Пассивирование металла: подробно и доступно о пассивировании металлов

alexxlab | 27.12.2022 | 0 | Разное

Пассивация металлов | это… Что такое Пассивация металлов?

Оцинкованное ведро — изделие из стали, защищённое цинковым покрытием от коррозии. Цинк выполняет роль протектора, а так как в обычных условиях он покрыт тонким пассивным слоем, покрытие растворяется не слишком быстро.

Пассивация металлов — переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии.

• В технике пассивацией называют технологический процесс защиты металлов от коррозии с помощью специальных растворов или процессов, приводящих к созданию оксидной плёнки.

Содержание 1 Механизм пассивации 2 Виды пассивации 3 Пассивация металлов в технике 3.1 Пассивация 3.2 Наполнение пассивированных покрытий 3.3 Дополнительные операции 4 Литература 5 Ссылки 5. 1 На английском языке

Механизм пассивации

При взаимодействии металлов с теми или иными компонентами растворов (расплавов) в определённом диапазоне потенциалов на поверхности металла образуются адсорбционные или фазовые слои (плёнки). Эти слои образуют плотный, почти непроницаемый барьер, благодаря чему коррозия сильно тормозится или полностью прекращается.

Пассивация проводится химически или электрохимически. В последнем случае создаются условия, когда ионы защищаемого металла под действием тока переходят в раствор, содержащий ионы, способные к образованию очень малорастворимых соединений.

Виды пассивации

• Анодная
• Катодная

Пассивация металлов в технике

Пассивация является одним из методов защиты металлов от коррозии. Часто используется образование на поверхности металла (металлических изделий) защитных слоев — пленок оксидов при действии окислителей.

• Одним из технологических вариантов пассивирования является воронение.

• Для пассивации многих металлов используют растворы на основе окисляющих агентов, способных к образованию труднорастворимых соединений (хроматы, молибдаты, нитраты в щелочной среде и др.)

• Оцинкованные детали часто пассивируют, подвергая хроматированию.

• Пассивирование применяется для защиты от внутренней коррозии трубопроводов, котельного и теплообменного оборудования. Для этого, приложив к трубопроводу направленное радиально (то есть поперек оси трубы) электрическое поле, возможно электрически оттянуть свободные электроны металла, находящегося на внутренней поверхности трубы, по направлению к внешней поверхности. В результате металл на внутренней поверхности трубопровода не может вступить в химическую реакцию.

Пассивация

Пассивация — это явление снижения скорости газовой коррозии при понижении парциального давления. Пассивация возникает из-за образования на поверхности металла (Cu, Ti, Zr, Cr, Al и т.д.) пленки.

Перепассивация — это нарушение пассивного состояния. Возникает при повышении парциального давления выше критического.

Перепассивация встречается в таких марках сталей как: 08Х18Н10Т, 20Х13, 30Х13, 40Х13, 15Х17.

Наполнение пассивированных покрытий

Дополнительные операции

После пассивации или наполнения пассивирующего покрытия поверхность металла нередко подвергают дополнительной обработке — ингибиторами, окрашиванию или лакированию и др.

Литература

• Томашов Н. Д., Чернова Г. П., Пассивность и защита металлов от коррозии, М., 1965;
• Скорчеллетти В. В., Теоретические основы коррозии металлов, Л., 1973;
• Новаковский В. М., Обоснование и начальные элементы электрохимической теории растворения окислов и пассивных металлов, в сборнике: Коррозия и защита от коррозии, т. 2, М., 1973.

Ссылки

• Пассивация при изготовлении полупроводниковых приборов

На английском языке

• Henkel Surface Technologies Current owner of Parco-Lubrite (a manganese phosphating process, Parkerizing process) and other conversion coatings/passivation processes. (Parco is a registered trademark of Henkel Surface Technologies.)
• MacDermid Industrial Products, Inc. Owner of numerous trademarked passivation processes.

Пассивирование металла: назначение, технология, методы

Устойчивость стали к коррозии не вызывает сомнений и делает этот вид металлосплавов востребованным в огромном числе областей производства. Но иногда требуется повысить данную характеристику. Для того чтобы увеличить сопротивляемость стали ржавчине и причинам ее появления используют такой метод, как пассивирование металла.

Для того чтобы узнать назначение пассивации, необходимо понять, как протекает процесс коррозии. Под действием внешних факторов (влаги, атмосферных явлений, агрессивных сред) происходит разрушение стали. Слой за слоем окисление нарушает структуру металла, приводя в итоге к потере прочности изделий из нержавейки.

Пассивирование металла позволяет защитить металлические конструкции и детали от разрушения, образуя надежную защиту от негативных воздействий.

Для придания стали нержавеющих свойств в ее состав добавляют определенные химические элементы, чаще всего – хром, никель, марганец. Процесс пассивирования металла подразумевает увеличения массовых долей «укрепляющих» веществ. В составе таких сплавов можно обнаружить медь, титан, свинец, молибден и пр. Можно утверждать, что пассивация – это образование на поверхности нержавейки тонкой оксидной пленки, обеспечивающей надежную защиту от коррозии. Даже при ее повреждении разрушение слоев не начнется.

Пассивация производится химическим или электрохимическим способом.

1. При химическом нержавеющая сталь обрабатывается 10%-ым раствором бихромата калия. Обработка проводится на протяжении часа при комнатной температуре. При увеличении t до 60С время воздействия сокращается до 20 минут.
2. Электрохимический подразумевает использование электролита с содержащимся в нем раствором бихромата калия (20–30г/л), фосфата натрия и едкого натрия (соответственно 20–25 г/л и 5г/л). Время воздействия от 3 до 5 секунд, температура обработки 80–85С.

Еще один вариант проведения пассивации – обработка металлоизделия 25–30%-ым раствором NaNO₂. Данная методика работает при нахождении деталей в нейтральной среде.

Высоколегированная нержавеющая сталь, подвергшаяся подобному вмешательству, приобретает существенно более высокие показатели устойчивости к окислению. Не всегда есть потребность в ограждении от коррозии деталей на длительный срок. Порой достаточно создания временной защитной пленки. В этих целях применяют растворенный нитрит натрия, дополненный глицерином, которым покрывают металлическую поверхность.

Легированные сплавы пассивируют в концентрате азотной кислоты. В некоторых случаях оправдано добавление в состав двухромовокислого калия.

Сама процедура создания оксидной пленки не вызывает сложностей у специалистов. Опасность состоит в возможности начала травления. Именно поэтому необходимо контролировать момент выделения газов.

---

Читайте также:

• Пассивация нержавеющей стали
• Коррозия металлов
• Нержавеющий лист: эксплуатация в агрессивной среде

Ваш путеводитель по пассивации нержавеющей стали

Клиенты Marlin часто хотят узнать больше о различных покрытиях, которые производственная группа использует для корзин из стальной проволоки на заказ. Одной из наиболее часто используемых отделок, которую Marlin Steel применяет к своим нестандартным корзинам, является пассивированная отделка. Для корзин из нержавеющей стали часто применяют пассивированную отделку, поскольку этот процесс может улучшить химические свойства нержавеющей стали.

Но как работает пассивация нержавеющей стали и чем она отличается от других видов отделки, таких как электрополировка?

Как работает процесс пассивации нержавеющей стали?

Некоторые особенности пассивации нержавеющей стали, такие как точное сочетание используемых химикатов, могут различаться в зависимости от используемого стального сплава — то, что помогает одному сплаву, может повредить другой, поэтому процесс требует частой настройки. Тем не менее, базовый процесс, как правило, состоит из таких же широких шагов:

1. Загрузите деталь или детали, подлежащие пассивации, в другой контейнер (обычно это корзина из проволочной сетки, специально предназначенная для данной операции).
2. Погрузите контейнер и его содержимое в химическую ванну (обычно ванну с лимонной или азотной кислотой).
3. Оставьте детали в ванне на время и при температуре, указанных для данного сплава.
4. Извлеките детали из ванны и высушите их, чтобы удалить излишки химикатов.

Когда детали из нержавеющей стали находятся в ванне с кислотой, кислота начнет удалять железо и другие загрязнения с поверхности детали. В зависимости от очищаемого сплава и конкретной химической ванны это может улучшить защитный оксидный слой детали из нержавеющей стали, делая ее более устойчивой к химическому воздействию в некоторых ситуациях.

Хотя процесс пассивации может значительно изменить устойчивость детали к ржавчине, внешний вид готовой детали существенно не меняется.

Это одно из основных различий между пассивацией и электрополировкой. Детали, подвергшиеся электрополировке, легко узнать по их гладкой блестящей поверхности.

Существует два основных типа пассивации: пассивация азотной кислотой и травление

Что такое пассивация азотной кислотой?

Пассивация на основе азотной кислоты является одним из основных методов пассивации. Здесь проволока из нержавеющей стали или листовой металл погружаются в ванну с окисляющей азотной кислотой. Эта мягкая кислотная ванна удаляет некоторые свободные молекулы железа и другие посторонние вещества с поверхности стали, одновременно способствуя развитию пассивного оксидного слоя.

Однако этот процесс не удаляет термическую окраску, ожоги сварки или окалину с поверхности стали.

Что такое маринование?

Травление очень похоже на основной процесс пассивации в том смысле, что для зачистки поверхности стали используется ванна с кислотными химикатами. Однако там, где в основном процессе пассивации используется слабая азотная кислота, при травлении используется более интенсивная химическая смесь, такая как плавиковая кислота.

Эта более сильная кислота снимает поверхностный слой стали, удаляя примеси, ожоги сварных швов и свободные молекулы железа, оставляя гладкую атласную поверхность.

Что нужно знать о процессах пассивации, таких как азотная кислота и травление?

Эти два процесса стоят примерно одинаково и могут помочь удалить загрязнения и повысить прочность пассивного оксидного слоя нержавеющей стали.

Кстати, важно знать точный сплав обрабатываемой нержавеющей стали, прежде чем выбирать процесс пассивации. Это связано с тем, что использование неправильного раствора для нержавеющей стали может привести к повреждению стали, а не к ее улучшению.

Например, сравните нержавеющую сталь 304 и 430 для процессов пассивации. Каждый из них имеет разные уровни устойчивости к азотной кислоте и другим агрессивным веществам, а это означает, что одному может потребоваться более сильная ванна с азотной кислотой, чем другому, чтобы обеспечить надлежащую пассивацию нержавеющей стали. Следует отметить, что аустенитные нержавеющие стали (например, нержавеющая сталь марки 304), как правило, имеют более высокое содержание хрома, чем мартенситные нержавеющие стали (например, нержавеющая сталь марки 430), что делает аустенитный сплав более устойчивым к коррозии и точечной коррозии.

Каковы некоторые ограничения пассивации?

Прежде чем пассивировать детали из нержавеющей стали, необходимо принять во внимание несколько моментов, в том числе:

• Сварные детали могут не подходить для пассивации . Процесс пассивации не так эффективен для удаления загрязнений из зон сварки, как некоторые процессы.
• Необходимо настроить химическую ванну.  Температура и тип кислоты, используемой в химической ванне процесса пассивации, должны быть скорректированы для конкретного пассивируемого стального сплава. Это увеличивает стоимость и сложность процесса по сравнению с электрополировкой.
• Некоторые сплавы нельзя пассивировать.  Некоторые сплавы нержавеющей стали с низким содержанием хрома и никеля могут быть повреждены кислотной ванной. Таким образом, они не могут быть пассивированы.
• Отделка будет выглядеть в основном одинаково.  В отличие от электрополировки, при которой удаляется поверхностный слой детали, оставляя ее гладкой и блестящей, пассивация не сильно меняет внешний вид детали. Итак, если цель состоит в том, чтобы создать гладкую антипригарную поверхность, то процесс пассивации не будет идеальным.

Основные преимущества пассивации нержавеющей стали заключаются в том, что она может повысить коррозионную стойкость детали из нержавеющей стали и что ее установка дешевле, чем электрополировка. Однако важно сбалансировать эти преимущества с преимуществами использования электрополировки или специальных покрытий для окончательной обработки детали.

Электрополировка нержавеющей стали

Подобно процессам пассивации, перечисленным выше, электрополировка включает использование химической ванны. Однако, в отличие от двух вышеперечисленных процессов, при электрополировке используется электролитная ванна  и электрический ток растворяет поверхностный слой металла, оставляя микроскопически гладкую блестящую поверхность.

Гладкость новой поверхности делает ее почти идеально антипригарной, поскольку в процессе электрополировки удаляются почти все микроскопические дефекты , к которым обычно прилипает мусор. Это дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что электрополированную деталь легче чистить и дезинфицировать.

Преимущества электрополировки нержавеющей стали

• Удаление заусенцев с деталей.  За счет активного удаления поверхностного слоя детали при электрополировке удаляются многие заусенцы и острые предметы, которые могли быть упущены при других процессах отделки.
• Снижение усталости деталей.  Электрополировка устраняет поверхностные трещины и сводит к минимуму усталостные трещины, возникающие на микроскопическом уровне в процессе производства. Это помогает уменьшить усталость детали и создать более прочную и долговечную деталь.
• Уменьшение истирания/заедания.  Из-за микроскопической гладкости, обеспечиваемой электрополировкой, производители часто используют этот процесс для обработки нитей материала, чтобы предотвратить истирание и заедание в деликатных механизмах.
• Единый внешний вид.  Электрополировка удаляет многие следы сварки и пригара со стали, которые остались бы после более мягких процессов пассивации. Это обеспечивает эстетическое улучшение некоторых изготовленных деталей.
• Простота управления.  Электрополировку можно применять к различным сплавам нержавеющей стали, не требуя особой настройки установки. Это делает электрополировку лучшим вариантом для производственных установок, обрабатывающих различные виды сплавов нержавеющей стали, например, когда производителю часто приходится выбирать между нержавеющей сталью 304 и 430 для различных применений.

Самый большой недостаток процесса электрополировки заключается в том, что он может стоить немного дороже, чем стандартный процесс пассивации. Кроме того, электрополировка не изменяет значительно защитный оксидный слой стали, как пассивация.

Однако электрополировка остается предпочтительным вариантом обработки, когда основное внимание уделяется состоянию поверхности детали, в основном потому, что она создает превосходную поверхность по сравнению с пассивацией. Например, как в пищевой, так и в фармацевтической промышленности, как правило, предпочитают электрополированные поверхности из нержавеющей стали, потому что микроскопически гладкую поверхность невероятно легко чистить и стерилизовать по сравнению со стандартным металлическим покрытием 2B.

Правильный процесс отделки позволяет значительно повысить производительность изготовленной на заказ проволочной корзины или другой металлической формы.

Создание специальной проволочной корзины для пассивирования хирургического оборудования

Процессы пассивации могут быть чрезвычайно жесткими для корзин и лотков, через которые проходят детали. Когда одна компания-производитель медицинских товаров заказала изготовленную на заказ проволочную корзину для процесса пассивации и ультразвуковой очистки деталей, инженеры Marlin Steel использовали проверенный процесс, чтобы убедиться, что конструкция корзины идеально соответствует их потребностям:

Шаг 1: Сбор информации о процессе пассивации клиента

Конкретный состав кислот и других элементов процесса пассивации может меняться в зависимости от типа пассивируемого стального сплава. По этой причине всякий раз, когда перед Marlin Steel ставится задача создать нестандартную проволочную корзину или лоток для пассивирования хирургического оборудования или других предметов, Marlin всегда начинает с запроса особенностей процесса пассивации.

Для этого комбинированного процесса пассивации/ультразвуковой очистки важно знать:

• Размеры системы пассивации . Размер резервуара и отверстия для установки/удаления корзин являются важной информацией для разработки индивидуальной пассивирующей корзины.
• Специальные химические вещества, используемые в процессе . Пассивация не является универсальным процессом. Существуют различные химические вещества, которые можно использовать в зависимости от пассивируемого металла. Чем жестче химические вещества, тем жестче должна быть корзина.
• Размеры деталей и вес груза . Размеры деталей будут влиять на размер и форму корзины. Чем больше и тяжелее детали, тем больше и прочнее должна быть корзина. Для тяжелых условий эксплуатации часто требуется стальная проволока более толстого сечения.
• Продолжительность процесса пассивации . Как долго корзина будет погружена в пассивирующую жидкость? Чем дольше корзины будут находиться под водой, тем больший ущерб может нанести процесс пассивации. Особенно длительные процессы требуют чрезвычайно стойких к коррозии сплавов.
• Интенсивность ультразвуковых волн, используемых в процессе очистки . То, насколько мощный ультразвуковой генератор, напрямую влияет на то, насколько большой нагрузке подвергается корзина во время ультразвуковой очистки. Более высокие ультразвуковые частоты требуют более прочных корзин, что обычно означает более толстую проволоку и более тщательные сварные швы.

Эта информация будет иметь жизненно важное значение для понимания того, какой индивидуальный дизайн корзины лучше всего подходит для нужд клиента.

Шаг 2. Виртуальное тестирование конструкций корзин для экономии времени и устранения ошибок

Традиционно изготовление идеальной нестандартной проволочной корзины для ультразвуковой очистки и пассивации было бы долгим и длительным процессом. Корзины будут создаваться с использованием логики «наилучшего предположения», основанной на том, что работало для аналогичных проектов в прошлом. Затем физический прототип будет отправлен заказчику и подвергнут серии стресс-тестов в течение нескольких недель или месяцев. Если бы были обнаружены проблемы, корзину пришлось бы переделывать, чтобы процесс начинался с самого начала.

Есть несколько проблем с этим методом:

1. Время доставки.  Физическое прототипирование мучительно медленно и может значительно отодвинуть сроки производства.
2. Стоимость прототипов.  Металл для корзин, расходы на доставку и потери времени на производство из-за отсутствия жизнеспособной корзины — все это имеет свою стоимость, сокращая операционные бюджеты.
3. Трудности с определением основной причины отказа корзины.  При тестировании физического прототипа иногда бывает трудно быть на 100 % уверенным в причине отказа корзины. Не повлияла ли химическая коррозия на прочность корзины на растяжение? Или это было вызвано воздействием ультразвуковой вибрации? Знание причины сбоя является обязательным условием для исправления таких сбоев в будущем.

Чтобы сэкономить время и ресурсы при разработке идеальной индивидуальной конструкции корзины, Marlin Steel использует более быструю и эффективную форму тестирования, которая использует программное обеспечение физического моделирования для виртуального тестирования конструкции.

За считанные минуты команда инженеров Marlin может смоделировать годы эксплуатации, не тратя ни одного кубического дюйма стали на прототип. Более того, если деталь выходит из строя при физическом моделировании, причина неисправности автоматически регистрируется и сообщается команде. Поскольку инженер знает причину сбоя, ему легче конкретно противостоять проблеме.

Например, если корзина выходит из строя из-за того, что интенсивные вибрации сотрясают ее в сварных швах, то эти швы можно переработать, чтобы сделать их более устойчивыми к вибрационным нагрузкам. Или, если причиной была коррозия, то материалы, из которых изготовлена ​​корзина, могли быть изменены, чтобы сделать ее более устойчивой.

Шаг 3: Обеспечение стабильного качества с помощью автоматизации производства

Проект может быть технически совершенным, но это не имеет значения, если конечный продукт не соответствует единым стандартам. Создание единообразной детали, которая может соответствовать жестким допускам, является одной из самых больших проблем в любом индивидуальном производстве.

Вот почему компания Marlin Steel использует передовую автоматизацию производства для изготовления корзин и лотков из стальной проволоки на заказ для клиентов из медицинской отрасли. Эти производственные роботы могут работать изо дня в день, не уставая и не отвлекаясь. Это позволяет им последовательно изготавливать детали с точностью до миллиметра.

Согласованность средств автоматизации производства помогает свести к минимуму процент брака деталей, помогая Marlin увеличить производительность при одновременном снижении затрат на бракованные корзины.

Благодаря инвестициям Marlin в программное обеспечение для моделирования физики и автоматизацию производства, а также в сбор подробной информации о процессе пассивации клиента, изготовление идеальных проволочных корзин по индивидуальному заказу для процесса пассивации и ультразвуковой очистки клиента стало простым. Это позволило Марлину за пару недель сделать то, на что у компании без этих инструментов ушли бы месяцы.

Корзина для пассивации Долговечность и общая стоимость владения

Процессы пассивации могут быть очень жесткими для используемых в них корзин. Это может привести к сокращению срока службы, поскольку корзины изнашиваются химическими веществами, используемыми для удаления верхнего слоя свободных молекул железа с ваших деталей.

Время, в течение которого корзина может находиться в процессе пассивации, может существенно повлиять на общую стоимость владения.

Например, предположим, что у вас есть выбор из двух разных корзин:

1. Корзина «А» создана так, чтобы едва соответствовать минимальным требованиям работы, и имеет срок службы в среднем 8 месяцев. По прошествии 8 месяцев корзина становится слишком изношенной, чтобы ее можно было безопасно использовать с оборудованием для пассивации.
2. Корзина «В»  соответствует минимальным требованиям, предъявляемым к процессу пассивации, и имеет срок службы в среднем более 4 лет. Однако корзина B стоит в 2,5 раза дороже корзины A.

В этом теоретическом примере 10 единиц корзины A будут стоить 2000 долларов, а 10 единиц корзины B будут стоить 5000 долларов. В краткосрочной перспективе корзина А может показаться лучшей покупкой, но в долгосрочной перспективе корзина А на самом деле будет стоить намного дороже, чем корзина Б.

Допустим, вы используете один и тот же процесс пассивации в течение следующих 8 лет. За это время корзина А будет стоить 24 000 долларов, потому что вам придется покупать корзины 12 раз по 2 000 долларов каждый раз. За тот же период времени корзине B нужно будет купить только дважды по цене 5 000 долларов, что в сумме составит 10 000 долларов.

Это делает более дорогую, но долговечную корзину гораздо более доступной в долгосрочной перспективе.

Если вам нужна корзина из нержавеющей стали для пассивации, имейте в виду характер вашего процесса пассивации и ожидаемый срок службы корзин для пассивации, которые вы заказываете, это необходимо для управления затратами.

Свяжитесь с инженером-механиком, чтобы узнать, как Marlin Steel обеспечивает качество и быструю разработку корзин для пассивации из нержавеющей стали и многих других специальных применений.

Для повышенной прочности и универсальности

От строительства до автомобилей и даже посуды. Вы найдете нержавеющую сталь повсюду. Этот материал является идеальным выбором для различных ситуаций из-за его кажущейся долговечности, производительности и превосходной прочности.

Тем не менее, нержавеющая сталь очень медленно подвергается коррозии. Сплав обладает многими неотъемлемыми свойствами, которые защищают его от коррозии, но пассивация нержавеющей стали — это один из процессов, через который должны пройти все типы деталей из нержавеющей стали.

В этой статье мы рассмотрим пассивацию нержавеющей стали и обсудим ее процесс, преимущества и распространенные стандарты в отрасли.

Что такое пассивация нержавеющей стали?

Проще говоря, пассивация нержавеющей стали — это процесс удаления любых молекул железа с поверхности. На самом деле сталь представляет собой сплав железа, хрома, углерода и других элементов. Однако железо является основным элементом и подвержено коррозии.

Хром является основным компонентом нержавеющей стали, поскольку он в основном отвечает за коррозионные свойства. Содержание хрома, наряду с комбинацией других добавок, определяет долговечность и формуемость используемой стали.

Сталь становится нержавеющей, то есть свободной от коррозии, благодаря ее устойчивой к коррозии поверхности, состоящей из практически инертных элементов, таких как хром и никель. Эти элементы образуют чрезвычайно тонкий пассивирующий слой на поверхности, который защищает железо внутри от всех видов загрязнений, которые могут запустить процесс окисления.

Однако хром не требует абсолютно никакого поверхностного загрязнения , поскольку он образует очень тонкий слой вокруг стали для предотвращения коррозии. Процесс пассивации стали делает это и обеспечивает защиту, благодаря которой сталь служит дольше и работает в различных условиях.

Процесс пассивации активирует формирование инертного слоя. Небольшие молекулы железа могут оставаться на поверхности и инициировать процесс коррозии. Пассивация удаляет это железо с поверхности и обеспечивает более длительный и прочный защитный слой на стальной поверхности.

История пассивации нержавеющей стали

Железо было частью нашей жизни на протяжении тысячелетий. С самого начала было очевидно, что железо в своей естественной форме не подходит из-за его окисляющих свойств, которые приводят к коррозии. Хотя сплавы, такие как нержавеющая сталь, работают лучше, они все же подвержены коррозии, если не подвергаются таким процессам, как пассивация.

Пассивирование стали началось в 1800-х годах, когда химик по имени Кристиан Фридрих Шёнбейн обнаружил, что нержавеющая сталь практически не проявляет активности после погружения в концентрированный раствор азотной кислоты. Он сравнил характеристики новой обработанной стали с обычной альтернативой и отметил улучшенную защиту от коррозии нового образца.

С тех пор пассивирование азотной кислотой стало довольно распространенным явлением во всем мире и стало отраслевым стандартом. Однако у азотной кислоты было много недостатков из-за ее токсичности и вреда для окружающей среды.

Использование азотной кислоты для пассивации стали продолжалось до 1900-х годов, когда немецкая пивоваренная компания определила лимонную кислоту как альтернативный химикат для процесса. К 1990 году лимонная кислота эффективно заменила азотную кислоту в различных областях из-за ее очевидной нетоксичности.

Сегодня отраслевые стандарты стали гораздо более продвинутыми и полагаются на ванны как с азотной, так и с лимонной кислотой для безопасного проведения пассивации стали.

Зачем пассивировать нержавеющую сталь?

Железо обладает нужными свойствами, легкодоступно и достаточно пластично, чтобы без особых сложностей формировать различные формы. Эти качества делают его идеальным металлом для множества ключевых применений. Однако свойства его коррозионно-стойкой поверхности оставляют желать лучшего.

Нержавеющая сталь работает лучше, чем железо (Вы можете кое-что узнать из руководства по сравнению чугуна и стали) . Тем не менее, он все еще может подвергаться коррозии. Эффективность его коррозионной стойкости зависит от двух основных факторов; состав сплава и пассивирующая обработка.

Вот несколько причин, по которым так важно пассивировать нержавеющую сталь.

Уязвимость железа к коррозии

Железо составляет основную часть любого типа нержавеющей стали. Кроме того, нет никаких сомнений в том, что у него есть несколько преимуществ, но также верно и то, что железо быстро подвергается коррозии, особенно когда оно подвергается воздействию воды и кислорода. Воздух в любом месте имеет оба этих фактора, что фактически означает, что коррозия неизбежна.

Однако в случае стали. Микрочастицы на поверхности могут запустить процесс коррозии, который медленно, но верно распространяется на всю деталь. Пассивированная нержавеющая сталь не будет иметь этой проблемы, потому что процесс очищает поверхность и позволяет сформировать инертный защитный слой на поверхности для повышения производительности.

Хром предотвращает коррозию

Изменение состава не всегда является жизнеспособным решением, поскольку оно напрямую влияет на формуемость и другие рабочие параметры стали. Таким образом, пассивация нержавеющей стали становится чрезвычайно важной для поддержания этой долговечности.

Пассивирование нержавеющей стали способствует образованию слоя хрома на поверхности. Хром инертен и предотвращает коррозию даже в присутствии воды и других загрязнителей. В результате деталь из нержавеющей стали дольше служит под защитой хрома.

Загрязнения в производственном процессе

Независимо от того, насколько вы осторожны, в любом производственном процессе не учитываются загрязняющие вещества, которые могут вызвать коррозию. Даже обрабатывающий инструмент может оставить некоторые компоненты на поверхности, которые при определенных условиях могут достичь и вызвать окисление, ведущее к коррозии. Процесс пассивации начинается с тщательной очистки и сводит к минимуму вероятность возникновения каких-либо проблем из-за загрязнения поверхности.

Улучшенная обрабатываемость

Как уже говорилось, нержавеющая сталь состоит из многих элементов, помимо железа, углерода и хрома. В процессе выбора материала нужно быть очень внимательным и учитывать влияние всех компонентов.

Рассмотрим пример содержания углерода, чтобы лучше понять его. Все стали содержат некоторое количество углерода, и его количество определяет физические свойства. Как правило, большее количество углерода означает более высокую прочность на растяжение и твердость. Однако это также означает низкую пластичность и большую сложность в процессе обработки. Хром имеет аналогичный эффект и в первую очередь отвечает за коррозионные свойства стали.

Пассивирование нержавеющей стали не изменяет состав и, следовательно, не снижает обрабатываемость металла. Вместо этого он использует существующий в сплаве хром, чтобы максимизировать защиту от коррозии и повысить общую долговечность.

Обзор процесса пассивации нержавеющей стали

Если вы посмотрите на этот процесс, то на первый взгляд он может показаться довольно простым. Тем не менее, вы должны знать, что этот процесс чрезвычайно важен, и любая неудача может создать для вас много проблем в будущем. Нержавеющая сталь регулярно используется во многих чувствительных областях, и любая проблема обработки может быстро стать слишком дорогостоящей и ресурсоемкой, чтобы ее можно было решить должным образом.

Поэтому важно обеспечить безупречный процесс пассивации.

Процесс пассивации

Проще говоря, пассивация стали состоит из трех этапов. Это начинается с проверки отсутствия загрязнений, затем вы можете облегчить формирование защитного слоя с помощью различных химических веществ, а затем, наконец, проверить результаты. Вот краткий обзор всего процесса.

Щелочная очистка деталей из нержавеющей стали

В первую очередь необходимо убедиться, что на стальной детали нет никаких загрязнений на поверхности. Для этого лучше всего подойдет щелочной обезжириватель или очиститель поверхности, так как он мягкий и эффективно удаляет посторонние предметы, такие как частицы масла, химикаты и другой мусор.

Пассивация в лимонной кислоте или в ванне с азотной кислотой

Следующим шагом является удаление всех следов железа с поверхности в ванне с кислотой. Для этого у вас есть возможность использовать два пассиватора из нержавеющей стали. Первый выбор — это лимонная кислота, а второй — азотная кислота, которую также можно использовать с бихроматом натрия.

Пассивация лимонной кислотой — это экономичный и безопасный способ начать процесс пассивации. Он не выделяет токсичных газов и не представляет угрозы как для окружающей среды, так и для работающих с ним операторов. Однако лимонная кислота не слишком популярна из-за ее склонности к росту органических соединений, таких как плесень. Последние достижения в области технологий свели к минимуму эту проблему, но проблема все еще сохраняется.

Другая альтернатива, пассивация азотной кислотой, является обычной альтернативой, которая традиционно популярна в отрасли. Он обеспечивает более эффективное молекулярное распределение и увеличивает срок службы. Однако эти качества достигаются за счет времени обработки. Кроме того, азотная кислота классифицируется как опасная и выделяет токсичные пары, наносящие вред окружающей среде.

Чтобы сократить время обработки, у вас есть возможность объединить азотную кислоту с бихроматом натрия. Однако помните, что это еще больше усилит токсичность и создаст для вас дополнительные проблемы.

Независимо от подхода, вы выбираете. Погружение приведет к пассивации нержавеющей стали , которая создаст защитный слой вокруг поверхности и защитит вашу стальную деталь от загрязнения и коррозии в течение очень долгого времени.

Проверка пассивированных деталей

Наконец, когда процесс пассивации завершен, последний процесс заключается в простом проведении соответствующих тестов, чтобы убедиться, что вы выполнили правильную работу. В отрасли существует множество стандартов, и правильный выбор зависит от таких факторов, как ваше приложение, местоположение и целевая отрасль.

Пошаговое описание процесса пассивации нержавеющей стали

Пошаговое описание всего процесса пассивирования деталей из нержавеющей стали:

• Тщательно обезжирьте всю поверхность, чтобы удалить любые химические или физические загрязнения
• Промойте деталь водой, чтобы удалить остатки обезжиривающего или чистящего средства, которое вы использовали
• Погрузите деталь в пассивирующую ванну с азотной или лимонной кислотой, чтобы начать процесс
• После завершения снова промойте деталь водой, чтобы удалить все следы кислоты
• Полностью высушите деталь после очистки
• Проведите тест, указанный в соответствии со стандартами, которым вы следуете

Что нужно и чего нельзя делать при пассивации нержавеющей стали

Хотя пассивация нержавеющей стали требует простого процесса, все же есть несколько рекомендаций и вещей, которых следует избегать. Соблюдение их может помочь вам получить наилучшие результаты с последовательностью. Вот краткий обзор основных правил и запретов процесса пассивации.

Передовой опыт

• Всегда проверяйте, чтобы стальная деталь была должным образом очищена перед запуском
• По возможности используйте дехлорированную воду для промывки
• Регулярная замена кислотных ванн для обеспечения надлежащей пассивации
• Сведение к минимуму загрязнения из всех источников путем разделения операций
• Использование специального оборудования и машин для изготовления деталей из нержавеющей стали
• Внедрение стеллажной системы хранения, исключающей контакт металла с металлом

Чего следует избегать

• Никогда не пассивируйте детали нитридными элементами. Обработка может привести к тому, что кислота в резервуарах для пассивации также начнет процесс окисления
• Избегайте инструментов с содержанием железа в механическом цехе. Вместо этого используйте твердосплавные инструменты
• Никогда не недооценивайте роль термической обработки
• Обеспечьте правильную концентрацию азотной кислоты для оптимизации процесса пассивации

Марки пассивированной нержавеющей стали

Как и все сплавы, нержавеющая сталь также бывает разных марок с различными механическими свойствами и общим применением. Нержавеющая сталь имеет 3 основные категории в зависимости от входящих в ее состав легирующих элементов и общего состава.

Существует 3 марки:

1 – Аустенитная марка

Наиболее распространенная марка нержавеющей стали для различных применений. Этот состав сплава имеет процентное содержание хрома в диапазоне от 16% до 30% и некоторое количество никеля, что означает, что он обеспечивает значительную защиту от коррозии в течение длительного времени. Кроме того, нержавеющая сталь аустенитного класса немагнитна и не может подвергаться термообработке, что означает ограничение ее механической прочности.

2 – Ферритная марка

Ферритные сплавы нержавеющей стали также имеют высокое содержание хрома . Диапазон составляет от 10% до 30%, но сплав также имеет значительный процент углерода, верхний предел которого составляет 20%. Как и предыдущая марка, ферритная сталь также не подходит для термической обработки. Более того, другие методы, такие как холодная прокатка, которые работают с аустенитной сталью, не работают с ферритной сталью.

3 – Мартенситный сплав

Это универсальный сплав, обладающий магнитными свойствами, поддающийся термообработке и пригодный для многих процессов обработки и старения. Однако эти качества достигаются за счет общей эффективности коррозионной стойкости, поскольку мартенситная нержавеющая сталь имеет содержание хрома в диапазоне от 12% до 17%.

Отраслевые стандарты для пассивации нержавеющей стали

Одним из лучших способов обеспечения постоянного качества и надежности является соблюдение общепринятых отраслевых стандартов. Помимо конкретных стандартов компании, большинство мировых игроков следуют стандартам ASTM или AMS для пассивации нержавеющей стали.

Стандарты ASTM

ASTM International — это организация по стандартизации, которая работает на глобальном уровне и имеет более 14 000 стандартов для спецификаций материалов, процессов и испытаний. Следующие стандарты больше относятся к испытаниям и процессу пассивации нержавеющей стали.

• ASTM A96 : Для пассивации стали с 5 комбинациями для методов лимонной и азотной кислоты.
• ASTM A380 : Очистка, удаление накипи, обезжиривание и, наконец, пассивация деталей из нержавеющей стали, а также проверка качества отделки и даже шаги, позволяющие избежать конкретных проблем.
• ASTM 380 : Только удаление накипи и пассивация деталей из нержавеющей стали.
• ASTM F86 : Подготовка поверхности деталей из нержавеющей стали перед пассивацией.

Стандарты AMS

Спецификации аэрокосмических материалов (AMS) — еще один орган по стандартизации, который преимущественно занимается процессами, материалами и стандартами для аэрокосмических приложений. Однако, поскольку во всех аэрокосмических приложениях используются лучшие материалы и процессы, использование стандартов AMS может помочь вам сохранить надежность.

Для нержавеющей стали преобладают следующие два стандарта:

• AMS 2700:  Стандарты пассивации для нержавеющей стали, которые охватывают как лимонную, так и азотную кислоту.
• AMS-QQ-P-35:  Стандарты ограничиваются методом азотной кислоты и предлагают 4 различных комбинации.

Типы оборудования для пассивации нержавеющей стали

Для процесса пассивации требуется определенное оборудование, которое может помочь вам оптимизировать четырехэтапный процесс очистки, промывки, пассивации и, наконец, повторной промывки. У вас есть возможность выбрать следующие типы оборудования для процесса.

Небольшое настольное оборудование для пассивации

Системы ручной пассивации идеально подходят для помещений с ограниченным пространством. Как правило, в этой категории оборудования пассивируются мелкие детали и образцы.

Оборудование для мокрой пассивации

Интегрированная система, похожая на сборочную линию. У вас достаточно места для всех этапов пассивации и функций безопасности, таких как поток в баке, выхлоп для метода азотной кислоты и многое другое. Этот класс оборудования также является ручным.

Автоматизированные системы пассивации

Как следует из названия, автоматизированные системы пассивации работают по тому же принципу, но исключают необходимость вмешательства человека на протяжении всего процесса.

Системы иммерсионной пассивации с мешалкой

Полуавтоматическое или автоматизированное оборудование, в котором используется пневматика для перемешивания детали и обеспечения исключительной эффективности очистки. Больше подходит для высокочувствительных приложений, где требуется максимальная прочность и долговечность.

RapidDirect: идеальный производственный партнер для пассивации нержавеющей стали

Когда дело доходит до производственных услуг, аутсорсинг всегда является лучшим вариантом для малого и среднего бизнеса. Вы получаете доступ к передовым технологиям и получаете возможность работать с опытными командами, которые решали аналогичные проблемы для многих отраслей на глобальном уровне.

Для любых производственных услуг, от производства деталей до пассивации нержавеющей стали. RapidDirect легко входит в число лучших вариантов благодаря нашей приверженности качеству и строгим стандартам, обеспечивающим стабильные результаты.

Все начинается с правильного материала и правильных процессов. Мы понимаем это и имеем оптимизированную систему для деталей из нержавеющей стали и других металлов. От пассивации нержавеющей стали до любой другой обработки поверхности, необходимой для повышения долговечности и производительности вашей детали. Наша команда в RapidDirect обладает навыками, опытом и знаниями, чтобы удовлетворить все ваши требования и предоставить результаты в кратчайшие сроки.

Попробуйте RapidDirect прямо сейчас!

Вся информация и загрузки защищены и конфиденциальны.

Часто задаваемые вопросы о пассивации нержавеющей стали

1 – Является ли пассивация тем же, что и травление?

Нет. Травление и пассивация — это два разных процесса. В сварных деталях процесс травления удаляет весь мусор, флюс и другие загрязнения с поверхности деталей из нержавеющей стали, чтобы подготовить их к пассивации.