Das Gespräch beginnt normalerweise so: „Hey, das ist Joe aus Joes Maschinenwerkstatt. Wir haben hier einen Job und der Kunde möchte, dass wir eine Art Passivate Beschichtung haben. Macht ihr Jungs das? Wie dick ist das Zeug? Ist das wie Beschichtung, Farbe oder was? Welche Farbe ist es? Wie viel Toleranz sollte ich dafür zulassen?“Die Eröffnungserklärung endet normalerweise mit einem Satz wie; „Ich weiß nicht einmal, warum sie es brauchen. Was ist der Sinn der Verwendung von Edelstahl, wenn Sie trotzdem eine Beschichtung darauf auftragen?,“
Joe ist nicht die Ausnahme. Viele Maschinenhallen, Einkäufer und Ingenieure sind etwas im Dunkeln, wenn es um die Beziehung zwischen korrosionsbeständigem (rostfreiem) Stahl und chemischer Passivierung geht. Selbst in der Finishing-Community gibt es einige Meinungsverschiedenheiten über die Theorie hinter dem Prozess der chemischen Passivierung. Einige glauben, dass es effektiv ist, weil es ein Reinigungsprozess ist. Andere schreiben die verbesserten Korrosionsbeständigkeitseigenschaften dem dünnen, transparenten Oxidfilm zu, der durch chemische Passivierung entsteht. Unabhängig davon ist das Endergebnis, dass es funktioniert., Verifizierungstests, einschließlich Kupfersulfat-Eintauchen, und beschleunigte Korrosionstests, wie Salzspray, Eintauchen in hohe Luftfeuchtigkeit und Wasser, bestätigen unbestritten die Wirksamkeit der chemischen Passivierung. Fortgeschrittene Materialingenieure in der Luft-und Raumfahrt, Elektronik, Medizin und ähnlichen High-Tech-Industrien verwenden seit Jahren chemische Passivierung. Die Anwendungen verlangen die maximale Leistung von Komponenten aus korrosionsbeständigen Stählen, und sie erkennen, dass Passivierung eine der effektivsten Methoden ist, um diese Ergebnisse zu erzielen.
Was ist Passivierung?, Gemäß ASTM A380 ist Passivierung „die Entfernung von exogenen Eisen – oder Eisenverbindungen von der Oberfläche von Edelstahl durch eine chemische Auflösung, typischerweise durch eine Behandlung mit einer Säurelösung, die die Oberflächenkontamination entfernt, aber den Edelstahl selbst nicht wesentlich beeinflusst.“Darüber hinaus wird die Passivierung auch als“ chemische Behandlung von Edelstahl mit einem milden Oxidationsmittel wie einer Salpetersäurelösung “ bezeichnet, um die spontane Bildung des schützenden Passivfilms zu verstärken.,“
Der Passivierungsprozess entfernt“ freie Eisen “ – Verunreinigungen, die auf der Oberfläche des Edelstahls zurückbleiben, von der Bearbeitung und Herstellung. Diese Verunreinigungen sind potenzielle Korrosionsstellen, die zu vorzeitiger Korrosion führen und letztendlich zu einer Verschlechterung des Bauteils führen, wenn es nicht entfernt wird. Darüber hinaus erleichtert der Passivierungsprozess die Bildung eines dünnen, transparenten Oxidfilms, der den Edelstahl vor selektiver Oxidation (Korrosion) schützt. Was ist Passivierung? Ist es Reinigung? Ist es eine Schutzschicht? Es ist eine Kombination aus beidem.,
Wie wird die Passivierung durchgeführt? Der Prozess beginnt typischerweise mit einem gründlichen Reinigungszyklus. Es entfernt Öle, Fette, Umformverbindungen, Schmierstoffe, Kühlmittel, Schneidflüssigkeiten und andere unerwünschte organische und metallische Rückstände, die aufgrund von Herstellungs-und Bearbeitungsprozessen zurückbleiben. Das allgemeine Entfetten und Reinigen kann auf viele Arten durchgeführt werden, einschließlich Dampfentfetten, Lösungsmittelreinigung und alkalisches Einweichen.
Was ist Imagineering?
Imagineering Enterprises, Inc., bietet Finishing und Dienstleistungen in Bezug auf Verschleiß, Korrosion und Ermüdungsstörungen in Bezug auf metallische Substrate. Das 1959 gegründete Unternehmen ist ein QS-9000-Unternehmen. Zu seinen Kunden zählen die Automobil -, Luft-und Raumfahrt -, Medizin -, Agrar-und Computerindustrie. Zu den angebotenen Verfahren gehören elektrolose Vernickelung, Phosphatbeschichtungen, Passivierung, gebundene Festfilmschmierstoffe, Spezialfarben und chemische Umwandlungsbeschichtungen. Imagineering bietet auch kundenspezifische Qualitätssicherungstests, zerstörungsfreie Prüfmethoden, Salzsprüh-und Feuchtigkeitstests.,
Nach dem Entfernen organischer und metallischer Rückstände werden die Teile in die entsprechende Passivierungslösung gegeben. Obwohl es viele Variationen von passivierenden Lösungen gibt, sind die Lösungen auf Salpetersäurebasis immer noch die überwältigende Wahl. In jüngster Zeit wurden umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt, um alternative Prozesse und Lösungen zu entwickeln, die umweltfreundlicher und dennoch gleichermaßen effektiv sind., Obwohl alternative Lösungen, die Zitronensäure und andere Arten von proprietärer Chemie enthalten, verfügbar sind, wurden sie kommerziell nicht so weit akzeptiert wie salpetersäurebasierte Lösungen.
Die drei Hauptvariablen, die für die Auswahl des Passivierungsprozesses berücksichtigt und gesteuert werden müssen, sind Zeit, Temperatur und Konzentration. Typische Eintauchzeiten liegen zwischen 20 min und zwei Stunden. Typische Badtemperaturen liegen zwischen Raumtemperatur und 160F., Die Salpetersäurekonzentration im Volumenbereich von 20 bis 50% ist im Allgemeinen angegeben. Viele Spezifikationen umfassen die Verwendung von Natriumdichromat in der Passivierungslösung oder als Postpassivierungsspülung, um die Bildung eines Chromoxidfilms zu unterstützen. Eine sorgfältige Lösungskontrolle, einschließlich Wasserreinheit, ppm metallischer Verunreinigungen und chemischer Wartung, ist entscheidend für den Erfolg.
Die Art des rostfreien Stahls bestimmt den effektivsten Passivierungsprozess. Die Badauswahl (Zeit, Temperatur und Konzentration) ist eine Funktion der Art der verarbeiteten Legierung., Eine gründliche Kenntnis der Materialtypen und Passivierungsprozesse ist von größter Bedeutung, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Umgekehrt führt eine unsachgemäße Bad – und Prozessauswahl und / oder Prozesskontrolle zu inakzeptablen Ergebnissen. In extremen Fällen kann dies zu einem katastrophalen Versagen führen, einschließlich extremer Lochfraß, Ätzen und / oder vollständiger Auflösung des gesamten Bauteils.
Ausrüstung und Vorsichtsmaßnahmen., Die Passivierung sollte nur von geschulten, erfahrenen Technikern durchgeführt werden, die mit den mit der Wissenschaft verbundenen potenziellen Gefahren vertraut sind. Sicherheitspraktiken müssen beim Umgang mit Passivierungschemikalien vollständig verstanden werden. Spezielle Stiefel, Handschuhe, Schürzen und andere Sicherheitsausrüstung müssen verwendet werden. Tanks, Heizungen und Belüftung sowie Körbe und Gestelle müssen entsprechend konstruiert sein, um den Prozess durchzuführen. Eisen – oder Stahlteile oder-geräte dürfen niemals in den Prozess eingeführt werden, oder die Ergebnisse können verheerend sein., Darüber hinaus müssen zur Erfüllung der EPA-Anforderungen die erforderlichen Wasser-und Luftgenehmigungen und Behandlungskapazitäten vorhanden sein. Die Tage der Mom-and-Pop-Läden, die Passivierung in einem steinernen Geschirr im hinteren Teil des Ladens durchführen, sind vorbei.
Spezifikationen und Verifikationstests. Bei der Auswahl eines Passivierungsprozesses stehen einige allgemein anerkannte Branchenspezifikationen als Referenz zur Verfügung. Sie bieten Zeit -, Temperatur-und Konzentrationsinformationen sowie nachfolgende Prüfanforderungen, um die Wirksamkeit des Prozesses zu validieren., Viele große Unternehmen haben interne Spezifikationen entwickelt, um ihre einzigartigen Anforderungen in Bezug auf Passivierungs-und Verifizierungstests zu kontrollieren. Unabhängig von der Situation ist es normalerweise ratsam, bei der Anforderung der Passivierung auf ein bewährtes Verfahren zu verweisen. Wenn Sie auf eine Spezifikation verweisen, müssen Sie das Rad nicht neu erfinden. Indem Sie die Erfahrungen anderer nutzen, sowohl Erfolge als auch Misserfolge, können Sie einen Großteil der Vermutungen beseitigen, die sonst einen neuen Prozess begleiten würden.,
Obwohl kürzlich abgebrochen, Die am häufigsten referenzierten Branchenspezifikationen in Bezug auf Passivierung sind Federal Specification QQ-P-35C, die jetzt durch ASTM A-967 und ASTM A-380 ersetzt wird. Alle sind gut geschriebene, gut definierte Dokumente, die den gesamten Prozess von der Herstellung bis zur endgültigen Prüfung begleiten. Wenn Sie nicht sicher sind, was Sie benötigen, können sie vollständig oder selektiv referenziert werden., Die Prüfanforderungen können je nach individueller Situation verwendet oder aufgehoben werden.
Einer der am häufigsten spezifizierten Verifizierungstests ist der Kupfersulfattest. Passivierte Teile werden sechs Minuten lang in eine Kupfersulfatlösung eingetaucht, gespült und visuell untersucht. Jede Kupferfarbe (rosa) zeigt das Vorhandensein von freiem Eisen an und der Test wird als inakzeptabel angesehen.
Weitere Validierungstests umfassen einen Zwei-Stunden-Salzspray – oder 24-Stunden-Hochfeuchtetest., Diese Tests werden durchgeführt, indem passivierte Teile in eine stark kontrollierte Kammer gestellt werden, die eine beschleunigte korrosive Umgebung erzeugt. Nachdem die Prüflinge für die vorgeschriebenen Expositionszeiten der korrosiven Atmosphäre ausgesetzt wurden, werden die Teile entfernt und ausgewertet. Obwohl die Ergebnisse etwas subjektiv sein können, ASTM B-117 ist eine ausgezeichnete Referenz bei der Bestimmung der Akzeptabilität. Es ist wichtig zu beachten, dass jede der genannten Testmethoden unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen aufweist. Es sollte darauf geachtet werden, die geeigneten Testmethoden basierend auf Legierungstyp und Endverwendungsumgebung auszuwählen.,
Bearbeitungs-und Wärmebehandlungstechniken. Die vielleicht am meisten übersehene Variable in der gesamten Passivierungsgleichung ist die negative Auswirkung schlechter Bearbeitungs-und Wärmebehandlungspraktiken. Allzu oft führen Kreuzkontaminationen, die bei Fertigungs-und/oder thermischen Prozessen eingebracht werden, zu inakzeptablen Testergebnissen. Die folgenden Verfahren reduzieren die Kreuzkontamination während der Herstellung und erhöhen die Chancen auf eine erfolgreiche Passivierung und Testergebnisse.,
- Verwenden Sie niemals Schleifscheiben, Schleifmaterialien oder Drahtbürsten aus Eisen, Eisenoxid, Stahl, Zink oder anderen unerwünschten Materialien, die eine Kontamination der Edelstahloberfläche verursachen können.
- Die Verwendung von Hartmetall oder anderen nichtmetallischen Werkzeugen wird empfohlen.
- Schleifscheiben, Schleifscheiben und Drahtbürsten, die zuvor auf anderen Metallen verwendet wurden, sollten nicht auf Edelstahl verwendet werden.,
- Verwenden Sie zum Strahlen nur saubere, nicht verwendete Schleifmittel wie Glasperlen oder eisenfreien Silica-oder Aluminiumoxidsand. Verwenden Sie niemals Stahlschrot, Körnung oder Schleifmittel, die zum Sprengen anderer Materialien verwendet wurden.
- Eine gründliche Reinigung vor jeder thermischen Verarbeitung ist entscheidend. Stressabbau, Glühen, Ziehen oder andere Heißbildungsprozesse können Oberflächenverunreinigungen tatsächlich tiefer in das Substrat ziehen, wodurch sie während der Passivierung fast unmöglich zu entfernen sind.
- Bei allen thermischen Prozessen ist Vorsicht geboten, um die Bildung von Oxiden zu vermeiden., Passivierung ist nicht dazu bestimmt, Verfärbungen zu entfernen und dringt nicht in schwere Oxidschichten ein. In extremen Situationen sind vor der Passivierung zusätzliche Beiz-und Entkalkungsvorgänge erforderlich, um die Verfärbung zu entfernen. Öfen mit kontrollierter Atmosphäre werden für alle thermischen Prozesse dringend empfohlen, um die Kontamination in der Luft zu reduzieren und die Entwicklung von Oxiden zu verhindern.
Wie erhalten Sie also die Leistung, die Sie aus hochwertigen Edelstahllegierungen bezahlt haben?, Es läuft auf ein grundlegendes Verständnis hinaus, dass der Passivierungsprozess sowohl eine Kunst als auch eine Wissenschaft ist und dass Bearbeitungs -, Herstellungs-und Wärmebehandlungspraktiken die Korrosionsbeständigkeit des Bauteils erheblich beeinflussen können. Passivierung verbessert die Korrosionsbeständigkeit von rostfreien Stählen, aber um die maximale Leistung dieser High-Tech-Legierungen zu erzielen, müssen alle an der Herstellung beteiligten Parteien ihre Verantwortung für die Aufrechterhaltung der Integrität des Materials während des gesamten Prozesses verstehen.,
Dan Englebert verfügt über mehr als 17 Jahre Vertriebserfahrung in der Veredelungsindustrie. Er besuchte die Purdue University und erhielt eine technische Ausbildung in Metallurgie und Galvanik vom General Motors Institute in Flint, Michigan.,
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