліди рідини для різання. В іншому випадку, охолоджувальна рідина, що залишилася на деталі, може спричинити надмірне окислення. Цей стан може призвести до утворення вм'ятин на дрібних деталях після видалення окалини кислотними або абразивними методами. Якщо охолоджувальна рідина залишиться на блискучих загартованих деталях, наприклад, у вакуумній печі або в захисній атмосфері, може відбутися поверхневе науглерожування, що призведе до втрати корозійної стійкості.
Після ретельного очищення деталі з нержавіючої сталі можна занурити у ванну з пасивуючою кислотою. Можна використовувати будь-який із трьох методів: пасивацію азотною кислотою, пасивацію азотною кислотою з дихроматом натрію та пасивацію лимонною кислотою. Вибір методу залежить від марки нержавіючої сталі та заданих критеріїв прийнятності.
Більш стійкі до корозії марки нікелю та хрому можна пасивувати у ванні з 20% (об./об.) азотною кислотою (рис. 1). Як показано в таблиці, менш стійкі нержавіючі сталі можна пасивувати, додаючи дихромат натрію до ванни з азотною кислотою, щоб зробити розчин більш окислювальним і здатним утворювати пасивуючу плівку на поверхні металу. Іншим варіантом заміни азотної кислоти хроматом натрію є збільшення концентрації азотної кислоти до 50% за об'ємом. Як додавання дихромату натрію, так і вища концентрація азотної кислоти зменшують ймовірність небажаного спалаху.
Процедура пасивації для оброблюваних нержавіючих сталей (також показана на рис. 1) дещо відрізняється від процедури для необроблюваних марок нержавіючої сталі. Це пояснюється тим, що під час пасивації у ванні з азотною кислотою деякі або всі оброблювані сульфіди, що містять сірку, видаляються, створюючи мікроскопічні неоднорідності на поверхні заготовки.
Навіть зазвичай ефективне промивання водою може залишити залишкову кислоту в цих розривах після пасивації. Ця кислота буде атакувати поверхню деталі, якщо її не нейтралізувати або не видалити.
Для ефективної пасивації легкооброблюваної нержавіючої сталі компанія Carpenter розробила процес AAA (лужно-кислотно-лужний), який нейтралізує залишкову кислоту. Цей метод пасивації можна виконати менш ніж за 2 години. Ось покрокова інструкція:
Після знежирення замочіть деталі у 5% розчині гідроксиду натрію за температури від 71°C до 82°C (від 160°F до 180°F) протягом 30 хвилин. Потім ретельно промийте деталі у воді. Потім занурте деталь на 30 хвилин у 20% (об./об.) розчин азотної кислоти, що містить 22 г/л (3 унції/гал) дихромату натрію, за температури від 49°C до 60°C (від 120°F до 140°F). Після виймання деталі з ванни промийте її водою, потім занурте в розчин гідроксиду натрію на 30 хвилин. Знову промийте деталь водою та висушіть, завершивши метод AAA.
Пасивація лимонною кислотою стає дедалі популярнішою серед виробників, які хочуть уникнути використання мінеральних кислот або розчинів, що містять дихромат натрію, а також проблем з утилізацією та підвищених проблем безпеки, пов'язаних з їх використанням. Лимонна кислота вважається екологічно чистою в усіх відношеннях.
Хоча пасивація лимонною кислотою пропонує привабливі екологічні переваги, магазини, які успішно застосовували пасивацію неорганічною кислотою та не мають жодних проблем із безпекою, можуть продовжувати цей курс. Якщо ці користувачі мають чистий цех, обладнання у належному стані та чисте, охолоджувальна рідина не містить заводських відкладень заліза, а процес дає хороші результати, можливо, реальної потреби в змінах немає.
Пасивація у ванні з лимонною кислотою виявилася корисною для широкого спектру нержавіючих сталей, включаючи кілька окремих марок нержавіючої сталі, як показано на рисунку 2. Для зручності на рисунку 2.1 показано традиційний метод пасивації азотною кислотою. Зауважте, що старі рецептури азотної кислоти виражені у відсотках за об'ємом, тоді як нові концентрації лимонної кислоти виражені у відсотках за масою. Важливо зазначити, що під час виконання цих процедур ретельний баланс часу витримки, температури ванни та концентрації є критично важливим, щоб уникнути описаного вище «спалаху».
Пасивація залежить від вмісту хрому та характеристик обробки кожного різновиду. Зверніть увагу на колонки для Процесу 1 або Процесу 2. Як показано на рисунку 3, Процес 1 має менше кроків, ніж Процес 2.
Лабораторні випробування показали, що процес пасивації лимонною кислотою більш схильний до «кипіння», ніж процес азотною кислотою. Фактори, що сприяють цій атаці, включають занадто високу температуру ванни, занадто тривалий час замочування та забруднення ванни. Продукти на основі лимонної кислоти, що містять інгібітори корозії та інші добавки, такі як змочувальні агенти, є комерційно доступними та, як повідомляється, знижують схильність до «миттєвої корозії».
Остаточний вибір методу пасивації залежатиме від критеріїв прийнятності, встановлених замовником. Докладніше див. у стандарті ASTM A967. Його можна знайти на сайті www.astm.org.
Часто проводяться випробування для оцінки поверхні пасивованих деталей. Питання, на яке потрібно відповісти, таке: «Чи видаляє пасивація вільне залізо та оптимізує корозійну стійкість сплавів для автоматичного різання?»
Важливо, щоб метод тестування відповідав класу, що оцінюється. Занадто суворі тести не пройдуть перевірку абсолютно якісних матеріалів, тоді як занадто слабкі тести пройдуть перевірку незадовільної частини.
Нержавіючі сталі серії PH та легкооброблювані нержавіючі сталі серії 400 найкраще оцінювати в камері, здатній підтримувати 100% вологість (вологий зразок) протягом 24 годин при температурі 35°C (95°F). Поперечний переріз часто є найважливішою поверхнею, особливо для легкорізних марок. Одна з причин цього полягає в тому, що сульфід витягується в напрямку машини по цій поверхні.
Критичні поверхні слід розташовувати вгору, але під кутом 15-20 градусів до вертикалі, щоб забезпечити втрату вологи. Правильно пасивований матеріал майже не іржавіє, хоча на ньому можуть з'явитися невеликі плями.
Аустенітні марки нержавіючої сталі також можна оцінити за допомогою випробування на вологість. У цьому випробуванні на поверхні зразка повинні бути краплі води, що вказує на вільне залізо за наявністю іржі.
Процедури пасивації для поширених автоматичних та ручних нержавіючих сталей у розчинах лимонної або азотної кислоти вимагають різних процесів. На рис. 3 нижче наведено детальну інформацію про вибір процесу.
(a) Відрегулюйте pH гідроксидом натрію. (b) Див. рис. 3(c) Na2Cr2O7 – це 22 г/л дихромату натрію у 20% азотній кислоті. Альтернативою цій суміші є 50% азотна кислота без дихромату натрію.
Швидший підхід полягає у використанні стандарту ASTM A380 «Стандартна практика очищення, видалення окалини та пасивації деталей, обладнання та систем з нержавіючої сталі». Випробування включає протирання деталі розчином сульфату міді/сірчаної кислоти, витримування її у вологому стані протягом 6 хвилин та спостереження за мідним покриттям. Або ж деталь можна занурити в розчин на 6 хвилин. Якщо залізо розчиняється, відбувається міднення. Це випробування не застосовується до поверхонь деталей харчової промисловості. Також його не слід використовувати на мартенситних сталях серії 400 або феритних сталях з низьким вмістом хрому, оскільки можуть виникнути хибнопозитивні результати.
Історично для оцінки пасивованих зразків також використовувався тест у 5% сольовому тумані за температури 35°C (95°F). Цей тест є занадто суворим для деяких сортів і зазвичай не потрібен для підтвердження ефективності пасивації.
Уникайте використання надмірної кількості хлоридів, які можуть спричинити небезпечні спалахи. По можливості використовуйте лише високоякісну воду з вмістом хлоридів менше ніж 50 частин на мільйон (ppm). Зазвичай достатньо водопровідної води, а в деяких випадках вона може витримувати до кількох сотень частин на мільйон хлоридів.
Важливо регулярно замінювати ванну, щоб не втратити потенціал пасивації, що може призвести до ударів блискавки та пошкодження деталей. Ванну необхідно підтримувати при належній температурі, оскільки неконтрольовані температури можуть спричинити локальну корозію.
Важливо дотримуватися дуже чіткого графіка заміни розчинів під час великих виробничих серій, щоб мінімізувати можливість забруднення. Для перевірки ефективності ванни було використано контрольний зразок. Якщо зразок зазнав пошкодження, ванну потрібно замінити.
Зверніть увагу, що деякі верстати виготовляють лише нержавіючу сталь; використовуйте ту саму бажану охолоджувальну рідину для різання нержавіючої сталі, виключаючи всі інші метали.
Деталі стійки DO обробляються окремо, щоб уникнути контакту металу з металом. Це особливо важливо для вільної обробки нержавіючої сталі, оскільки для дифузії продуктів сульфідної корозії та запобігання утворенню кислотних кишень потрібні легкотекучі пасиваційні та промивні розчини.
Не пасивуйте деталі з нержавіючої сталі, оброблені цементацією або азотуванням. Корозійна стійкість деталей, оброблених таким чином, може бути знижена настільки, що вони можуть пошкодитися у ванні для пасивації.
Не використовуйте інструменти для обробки чорних металів у не дуже чистих умовах майстерні. Сталевої стружки можна уникнути, використовуючи твердосплавні або керамічні інструменти.
Майте на увазі, що корозія може виникнути у ванні пасивації, якщо деталь не була належним чином термічно оброблена. Мартенситні марки з високим вмістом вуглецю та хрому необхідно загартувати для стійкості до корозії.
Пасивацію зазвичай проводять після подальшого відпуску за температур, що підтримують стійкість до корозії.
Не нехтуйте концентрацією азотної кислоти у ванні для пасивації. Періодичні перевірки слід проводити за допомогою простої процедури титрування, запропонованої Карпентером. Не пасивуйте більше одного виробу з нержавіючої сталі одночасно. Це запобігає дороговартісній плутанині та запобігає гальванічним реакціям.
Про авторів: Террі А. ДеБолд — спеціаліст з досліджень та розробок у сфері сплавів нержавіючої сталі, а Джеймс В. Мартін — спеціаліст з металургії прутка в Carpenter Technology Corp.(Редінг, Пенсильванія).
Скільки це коштує? Скільки місця мені потрібно? З якими екологічними проблемами я зіткнуся? Наскільки крута крива навчання? Що саме таке анодування? Нижче наведено відповіді на початкові запитання майстрів щодо анодування інтер'єру.
Отримання стабільних, високоякісних результатів безцентрового шліфування вимагає базового розуміння. Більшість проблем із застосуванням безцентрового шліфування виникають через брак розуміння основ. У цій статті пояснюється, чому працює безцентровий процес і як найефективніше використовувати його у вашій майстерні.