Passivazione dell’acciaio inossidabile

La conversazione di solito inizia così: “Ehi, questo è Joe dell’officina meccanica di Joe. Abbiamo un lavoro qui e il cliente vuole che abbiamo una sorta di rivestimento passivato qualcosa o altro. Voi lo fate? Quanto è spessa quella roba? E ‘ come placcatura, vernice o cosa? Di che colore è? Quanta tolleranza dovrei permetterlo?”La dichiarazione di apertura di solito termina con una frase come;” Non so nemmeno perché ne hanno bisogno. Qual è il punto di usare l’acciaio inossidabile se avete intenzione di mettere qualche tipo di rivestimento su di esso comunque?,”

Joe non è l’eccezione. Molte officine meccaniche, agenti di acquisto e ingegneri sono un po ‘ al buio quando si tratta del rapporto tra acciaio resistente alla corrosione (inossidabile) e passivazione chimica. Anche tra la comunità di finitura, c’è qualche disaccordo sulla teoria alla base del processo di passivazione chimica. Alcuni credono che sia efficace perché è un processo di pulizia. Altri accreditano le proprietà migliorate di resistenza della corrosione al film sottile e trasparente dell’ossido che deriva dalla passivazione chimica. Indipendentemente da ciò, la linea di fondo è che funziona., I test di verifica, tra cui l’immersione in solfato di rame e le prove di corrosione accelerata, come nebbia salina, alta umidità e immersione in acqua, confermano indiscutibilmente l’efficacia della passivazione chimica. Gli ingegneri dei materiali avanzati nelle industrie aerospaziali, elettroniche, mediche e simili high-tech hanno utilizzato la passivazione chimica per anni. Le applicazioni richiedono le massime prestazioni dai componenti fabbricati con acciai resistenti alla corrosione e si rendono conto che la passivazione è uno dei metodi più efficaci per ottenere questi risultati.

Che cos’è la passivazione?, Secondo ASTM A380, la passivazione è ” la rimozione di ferro esogeno o composti di ferro dalla superficie dell’acciaio inossidabile mediante una dissoluzione chimica, più tipicamente mediante un trattamento con una soluzione acida che rimuoverà la contaminazione superficiale, ma non influenzerà significativamente l’acciaio inossidabile stesso.”Inoltre, descrive anche la passivazione come” il trattamento chimico dell’acciaio inossidabile con un lieve ossidante, come una soluzione di acido nitrico, allo scopo di migliorare la formazione spontanea del film passivo protettivo.,”

In termini laici, il processo di passivazione rimuove la contaminazione” free iron ” lasciata sulla superficie dell’acciaio inossidabile dalla lavorazione e dalla fabbricazione. Questi contaminanti sono potenziali siti di corrosione che provocano una corrosione prematura e, in ultima analisi, provocano il deterioramento del componente se non rimosso. Inoltre, il processo di passivazione facilita la formazione di un sottile film di ossido trasparente che protegge l’acciaio inossidabile dall’ossidazione selettiva (corrosione). Allora, qual è la passivazione? Sta pulendo? È un rivestimento protettivo? È una combinazione di entrambi.,

Come viene eseguita la passivazione? Il processo inizia in genere con un ciclo di pulizia completo. Rimuove oli, grassi, composti formanti, lubrificanti, refrigeranti, fluidi da taglio e altri residui organici e metallici indesiderati lasciati a causa dei processi di fabbricazione e lavorazione. Lo sgrassaggio e la pulizia generali possono essere realizzati in molti modi, tra cui lo sgrassaggio a vapore, la pulizia con solventi e l’ammollo alcalino.

Che cosa è Imagineering?

Imagineering Enterprises, Inc., fornisce finiture e servizi per quanto riguarda l’usura, la corrosione e il guasto a fatica in relazione ai substrati metallici. La società, fondata nel 1959, è una società QS – 9000. La sua clientela comprende le industrie automobilistiche, aerospaziali, mediche, agricole e informatiche. I processi offerti includono nichelatura elettrolitica, rivestimenti fosfatici, passivazione, lubrificanti a film solido legato, vernici speciali e rivestimenti di conversione chimica. Imagineering fornisce anche test di garanzia della qualità specifici per il cliente, metodi di test non distruttivi, nebbia salina e test di umidità.,

Dopo aver rimosso residui organici e metallici, le parti vengono collocate nella soluzione di passivazione appropriata. Anche se ci sono molte varianti di soluzioni passivanti, la scelta schiacciante è ancora le soluzioni a base di acido nitrico. Recentemente, sono state effettuate ricerche sostanziali per sviluppare processi e soluzioni alternative più rispettose dell’ambiente, ma ugualmente efficaci., Sebbene siano disponibili soluzioni alternative contenenti acido citrico e altri tipi di chimica proprietaria, non sono state ampiamente accettate commercialmente come soluzioni a base di acido nitrico.

Le tre variabili principali che devono essere considerati e controllato per la passivazione del processo di selezione, sono il tempo, la temperatura e la concentrazione. I tempi di immersione tipici sono compresi tra 20 min e due ore. Le temperature tipiche del bagno variano tra la temperatura ambiente e 160F., La concentrazione di acido nitrico nell’intervallo dal 20 al 50% in volume è generalmente specificata. Molte specifiche includono l’uso di dicromato di sodio nella soluzione di passivazione o come risciacquo post passivazione per aiutare nella formazione di un film di ossido cromico. Un attento controllo della soluzione, tra cui la purezza dell’acqua, ppm di impurità metalliche e manutenzione chimica, sono cruciali per il successo.

Il tipo di acciaio inossidabile determina il processo di passivazione più efficace. La selezione del bagno (tempo, temperatura e concentrazione) è una funzione del tipo di lega lavorata., Una conoscenza approfondita dei tipi di materiali e dei processi di passivazione è fondamentale per ottenere i risultati desiderati. Al contrario, il bagno improprio e la selezione del processo e / o il controllo del processo produrranno risultati inaccettabili. In casi estremi, ciò può portare a guasti catastrofici, tra cui pitting estremo, incisione e/o dissoluzione totale dell’intero componente.

Apparecchiature e precauzioni., La passivazione deve essere eseguita solo da tecnici addestrati ed esperti che hanno familiarità con i potenziali rischi associati alla scienza. Le pratiche di sicurezza devono essere pienamente comprese quando si maneggiano sostanze chimiche passivanti. Devono essere utilizzati stivali speciali, guanti, grembiuli e altre attrezzature di sicurezza. I serbatoi, i riscaldatori e la ventilazione, nonché i cestelli e i rack devono essere progettati in modo appropriato per eseguire il processo. Parti o attrezzature in ferro o acciaio non devono mai essere introdotte nel processo, altrimenti i risultati possono essere devastanti., Inoltre, al fine di soddisfare i requisiti EPA, devono essere in atto i permessi necessari per l’acqua e l’aria e le capacità di trattamento. I giorni di negozi mom-and-pop esecuzione di passivazione in un coccio di pietra nella parte posteriore del negozio sono andati.

Specifiche e test di verifica. Ci sono alcune specifiche del settore generalmente accettate disponibili per riferimento quando si sceglie un processo di passivazione. Offrono informazioni su tempo, temperatura e concentrazione e requisiti di test successivi per convalidare l’efficacia del processo., Molte grandi aziende hanno sviluppato specifiche interne per controllare i loro requisiti unici in materia di passivazione e test di verifica. Indipendentemente dalla situazione, di solito è prudente fare riferimento a una procedura comprovata quando si richiede la passivazione. Facendo riferimento a una specifica, non è necessario reinventare la ruota. Sfruttando le esperienze degli altri, sia i successi che i fallimenti, è possibile eliminare gran parte delle congetture che altrimenti accompagnerebbero un nuovo processo.,

anche se recentemente annullato, più comunemente riferita specifiche di settore in materia di passivazione sono Federale Specifica QQ-P-35C, che è ora sostituita da ASTM A-967 e ASTM A-380. Tutti sono documenti ben scritti e ben definiti che forniscono indicazioni sull’intero processo, dalla produzione ai requisiti di collaudo finale. Se non sei sicuro di cosa hai bisogno, possono essere referenziati per intero o in modo selettivo., I requisiti di prova possono essere utilizzati o revocati, a seconda della situazione individuale.

Uno dei test di verifica più comunemente specificati è il test del solfato di rame. Le parti passivate vengono immerse in una soluzione di solfato di rame per sei minuti, risciacquate e esaminate visivamente. Qualsiasi colore di rame (rosa) indica la presenza di ferro libero e il test è considerato inaccettabile.

Altri test di convalida includono un test di nebbia salina a due ore o 24 ore ad alta umidità., Questi test vengono eseguiti posizionando parti passivate in una camera altamente controllata che crea un ambiente corrosivo accelerato. Dopo aver sottoposto le provette all’atmosfera corrosiva per i periodi di esposizione prescritti, le parti vengono rimosse e valutate. Sebbene i risultati possano essere alquanto soggettivi, ASTM B-117 è un eccellente riferimento nel determinare l’accettabilità. È importante notare che ciascuno dei metodi di prova menzionati presenta diversi vantaggi e limitazioni. Occorre prestare attenzione a selezionare i metodi di prova appropriati in base al tipo di lega e all’ambiente di utilizzo finale.,

Tecniche di lavorazione e trattamento termico. Forse la variabile più trascurata nell’intera equazione di passivazione è l’impatto negativo della scarsa lavorazione e delle pratiche di trattamento termico. Troppo spesso, la contaminazione incrociata introdotta durante la produzione e/o i processi termici porta a risultati di test inaccettabili. Le seguenti pratiche ridurranno la contaminazione incrociata durante la produzione e aumenteranno le possibilità di successo dei risultati di passivazione e test.,

• non utilizzare Mai di mole, abrasivi o spazzole di filo di ferro, ossido di ferro, di acciaio, di zinco o di altri materiali indesiderati che possono causare la contaminazione delle superfici in acciaio.
• Si consiglia l’uso di carburo o altri utensili non metallici.
• Le mole, le mole abrasive e le spazzole metalliche precedentemente utilizzate su altri metalli non devono essere utilizzate su acciaio inossidabile.,
• Utilizzare solo abrasivi puliti e inutilizzati come perle di vetro o sabbia silicea o allumina priva di ferro per la sabbiatura abrasiva. Non utilizzare mai colpi di acciaio, graniglia o abrasivi che sono stati utilizzati per saltare altri materiali.
• Una pulizia accurata prima di qualsiasi trattamento termico è fondamentale. Distensione, ricottura, disegno o altri processi di formatura a caldo possono effettivamente disegnare contaminanti superficiali più in profondità nel substrato, rendendoli quasi impossibili da rimuovere durante la passivazione.
• Prestare attenzione durante tutti i processi termici per evitare la formazione di ossidi., La passivazione non è progettata per rimuovere lo scolorimento e non penetra negli strati di ossido pesante. In situazioni estreme, sono necessarie ulteriori operazioni di decapaggio e decalcificazione prima della passivazione per rimuovere lo scolorimento. I forni ad atmosfera controllata sono altamente raccomandati per tutti i processi termici per ridurre la contaminazione aerea e prevenire lo sviluppo di ossidi.

Quindi, come ottieni le prestazioni che hai pagato dalle leghe di acciaio inossidabile ad alto costo?, Si riduce a una comprensione di base che il processo di passivazione è sia un’arte che una scienza e che le pratiche di lavorazione, fabbricazione e trattamento termico possono influenzare sostanzialmente la resistenza alla corrosione del componente. La passivazione migliorerà la resistenza della corrosione degli acciai inossidabili, ma per realizzare la prestazione massima da queste leghe alta tecnologia, tutte le parti in causa con fabbricazione devono capire la loro responsabilità nel mantenimento dell’integrità del materiale in tutto il processo.,

Dan Englebert ha oltre 17 anni di esperienza di vendita nell’industria di finitura. Ha frequentato la Purdue University e ha ricevuto una formazione tecnica in metallurgia e galvanotecnica dal General Motors Institute di Flint, Michigan.,