Пассивация нержавеющей стали: Химическое пассивирование нержавеющей стали: особенности, преимущества, этапы, советы специалистов

alexxlab | 08.01.2020 | 0 | Разное

Содержание

Пассивация нержавеющей стали – когда и от чего защищаем сплав? + видео

Большинство уверено, что заниматься пассивацией нержавеющей стали – пустая трата времени, ведь поверхность изделий уже инактивирована. Однако в некоторых случаях это крайне необходимо, попробуем переубедить скептиков.

1 Почему нержавейка устойчива к коррозии?

Коррозия стали характеризуется разрушением ее поверхностного слоя под воздействием агрессивных сред, а иногда и при контакте с привычной нам атмосферой. Окисление происходит с каждым вновь открывающимся слоем, пробираясь вглубь. Постепенно деталь разрушается полностью. Чтобы не пытаться спасать такие изделия при появлении очагов коррозии, а то и вовсе не производить замену деталей, был разработан способ защиты – пассивирование. Именно так и появилась всем известная нержавейка.

Коррозия стали

Коррозия стали

Сталь содержит в себе множество добавок. Кобальт, никель, ниобий, титан, молибден, марганец – все они помогают добиться различных механических и физических свойств сплава. В составе в существенном количестве присутствует и хром (Cr), именно от него зависит коррозионная стойкость стали.

Хром – одна из главных легирующих добавок, содержание его варьируется от 12 до 20 %. Как раз эта цифра и определяет степень пассивности сплава.

Нержавейка с 12 % хрома будет устойчива только к атмосферным окислителям (в первую очередь кислороду воздуха). При 17 % сплав выдержит значительно более агрессивные среды, например, азотную кислоту. Если требуется еще более устойчивый материал, тогда увеличивают содержание никеля, молибдена, меди и прочих добавок, еще в некоторой степени усиливающих коррозионную пассивность. Высокоагрессивными средами считаются соляная, серная и прочие схожие по свойствам кислоты.

Листы нержавейки

Листы нержавейки

Но содержание легирующих элементов в нужной пропорции не единственное требование к стали, чтобы она могла называться нержавеющей. Поверхность детали должна быть без повреждений, у внешнего слоя желателен однородный химический состав. Ведь устойчивость к коррозии определяется наличием оксидной пленки, в основном CrO. Ее прерывистость или различная толщина из-за неоднородности химического состава сплава сводит на нет защитные качества.

2 Почему коррозия все-таки одолевает нержавеющую сталь?

Несмотря на изложенную картину, нержавейка подвергается коррозии. Ржавчина на ее поверхности приводит в недоумение людей, кто не совсем знаком с химической природой этого явления. Многие начинают сомневаться, нержавейка ли это вовсе? Но даже вполне настоящая пассивированная сталь может подвергаться различного рода коррозии. И причин этому немало.

Первой и вполне очевидной будет недостаток хрома или его неравномерность в структуре сплава. Также контакты с менее устойчивыми разновидностями стали (углеродистой, например) вызовут процесс ржавления. Часто детали подвергаются сварке, и даже если изначально нержавейка была очень высокого качества, после такой обработки она начинает корродировать. Обычно это легко предупредить зачисткой и полировкой поверхности шва, чтобы там не осталось даже следовых количеств сварочных материалов, например, частичек железа (Fe).

Нержавейка высокого качества

Нержавейка высокого качества

Занести нежелательные количества железа в структуру нержавейки можно и другими способами. Если рядом с ней пилят, режут, шлифуют обычную сталь, то пыль с Fe обязательно достигнет ее и запустит процесс коррозии. Но даже все предусмотрев и изолировав ваши детали, вы можете забыть, что когда-то использовали для обычной стали определенный шлифовальный круг и решите им обработать нержавеющую. Это обернется коррозией. Да и любой другой инструмент должен применяться на однотипных материалах, например, только на нержавейке.

После сварки часто нужна очистка шва, делают это металлической щеткой, лучше завести такое приспособление для низколегированных сплавов и нержавейки отдельно. К слову, любые деструктивные поверхностные обработки существенно приближают появление коррозии, так что частить с этим не рекомендуется. Если все-таки пришлось заниматься механической очисткой, то проверьте, осталась ли на детали железная пыль и не появились ли повреждения оксидной пленки. На производстве при наличии лаборатории это можно сделать за пару минут с помощью химреактивов – воды, азотной кислоты и ферроцианида калия. Места с включениями свободного железа станут синие. В другом случае потребуется несколько часов и простая вода из крана. Нужно всего лишь смочить поверхность и дать постоять, проблемные зоны начнут ржаветь.

Очистка сварочного шва нержавеющей стали

Очистка сварочного шва нержавеющей стали

Сварочный шов действительно слабое место у нержавеющей стали. Поэтому его обязательно зачищают, отмывают от остатков рабочих материалов (флюса, брызг и т.д.), полируют и пассивируют препаратами на основе кислот. Такие реактивы можно найти в продаже. Обычно основу их составляет азотная кислота, в определенной концентрации она приводит к образованию химически пассивной оксидной пленки.

3 Многоликая коррозия

Количество причин, по которым нержавеющая сталь начинает корродировать, кажется небольшим. Но на химическом уровне происходят куда более разнообразные процессы. Коррозия, оказывается, бывает разной природы. Рассмотрев основные виды, мы будем предупреждены обо всех слабых местах этого сплава. Самый частый и неожиданный способ испортить нержавейку – чистящие средства. Многие хозяйки не предполагают, что

хлорсодержащая бытовая химия очень быстро разрушает защитную пленку на посуде из этого сплава. Так что следует иметь на вооружении специальное чистящее средство. Такая коррозия называется общей, потому что происходит по всей поверхности.

Посуда из нержавеющего сплава

Посуда из нержавеющего сплава

Щелевой тип поражения сплава знаком тем, кто работает с конструкциями из этого материала. Если детали плотно соприкасаются, рано или поздно между ними начинается ржавление. Часто поражаются крепежи. Точечная или питтинговая коррозия возникает при механическом повреждении поверхности детали. Причина очевидна, сбитая пленка открывает доступ к незащищенной стали. Гальванические процессы вызывают одноименную коррозию. Для их возникновения нужна токопроводящая среда и разнородные металлы, одним из участников и будет нержавейка. Это очень частая причина порчи деталей в морской воде. Поэтому на конструкторов всегда ложится удвоенная ответственность, нужно исключить контакт нержавеющей стали с другими низколегированными сплавами.

Коррозия на поверхности детали

Коррозия на поверхности детали

И опять сварка. Большая температура этого процесса запускает межкристаллитную коррозию. Это очень коварная разновидность ржавления, начинается она еще на уровне кристаллической решетки, двигаясь вдоль границ кристаллов. Она может быть и не так заметна со стороны, но внутри точит изделие, со временем приводя к потере прочности. Напоследок скажем об эрозивной коррозии. Это неизбежно происходит в тех случаях, когда деталь из нержавеющей стали находится под воздействием непрерывного потока абразивного раствора. Жидкость просто уносит частички пленки, а новая не успевает образовываться.

4 Зачем, когда и как пассивировать нержавейку?

Как видно, нержавеющая сталь идеально будет служить при отсутствии других материалов и без механических воздействий. Но это возможно разве только в музее. Конструкции всегда находятся в работе, а часто и в крайне агрессивной среде. Вот тогда даже нержавеющей стали нужно дополнительное пассивирование. Например, очень часто такую обработку просят сделать для труб, крепежей, обшивки погружных морских конструкций. Но всегда ли уместно это делать?

Пассивирование нержавеющей стали

Пассивирование нержавеющей стали

Для успокоения совести, конечно, можно производить такие операции всегда, как только возникает подозрение на неспособность нержавейки противостоять будущим воздействиям рабочих сред. Но специалисты убеждены, что такая обработка будет лишней во многих случаях. Во-первых, нужно проанализировать возможные химические процессы, иногда вашим конструкциям ничего не грозит, а дополнительная пассивация только ухудшит состояние сплава.

Во-вторых, нужно иметь возможность контролировать процесс пассивирования нержавеющей стали, чтобы получить равномерное и цельное покрытие. Например, это очень проблематично в случае труб, ведь проверить состояние поверхности внутри почти невозможно. Может оказаться, что где-то участок был обработан недостаточно, и коррозия все равно произойдет. Поэтому пассивирование уместно в тех случаях, когда защитить нужно внешнюю сторону детали.

Пассивация труб

Пассивация труб

Сам процесс имеет, конечно, химическую природу. Состав обрабатывающего средства зависит от марки нержавеющей стали, вернее, ориентирован на процентное содержание хрома. Сплавы, где этого элемента 16 % и более, пассивируются раствором азотной кислоты (20–50 %). Выдерживать следует 30–60 минут при 40 °С. Не подходит такое пассивирование для сталей марки AISI 303. Если в нержавейке хрома менее 16 %, то условия и реагенты те же, только время выдержки должно быть не менее 60 минут. Такой режим не подходит для  стали AISI 416. Для перечисленных исключений (AISI 303 и 416) и марки 430F лучше использовать указанную азотную кислоту и раствор бихромата натрия (2–6 %), температура при этом не выше 50 °С, а время выдержки 25–40 минут.

Этапы процесса пассивации нержавеющей стали

3 Общие положения.
3.1 Процесс химической пассивации заключается в удалении экзогенного железа или соединений железа с поверхности нержавеющей стали посредством химического растворения.
3.2 Химическое пассивирование поверхности, изготовленных из коррозионностойких сталей и сплавов, производится с целью:

— очистки поверхности от окалины, окислов;

— улучшения внешнего вида, осветления поверхности;

— повышения коррозионной стойкости;

— выявления дефектов сварных швов и наплавленного металла.

3.3 Необходимость химической обработки должна быть указана в чертежах.
3.4 Перед термообработкой, сваркой и другими операциями, связанными с нагревом, детали, подлежащие химическому пассивированию, с целью предотвращения образования трудноудаляемой окалины и пригаров, необходимо очистить от смазки и прочих жировых загрязнений.
4 Химическое пассивирование камер из коррозионностойких сталей.
4.1 Химическому пассивированию подвергаются сварные секции с камерами, изготовленными из нержавеющих сталей марок SA 182 F316L, SA 240 Gr.316L(S31603).
4.2 Технологическая схема химической пассивации.
4.2.1 Подготовка секции к процессу.
4.2.2 Операция химического обезжиривания.
4.2.3 Операция промывки.
4.2.4 Операция травления.
4.2.5 Операция промывки.
4.2.6 Операция пассивации.
4.2.7 Операция промывки.
4.2.8 Операция контроля.
5 Подготовка изделия к процедуре пассивации.
5.9 Установить под изделие приемные емкости для воды.
5.10 Произвести замер температуры воды для промывки. Результаты замеров отразить в протоколе.
5.11 Произвести замер температуры поверхности камеры. Замер производить на нижней стенке камеры. Результаты замеров отразить в протоколе.
5.12 Операции подготовки, обезжиривания, травления и пассивации проводятся последовательно для передней и задней камер одной секции.
6. Химическое обезжиривание производится с целью удаления с внутренней поверхности камеры пленки органических жиров и минеральных масел, а также различных твердых загрязнений (мелкой металлической и минеральной пыли), удерживаемых на детали жировой (масляной) пленкой.
6.1 Обезжиривание производится водным раствором SOLAR RUST (1:1) путем непрерывной циркуляции раствора через камеру.
6.2 Внести данные по средству для обезжиривания в протокол.
6.3 Подключить оборудование для выполнения операции обезжиривания.
6.4 Перед началом процесса обезжиривания занести в протокол время начала операции.
6.5 Открыть краны на системах отвода жидкости.
6.6 Прокачать раствором внутренней объем передней и задней камер в течение 10…15 мин.
6.7 Занести в протокол время окончания операции обезжиривания.
6.8 Отключить оборудование для выполнения операции обезжиривания.
6.9 Подключить насос для выполнения операции промывки.
6.10 Установить кран на системе отвода в положение «ЗАКРЫТО».
6.11 Занести в протокол время начала операции промывки.
6.12 Наполнить камеру водой, выдержать в течение 1…2 минут и слить воду из камеры в приемную емкость, установив кран в положение «ОТКРЫТО».
6.13 Повторить операцию промывки 2 раза, выполняя пункты 5.10, 5.12.
6.14 Отключить насос для выполнения операции промывки.
6.15 Занести в протокол время окончания операции промывки.
6.16 Откачать жидкость из приемной емкости в тару для последующей утилизации.
7 Травление.
7.1 Химические методы обработки, способные удалить цвета побежалости или окалину на нержавеющей стали и способные растворять саму нержавеющую сталь, как правило, имеют название травление и являются существенно более агрессивной обработкой, чем химическая обработка, используемая для пассивации. Процесс травления должен выполняться в соответствии с инструкцией А380 (см. п. 5.3.1 стандартных технических условий ASTM А967).
7.2 Травление производится раствором «INOX DL»
7.3 Занести в протокол данные по материалу для травления (наименование материала; дату выпуска, срок хранения, номер сертификата).
7.4 Подключить оборудование для выполнения операции травления к системам подвода и отвода, установленным на камере.
7.5 Проверить температуру раствора для травления. Раствор должен иметь температуру 30°C. Внести данные по температуре раствора в протокол.
7.6 Занести время начала операции в протокол.
7.7 Прокачать раствором внутренней объем камеры в течение 30…60 мин
7.8 Отключить оборудование для выполнения операции травления от системы подвода и отвода, установленным на камере.
7.9 Занести время окончания операции в протокол.
7.10 Снять технологические пробки с передней стенки камеры.
7.11 Промыть через отверстия передней стенки камеры внутренний объем  водой под давлением 180бар с использованием насоса типа «Кёрхер».
7.12 По окончании промывки откачать жидкость из приемных емкостей в тару для последующей утилизации.
8 Пассивация.
8.1 Формирование защитной инертной плёнки на поверхности нержавеющей стали будет самопроизвольно происходить на воздухе, когда поверхность нержавеющей стали свободна от окалины и внешних загрязняющих веществ. Химическая обработка может способствовать более быстрому образованию инертной плёнки на поверхности нержавеющей стали уже свободной от окалины и поверхностного загрязнения. Такая обработка называется пассивацией.
8.2 Установить технологические пробки в переднюю стенку камеры.
8.3 Пассивация производится раствором «FUTUR PASS ADF L»
8.4 Занести в протокол данные по материалу для пассивации (наименование материала; дату выпуска, срок хранения, номер сертификата).
8.5 Подключить оборудование для выполнения операции пассивации к системам подвода и отвода, установленным на камере.
8.6 Произвести замер температуры раствора для пассивации. Раствор должен иметь температуру 20°C. Внести данные по температуре раствора в протокол.
8.7 Занести время начала операции в протокол.
8.8 Прокачать раствором внутренней объем камеры в течение 30 мин.
8.9 Отключить оборудование для выполнения операции пассивации от систем подвода и отвода, установленным на камере.
8.10 Занести данные по времени окончания пассивации в протокол.
8.11 Снять технологические пробки с передней стенки камеры.
8.12 Промыть через отверстия передней стенки камеры внутренний объем водой под давлением 180бар с использованием насоса типа «Кархер».
8.13 Проверять периодически значение РН сточной воды. При достижении значения 6,5…7,5 операцию промывки прекращается. Занести данные в протокол.
8.14 По окончании промывки откачать жидкость из приемных емкостей в тару для последующей утилизации.
8.15 Снять системы подвода и отвода, установленные на камере.
8.16 Извлечь технологические заглушки из каждой трубы трубного пучка со стороны передней и задней камеры.
9 Операция контроля.
9.1 Тест на стойкость к Железосинеродистому калию (Красная кровяная соль) – Азотной кислоте.
9.2 Этот тест необходимо рекомендовать для обнаружения очень малых количеств свободного железа. Он применяется для обнаружения свободного железа в аустенитных нержавеющих сталях серии 200 и 300. Этот тест не рекомендуется использовать для обнаружения свободного железа в ферритной или мартенситной нержавеющей стали серии 400, так как эти стали дадут положительную реакцию, независимо от наличия или отсутствия анодных поверхностных загрязнений.
9.3 Раствор для испытаний получают растворением 10 г химически чистого железосинеродистого калия (красной кровяной соли) в 500 мл дистиллированной воды, добавив 30 мл 70%-ной азотной кислоты, перемешивают, пока весь феррицианид не растворится, и далее добавляют дистиллированную воду до получения 1000 мл раствора. Раствор для испытаний должен быть приготовлен в день проведения испытаний.
9.4 Тестовый раствор наносят на поверхность тестируемого образца. Формирование тёмно-синего цвета в течение 30 с обозначает присутствие металлического железа.
9.5 Исследуемые образцы не должны иметь тёмно-синий цвет, указывающий на наличие свободного железа на поверхности.
9.6 Когда тест показывает отрицательный результат, поверхность образца тщательно промывают тёплой водой до удаления всех следов тестового раствора.
9.7 Когда тест показывает положительный результат, тёмно-синие пятна должны быть удалены раствором 10%-ной уксусной и 8%-ной щавелевой кислот, и затем тщательно промыты горячей водой.
9.8 При положительном тесте образцы и изделие повторно направляются на пассивацию.
9.9 Визуальный контроль качества пассивации производится на отсутствие следов не отмытых солей, растравливание поверхности деталей, непрозрачные окрашенные окисные пленки, продукты коррозии, остатки окалины, кроме указанных в п. 9.10.
9.10 На поверхности допускается наличие следов механической обработки, незначительные риски, забоины, царапины и другие повреждения поверхности, которые имелись до начала обработки, цвета побежалости различных оттенков в зоне сварки, светлые матовые пятна в местах удаления продуктов коррозии, следы от потеков воды, остатки окалины в виде отдельных черных точек или их скопления на поверхности металла, не удаляемые механическим скалыванием стальной иглой.
10 Оборудование для химической обработки.
10.1 Для подготовительных операций, операций промывки и нейтрализации используется оборудование и технологическая оснастка, изготовленные с применением не металлического материала или из нержавеющей стали.
10.2 Для проведения полного комплекса операций на участке должна быть площадка для шланговой промывки, шкафы для хранения химикатов.
10.3 Участок должен быть оснащен подъемно-транспортным оборудованием и другими средствами механизации
11 Требования к воде для промывки.
11.1 Для операции промывки должна применяться питьевая не минерализованная вода со специальными требованиями по содержанию микроэлементов:

·           Содержание ионов хлоридов не более 20 частей на миллион.

·           Содержание ионов сульфидов не более 2 частей на миллион.

·           Концентрация ионов галоидоводородной кислоты не более 100мг/кг.

12 Обезвреживание отработанных растворов.
12.1 Отработанные растворы пассивации, промывные сточные воды и другие отработанные растворы, подлежат утилизации в соответствии с требованиями, действующими на территории РФ.
13 Требования безопасности.
13.1 Требования безопасности при проведении процесса химической обработки внутренней поверхности камеры в соответствии с ГОСТ 12.3.008.
13.2 При работе с компонентами травильных и пассивирующих растворов, растворов для обезжиривания, необходимо выполнять требования безопасности, изложенные в нормативной документации на применяемые вещества.
13.3 Все химические реагенты, требуют особого обращения и специальных средств защиты. Производственный персонал должен постоянно получать необходимую информацию о применяемых химических реагентах, рисках при работе и мерах защиты, а также пройти специальное обучение и инструктаж с отметками в журнале регистрации инструктажа до выполнения работ.
13.4 Исполнители, занятые на работах по химической обработке, должны быть обеспечены средствами защиты согласно ГОСТ 12.4.011.
14 Приложения.
14.1 Приложение 1. Протокол процедуры травления и пассивации.
1.    Тест на медный купорос на передней камере
7.1 Дата и время проведения теста (фамилия и подпись представителя ОТК)
7.2 Результат теста на шве обварки оребренной трубы на верхнем ряду. Отложение меди — есть/нет (фамилия и подпись представителя ОТК)

Химическое пассивирование нержавейки, электрохимическая пассивация нержавейки

Для заказа услуг по пассивации нержавейки обратитесь к нашей статье в разделе “Услуги”: Травление и пассивация нержавеющей стали.

Явление пассивации

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей и других металлов строго зависит от состояния их поверхности и, в частности, от наличия или отсутствия на их поверхности слоя оксидов указанного пассивного слоя. Изменения, которые происходят на поверхности нержавеющей стали, определяются как явления пассивации. Если эти явления приводят к снижению скорости коррозии, то можно сказать, что на поверхности нержавеющей стали присутствует защитный слой пассивации.

Пассивный слой на поверхности нержавеющей стали имеет химический состав, который особенно отличается от его основного состава:

  • Около 65% Cr + оксид хрома;
  • Около 35% Fe + оксид железа.

Молибден и никель имеют очень низкий процент в пассивном слое.

Не всегда вмешательство пассивных явлений приводит к пассивным условиям. В случае нержавеющих сталей цветные оксидные пленки, которые наблюдаются во время фазы сварки, или черные чешуйки, которые образуются во время горячей прокатки, являются менее защищенными от поверхности оксидной пленки, которая образуется на поверхности металла.

Обычно защитный оксидный слой часто составляет около 1,5-2,5 нм и легко виден через специальные и дорогие микроскопы (ПЭМ). Термин “пассивация” происходит от того факта, что хром имеет сильное родство с кислородом. Когда сталь находится в контакте с обогащенной кислородом средой, хром очень химически активен и имеет тенденцию образовывать очень стабильные оксиды и гидроксиды. Эти соединения являются защитными, потому что они подавляют нежелательные реакции, которые могут привести к коррозии нержавеющей стали. Таким образом, коррозионная стойкость нержавеющей стали проистекает из того факта, что процент хрома в нем равен или превышает примерно 18%. Таким образом, нержавеющая сталь имеет возможность локально распределять некоторые частицы хрома по поверхности с образованием оксидов, которые повышают коррозионную стойкость нержавеющей стали. Пассивный слой, который образуется на поверхности нержавеющей стали, оснащен электронной проводимостью, после чего он может генерировать химические окислительно-восстановительные процессы с кислородом, которые могут остановить коррозийный контур.

Качество пассивного слоя

Процентное содержание хрома и других веществ, присутствующих в стали, является одним из параметров, влияющих на качество пассивного слоя. Сталь серии AISI 200 будет иметь более низкую коррозионную стойкость по сравнению с AISI 300, потому что, имея более низкую концентрацию никеля, не обладает способностью быстро восстанавливать пассивный слой после, например, процессов истирания и/или травления.

Другим ключевым параметром, определяющим качество пассивного слоя, является обработка поверхности нержавеющей стали. Очень часто для повышения коррозионной стойкости нержавеющая сталь электрохимически полируется. Этот процесс обеспечивает:

  • Микроструктуру зерна в пассивном слое, она становится гладкая и однородная;
  • Уменьшение шероховатости, которая предотвращает адгезию загрязнений на стальной поверхности;
  • Увеличение миграции атомов хрома на поверхность;
  • Увеличение толщины пассивного слоя за счет лучшего химического взаимодействия с кислородом в окружающей среде.

Если поверхность подверглась механическому истиранию (например, сатинированию):

  • Микроструктура не является однородной;
  • Это обеспечивает загрязнения абразивными веществами, которые сцепляются на поверхности, становясь точками для потенциальной питтинговой (точечной) коррозии;
  • Уменьшение толщины пассивного слоя.

Конструкция пассивного слоя также зависит от термодинамических характеристик (температура, окислительная среда и т.д.), которые позволяют регулировать пассивный слой для получения стабильного и долговечного слоя с течением времени.

Во время стандартной обработки качество пассивного слоя зависит от:

  • Чистого воздуха;
  • Чистой воды;
  • Пассивации в концентрированной азотной кислоте 5-30%.

Факторы, перечисленные выше, определяют время пассивации нержавеющей стали:

  • Чистый воздух: около 48-96 часов;
  • Чистая вода: около 6-15 часов;
  • Пассивация в концентрированной азотной кислоте при 5-30%: около 30-120 минут.

Наконец, качество пассивного слоя определяется процентным содержанием легирующих веществ внутри стали и термодинамическими условиями окружающей среды, способствующими образованию компактного и химически стабильного слоя. Время пассивации определяется различными средами, в которых сталь подвергается воздействию. Электрополировка нержавеющей стали – лучшая операция для получения однородной поверхности, свободной от загрязнений и пассивации.

Ниже представлен брелок из матовой нержавеющей стали, половина его обработана электрохимической полировкой в ванне.

Пассивация нержавеющей стали | Inoxgrup

ПОЧЕМУ ПАССИВАЦИЯ

Процесс пассивации возвращает нержавеющую сталь или другие металлы обратно к своим первоначальным спецификациям, удаляя ненужные вкрапления и масла с поверхности. При механической обработки детали из нержавеющих сталей, различные частицы могут проникать в поверхность основного металла, ослабляя его устойчивость к коррозии и делая деталь более восприимчивой к факторам окружающей среды. Искры, грязь и другие частицы и остатки, такие как свободное железо, смазка и обрабатывающие масла, влияют на прочность естественной поверхности и могут проникать в поверхность в процессе обработки. Они остаются невидимыми для человеческого глаза и часто являются причиной коррозии.  «Пассивный» определяется — как менее подверженный влиянию факторов окружающей среды. Процесс улучшает и очищает поверхность детали. Восстановленная поверхность действует как защитное покрытие для таких факторов окружающей среды, как воздух, вода и другие экстремальные условия. Важно отметить, что пассивация не меняет внешний вид основного металла.

Преимущества пассивации

  • Улучшенное сопротивление коррозии
  • Равномерное сглаживание
  • Удаление заусенцев
  • чистота
  • Долгий срок службы изделий
  • Пассивация остается важным этапом в максимизации коррозионной стойкости деталей и компонентов из нержавеющей стали.Процесспозволяет существенно увеличить срок эксплуатации деталей.Неправильно выполненная пассивация может фактически вызвать коррозию.
  • Пассивация представляет собой метод позволяющий максимизировать присущую коррозионную стойкость нержавеющего сплава, из которого изготовлена заготовка
  • Нет универсального способа относительно точной механики работы пассивации.Но несомненно, что на поверхности пассивной нержавеющей стали присутствует защитная оксидная пленка. Эта невидимая пленка считается чрезвычайно тонкой, толщиной менее 0,0000001 дюйма, что составляет около 1/100 000 толщины человеческого волоса!
  • На практике загрязняющие вещества, такие как грязь или частицы железа из режущих инструментов, могут быть перенесены на поверхность деталей из нержавеющей стали во время обработки.Если их не удалить, эти посторонние частицы могут снизить эффективность исходной защитной пленки.
  • Во время процесса обработки микроскопическое количество свободного железа может быть стерто с режущего инструмента и перенесено на поверхность заготовки из нержавеющей стали.При определенных условиях на этих частицах может появиться тонкое покрытие ржавчины. Это фактически коррозия стали из инструмента, а не основного металла. Иногда частицы стали из режущего инструмента или продуктов его коррозии может вызвать повреждение самой детали.
  • Точно так же мелкие частицы железосодержащей грязи могут прилипать к поверхности детали.Несмотря на то, что металл может выглядеть блестящим в условиях механической обработки, невидимые частицы свободного железа могут привести к ржавлению на поверхности после воздействия воздуха.
  • Проблемой могут быть и открытые сульфиды.Они исходят от добавления серы к нержавеющим сталям для улучшения обрабатываемости.  Если деталь не будет правильно пассивирована, сульфиды могут выступать в качестве центров инициации для коррозии на поверхности продукта.
  • В всех случаях требуется пассивация, чтобы максимизировать естественную коррозионную стойкость нержавеющей стали.Онапоможет удалить поверхностное загрязнение, такие как частицы железосодержащей цельной грязи и частиц железа из режущих инструментов, которые могут образовывать ржавчину или действовать как места инициации для коррозии. Пассивация также может удалять сульфиды, открытые на поверхности нержавеющих сплавов без механической обработки.
  • Двухступенчатая процедура может обеспечить наилучшую коррозионную стойкость: 1. чистка, (обезжиривание, травление), но в некоторых случаях не выполняемая процедура 2. кислотная ванна или пассивирующая обработка.

·         Первая очистка

  • Смазка, охлаждающая жидкость или другие загрязнения должны быть тщательно удалены от поверхности, чтобы получить наилучшую коррозионную стойкость.. Коммерческий обезжириватель или моющее средство можно использовать для очистки механических масел или охлаждающих жидкостей. Посторонние вещества, такие как термические оксиды, возможно, должны быть удалены путем измельчения или такими методами, как кислотное травление.
  • Иногда оператор может пропустить основную очистку, предполагая ошибочно, что просто погружая смазку в кислотную ванну, одновременно чистка и пассивирование будут происходить одновременно.Этого не происходит. Вместо этого загрязняющая жир реагирует с кислотой с образованием пузырьков газа. Эти пузырьки собираются на поверхности заготовки и мешают пассивации.
  • Хуже того, загрязнение пассивирующего раствора, иногда высоким содержанием хлоридов, может вызвать «вспышку» коррозии. Вместо того, чтобы получить желаемую оксидную пленку с блестящей, чистой, коррозионностойкой поверхностью, вспышка вызывает сильно протравленную или затемненную поверхность — ухудшает саму поверхности, что пассивация предназначена для оптимизации.
  • Части, изготовленные из мартенситных нержавеющих сталей [которые являются магнитными, с умеренной коррозионной стойкостью и с пределом текучести до (1930 МПа)], на квадратный дюйм затвердевают при высокой температуре и затем отжигаются для обеспечения требуемой твердости и механических свойств.Осаждающие упрочняемые сплавы (которые обеспечивают лучшее сочетание прочности и коррозионной стойкости, чем мартенситные сорта) могут обрабатываться в растворе, частично обрабатываться, выдерживаться при более низких температурах, а затем заканчиваться механической обработкой.
  • В таких случаях детали необходимо тщательно очистить обезжиривающим или очищающим средством для удаления следов режущей жидкости перед термообработкой.В противном случае режущая жидкость, остающаяся на деталях, вызовет чрезмерное окисление. Это условие может привести к тому, что нижние слои остаются  с крапчатой да же после удаления окалины кислотными или абразивными методами. Разрезающие жидкости могут оставаться на деталях и затвердевать в вакуумной печи или защитной атмосфере, может произойти науглероживание поверхности, что приведет к потере коррозионной стойкости.
  • Травление
  • Травление — это удаление смежного низко хромистого слоя металла с поверхности нержавеющей стали химическими средствами.
  • Там, где сталь нагревается путем сварки, термической обработки или других средств, до такой степени, что можно увидеть цветной слой оксида, на поверхности стали под оксидным слоем имеется обедненный хромом слой.Более низкое содержание хрома дает более низкую коррозионную стойкость. Чтобы восстановить наилучшую коррозионную стойкость, необходимо удалить поврежденный металлический слой, обнажив полностью легированную поверхность из нержавеющей стали. Механическое удаление может привести к образованию абразивных или других частиц (препятствующих коррозии) или может быть непрактичным, поэтому обычно используются химические средства.
  • Процедуры, включающие травильные растворы азотной (HNO 3) и фтористоводородной (HF) кислот, удаляют масштаб и нижний слой, обедненный хромом, и восстанавливают коррозионную стойкость. Растворы травления также удаляют загрязняющие вещества, такие как частицы железа и железа. Растворы травления, отличные от смесей азотной и фтористоводородной кислот, существуют и могут использоваться для специализированных применений.
  • Травильные пасты, где раствор смешивают с инертным носителем, обычно используются для обработки выбранных областей, таких как сварные швы.
  • Травление включает удаление металла и изменение в визуальной яркости металла.
  • Электрополирование — полезная альтернатива травлению.Металлическое удаление достигается, но обычно приводит к яркой, гладкой и более стойкой к коррозии поверхности.

·         Пассивные ванны

  • После тщательной очистки деталь из нержавеющей стали готова для погружения в пассивирующую кислотную ванну. Можно использовать любой из трех методов — пассивацию азотной кислоты, азотную кислоту с пассивацией дихромата натрия и пассивацию лимонной кислоты. Какой метод к использованию зависит от класса нержавеющей стали и заданных параметров.
  • Более устойчивые хромоникелевые марки могут пассивироваться в ванне с азотной кислотой (20% по объему) . Менее стойкие марки нержавеющей стали могут быть пассивированы путем добавления дихромата натрия в ванну с азотной кислотой, чтобы сделать раствор более окисленным и способным образовывать пассивную пленку на поверхности. Другой вариант, используемый вместо азотной кислоты плюс дихромат натрия, заключается в увеличении концентрации азотной кислоты до 50% по объему. Добавление дихромата натрия, и более высокая концентрация азотной кислоты снижают вероятность нежелательной коррозии.

Исторически сложилось, что азотная кислота использовалась для пассивации нержавеющей стали, но в последнее время распространение получило более безопасное и эффективное средство с использованием лимонной кислоты. В отличие от азотной кислоты, составы для пассивирования лимонной кислотой имеет много преимуществ:

  • Лимонная кислота НЕ удаляет другие элементы в сплаве, эффективно ограничивая глубину конечного слоя оксида хрома
  • Лимонная кислота НЕ вводит тяжелые металлы (опасные отходы) в ванну
  • Лимонная кислота удаляет только железо
  • Лимонная кислота намного безопаснее и безвредна для окружающей среды

По материалам зарубежных изданий TERRY A. DEBOLD AND JAMES W. MARTIN

инженер поможет – Как пассировать нержавеющей стали

Это может сделать разницу между удовлетворительной производительностью и преждевременным отказом.  Неправильно выполненная, пассивация может фактически вызвать коррозию.  Пассивация представляет собой метод изготовления после изготовления, позволяющий максимизировать присущую коррозионную стойкость нержавеющего сплава, из которого изготовлена заготовка.  Это не процедура удаления масштаба, и это не похоже на слой краски.  Нет универсального соглашения относительно точной механики работы пассивации.  Но несомненно, что на поверхности пассивной нержавеющей стали присутствует защитная оксидная пленка.  Эта невидимая пленка считается чрезвычайно тонкой, толщиной менее 0,0000001 дюйма, что составляет около 1/100 000 толщины человеческого волоса!  Чистая, недавно обработанная, полированная или маринованная часть из нержавеющей стали автоматически приобретает эту оксидную пленку от воздействия кислорода в атмосфере. 

 

В идеальных условиях эта защитная оксидная пленка полностью покрывает все поверхности детали.  Однако на практике загрязняющие вещества, такие как грязь или частицы железа из режущих инструментов, могут быть перенесены на поверхность деталей из нержавеющей стали во время обработки.  Если их не удалить, эти посторонние частицы могут снизить эффективность исходной защитной пленки.  Во время процесса обработки микроскопическое количество свободного железа может быть стерто с режущего инструмента и перенесено на поверхность заготовки из нержавеющей стали.  При определенных условиях на части может появиться тонкое покрытие ржавчины.  Это фактически коррозия стали из инструмента, а не основного металла.  Иногда щель во встроенной частице стали из режущего инструмента или продуктов его коррозии может вызвать атаку самой части.  Точно так же мелкие частицы железосодержащей цельной грязи могут прилипать к поверхности детали.  Несмотря на то, что металл может выглядеть блестящим в условиях механической обработки, невидимые частицы свободного железа могут привести к ржавлению на поверхности после воздействия воздуха.  Проблемой могут быть и открытые сульфиды.  Они исходят от добавления серы к нержавеющим сталям для улучшения обрабатываемости.  Сульфиды улучшают способность сплава образовывать чипсы, которые полностью удаляются от режущего инструмента во время процесса обработки.  Если часть не будет правильно пассивирована, сульфиды могут выступать в качестве центров инициации коррозии на поверхности сфабрикованного продукта.  В обоих случаях требуется пассивация, чтобы максимизировать естественную коррозионную стойкость нержавеющей стали.  Он может удалить поверхностное загрязнение, такое как частицы железосодержащей цельной грязи и частиц железа из режущих инструментов, которые могут образовывать ржавчину или действовать как места инициации для коррозии.  Пассивация также может удалять сульфиды, открытые на поверхности нержавеющих сплавов без механической обработки.  Двухступенчатая процедура может обеспечить наилучшую коррозионную стойкость: 1. очистка, фундаментальная, но иногда пропускаемая процедура и 2. кислотная ванна или пассивирующая обработка. 

Чистка Первая очистка всегда должна быть первой.  Смазка, охлаждающая жидкость или другие обломки цеха должны быть тщательно очищены от поверхности, чтобы получить наилучшую коррозионную стойкость.  Обрабатывающие чипы или другая грязь магазина могут быть тщательно вытерты с части.  Для очистки отработанных масел или охлаждающих жидкостей может использоваться коммерческий обезжириватель или моющее средство.  Посторонние вещества, такие как термические оксиды, возможно, должны быть удалены путем измельчения или такими методами, как кислый травление.  Иногда оператор машины может пропустить базовую очистку, предполагая ошибочно, что, просто погружая смазанную маслом часть в кислотную ванну, одновременно проходят очистку и пассивирование.  Этого не происходит. 

 

Вместо этого загрязняющая жир реагирует с кислотой с образованием пузырьков газа.  Эти пузырьки собираются на поверхности заготовки и мешают пассивации.  Хуже того, загрязнение пассивирующего раствора, иногда высоким содержанием хлоридов, может вызвать «вспышку», как показано на рисунке 1.Вместо того, чтобы получать желаемую оксидную пленку с блестящей, чистой, коррозионностойкой поверхностью, вспышка вызывает сильно протравленную или затемненную поверхность – ухудшение самой поверхности, которая предназначена для оптимизации пассивации.  Части, изготовленные из мартенситных нержавеющих сталей [которые являются магнитными, с умеренной коррозионной стойкостью и способными к пределам текучести до 280 тыс.фунтов / кв.дюйм (1930 МПа)], затвердевают при высокой температуре и затем закаливаются для обеспечения требуемой твердости и механических свойств.  Осаждающие упрочняемые сплавы (которые обеспечивают лучшее сочетание прочности и коррозионной стойкости, чем мартенситные марки) могут обрабатываться в растворе, частично обрабатываться, выдерживаться при более низких температурах, а затем заканчиваться механической обработкой.  В таких случаях детали необходимо тщательно очистить обезжиривающим или очищающим средством для удаления следов режущей жидкости перед термообработкой.  В противном случае режущая жидкость, остающаяся на деталях, вызовет чрезмерное окисление.  Это условие может привести к тому, что нижние части с ямкой заканчиваются после удаления окалины кислотными или абразивными методами.  Если разрезающим жидкостям разрешено оставаться на деталях, которые хорошо затвердевают, как в вакуумной печи или защитной атмосфере, может произойти науглероживание поверхности, что приведет к потере коррозионной стойкости.  Пассивирующие ванны После тщательной очистки часть из нержавеющей стали готова для погружения в пассивационную кислотную ванну.  Можно использовать любой из трех подходов: пассивацию азотной кислоты, азотную кислоту с пассивацией дихромата натрия и пассивацию лимонной кислоты.  Какой подход к использованию зависит от класса нержавеющей стали и предписанных критериев приемлемости. 

Более устойчивые хромоникелевые марки могут пассивироваться в ванне с азотной кислотой (20% по объему) (рис. 2).  Как указано в той же таблице, менее стойкие нержавеющие сорта могут пассивироваться путем добавления дихромата натрия в ванну с азотной кислотой, чтобы сделать раствор более окисляющим и способным образовывать пассивную пленку на поверхности.  Другой вариант, используемый вместо азотной кислоты плюс дихромат натрия, заключается в увеличении концентрации азотной кислоты до 50% по объему.  Добавление дихромата натрия и более высокая концентрация азотной кислоты снижают вероятность нежелательной вспышки. 

 

Процедура для пассивации нержавеющих сталей без механической обработки (также показанная на рисунке 2) несколько отличается от процедуры, используемой для нержавеющих марок без механической обработки.  Это связано с тем, что сульфиды серосодержащих сортов свободной обработки частично или полностью удаляются во время пассивации в обычной ванне с азотной кислотой, создавая микроскопические разрывы на поверхности обрабатываемой детали.  Рис.2. Процедуры для пассивирования деталей из нержавеющей стали в ваннах из азотной кислоты достаточно просты.  Пассивация азотной кислоты из нержавеющих сталей – хром-никелевый сплав (серии 300) – гранаты с 17% хрома или более (кроме 440 серий) 20% об.  азотная кислота при температуре 120/140 ° F (49/60 ° C) в течение 30 минут. Неграмотные хромовые марки (12-14% хрома).

 

Высокоуглеродные хромовые гранулы (серия 440). Преципитация Закалка Нержавеющая сталь 20% об.  азотная кислота + 3 унции.  на галлон (22 г / л) дихромата натрия при температуре 120/40 ° F (49/60 ° C) в течение 30 минут или 50 об.%.  азотной кислотой при 120/40 ° F (49/60 ° C) в течение 30 мин.  Пассивация нержавеющей стали с произвольной обработкой, включая типы AISI 420F, 430F, 440F, 203, 182-FM и Carpenter Project 70 + ® Типы 303 и 416 1,5% по массе.  гидроксида натрия при 160/180 ° F (71/82 ° C) в течение 30 минут.  2. Промывка воды.  3,20% об.  азотная кислота + 3 унции.  за гал.  (22 г / л) дихромата натрия при температуре 120/40 ° F (49/60 ° C) в течение 30 минут.  4. Промывка воды.  5,5% мас.  гидроксида натрия при 160/180 ° F (71/82 ° C) в течение 30 минут.  6. Промывка воды. 

 

Даже обычно эффективные промывки водой могут оставлять остаточную кислоту, попавшую в эти разрывы после пассивации.  Эта кислота может затем нападать на поверхность детали, если она не нейтрализована или не удалена.Высококачественные шлифовальные круги для эффективной обработки Для эффективной пассивации нержавеющих сталей без механической обработки компания Carpenter разработала процесс A-A-A (щелочно-кислотно-щелочной), который нейтрализует захваченную кислоту.  Этот метод пассивации может быть выполнен менее чем за 2 часа.  Вот пошаговая процедура: после обезжиривания промойте детали в течение 30 минут в 5-процентном растворе гидроксида натрия при температуре от 160 до 180 ° F (от 71 ° C до 82 ° C).  Затем тщательно промойте деталь водой.  Затем погрузите часть в течение 30 минут в 20-процентный раствор азотной кислоты, содержащий 3 унции на галлон (22 г / л) дихромата натрия при температуре от 120 до 140 ° F (от 49 ° C до 60 ° C)  ,  После удаления части из этой ванны промойте ее водой, затем погрузите ее в раствор гидроксида натрия еще 30 минут.  Промойте деталь водой и высушите ее, выполнив метод A-A-A.  Преимущества этого метода показаны на рисунке 3. Пассивация лимонной кислоты становится все более популярной среди производителей, которые хотят избежать использования минеральных кислот или растворов, содержащих дихромат натрия, наряду с проблемами удаления и большей опасностью, связанной с их использованием. 

 

Лимонная кислота считается экологически чистой во всех отношениях.  Хотя пассивация лимонной кислоты предлагает привлекательные экологические преимущества, магазины, имеющие успех с пассивацией минеральной кислоты и не испытывающие никаких проблем с безопасностью, могут захотеть остаться в курсе.  Не может быть никакой реальной необходимости изменять, если у этих пользователей есть чистый магазин, ухоженное и чистое оборудование, охлаждающая жидкость, свободная от железосодержащей грязи магазина, и процесс, который дает хорошие результаты.  Было обнаружено, что обработка пассивацией в ваннах с лимонной кислотой применима для большого числа семейств нержавеющей стали, включая несколько отдельных сортов нержавеющей стали, как показано на рисунке 4.

Обычные методы пассивации азотной кислоты по фиг. 2 включены для удобства.  Обратите внимание, что старые препараты для азотной кислоты имеют объемный процент, тогда как более новые концентрации лимонной кислоты находятся в массовых процентах.  При осуществлении этих процедур важно отметить, что

Пассивация (пассивирование) металлов: технология и методы

Несмотря на то, что нержавеющая сталь отличается высокой устойчивостью к коррозии, дополнительная защита, которую позволяет получить такая технологическая операция, как пассивация, для нее желательна. В отдельных случаях, когда большому риску развития коррозии подвержены даже изделия, изготовленные из нержавеющей стали, необходимость в выполнении такой процедуры не вызывает сомнений.

Примеры нержавеющих поверхностей, подвергнутых коррозии, и результаты проведенной пассивации

Чем обусловлена высокая коррозионная устойчивость нержавеющих сталей

Суть такого явления, как коррозия, состоит в том, что поверхность металла под воздействием негативных внешних факторов и окружающей среды начинает разрушаться. Что характерно, коррозия из-за постоянного окисления поражает металл слой за слоем, постепенно разрушая внутреннюю структуру стали. Во многих случаях локализовать пораженные участки внутренней структуры металла уже не имеет смысла, поэтому стальные изделия приходится заменять на новые.

Пассивирование (или пассивация) как технология, позволяющая обеспечить надежную защиту стали от коррозии, лежит в основе создания такого уникального металла, каким является нержавеющая сталь. В химическом составе преимущественного большинства сталей, относящихся к нержавеющей категории, могут содержаться различные элементы:

  • никель;
  • молибден;
  • кобальт;
  • ниобий;
  • марганец.

Однако основным легирующим элементом таких сталей, количество которого в их составе может варьироваться в пределах 12–20%, является хром. Добавление различных легирующих элементов в состав нержавеющих сталей позволяет придать им требуемые физико-химические характеристики, но именно хром отвечает за коррозионную устойчивость стального сплава.

Влияние хрома на свойства нержавеющей стали

Нержавеющие стальные сплавы, в составе которых содержится 12% хрома, проявляют высокую коррозионную устойчивость только при взаимодействии с окружающим воздухом. Если количество хрома в химическом составе нержавеющей стали увеличить до 17%, то изделия из нее смогут спокойно взаимодействовать с азотной кислотой, не утрачивая при этом своих эксплуатационных характеристик.

Чтобы сделать металл устойчивым к еще более агрессивным средам, к числу которых относятся соляная, серная и другие кислоты, в нем не только увеличивают количественное содержание хрома, но и добавляют в его состав такие элементы, как медь, молибден, никель и др. Иными словами, выполняют пассивирование металла, то есть увеличивают его пассивность к коррозионным процессам.

В процессе пассивации зоны сварочного шва образуется прочная пленка

Пассивация, при которой в химический состав нержавеющей стали добавляют соответствующие легирующие элементы, – это не единственное условие высокой коррозионной устойчивости металла. Чтобы защитные свойства нержавеющей стали оставались на высоком уровне, оксидная пленка на ее поверхности, состоящая преимущественно из оксида хрома, должна быть целой, иметь однородный химический состав и толщину.

Причины возникновения коррозии

Несмотря на то, что в химическом составе нержавеющей стали должны содержаться пассиваторы, значительно повышающие ее коррозионную устойчивость, ее поверхность и внутренняя структура могут подвергаться коррозии.

Основной причиной, по которой нержавеющая сталь начинает разрушаться, является недостаточное или неравномерное содержание в ее химическом составе хрома. Вызвать коррозию также может контакт с металлом, который отличается значительно меньшей устойчивостью к окислению. Часто подвергаются разрушению изделия из нержавейки, которые были соединены между собой по технологии сварки.

Коррозия труб полотенцесушителя, возникшая по причине недобросовестного исполнения сварочного шва производителем

Что характерно, даже если нержавеющая сталь отличается очень высоким качеством, после сварки она может покрыться слоем ржавчины. Чтобы избежать таких негативных явлений, сварные швы, при помощи которых выполнено соединение изделий из нержавейки, необходимо тщательно зачищать и полировать. Такая процедура позволяет удалить с поверхности сварного шва и самих изделий из нержавейки остатки менее устойчивого к коррозии металла, который был использован для выполнения сварочных работ.

Очень часто на поверхность нержавейки частички менее устойчивого к коррозии металла попадают и в тех случаях, когда его обработка выполняется в непосредственной близости от стальных изделий. Так, если рядом пилят, шлифуют или выполняют другие виды обработки обычного металла, то его частички, попав на нержавеющую сталь, обязательно станут источниками ее коррозии. На нержавейке они могут появиться и в том случае, если вы решите выполнить ее обработку инструментом, который до этого взаимодействовал с обычным металлом. Именно поэтому инструменты, особенно относящиеся к режущему типу, желательно использовать для выполнения обработки только однотипных материалов.

Коррозия вытяжки из нержавеющей стали, произошедшая вследствие чистки изделия железной щеткой

Однако, конечно, наиболее критичным местом на поверхности изделий из нержавейки с точки зрения возникновения и развития коррозионных процессов является сварной шов. Именно поэтому важны не только тщательная зачистка, шлифовка и полировка места сформированного сварного соединения, но и его пассивация, для чего используются различные кислотные растворы.

Пассивация (химическое пассивирование), как правило, выполняется с применением раствора, основу которого составляет азотная кислота. Обработка таким раствором тщательно подготовленного участка изделия из нержавеющей стали позволяет сформировать оксидную пленку, отличающуюся высокой пассивностью к коррозионным процессам.

Обработка сварных соединений на нержавейке, после которой и выполняется химическое пассивирование, осуществляется при помощи металлической щетки и шлифовальной машинки. При этом, как уже говорилось выше, важно следить за тем, чтобы используемые при пассивации инструменты не реагировали до этого с обычным металлом, частички которого могут стать источником развития коррозионных процессов.

Чтобы проверить, не присутствует ли на поверхности нержавейки включений обычного металла, можно воспользоваться двумя способами.

Обработка водным раствором азотной кислоты и ферроцианида калия

Места на поверхности изделия, на которых присутствуют включения свободного железа, после выполнения такой обработки сразу окрасятся в синий цвет. Следует отметить, что такой способ проверки используют преимущественно в условиях производственных лабораторий.

Смачивание обычной водой

Изделие выдерживают в таком состоянии на протяжении нескольких часов. Если на нержавейке присутствуют включения свободного железа, то участки с такими включениями начнут покрываться ржавчиной.

Виды коррозии

Несмотря на то, что коррозионный процесс приводит практически к одинаковым последствиям, причины, ее вызывающие, могут быть различными. Наиболее частой причиной коррозии изделий из нержавейки, используемых в бытовых условиях, является применение для их чистки средств, содержащих в своем химическом составе значительное количество хлора. Такие средства активно способствуют разрушению оксидной пленки на металле, что приводит к развитию коррозионного процесса на всей его поверхности (т.е. общей коррозии).

Щелевая коррозия нержавейки возникает в тех случаях, когда детали из такого металла длительное время соприкасаются между собой. Коррозия данного типа, что характерно, часто начинает развиваться в местах крепежа. Различают также точечную коррозию, которую часто называют питтинговой. Она возникает в тех случаях, когда оксидная пленка на нержавейке повреждена механическим способом.

Коррозия нержавейки под водой проявляется в большей степени в местах соединения деталей

Если нержавейка контактирует с разнородным для нее металлом в токопроводящей среде, начинает развиваться коррозия, которая получила название гальванической. Этому процессу наиболее подвержены изделия из нержавеющих сталей, эксплуатируемые в морской воде и при этом контактирующие с металлами, отличающимися меньшей степенью легирования.

Межкристаллитная коррозия – очень распространенное явление, возникающее в тех случаях, когда изделие из нержавеющей стали было подвергнуто значительному перегреву. При сильном нагреве (свыше 500°) на границах кристаллической решетки нержавеющей стали формируются карбиды хрома и железа, которые и становятся причиной снижения прочности металла.

Коррозия нержавеющей стали может возникать из-за применения хлоросодержащих чистящих составов

Различают также эрозивную коррозию, которая возникает, если нержавейка постоянно находится под воздействием абразивной среды. Постоянно воздействуя на поверхность металла, частички такой среды разрушают защитную оксидную пленку, которая не успевает восстанавливаться.

Пассивирование нержавейки

Обеспечить такие условия эксплуатации изделий из нержавеющей стали, чтобы они не контактировали с другими металлами и агрессивными средами, а также не подвергались механическим повреждениям, практически невозможно. Именно поэтому необходима упомянутая выше технологическая операция – пассивирование. Дополнительную степень защиты, которую обеспечивает пассивирование (пассивация), часто стараются обеспечить:

  • трубным конструкциям из нержавейки;
  • крепежным элементам;
  • корпусным элементам конструкций и механизмов, эксплуатируемых в морской воде.

Между тем пассивация не всегда целесообразна даже для изделий подобного назначения.

Пассивирование сварочного шва нержавейки

Пассивирование, хотя и является методом обработки нержавеющей стали, способным обеспечить ее дополнительной защитой от коррозии, во многих случаях является нецелесообразным и даже может ухудшить защитные свойства стали. Поэтому прежде чем выполнять пассивацию, следует проанализировать условия, в которых будет эксплуатироваться изделие, чтобы однозначно решить, нужна ли его поверхности дополнительная защита.

Пассивация, если решение о ее выполнении принято, должна обеспечивать получение цельного и равномерного по толщине защитного слоя, что достигается строгим соблюдением технологического процесса. Как правило, пассивацию выполняют в тех случаях, когда дополнительная защита необходима внешней, а не внутренней поверхности изделия из нержавеющей стали.

Суть такого процесса, как пассивация, заключается в том, что поверхность изделия из нержавеющей стали обрабатывают специальным раствором, основу которого составляет азотная, а в некоторых случаях и лимонная кислота. Иногда такой раствор могут дополнять незначительным количеством (2-6%) бихромата натрия. Химический состав такого раствора, а также такие параметры, как температура нагрева и время выдержки, зависят от марки обрабатываемой нержавеющей стали.

Оценка статьи:

Загрузка…

Поделиться с друзьями:

Пассивация нержавеющей стали лимонной кислотой

В практике получения стальных деталей и конструкций, работающих в условиях повышенной влажности, часто требуется своевременно удалять ионы свободного железа с поверхности. Эту функцию выполняет пассивация.

Сущность процесса

Пассивация не относится к операциям электролитической отделки, при которой увеличивается коррозионная стойкость нержавеющих сталей. В процессе пассивации обычно используется разбавленная азотная или лимонная кислота, способствующая образованию инертного защитного оксидного слоя. Он более инертен к воздуху, поэтому замедляет последующую коррозию.

Кислота химически удаляет – растворяет – свободное железо с поверхности нержавеющей стали, заменяя его тонкой поверхностной плёнкой, состоящей из менее химически активных оксидов. Поскольку в составе любой нержавеющей стали присутствует большое количество хрома, то в результате пассивации образуется именно оксид хрома, имеющий повышенную толщину. Поверхность пассивируется, а защита от ржавчины улучшается. Одновременно происходит удаление поверхностных загрязнений.

Какие окислители требуются для пассивации

Главным условием пассивации нержавеющей стали является то, чтобы пассивация не разрушала основной металл. Поэтому окислитель должен быть «мягким», с относительно малым рН. При таких условиях защитная пассивная плёнка образуется самопроизвольно. В качестве таких веществ лучше использовать лимонную кислоту, поскольку органические кислоты работают мягче, чем минеральные, к тому же они не нуждаются в специальной подготовке.

Можно ли обойтись без пассивации? Нержавеющая сталь обладает коррозионно-стойкими свойствами благодаря содержанию в ней хрома, однако не является абсолютно непроницаемой для коррозии. Окисляясь в присутствии лимонной кислоты, хром образует стойкую к влаге поверхностную плёнку.

Провоцировать коррозию нержавеющей стали могут:

  • Инородный материал в производственной среде;
  • Сульфиды, которые часто добавляют в нержавеющую сталь для улучшения её обрабатываемости;
  • Частицы железа от режущих инструментов, перемещающиеся переносятся на поверхность деталей в процессе механической обработки.

Последовательность проведения пассивации

Рекомендуется следующий порядок проведения рассматриваемой технологии:

  1. Предварительная очистка поверхности пассивируемой детали от любых загрязнений.
  2. Химическая обработка путем погружения материала в ванну с лимонной кислотой.
  3. Промывка в воде.
  4. Нейтрализация остатков кислоты в водном растворе карбоната натрия.
  5. Сушка.
  6. Тестирование готовой поверхности (используется электроконтактный метод измерения, поскольку проводимость пассивированного слоя хуже, чем обычного).

Пассивацию рекомендуется выполнять для всех марок нержавеющих сталей, которые содержат в своём составе более 0,02% серы (даже, если визуально поверхность кажется чистой и блестящей). Особенно желательной является обработка сталей, содержащих сульфиды, а также титан и тантал – металлы, оксиды которых сравнительно быстро разрушаются во влажной атмосфере.

Для усиления эффективности пассивации в растворы кислотных ванн обычно добавляют дихромат натрия. Более производительны варианты с одновременным наложением ультразвуковых колебаний: в таких условиях интенсифицируется образование оксида хрома, которое начинается ещё тогда, когда обрабатываемый материал находится в кислотной ванне.

Толщина пассивирующей плёнки весьма мала – до 5 мкм, но этого достаточно для надёжной защиты поверхности нержавеющей стали от коррозии.

Смотрите видео:

Что такое пассивация? Как работает нержавеющая пассивация?

Что такое пассивация и как работает пассивация? Как пассивировать детали из нержавеющей стали после обработки? Это вопросы, которые обычно задают механические цеха и производители деталей из таких материалов, как нержавеющая сталь, титан и тантал.

Что такое пассивация нержавеющей стали?

Пассивация – широко используемый процесс отделки металлов для предотвращения коррозии.В процессе пассивации нержавеющей стали используется азотная или лимонная кислота для удаления свободного железа с поверхности. Химическая обработка приводит к образованию защитного оксидного слоя, который с меньшей вероятностью вступит в химическую реакцию с воздухом и вызовет коррозию.

Пассивация предотвращает ржавчину нержавеющей стали

Для производителей отраслевые стандарты ASTM A967 и AMS 2700 представляют собой наиболее широко используемые стандарты для пассивирования нержавеющей стали. Согласно ASTM A967, пассивация:

химическая обработка нержавеющей стали слабым окислителем, например раствором азотной кислоты, с целью удаления свободного железа или других посторонних веществ.

Кроме того, в ASTM A380 говорится, что пассивация:

Удаление экзогенного железа или соединений железа с поверхности нержавеющей стали путем химического растворения, чаще всего путем обработки кислотным раствором, который удаляет поверхностное загрязнение, но не окажет значительного воздействия на саму нержавеющую сталь… с целью усиления самопроизвольного образования защитной пассивной пленки ».

Предпосылки и история

В середине 1800-х годов химик Кристиан Фридрих Шенбейн открыл эффект пассивации.Окунув железо в концентрированную азотную кислоту, он обнаружил, что железо имеет небольшую химическую активность или не имеет ее вообще по сравнению с железом, которое не подвергалось обработке концентрированной азотной кислотой. Его имя за отсутствие химической активности было «пассивным» состоянием.

По мере того, как пассивация нержавеющей стали азотной кислотой стала широко распространенной практикой в ​​1900-х годах, проблемы окружающей среды и безопасности при использовании азотной кислоты стали более очевидными. Исследование, проведенное пивоваренной компанией Adolf Coors в Германии, показало, что лимонная кислота является эффективной альтернативой.В 1990-х годах многие производители начали использовать лимонную кислоту как более безопасную и экологически чистую альтернативу азотной кислоте.

Сегодня отраслевые стандарты для пассивации предлагают методы для азотной кислоты или лимонной кислоты или азотной кислоты с бихроматом натрия. Выбор метода часто зависит от требований заказчика. У каждого метода есть свои преимущества и недостатки. Подробнее читайте в нашей статье Пассивация азотной и лимонной кислотой.

Зачем пассивировать нержавеющую сталь?

Пассивация – это лучший метод после изготовления для недавно обработанных деталей и компонентов из нержавеющей стали.Преимущества включают:

  • Химический пленочный барьер против ржавчины
  • Увеличенный срок службы продукта
  • Удаление загрязнений с поверхности продукта
  • Снижение потребности в обслуживании.

Как работает пассивация?

Нержавеющая сталь – это сплав на основе железа, обычно состоящий из железа, никеля и хрома. Коррозионностойкие свойства нержавеющей стали обусловлены содержанием хрома. Под воздействием кислорода (воздуха) хром образует тонкую пленку оксида хрома, которая покрывает поверхность нержавеющей стали и защищает лежащее под ней железо от ржавчины.Целью пассивации является увеличение и оптимизация образования слоя оксида хрома.

Погружение нержавеющей стали в кислотную ванну растворяет свободное железо с поверхности, оставляя хром нетронутым. Кислота химически удаляет свободное железо, оставляя однородную поверхность с более высокой долей хрома, чем в нижележащем материале.

При воздействии кислорода воздуха после кислотной ванны нержавеющая сталь образует слой оксида хрома в течение следующих 24-48 часов.Более высокая доля хрома на поверхности позволяет формировать более толстый и более защитный слой оксида хрома. Удаление свободного железа с поверхности устраняет возможность возникновения коррозии.

Образующийся пассивный слой обеспечивает химически инертную поверхность, защищающую от ржавчины.

Слой пассивной пленки

Источник: Astro Pak. Используется с разрешения.

Когда требуется пассивация?

Пассивация – это пост-производственный процесс, который выполняется после шлифовки, сварки, резки и других операций обработки, связанных с нержавеющей сталью.В идеальных условиях нержавеющая сталь, естественно, противостоит коррозии, что может означать, что в пассивировании нет необходимости.

В нормальных, реалистичных условиях, однако, любое из следующего может препятствовать образованию оксидной пленки, которая защищает от коррозии:

  • инородный материал в производственной среде (цеховая грязь, шлифовальная стружка)
  • сульфиды, добавленные в нержавеющую сталь. сталь для улучшения обрабатываемости
  • Частицы железа от режущих инструментов врезаны в поверхность деталей из нержавеющей стали.

Такие загрязнения необходимо удалить до границ зерен, чтобы восстановить равномерно устойчивую к коррозии поверхность. Эти проблемы устраняются в процессе пассивации.

Какой пассивации НЕ является

  • Не электролитическая. Пассивация – это химическая обработка, а – не электролитический процесс. . Пассивация не зависит от электрохимических реакций, в отличие от электрополировки или анодирования.
  • Не для удаления накипи. Пассивирование не является методом удаления окалины с обработанных деталей после термической обработки или сварки.
  • Без краски. Пассивирующая нержавеющая сталь не меняет цвет или внешний вид поверхности металла. Пассивирование не требуется для предметов, которые будут окрашены или покрыты порошковой краской.

Что такое процесс пассивации?

Как пассивировать нержавеющую сталь

Существует множество спецификаций по пассивации (ASTM A967, AMS 2700), указывающих на правильный процесс пассивирования нержавеющей стали, титана и других материалов.Следующие этапы являются общими почти для всех спецификаций:

  1. Очистка – Удаление любых загрязнений с поверхности, таких как жир и масла.
  2. Passivate – Выполните химическую обработку путем погружения в кислотную ванну, обычно азотную или лимонную.
  3. Тест – Испытайте недавно пассивированную поверхность из нержавеющей стали, чтобы убедиться в эффективности этапов процесса.

Некоторые спецификации требуют добавления дихромата натрия в ванну с азотной кислотой для более быстрого образования оксидного слоя или пассивирующей пленки.Однако дихромат натрия представляет собой высокотоксичное соединение шестивалентного хрома. Альтернативные методы включают использование ультразвуковых аппаратов и лимонной кислоты, такой как CitriSurf®, для стимулирования образования кислорода на поверхности металла, пока материал все еще находится в кислотной ванне.

Продолжительность погружения в емкость с кислотой обычно составляет 20–30 минут. Температурные характеристики кислоты могут варьироваться в зависимости от марки нержавеющей стали и химического состава кислоты, но обычно находятся в диапазоне от 120 до 150 ° F.

Видео: полностью автоматизированная система пассивации лимонной кислотой


Этапы процесса пассивирования деталей из нержавеющей стали

Для сборки линии пассивации требуется процесс, который будет одновременно очищать и пассивировать нержавеющую сталь. Общие этапы процесса пассивирования нержавеющей стали следующие:

  1. Щелочная очистка материалов для удаления всех загрязнений, масел и посторонних материалов. Обычно используются моющие средства, такие как гидроксид натрия, Micro-90 или Simple Green.
  2. Промывка водой – обычно с деионизированной водой или RO (обратный осмос) Вода в высокоточных отраслях промышленности
  3. Погружная ванна с азотной или лимонной кислотой (CitriSurf) для полного растворения любого свободного железа и сульфидов и ускорения образования пассивных частиц. пленка или слой оксида
  4. Промывка водой – Обычно с деионизированной водой в высокоточных отраслях промышленности
  5. Вторая промывка водой – Обычно с деионизированной водой в высокоточных отраслях промышленности
  6. Сухие части
  7. Испытательные образцы частей в соответствии со стандартами с использованием: солевого тумана, выдержка в камере с высокой влажностью или испытание на сульфат меди.

На что обращать внимание при пассивации

Пассивирование можно рассматривать как контролируемую коррозию. Кислотная ванна растворяет или разъедает свободное железо на поверхности равномерно и контролируемым образом. Если не контролировать должным образом, неконтролируемая коррозия может возникнуть в виде явления, известного как «мгновенная атака». При импульсной атаке металл образует темную, сильно протравленную поверхность – именно ту коррозию, которую пассивный слой предназначен для предотвращения.

Защита кислотного раствора от загрязняющих веществ имеет решающее значение для предотвращения внезапного удара.Часто для этого достаточно просто наполнить кислотную ванну свежим раствором. Рекомендуется регулярно менять кислотный раствор, чтобы предотвратить накопление загрязняющих веществ в растворе. Использование воды более высокого качества (вода обратного осмоса или деионизированная вода) с меньшим количеством хлоридов, чем водопроводная вода, также может решить проблемы со вспышкой.

Тщательная очистка деталей из нержавеющей стали ПЕРЕД кислотной ванной также имеет решающее значение. Любая смазка или смазочно-охлаждающая жидкость, оставшаяся на деталях, может образовывать пузырьки, которые мешают процессу.В этих случаях рассмотрите возможность использования обезжиривающего средства или смены моющих средств, чтобы убедиться, что на детали нет загрязнений. В некоторых случаях термические оксиды от термообработки или сварки могут потребовать шлифовки или травления для удаления перед пассивированием.

Избегайте одновременного смешивания марок нержавеющей стали (например, серии 300 и серии 400) в кислотной ванне, поскольку это может привести к гальванической коррозии. В этой ситуации менее благородный металл корродирует быстрее, чем если бы разнородные металлы не контактировали в растворе.

Какое оборудование для пассивации мне нужно?

Best Technology признана лидером отрасли в области пассивационного оборудования, резервуаров, систем и линий. Наши специалисты понимают тщательный баланс химического состава, температуры и времени погружения, чтобы соответствовать спецификациям и избежать дорогостоящих ошибок. Мы предлагаем широкий спектр оборудования от настольных машин до интегрированных мокрых скамеек и полностью автоматизированных систем. Наши инженеры по применению могут разработать оборудование в соответствии с вашими требованиями и спецификациями.

Собирая информацию о запуске новой линии пассивации, обязательно ознакомьтесь с нашим контрольным списком процесса пассивации. Когда будете готовы, свяжитесь с нами, чтобы поговорить с нашими экспертами по процессу пассивации.

Типы оборудования для пассивации

Оборудование для пассивации доступно с различными размерами резервуаров. Самые маленькие системы начинаются с резервуара размером 1,25 галлона, в то время как самые большие системы работают до 500+ галлонов. Система пассивации предлагает интегрированное удобство облегчения нескольких этапов процесса (например,g., мыть, ополаскивать, пассивировать, ополаскивать и сушить) в одном унифицированном оборудовании.

Типы систем включают:

Щелкните любое из следующих изображений, чтобы узнать больше об этом типе оборудования.

Малое настольное пассивирующее оборудование

Мокрое настольное пассивирующее оборудование

Автоматизированные системы пассивации

Агитированные установки для погружения в космос

9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 Технические характеристики систем пассивации 9000 В производстве медицинских устройств многие производители высокоточных изделий сталкиваются с дополнительными инструкциями, спецификациями, правилами и стандартами аккредитации при пассивировании своей продукции.Одной из таких аккредитаций является NADCAP, или Национальная программа аккредитации подрядчиков авиакосмической и оборонной промышленности. Использование автоматизированной системы пассивации обеспечивает точные, задокументированные параметры управления процессом для соответствия требованиям валидации.

Часто задаваемые вопросы о валидации процессов

Что входит в процесс валидации пассивации?

В мире медицинского оборудования существует потребность в валидации процесса пассивации. Но что это значит и как это работает?

Проверка – это процесс гарантии того, что используемый вами процесс пассивации будет воспроизводить повторяемые и предсказуемые результаты каждый раз, когда партия деталей проходит через процесс.Подтвердив процесс, вы можете отказаться от тестирования каждой части, чтобы доказать, что она должным образом пассивирована.

Обычно здесь процесс проверки разбивается на три отдельные части: IQ, OQ и PQ. Давайте посмотрим на каждую часть.

IQ или квалификация установки – это первая часть. Он разработан путем описания машины – что это такое? Что это делает? и т. д. Также рассматриваются компоненты машины, датчики, переключатели, ПЛК и т. д.В нем дается описание машины и ее частей – что это такое и как работает?

OQ или рабочая квалификация – это вторая часть. По сути, это поможет вам проверить уровень интеллекта – машина работает так, как должна? Делают ли компоненты то, для чего они предназначены? и т.д. – все ли работает как задумано?

PQ или квалификация процесса – это третья часть теста на пассивацию. Если IQ – это теория того, как вещи ДОЛЖНЫ работать, а OQ – это практика того, как вещи ДЕЙСТВИТЕЛЬНО работают, то PQ определяет, как ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО работает машина.Вы создаете DOE (план экспериментов), который тестирует оборудование на верхнем и нижнем конце допустимых диапазонов и запускает части для проверки результатов по всему диапазону переменных. Теперь, когда машина работает в указанном диапазоне времени, температуры и / или концентрации кислоты, вы знаете, что ваши детали будут соответствовать спецификациям. Это цель процесса проверки пассивации.


Почему автоматизированные системы легче обрабатывать, чем ручное оборудование?

Контроль и стабильность процесса являются критическими аспектами регулируемых медицинских устройств и аэрокосмических процессов.Важно убедиться, что у процесса есть пределы входных и выходных переменных, которые определены и полностью протестированы во время проектирования процесса, аттестации оборудования (IQ), эксплуатационной квалификации (OQ) и аттестации процесса (PQ). Создание надлежащего DOE (Планирование экспериментов) для проверки этих пределов также важно, так как результат DOE даст статистические доверительные интервалы пределов.

Поскольку операторы и сотрудники выполняют различные технологические операции по-разному, независимо от того, как они указаны в рабочих инструкциях, различия операторов также должны регистрироваться во время проверки квалификации процесса (PQ).Автоматизированная система обычно устраняет многие вариативности оператора в производственном процессе, и это устранение «входных» процессов также позволяет более жестко контролировать выход процесса.

Например, в нашей автоматизированной системе пассивации устранение необходимости полагаться на оператора для перемещения корзины для деталей от стадии к стадии гарантирует, что детали останутся в соответствующих (промывка, ополаскивание, кислотная пассивация и т. Д.) Растворах для определенного процесса. раз и в соответствии с надлежащими спецификациями ASTM A967, AMS2700 и т. д.Если корзина для деталей погружена в раствор кислотной пассивации на слишком короткое или длительное время, пассивация, вероятно, не удастся и выйдет за пределы спецификации.

Отраслевые стандарты

Стандарт Название / описание
ASTM A967

Стандартные технические условия для химической пассивации деталей из нержавеющей стали на основе стандарта Министерства обороны США

  • -P-35
  • Одна из наиболее распространенных спецификаций пассивации
AMS 2700

Пассивация коррозионно-стойких сталей

  • Спецификация материалов для аэрокосмической промышленности
0909 ASTM Стандартная практика очистки, удаления накипи и пассивации деталей, оборудования и систем из нержавеющей стали

  • Относится к ASTM A967, где описаны особенности выполнения пассивации
AMS-QQ-P-35

(заменено) Пассивация nts для коррозионно-стойкой стали

  • Заменяет MIL-QQ-P-35, но с тех пор был заменен на AMS 2700
ASTM F86 Стандартные методы подготовки поверхности и маркировки металлов Хирургические имплантаты
ASTM B600

Стандартное руководство по удалению окалины и очистке поверхностей титана и титановых сплавов

  • Пассивирование титана и титановых сплавов теперь признано в стандарте ASTM.
AMS-STD-753 Детали из коррозионно-стойкой стали: отбор проб, проверка и испытания на поверхностную пассивацию
BS (Британский стандарт) EN 2516 Аэрокосмическая коррозия Серия: пассивация Сопротивление стали и обеззараживание сплавов на основе никеля

Военные спецификации и стандарты

9000B
Стандарт Относится к Название / описание
QQ-P-35
MIL-STD-753

Отделка, защита и коды для схем отделки наземного и наземного вспомогательного оборудования:

  • Раздел 5.3.2.4.1
  • Таблица II, кодовые номера отделки F-200, F-201, F-202, F-203, F-204
  • Таблица VIII, кодовые номера отделки D-200
  • Относится к QQ-P-35 для пассивации нержавеющей стали, который с тех пор был заменен на ASTM A967 и AMS 2700.
  • Относится к MIL-STD-753 для тестирования пассивации, который с тех пор был заменен на AMS-STD-753
MIL-DTL-14072 ASTM A380

Отделка наземного электронного оборудования:

  • Таблица IV, номер отделки E300
MIL-DTL-5002 ASTM A96700
A

Обработка поверхности и неорганические покрытия для металлических поверхностей оружейных систем:

MIL-STD-171 ASTM A967
AMS 2700
ASTM A380

Отделка поверхностей металла и дерева 42: 9000 5.1.4.2

  • Таблица V, номера отделки 5.4.1 и 5.5.1
  • Ведущий отраслевой опыт

    Производители аэрокосмической и медицинской техники полагаются на опыт Best Technology в области проектирования и разработки оборудования, технологических процессов. Запросите сегодня дополнительную информацию о том, какие преимущества ваша компания может получить от нашего оборудования для пассивации и разработки процессов.

    .

    Что такое пассивация? Как пассивировать нержавеющую сталь и почему. | Звездные Решения

    Почему необходимо пассивировать нержавеющую сталь?

    Нержавеющая сталь – это естественно стойкий к коррозии сплав. Основным компонентом нержавеющей стали, обеспечивающим коррозионную стойкость, является хром, который в присутствии кислорода образует коррозионно-стойкий (он же пассивный) слой на поверхности нержавеющей стали. Этот слой оксида хрома защищает металл под ним от взаимодействия с окружающей средой и образования коррозии.Хотя хром, обычно присутствующий на поверхности, естественным образом создает пассивный слой, сплаву присуще значительное количество железа (около 60-70%, в зависимости от марки нержавеющей стали), что ограничивает коррозионную стойкость. Также часто во время производственных процессов на поверхность попадает дополнительное загрязнение железом, например, через железную пыль в производственном воздухе или контакт с инструментами из углеродистой стали, что дополнительно снижает коррозионную стойкость. Решение этих проблем – пассивация.

    Что такое пассивация?

    Проще говоря, пассивация – это намеренное удаление железа с поверхности нержавеющей стали. Удаление поверхностного железа и его загрязнения приводит к получению поверхности нержавеющей стали с низким содержанием железа и высоким содержанием хрома. При большем количестве хрома на поверхности можно получить более толстый слой оксида хрома, что приводит к значительному повышению коррозионной стойкости из-за отсутствия железа, доступного для взаимодействия с окружающей средой.

    Как безопасно и экономично пассивировать нержавеющую сталь?

    Пассивация нержавеющей стали может выполняться азотной или лимонной кислотой.Однако есть много причин, по которым лучше использовать лимонную кислоту. Многие тесты показали, что пассивация лимонной кислотой более эффективна, чем азотная, потому что она удаляет только железо, оставляя нетронутыми весь хром, никель и другие «хорошие» компоненты. Напротив, азотная кислота удаляет вместе с железом некоторое количество хрома и никеля. Пассивация лимонной кислотой также намного безопаснее и лучше для окружающей среды. Азотная кислота чрезвычайно токсична для людей, животных и окружающей среды. Для любого, кто считает безопасность труда первостепенной задачей, пассивация лимонной кислотой является очевидным выбором.

    CitriSurf для пассивации нержавеющей стали

    Мы производим и продаем полную линейку продуктов Citrisurf® для пассивации нержавеющей стали. Пассивация нержавеющей стали с помощью CitriSurf безопасна, проста, экономична и экологически безвредна. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить рекомендации по продукту, адаптированные к вашему конкретному применению, или просмотрите наш список продуктов.

    .

    Как пассивировать детали из нержавеющей стали

    Пассивация остается критически важным этапом в обеспечении максимальной коррозионной стойкости деталей и компонентов, изготовленных из нержавеющей стали. Это может иметь значение между удовлетворительной производительностью и преждевременным отказом. Неправильно выполненная пассивация может вызвать коррозию.

    Пассивация – это метод после изготовления, позволяющий максимизировать внутреннюю коррозионную стойкость нержавеющего сплава, из которого была изготовлена ​​деталь.Это не обработка для удаления накипи и не покрытие краской.

    Не существует единого мнения о точной механике работы пассивации. Но несомненно, что на поверхности пассивной нержавеющей стали присутствует защитная оксидная пленка. Эта невидимая пленка считается чрезвычайно тонкой, толщиной менее 0,0000001 дюйма, что составляет примерно 1/100000 толщины человеческого волоса!

    На чистой, недавно обработанной, полированной или протравленной детали из нержавеющей стали автоматически образуется оксидная пленка в результате воздействия кислорода в атмосфере.В идеальных условиях эта защитная оксидная пленка полностью покрывает все поверхности детали.

    На практике, однако, загрязняющие вещества, такие как цеховая грязь или частицы железа от режущих инструментов, могут переноситься на поверхность деталей из нержавеющей стали во время обработки. Если их не удалить, эти инородные частицы могут снизить эффективность первоначальной защитной пленки.

    В процессе обработки микроскопическое количество свободного железа может стираться с режущего инструмента и переноситься на поверхность заготовки из нержавеющей стали.При определенных условиях на детали может появиться тонкий слой ржавчины. На самом деле это коррозия стали от инструмента, а не основного металла. Иногда трещина на частице стали, внедренной в режущий инструмент, или продукты его коррозии могут вызвать повреждение самой детали.

    Точно так же мелкие частицы железосодержащей магазинной грязи могут прилипать к поверхности детали. Хотя металл может казаться блестящим в состоянии после обработки, невидимые частицы свободного железа могут привести к ржавчине на поверхности после воздействия воздуха.

    Открытые сульфиды также могут быть проблемой. Они возникают в результате добавления серы в нержавеющую сталь для улучшения обрабатываемости. Сульфиды улучшают способность сплава образовывать стружку, которая чисто отрывается от режущего инструмента в процессе обработки. Если деталь не пассивирована должным образом, сульфиды могут выступать в качестве центров инициации коррозии на поверхности изготовленного изделия.

    В обоих случаях пассивация необходима для максимизации естественной коррозионной стойкости нержавеющей стали.Он может удалять поверхностные загрязнения, такие как частицы железосодержащей заводской грязи и частицы железа с режущих инструментов, которые могут образовывать ржавчину или выступать в качестве мест возникновения коррозии. Пассивация также может удалить сульфиды, обнаженные на поверхности нержавеющих сплавов, подвергаемых механической обработке.

    Двухэтапная процедура может обеспечить наилучшую возможную коррозионную стойкость: 1. очистка, основная, но иногда упускаемая из виду процедура и 2. кислотная ванна или пассивирующая обработка.

    Первая уборка

    Очистка всегда должна быть на первом месте.Смазку, охлаждающую жидкость или другой цеховой мусор необходимо тщательно очистить с поверхности для достижения наилучшей коррозионной стойкости. Стружку или другую производственную грязь можно аккуратно стереть с детали. Для удаления машинного масла или охлаждающей жидкости можно использовать имеющееся в продаже обезжириватель или моющее средство. Посторонние вещества, такие как термические оксиды, возможно, придется удалить шлифованием или такими методами, как травление кислотой.

    Иногда оператор машины может пропустить основную очистку, ошибочно полагая, что при простом погружении смазанной части в кислотную ванну очистка и пассивирование будут происходить одновременно.Этого не бывает. Вместо этого загрязняющая смазка вступает в реакцию с кислотой с образованием пузырьков газа. Эти пузырьки собираются на поверхности заготовки и препятствуют пассивации.

    Еще хуже то, что загрязнение пассивирующего раствора, иногда высоким содержанием хлоридов, может вызвать «вспышку», как показано на рисунке 1. Вместо получения желаемой оксидной пленки с блестящей, чистой, устойчивой к коррозии поверхностью, вспышка атака вызывает сильно протравленную или потемневшую поверхность – ухудшение самой поверхности, для оптимизации которой предназначена пассивация.

    Детали, изготовленные из мартенситных нержавеющих сталей [которые являются магнитными, с умеренной коррозионной стойкостью и обладают пределом текучести до примерно 280 ksi (1930 МПа)], закаливают при высокой температуре, а затем отпускают для обеспечения желаемой твердости и механических свойств. Сплавы с дисперсионным упрочнением (которые предлагают лучшее сочетание прочности и коррозионной стойкости, чем мартенситные марки) могут подвергаться обработке на твердый раствор, частичной механической обработке, старению при более низких температурах, а затем окончательной механической обработке.

    В таких случаях детали необходимо тщательно очистить обезжиривающим или очищающим средством, чтобы удалить любые следы смазочно-охлаждающей жидкости перед термообработкой. В противном случае смазочно-охлаждающая жидкость, оставшаяся на деталях, вызовет их чрезмерное окисление. В этом случае после удаления окалины кислотными или абразивными методами могут появиться детали меньшего размера с ямками. Если оставить смазочно-охлаждающую жидкость на деталях, которые сильно закалены, как в вакуумной печи или в защитной атмосфере, может произойти науглероживание поверхности, что приведет к потере коррозионной стойкости.

    Пассивные ванны

    После тщательной очистки деталь из нержавеющей стали готова к погружению в ванну с пассивирующей кислотой. Может быть использован любой из трех подходов – пассивация азотной кислотой, пассивация азотной кислотой с дихроматом натрия и пассивация лимонной кислотой. Какой подход использовать, зависит от марки нержавеющей стали и установленных критериев приемки.

    Более стойкие хромоникелевые марки можно пассивировать в ванне с азотной кислотой с концентрацией 20% по объему (рис. 2).Как указано в той же таблице, менее стойкие марки нержавеющей стали можно пассивировать, добавляя дихромат натрия в ванну с азотной кислотой, чтобы сделать раствор более окислительным и способным образовывать пассивную пленку на поверхности. Другой вариант, используемый вместо азотной кислоты плюс дихромат натрия, заключается в увеличении концентрации азотной кислоты до 50 процентов по объему. Добавление дихромата натрия и более высокая концентрация азотной кислоты уменьшают вероятность нежелательной вспышки.

    Процедура пассивирования нержавеющих сталей без механической обработки (также показанная на рисунке 2) несколько отличается от процедуры, используемой для нержавеющих сталей без механической обработки.Это связано с тем, что сульфиды серосодержащих сплавов для свободной механической обработки частично или полностью удаляются во время пассивации в обычной ванне с азотной кислотой, создавая микроскопические неоднородности на поверхности обрабатываемой детали.

    Рис. 2 – Процедуры пассивирования деталей из нержавеющей стали в ваннах с азотной кислотой довольно просты.

    Пассивация нержавеющих сталей азотной кислотой

    – хромоникелевые марки (серия 300)
    – марки с содержанием хрома 17% или более (кроме серии 440)
    20% по об.азотная кислота при 120/140 ° F (49/60 ° C) в течение 30 минут
    – Сорта с прямым хромом
    (12–14% хрома)
    – Сорта с высоким содержанием углерода и высоким содержанием хрома (серия 440)
    – Нержавеющая сталь с осаждением твердения
    20% по об. азотная кислота + 3 унции. на галлон (22 г / литр) бихромата натрия при 120/140 ° F (49/60 ° C) в течение 30 минут

    или

    50% об. азотная кислота при 120/140 F (49/60 ° C) в течение 30 мин.

    Пассивация для механической обработки нержавеющих сталей, включая AISI типов 420F, 430F, 440F, 203, 182-FM
    и Carpenter Project 70 + ® типов 303 и 416

    1.5% масс. гидроксид натрия при 160/180 ° F (71/82 ° C) в течение 30 минут.
    2. Ополаскивание водой.
    3,20% об. азотная кислота + 3 унции. за галлон. (22 г / литр) дихромата натрия при 120/140 ° F (49/60 ° C) в течение 30 минут.
    4. ополаскивание водой.
    5,5% мас. гидроксид натрия при 160/180 ° F (71/82 ° C) в течение 30 минут.
    6. ополаскивание водой.

    Даже обычно эффективные промывки водой могут оставлять остаточную кислоту в этих неоднородностях после пассивации. Эта кислота может разрушить поверхность детали, если ее не нейтрализовать или не удалить.

    Сплав нержавеющей стали для свободной обработки

    Для эффективной пассивирования нержавеющих сталей, подвергаемых автоматической обработке, Карпентер разработал процесс A-A-A (щелочно-кислотно-щелочной), который нейтрализует захваченную кислоту. Этот метод пассивации можно осуществить менее чем за 2 часа. Вот пошаговая процедура:

    После обезжиривания погрузите детали на 30 минут в 5-процентный раствор гидроксида натрия при температуре от 160 до 180 ° F (от 71 до 82 ° C). Затем тщательно промойте деталь водой.Затем погрузите деталь на 30 минут в раствор азотной кислоты с концентрацией 20 процентов по объему, содержащий 3 унции на галлон (22 г / литр) бихромата натрия, при температуре от 120 до 140 ° F (от 49 до 60 ° C). . Вынув деталь из этой ванны, промойте ее водой, затем погрузите в раствор гидроксида натрия еще на 30 минут. Снова промойте деталь водой и высушите, выполняя метод А-А-А. Преимущества этого метода показаны на рисунке 3.

    Пассивация лимонной кислотой становится все более популярной среди производителей, которые хотят избежать использования минеральных кислот или растворов, содержащих дихромат натрия, наряду с проблемами утилизации и более серьезными проблемами безопасности, связанными с их использованием.Лимонная кислота считается экологически чистой во всех отношениях.

    Хотя пассивация лимонной кислотой обеспечивает привлекательные экологические преимущества, магазины, успешно применяющие пассивацию минеральной кислотой и не страдающие от проблем с безопасностью, могут захотеть придерживаться этого курса. Реальной необходимости в изменениях может не быть, если у этих пользователей чистый цех, ухоженное и чистое оборудование, охлаждающая жидкость, не содержащая железосодержащая цеховая грязь, и процесс, дающий хорошие результаты.

    Пассивационная обработка в ваннах с лимонной кислотой оказалась полезной для большого количества семейств нержавеющей стали, включая несколько отдельных марок нержавеющей стали, как показано на Рисунке 4.Стандартные методы пассивации азотной кислотой, показанные на рисунке 2, включены для удобства. Обратите внимание, что старые составы азотной кислоты указаны в объемных процентах, а новые концентрации лимонной кислоты – в массовых процентах. При выполнении этих процедур важно отметить, что тщательный баланс времени погружения, температуры ванны и концентрации имеет решающее значение для предотвращения «внезапной атаки», описанной ранее.

    Пассивационная обработка варьируется в зависимости от содержания хрома и характеристик обрабатываемости марок в каждом семействе.Обратите внимание на столбцы, относящиеся к процессу 1 или процессу 2. Как показано на рисунке 5, процесс 1 включает меньше шагов, чем процесс 2.

    Лабораторные испытания показали, что процедуры пассивации лимонной кислотой более подвержены «внезапной атаке», чем процедуры азотной кислоты. Факторы, вызывающие эту атаку, включали чрезмерную температуру ванны, чрезмерное время погружения и загрязнение ванны. Продукты из лимонной кислоты, содержащие ингибиторы коррозии и другие добавки (например, смачивающие агенты), являются коммерчески доступными продуктами, которые, как сообщается, снижают чувствительность к «вспышке».

    Окончательный выбор метода пассивации будет зависеть от критериев приемлемости, установленных вашим заказчиком. Для получения дополнительной информации см. ASTM A967 «Стандартные технические условия для химической пассивации деталей из нержавеющей стали». Его можно найти на сайте www.astm.org

    .

    Тестирование пассивированных деталей

    Часто проводятся испытания для оценки поверхности пассивированных деталей. Необходимо ответить на вопрос: «Удалила ли пассивирование свободное железо и улучшила ли коррозионную стойкость сплавов для свободной обработки?»

    Важно, чтобы метод тестирования соответствовал оцениваемой оценке.Слишком суровое испытание приведет к провалу совершенно хорошего материала, а слишком мягкое – позволит пройти неудовлетворительные детали.

    Нержавеющие стали с дисперсионным упрочнением и механической обработкой серии 400 лучше всего оценивать в шкафу, способном поддерживать 100-процентную влажность (влажные образцы) при 95 ° F (35 ° C) в течение 24 часов. Поперечное сечение обычно является наиболее важной поверхностью, особенно для сплавов, обрабатываемых без механической обработки. Одна из причин этого заключается в том, что сульфиды, вытянутые в направлении обработки, пересекают эту поверхность.

    Критические поверхности должны быть расположены вверх, но под углом 15–20 градусов от вертикали, чтобы влага могла стекать. Правильно пассивированный материал будет практически без ржавчины, хотя на нем могут появиться легкие пятна.

    Аустенитные марки нержавеющей стали, не подлежащие механической обработке, также могут быть оценены посредством испытания на влажность. При таком испытании на поверхности образцов должны присутствовать жидкие капли воды, свидетельствующие о наличии свободного железа по присутствию любого образования ржавчины.

    Рис. 4 – Процедуры пассивирования обычно используемых нержавеющих сталей без механической обработки и без нее в растворах лимонной или азотной кислоты требуют различных процессов. Подробная информация о выборе процессов представлена ​​на рисунке 5.

    Семейство нержавеющих

    Примеры нержавеющих сталей

    % Cr

    Лимонная кислота 10% по весу – пассивированная 30 минут, как показано ниже

    Процент азотной кислоты – пассивирование 30 минут при 120/140 ° F

    ° F

    pH (а)

    Процесс (b)

    Объем% (в)

    Процесс (b)

    Аустенитный Тип 304 / 304L

    Тип 316 / 316L

    Пользовательский Flo 302HQ

    Тип 305

    Тип 304 / 304L

    Азот усиленный

    15.0-23,5 150 1 20% 1
    Мартенситный-PH Custom 630 (17Cr-4Ni)

    На заказ 450

    На заказ 455

    На заказ 465T

    15Cr-5Ni

    11,0
    17,5
    150 1 20% + Na 2 Cr 2 O 7 1
    Ферритный Тип 430> 16 150 1 20% + Na 2 Cr 2 O 7 1
    Ферритный Тип 409 <12 180-200 1 20% + Na 2 Cr 2 O 7
    уход при использовании: низкий Cr
    1
    Мартенситный Тип 410

    Тип 420

    TrimRite

    <15 120-130 2 20% + Na 2 Cr 2 O 7 1
    Аустенитный-FM Тип 303 17-19 150 2 20% + Na 2 Cr 2 O 7 2
    Ферритный FM Типы 430F и 430FR> 16 NA NA NA 20% + Na 2 Cr 2 O 7 2
    Ферритный FM Chrome Core® 18-FM> 16 100 2 NA NA
    Ферритный FM Тип 409Cb-FM <13 110 5 2

    20% + Na 2 Cr 2 O 7
    Уход за собой: низкий Cr

    2
    Мартенситный FM Тип 416 <13 110 5 2 Предпочитаемый vs.лимонный
    20% + Na 2 Cr 2 O 7
    2

    Доступен более быстрый метод с использованием решения из ASTM A380 «Стандартная практика очистки, удаления накипи и пассивации деталей, оборудования и систем из нержавеющей стали». Этот тест заключается в протирании детали раствором сульфата меди / серной кислоты, поддержании влажности в течение 6 минут и наблюдении за наличием медного покрытия. В качестве альтернативы деталь можно погрузить в раствор на 6 минут.Меднение происходит при растворении железа. Этот тест не следует применять к поверхностям деталей, используемых в пищевой промышленности. Кроме того, его не следует использовать для мартенситных или ферритных нержавеющих сталей с низким содержанием хрома серии 400, поскольку вероятны ложноположительные результаты.

    Исторически испытание в 5-процентном солевом тумане при 95 ° F (35 ° C) также использовалось для оценки пассивированных образцов. Этот тест, слишком суровый для некоторых сортов, обычно не требуется для подтверждения эффективности пассивации.

    Что можно и чего нельзя делать

    DO сначала очистите, удалив все частицы оксида или теплового оттенка перед пассивированием.

    DO избегайте хлоридов, избыток которых может вызвать опасную вспышку. По возможности используйте воду только хорошего качества с содержанием хлоридов менее примерно 50 частей на миллион (ppm). Водопроводной воды обычно достаточно, и в некоторых случаях допускается концентрация хлоридов до нескольких сотен ppm.

    DO заменяет ванны по регулярному графику, чтобы избежать потери потенциала пассивации, которая может привести к внезапной атаке и повреждению деталей.В ванне должна поддерживаться соответствующая температура, поскольку неконтролируемая температура может привести к локальному приступу.

    DO поддерживает очень конкретные графики замены раствора во время больших производственных циклов, чтобы минимизировать возможность загрязнения. Используйте контрольный образец, чтобы проверить эффективность ванны. Если образец подвергся атаке, пора сменить ванну.

    DO назначает определенные машины только для производства нержавеющей стали; Используйте ту же охлаждающую жидкость, которая предпочтительнее для резки нержавеющей стали, за исключением всех других металлов.

    DO Детали стойки по отдельности для обработки во избежание контакта металла с металлом. Это особенно важно при автоматической обработке нержавеющих сталей, где требуется свободный поток пассивирующих и промывочных растворов, чтобы отвести продукты коррозии от сульфидов и избежать образования кислотных карманов.

    НЕ Пассивируйте детали из нержавеющей стали, которые были науглерожены или азотированы. Обработанные таким образом детали могут иметь пониженную коррозионную стойкость до точки, при которой они будут подвергаться воздействию в пассивирующем резервуаре.

    НЕ НЕ используйте инструменты с содержанием железа в не особо чистых помещениях магазина. Избежать стального песка можно, используя твердосплавные или керамические инструменты.

    НЕ НЕ забывайте, что в пассивирующей ванне может произойти атака, если детали будут подвергнуты неправильной термообработке. Мартенситные марки с высоким содержанием углерода и хрома должны быть закалены, чтобы они стали коррозионно-стойкими.

    Пассивация часто выполняется после последующего отпуска с использованием температуры, которая поддерживает коррозионную стойкость.

    НЕ обращайте внимания на концентрацию азотной кислоты в пассивирующей ванне . Его следует периодически проверять, используя простую процедуру титрования, доступную в Carpenter. НЕ пассивируйте более одной нержавеющей стали за раз. Это предотвращает дорогостоящие путаницы и исключает гальванические реакции.

    Об авторах: Терри А. ДеБолд (Terry A. DeBold) – специалист в области исследований и разработок в области нержавеющих сплавов, а Джеймс В. Мартин – специалист в области металлургии прутков в Carpenter Technology Corp.(Ридинг, Пенсильвания).

    Процесс 1 Процесс 2
    • Очистить / обезжирить.

    • Ополаскивание водой.

    • Пассивировать, как показано на рис. 4.

    • Ополаскивание водой.

    • Сухой.

    • Очистить / обезжирить 5% -ным по весу гидроксидом натрия при температуре от 160 до 180 ° F (от 71 до 82 ° C) в течение 30 минут.

    • Ополаскивание водой.

    • Пассивируйте, как показано на рисунке 4.

    • Ополаскивание водой.

    • Нейтрализовать в 5% по массе гидроксида натрия при температуре от 160 до 180 ° F (от 71 до 82 ° C) в течение 30 минут.

    • Ополаскивание водой.

    • Сухой.

    .

    Пассивация нержавеющей стали | Продукция Отделочные

    Разговор обычно начинается так: «Эй, это Джо из мастерской Джо. У нас здесь есть работа, и заказчик хочет, чтобы у нас было какое-то пассивное покрытие. Это что-то вроде покрытия, краски или чего-то такого? Какого цвета это? Насколько я могу допускать это? ” Вступительное заявление обычно заканчивается такой фразой, как; «Я даже не знаю, зачем им это нужно.Какой смысл использовать нержавеющую сталь, если вы все равно собираетесь нанести на нее какое-то покрытие? »

    Джо не исключение. Многие механические цеха, агенты по закупкам и инженеры в некоторой степени не знают, что такое взаимосвязь между коррозионно-стойкой (нержавеющей) сталью и химической пассивацией. Даже среди специалистов по отделке есть некоторые разногласия по поводу теории процесса химической пассивации. Некоторые считают, что это эффективно, потому что это процесс очистки.Другие приписывают повышенную стойкость к коррозии тонкой прозрачной оксидной пленке, образовавшейся в результате химической пассивации. В любом случае, суть в том, что работает. Проверочного испытание, в том числе сульфата меди погружения в воду, и ускоренные испытания коррозии, такие как соленые брызги, высокая влажность и погружение в воде, неоспоримо подтверждают эффективность химической пассивации. Передовые инженеры по материалам в аэрокосмической, электронной, медицинской и аналогичных высокотехнологичных отраслях промышленности уже много лет используют химическую пассивацию.Приложения требуют максимальной производительности от компонентов, изготовленных из коррозионно-стойких сталей, и они понимают, что пассивация является одним из наиболее эффективных методов достижения этих результатов.

    Что такое пассивация? Согласно ASTM A380, пассивация – это «удаление экзогенного железа или соединений железа с поверхности нержавеющей стали путем химического растворения, чаще всего путем обработки кислотным раствором, который удаляет поверхностное загрязнение, но не оказывает значительного влияют на саму нержавеющую сталь.«Кроме того, в нем также описывается пассивация как« химическая обработка нержавеющей стали мягким окислителем, таким как раствор азотной кислоты, с целью усиления самопроизвольного образования защитной пассивной пленки ».

    Говоря простым языком, процесс пассивации удаляет загрязнения «свободного железа», оставшиеся на поверхности нержавеющей стали при механической обработке и изготовлении. Эти загрязнения являются потенциальными местами коррозии, которые приводят к преждевременной коррозии и, в конечном итоге, приводят к ухудшению качества компонента, если не удалить.Кроме того, процесс пассивации способствует образованию тонкой прозрачной оксидной пленки, которая защищает нержавеющую сталь от избирательного окисления (коррозии). Так что же такое пассивация? Это чистка? Это защитное покрытие? Это комбинация того и другого.

    Как выполняется пассивация? Процесс обычно начинается с цикла тщательной очистки. Он удаляет масла, смазки, формовочные смеси, смазочные материалы, охлаждающие жидкости, смазочно-охлаждающие жидкости и другие нежелательные органические и металлические остатки, оставшиеся в результате производственных и механических процессов.Общее обезжиривание и очистку можно выполнить разными способами, включая обезжиривание паром, очистку растворителем и замачивание щелочью.

    Что такое воображение?

    Imagineering Enterprises, Inc. предоставляет отделочные работы и услуги в отношении износа, коррозии и усталостного разрушения металлических поверхностей. Компания, основанная в 1959 году, представляет собой компанию QS-9000. Его клиентура включает автомобильную, аэрокосмическую, медицинскую, сельскохозяйственную и компьютерную промышленность.Предлагаемые процессы включают химическое никелирование, фосфатные покрытия, пассивирование, нанесение твердых пленочных смазок, специальные краски и химические конверсионные покрытия. Imagineering также предлагает индивидуальные тесты для обеспечения качества, методы неразрушающего контроля, испытания в солевом тумане и влажности.

    После удаления органических и металлических остатков детали помещают в соответствующий пассивирующий раствор. Хотя существует множество вариантов пассивирующих растворов, подавляющим выбором все же остаются растворы на основе азотной кислоты.В последнее время были проведены обширные исследования по разработке альтернативных процессов и решений, более экологически чистых, но столь же эффективных. Хотя доступны альтернативные растворы, содержащие лимонную кислоту и другие виды запатентованной химии, они не получили такого широкого коммерческого распространения, как растворы на основе азотной кислоты.

    Три основных переменных, которые необходимо учитывать и контролировать при выборе процесса пассивации, – это время, температура и концентрация.Типичное время погружения составляет от 20 минут до двух часов. Типичная температура ванны находится в диапазоне от комнатной до 160F. Обычно указывается концентрация азотной кислоты в диапазоне от 20 до 50% по объему. Многие спецификации включают использование дихромата натрия в пассивирующем растворе или в качестве ополаскивателя после пассивации, чтобы способствовать образованию пленки оксида хрома. Тщательный контроль раствора, включая чистоту воды, содержание металлических примесей в промилле и химическое обслуживание, имеет решающее значение для успеха.

    Тип нержавеющей стали определяет наиболее эффективный процесс пассивации. Выбор ванны (время, температура и концентрация) зависит от типа обрабатываемого сплава. Тщательное знание типов материалов и процессов пассивации имеет первостепенное значение для достижения желаемых результатов. И наоборот, неправильный выбор ванны и процесса и / или управление процессом приведет к неприемлемым результатам. В крайних случаях это может привести к катастрофическому отказу, включая сильную язвенную коррозию, травление и / или полное растворение всего компонента.

    Оборудование и меры предосторожности. Пассивация должна выполняться только обученными, опытными специалистами, знакомыми с потенциальными опасностями, связанными с наукой. При обращении с пассивирующими химикатами необходимо полностью понимать правила техники безопасности. Необходимо использовать специальную обувь, перчатки, фартуки и другое защитное снаряжение. Резервуары, обогреватели и вентиляция, а также корзины и стеллажи должны быть сконструированы соответствующим образом для выполнения этого процесса. Ни в коем случае нельзя использовать железные или стальные детали или оборудование, иначе результаты могут быть разрушительными.Кроме того, чтобы соответствовать требованиям EPA, необходимо иметь необходимые разрешения на воду и воздух и возможности очистки. Прошли те времена, когда домашние магазины проводили пассивацию в каменной посуде в задней части магазина.

    Технические условия и контрольные испытания. Есть несколько общепринятых отраслевых спецификаций, доступных для справки при выборе процесса пассивации. Они предлагают информацию о времени, температуре и концентрации, а также требования к последующим испытаниям для подтверждения эффективности процесса.Многие крупные корпорации разработали внутренние спецификации для контроля своих уникальных требований в отношении пассивирования и проверочного тестирования. Независимо от ситуации, при запросе пассивации обычно целесообразно ссылаться на проверенную процедуру. Ссылаясь на спецификацию, вам не нужно изобретать велосипед. Используя в своих интересах опыт других, как успехов, так и неудач, вы можете устранить большую часть догадок, которые в противном случае сопровождали бы новый процесс.

    Хотя недавно он был отменен, наиболее часто упоминаемыми отраслевыми спецификациями, касающимися пассивации, являются Федеральные технические условия QQ-P-35C, которые теперь заменены на ASTM A-967 и ASTM A-380.Все это хорошо написанные, четко определенные документы, содержащие руководство по всему процессу, от производства до окончательных требований к испытаниям. Если вы не уверены, что вам нужно, на них можно ссылаться полностью или выборочно. Требования к тестированию могут быть использованы или отменены в зависимости от конкретной ситуации.

    Одним из наиболее часто задаваемых проверочных тестов является тест на сульфат меди. Пассивированные детали погружают в раствор сульфата меди на шесть минут, промывают и осматривают визуально.Любой медный (розовый) цвет указывает на присутствие свободного железа, и тест считается неприемлемым.

    Другие валидационные испытания включают двухчасовое испытание в солевом тумане или 24-часовое испытание при высокой влажности. Эти испытания выполняются путем помещения пассивированных деталей в камеру с жестким контролем, которая создает ускоренную коррозионную среду. После того, как испытательные образцы подвергаются воздействию агрессивной атмосферы в течение предписанных периодов воздействия, детали удаляются и оцениваются. Хотя результаты могут быть несколько субъективными, ASTM B-117 является отличным эталоном для определения приемлемости.Важно отметить, что каждый из упомянутых методов тестирования имеет разные преимущества и ограничения. Следует внимательно выбирать подходящие методы испытаний в зависимости от типа сплава и условий конечного использования.

    Методы обработки и термической обработки. Возможно, наиболее упускаемой из виду переменной во всем уравнении пассивации является негативное влияние некачественной обработки и термической обработки. Слишком часто перекрестное загрязнение, вносимое во время производственных и / или термических процессов, приводит к неприемлемым результатам испытаний.Следующие ниже методы уменьшат перекрестное загрязнение во время производства и увеличат шансы на успешную пассивацию и результаты испытаний.

    • Никогда не используйте шлифовальные круги, шлифовальные материалы или проволочные щетки из железа, оксида железа, стали, цинка или других нежелательных материалов, которые могут вызвать загрязнение поверхности из нержавеющей стали.
    • Рекомендуется использовать твердосплавный или другой неметаллический инструмент.
    • Шлифовальные круги, шлифовальные круги и проволочные щетки, которые ранее использовались для обработки других металлов, не следует использовать для обработки нержавеющей стали.
    • Используйте только чистые, неиспользованные абразивные материалы, такие как стеклянные шарики, кварцевый или глиноземный песок, не содержащий железа, для абразивно-струйной обработки. Никогда не используйте стальную дробь, крошку или абразивные материалы, которые использовались для пескоструйной обработки других материалов.
    • Тщательная очистка перед любой термической обработкой имеет решающее значение. Снятие напряжений, отжиг, вытяжка или другие процессы горячего формования могут фактически втягивать поверхностные загрязнения глубже в подложку, что делает их практически невозможным удалить во время пассивации.
    • Во время всех термических процессов следует соблюдать осторожность, чтобы избежать образования оксидов.Пассивация не предназначена для удаления обесцвечивания и не проникает через тяжелые оксидные слои. В экстремальных ситуациях перед пассивацией требуются дополнительные операции травления и удаления накипи, чтобы удалить обесцвечивание. Для всех термических процессов настоятельно рекомендуется использовать печи с контролируемой атмосферой, чтобы уменьшить загрязнение воздуха и предотвратить образование оксидов.

    Так как же получить производительность, за которую вы заплатили, от дорогостоящих сплавов нержавеющей стали? Он сводится к базовому пониманию того, что процесс пассивации – это одновременно искусство и наука, и что методы механической обработки, изготовления и термообработки могут существенно повлиять на коррозионную стойкость компонента.Пассивация повысит коррозионную стойкость нержавеющих сталей, но для достижения максимальной эффективности этих высокотехнологичных сплавов все стороны, участвующие в производстве, должны понимать свою ответственность за поддержание целостности материала на протяжении всего процесса.


    Дэн Энглеберт имеет более чем 17-летний опыт продаж в сфере отделки. Он учился в Университете Пердью и получил техническое образование в области металлургии и гальваники в Институте General Motors во Флинте, штат Мичиган.

    Что такое воображение?

    Imagineering Enterprises, Inc. предоставляет отделочные работы и услуги в отношении износа, коррозии и усталостного разрушения металлических поверхностей. Компания, основанная в 1959 году, представляет собой компанию QS-9000. Его клиентура включает автомобильную, аэрокосмическую, медицинскую, сельскохозяйственную и компьютерную промышленность. Предлагаемые процессы включают химическое никелирование, фосфатные покрытия, пассивирование, нанесение твердых пленочных смазок, специальные краски и химические конверсионные покрытия.Imagineering также предлагает индивидуальные тесты для обеспечения качества, методы неразрушающего контроля, испытания в солевом тумане и влажности.


    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *