Хим пассивирование: Химическое пассивирование и его предназначение — Статьи — Красприбор

Химическое пассивирование и его предназначение — Статьи — Красприбор

Процесс химического пассивирования представляет собой метод создания на поверхности стальной детали защитную пленку, которая препятствует коррозии металла. Углеродистые стали пассивируют при комнатной температуре в 10% растворе калиевого хромпика в течение 60 минут. Высокоэффективным является процесс химического пассивирования стальных деталей в 60-90% растворе нитрита натрия (температура 30-40С, время обработки до 20 мин). Обработанные таким образом детали могут храниться, не ржавея, до двух лет. Однако не следует забывать, что данная технология используется для желтого пассивирования гальванического никелевого покрытия, как непосредственно после нанесения покрытия, так и существовавшего ранее. Возможна обработка и химически осажденного никелевого покрытия. К сведению, с целью повышения сопротивления к истиранию покрытие следует покрывать прозрачным лаком.

Химическое пассивирование, пассивация металлов — есть переход поверхности металла в пассивное состояние, при котором резко замедляется коррозия, так как пассивирование вызывается поверхностным окислением металлов. Практическое значение пассивирования исключительно велико, так как все конструкционные металлы без их самопроизвольного пассивирования подвергались бы быстрой коррозии не только в агрессивных химических средах, но и во влажной земной атмосфере или пресной воде.

Предоставить услугу химического пассивирования, а также услуги по химико-термической обработке, химическому оксидированию может компания «Крас-Прибор». Более того, компания занимается также предоставлением услуг по металлообработке, гальванические услуги. Специалисты «Крас-Прибор» занимаются также изготовлением металлоизделий различной сложности. Основным принципом компании является то, что к каждому клиенту предусмотрен индивидуальный подход. Ориентиром в работе является также и профессиональное выполнение заказа в максимально короткие сроки, а также использование передовых технологий в производстве, будь то механообработка или термообработка деталей.

Химическая пассивация (травление)

• Шифры наносимых покрытий: Хим.Пас
• Обрабатываемый материал: нержавеющая сталь ( 10ХН1810Т, 12ХН1810Т, 40Х13, AISI 302, AISI 304 и аналогичные)
• Габариты изделий: до 3000х1400х1400 мм. Масса до 1 500 кг.
• Нанесение покрытий на изделия любой сложности
• ОТК, паспорт качества, работа в рамках ГОЗ

Общая информация

Химическая пассивация нержавеющих сталей – процесс формирования на поверхности изделия однородной инертной плёнки, позволяющий повысить коррозионную стойкость нержавеющих сталей, особенно в местах, подверженных коррозии — сварных швах, поверхностях после механической обработки.

В процессе пассивации с поверхности удаляются загрязнения, цвета побежалости, включения инородных металлов (которые приводят к появлению на нержавеющей стали очагов коррозии), поверхность приобретает однородный матовый оттенок металлического цвета.

В зависимости от марки нержавеющей стали, внешний вид поверхности изделия после химической пассивации может быть более светлым или более тёмным. Поскольку, технология формирования пассивирующей плёнки связана с растворением верхнего слоя металла, данный процесс также называют травлением нержавеющих сталей. Процесс практически не влияет на классные резьбы и отверстия высокой степени точности.

Основные области применения

Процесс химической пассивации позволяет решать следующие задачи:

• обрабатывать получать однородный внешний вид изделий после сварки/механообработки/термообработки;
• осветлять сварные швы, удалять потенциальные очаги коррозии и окислы из зоны шва;
• повышать коррозионную стойкость нержавеющих сталей.

Дефекты при химическом пассивировании

Для получения качественной пассивирующей плёнки необходимо учитывать следующее:

• наличие внутренних полостей и мест, где может формироваться «воздушная пробка», препятствующая равномерной обработке изделия;
• наличие глубоких забоин, раковин, царапин не приводит к их полному устранению, но частично позволяет их сгладить;
• пятнистость, разнотонность пассивационной пленки может быть как результат некачественной подготовки поверхности (плохое обезжиривание).

технология, эффект, с какими металлами

Технология пассивации – это одно из современных средств, помогающих бороться с коррозией. О необходимости такой защиты знают все, кому приходится работать со стальными деталями и металлоконструкциями.

Намного проще сразу защитить от ржавения, чем бороться с последствиями или искать замену для окончательного испорченного и вышедшего из строя изделия.

В этой статье расскажем о методе подробнее – затронем область применения технологии, условия пассивации, этапы, виды обрабатываемых материалов. Это позволит вам получить четкое представление о том, на что способен процесс и где его применяют.

Что такое пассивация

Так называют процесс, направленный на появление на поверхности металлического изделия оксидной пленки.

В основе технологии лежит представление о том, что металл начинает портиться из-за постоянного контакта с агрессивными средами, в том числе, с водой и воздухом.

Когда пленка образуется и закрепляется на металле, химическая активность сырья становится намного меньше. Важно понимать, что использование процесса напрямую связано с разрушением верхнего слоя материала.

Но затрагивается минимум поверхности, всего несколько нанометров. Коррозия, появившаяся при контакте с другими металлами или агрессивными средами, не распространяется глубже. Это помогает не допустить потери прочности и постепенного разрушения.

Так как при пассивации происходит химическая реакция, важно правильно подобрать окислитель, а также учитывать, какие металлы подойдут для такой обработки, а какие нет. Обо всем этом расскажем далее.

Как проходит процедура

При проведении процедуры важно следить за соблюдением алгоритма процесса.

Пассивацию разделяют на 4 этапа:

• Подготовка. Необходима для того, чтобы окислитель вступил в реакцию со сплавом. Наносить состав можно только после того, как поверхность подготовлена. Деталь промывают и обезжиривают. Не должно быть следов краски, растворителей и других посторонних химических веществ, которые могли бы повлиять на реакцию. Также допускается проведение ошкуривания, при котором зачищаются мелкие неровности. После просушки и осмотра металлического изделия, приступают ко следующему этапу.
• Нанесение окислителя. В работе используются различные типы реагентов, создающие на изделии защитную пленку. В ее составе преобладают продукты окисления и соль – это безопасно для материала, но сами защитные показатели увеличиваются в разы. Степень эффективности пассивации будет зависеть от того, внимательно ли специалисты подошли к процессу и какие составы они использовали. Учитывается рецептура раствора, тип сплава. В промышленности при проведении пассивации хорошо показывают себя стали высоколегированного типа, в том числе, хромникилевые. С углеродистыми разновидностями сложнее – защитная пленка хоть и образуется на них, но держится меньше.
• Зачистка поверхности
  . Выполняется стандартная промывка для того, чтобы удалить с изделия задержавшиеся на его поверхности соли.
• Нейтрализация окислов. Выполняется с использованием двух или трехпроцентного раствора аммиака. Также в него входит гидроксид натрия, олеиновая кислота. Обработка занимает не более трех минут. Процедура требует поддержания фиксированного нагрева среды до температуры в 90 градусов.

Эффект пассивации станет заметен быстро. На поверхности изделия появляется окисленный слой с характерным цветом. Есть стали, которые со временем начинают темнеть, есть также те, для которых удается удержать определенный оттенок.

Особенности используемых в процессе растворов

Как мы уже отметили выше, при пассивации происходит химическая реакция. Это значит, что специалисту нужно знать, с каким сплавом и раствором он работает.

В таблице ниже мы распишем особенности растворов и типы сталей, с которыми они работают:

Раствор	Тип сплава
Серная и азотная кислота.	Коррозийностойкие высоколегированные сплавы.
Азотная кислота, двухромовокислый калий.	Ферритные сплавы.
Фосфорная кислота, хромовый ангидрид.	Среднелегированная сталь.
Гидроксид натрия, хромовый ангидрид, двухромовокислый калий.	Углеродистые стали.

Класс сплава также влияет на используемые в работе температуры и длительность процесса. Стандартный диапазон нагрева при обработке составляет от 18 до 90 градусов. Короткие процессы занимают около трех минут, но на сложные задачи может потребоваться и до часа.

Скорость протекания процесса также связана с температурой.

Виды процедуры

Выше мы рассмотрели, какие металлы пассивация делает более устойчивыми к коррозии. Теперь стоит определиться с видом процесса, который используют.

Выделяют два основных вида процедуры:

• Электрохимическая. В этом случае на металл наносятся как электролиты, так и соли, а также кислые растворы. При таком процессе, удается сформировать на поверхности заряженные частицы и добиться их постепенного оседания. Если процесс проведен правильно, то на материале возникнет ровная и стойкая защитная пленка. В процессе используется ток.
• Химическая. В таком случае используются специальные химические реагенты. В их составе такие элементы, как никель и хром. Само нанесение проводится методом напыления, либо при окунании в заполненную раствором емкость. Преимущество такого подхода заключается в том, что сам металл становится тверже. Электролит подогревается.

Особенности обработки разных типов материалов

Рассмотрим примеры пассивации при использовании распространенных металлов.

Среди них такие, как:

• Сталь. Пассивация стали активно применяется в производстве. Использование такого подхода связано с необходимостью тщательного обезжиривания поверхности. Доказано, что технология помогает увеличить максимальную длительность использования материала, его защищенность от внешних агрессивных факторов.
• Медь. В работе применяются растворы хрома. На меди не так просто создать пленку высокой плотности, но именно такие растворы помогают сделать это. При этом сам защитный слой прочный и не стирается.
• Цинк. Получает все большее распространение в последнее время. Обычно изделия из цинка тонкие, потому важно чтобы пленка не была слишком толстой. Процесс окисления затрагивает поверхностный участок. Благодаря этому сохраняются все характеристики изделия.
• Железо. При использовании железа, есть большой риск появления коррозии. Стандартное пассивирующее средство – это раствор серной кислоты. Он способствует образованию тонкой пленки, позволяет применять железные детали на открытом воздухе с гарантией высокого уровня защиты.

Области применения технологии

Использование метода зарекомендовало себя в следующих случаях:

• Окраска. На созданный защитный слой могут легко наноситься полимерные составы. Таким образом, удается достичь не только повышенной устойчивости к коррозии, но и обезжиривания.
• Создание паровых турбин и других изделий, контактирующих с нагретым до высоких температур паром. В таком случае возможна обработка нержавеющей стали. Причина в том, что это добавляет прочности даже если с агрессивными средами нужно контактировать постоянно. Особенно хорошо это работает на примере защиты самой уязвимой части конструкции – сварных швов.
• Требуется защитить от коррозии стоматологические изделия. Пассивация применяется в промышленности при создании двухкомпонентных имплантов. Так обрабатывают специальные опорные части имплантов, штифты, на которые ставится коронка. Мера гарантирует, что находясь в челюсти пациента, основание не будет постепенно разрушаться.
• Декорирование. Благодаря созданию особой пленки на изделии, его удается не только защитить от ржавения, но и сделать красивее. Причина – в цвете поверхностного слоя и его приятных радужных переливах.

Технология широко распространена и со временем становится только более востребованной. Это далеко не все примеры ее применения в промышленности.

Наша компания также готова предложить и еще один метод защиты от коррозии – оцинковку изделий на качественном оборудовании.

Все что нужно – обратиться к нам по телефону или оставить заявку на сайте.

Вернуться к статьям

Поделиться статьей

Пассивирование (пассивация) — метод химической защиты металлов

Пассивирование, (или пассивация) металлов является особой обработкой, в ходе которой внешний слой материала приобретает новые свойства, делающие металлы похожим на благородные – то есть не поддающимися окислению и каким-либо другим негативно влияющим на него действиям.

В ходе обработки получаются оксидные плёнки на поверхности. И если эта плёнка не будет как-то нарушена грубым физическим воздействием, то любой метал, ранее требовавших особых условий эксплуатации, делается перед ними защищённым и стойким.

Суть и описание процесса

Для защиты от коррозии или других видов химических разрушений на поверхности металла формируют фазовый или адсорбционный слой (плёнку). Технически это выглядит как нанесение такого защитного покрытия с помощью специальных растворов (химическое пассивирование) или к созданию защитного барьера прибегают другими способами (электролитическая пассивация).

Электролитическая является более предпочтительной как химически более стойкая.

Целью процесса является снижение химической активности металлов с возможностью их сохранения. Ведь убытки от коррозии как от атмосферных воздействий, так и от реагентов в технологических процессах во всём мире может достигать величин десятков миллиардов долларов. И для защиты этих металлов практически к каждому из них придуман свой механизм нанесения защитных слоёв (потому что универсальных методов не существует, каждый металл требует своего подхода). На практике это вылилось в разработку особых режимов воздействия, уникальных составов электролитов и расчёта напряжения и силы тока для каждого конкретного случая нанесения плёнок на металл.

Пассивирование металла можно рассматривать как образование своего рода ржавчины на его поверхности. Только «ржавчина» эта рукотворная и с заранее заданными свойствами.

Химическая пассивация

Это обработка металлов растворами соединений, которые способны быстро образовать оксидную поверхность. Но чтобы процесс не пошёл вглубь, особенно активно разрушая слабые места в кристаллических решётках металлов. На определённой стадии его останавливают, применяя вещества-нейтрализаторы, а затем подвергая металл промывке в разных средах и при разной температуре.

Типичная картина может выглядеть так:

• зачистка поверхности металла, предназначенного для пассивации, абразивными материалами;
• обезжиривание поверхности едким натром или кальцинированной содой;
• удаление обезжиривающий веществ вместе с растворёнными ими соединениями напором горячей, а затем холодной воды;
• пассивирование подходящим к данному металлу составом в заранее рассчитанном времени»
• нейтрализация химического реагента-пассиватора кальцинированной содой;
• промывка в проточной холодной воде»
• сушка обдувом тёплого или горячего воздуха;
• визуальный и инструментальный контроль поверхности, в т. ч. и с помощью оптических датчиков, настроенных на типичную структуру получившейся оксидной плёнки.

При неудовлетворительном качестве полученных результатов процесс повторяют, начиная с абразивной зачистки.

Электролитическая пассивация

Основана на свойстве металлов переходить через электролит с приложенным напряжением на поверхность обрабатываемого металла. Для каждого конкретного вида металла подбирается присущий только ему электролит. А в качестве анода также используется металл, подходящий по своим физико-химическим показателям.

При анодной пассивации поляризующий ток должен превысить некоторую критическую величину, при которой природа металл, электролита, его температура и концентрация начинают работать на покрытие погружённого в ванну металла защитной плёнкой. Которая не даёт возникнуть обратному «ионному току». Этот момент и является началом образования «непробиваемого» оксидного слоя, перед которым оказываются бессильными вещества-окислители. Кроме самых агрессивных, для которых будут предусмотрены особые режимы пассивации и особые вещества для неё.

Пассивирование стали

Входящее в состав любых видов сталей железо, как её основа, подвержена коррозии больше, чем какой-бы то ни было металл. Лучшей защитой от коррозии для железосодержащих материалов является добавление легирующих добавок в железный расплав, которые делают сталь нержавеющей. Но нержавеющая сталь дорога. Поэтому защитить более простые марки стали от ржавчины можно обработкой их в электролитических ваннах с добавлением в электролит ингибиторных пигментов в виде суриков – железных или свинцовых.

Указанные пигменты могут работать и как химические пассиваторы, без применения сложного механизма их соединения с покрываемым металлом. Нанесение таких пигментов осуществляется обычными малярными принадлежностями, и связано обычно с большими габаритами обрабатываемых поверхностей, которые не поместишь в электролитическую ванну (корпуса судов всех видов). Но в этом случае защитное действие будет слабее.

При анодном же покрытии с помощью пигментов в пограничном обрабатываемом внешнем слое возникает высокая плотность тока в порах образуемой защитной плёнки. В железе как части стального сплава защитные оксидные плёнки в естественных условиях образоваться не могут, то пассивирование возможно только в случае включения в механизм покрытия пигментов-ингибиторов.

Но основное различие в образовании защитных слоёв на металле методами химической и электролитической пассивации заключается в скорости процесса и прочности образуемой фазовой плёнки. Ведь и в химической ванне, и в ней же, но с добавленным к процессу электрическим током и напряжением процесс образования оксидной или солевой плёнки идёт по одному сценарию.

Пассивация конструкционных и специальных сталей

Для надёжной пассивации сталей их желательно предварительно покрыть, все или частично (те их элементы, которые будут испытывать наибольшее воздействие неблагоприятных факторов) никелем, цинком или кадмием с использованием хромовых солей. Пассивирование этими солями выгодно тем, что после укрепления поверхностного слоя изделия эксплуатируются без опасности возникновения коррозий очень длительное время. А в случае начала ржавления отдельных участков их можно, не разбирая и не снимая с места конструкцию, пассивировать этим же составом с солями хрома прямо на месте, методом аппликации пропитанных растворами накладок.

Пассивация алюминия

На алюминии оксидная и очень прочная плёнка образуется в естественных условиях под воздействием кислорода воздуха. Многие помнят школьный опыт, когда с алюминиевой проволоки, опущенной в ртуть, надфилем снимается небольшой слой , а потом этот обработанный надфилем кончик вынимался из ртути. И обработанный конец на воздухе мгновенно покрывался «шубой» из кристаллов окисла. Но в обычных условиях атмосферного воздействия оксида на алюминии образуются не столь быстро и имеют вид прозрачной плёнки толщиной всего несколько мМк. По своим свойствам она очень близка к химически-инертному оксиду алюминия корунду. Недостаток такой природной плёнки – её неустойчивость при значительном повышении температуры или при длительном воздействии активных кислот.

Для стойкой защиты не обойтись без процесса анодирования, результатом которого бывает получение защитных плёнок толщиной от 5 до 20 мМк. А в отдельных режимах можно получить и сверхпрочные плёнки,(выдерживающие нагрузку до 1500 кг на мм, то есть выше, чем у инструментальной стали.

Пассивация серебра

Серебро относится к благородным металлам, несмотря на изменение его свойств на свету (оно темнеет). До наступления эры цифровой фотографии эта способность серебра использовалась в создании светочувствительных материалов (фотоплёнки и фотобумаги).

Но потемнение изделий из серебра в быту – процесс часто нежелательный, и для его предотвращения используют химические способы предохранения верхнего, пограничного с воздухом, слоя металла, от воздействия света и воздуха. Лучше же всего предотвращает такие изменения пассивация методом обработки серебра в хромпике – двухромовокислый калий K₂ Cr₂ O_7.

Для его осуществления хромпик в количестве 60 г разводят в 1 литре кипячёной нежёсткой воды. Рабочая температура раствора от 25 до 40 градусов, это не критично. Пассивацию проводят, просто погрузив серебряное изделие в ванну полностью на 20 минут и периодически перемешивать раствор. В случаях, когда разведённое количество хромпика не покрывает изделие полностью (статуэтка сложной формы или объёмный серебряный канделябр) попеременное обрабатывание поверхности частями лучше не практиковать, а развести реактив в необходимом для нормального объёма количестве воды.

Химическое пассивирование нержавейки

Несмотря на то, что нержавеющая сталь как в своей массе, так и в поверхностном слое уже инактивирована в смысле воздействия на неё неблагоприятных условий среды, иногда коррозия находит у этой стали слабые места.

Сталью железо делают легирующие добавки. А основной такой добавкой, делающей сталь нержавеющей, является хром. Но при его 12% в составе сплава он защитит сталь только от атмосферных воздействий. При 17% выдержит уже обработку азотной кислотой, одной из самых агрессивных кислот.

Дело ещё и в состоянии поверхности нержавеющего материала. И если поверхностный слой нарушен, если на нём есть глубокие царапины, задиры, микроскопические ударные кратеры, то даже легированный металл будет подвержен коррозии.

А иногда достаточно сварного шва на поверхности. И пусть сварка тоже выполняется специальными электродами и в специальном режиме, образующееся в шве чистое железо станет центром коррозии, которая примет цепной характер. Да что сварка? Даже если резать или пилить рядом с нержавеющей конструкцией обычную, нелегированную сталь, то опилки, стружки и любой формы частички от неё, попавшие на нержавейку, тоже быстро станут такими центрами.

Заключение

А в итоге, когда начинаешь разбирать причины появления ржавчины на нержавеющей стали, выясняется, что виной было уничтожение естественной для этого вида стали оксидной плёнки. Поэтому дополнительной защитой, которая нужная нержавейке – это обработка кислотами: серной, соляной, азотной с последующей нейтрализацией её остатков после того, как она уже образовала химически-нейтральный защитный слой на металле. И смыть остатки нейтрализатора водой, а потом вытереть насухо. Теперь только очередное грубое механическое нарушение оксидной плёнки способно запустить механизм коррозии.

По этой же причине домохозяйкам ни в ком случае не стоит чистить посуду из полированной нержавейки абразивными составами, да ещё с примесью хлора. Пример? «Комет». Очистит эффективно, это да. Но параллельно запустит процесс коррозии металла.

что это, особенности процесса и виды пассивирования

Пассивацией металла называют особые виды обработки, при которых на его поверхности образуются тонкие слои антикоррозийных соединений. В зависимости от метода пассивизации, для создания такой оксидной поверхностной плёнки могут быть использованы химические растворы или электрохимические процессы.

Бело-голубая пассивация 9-12 мкм

Желто-радужная пассивация 9-12 мкм

Черная пассивация 9-12 мкм

Коррозия – главная причина снижения срока эксплуатации изделий из металла

Несмотря на прочность большинства металлов, они подвержены окислению в результате воздействия влаги и кислорода. Влияние агрессивной среды приводит к образованию налета на поверхности материала, который разрушает его структуру, постепенно поражая более глубокие слои. В результате металл теряет свои прочностные свойства, и изделие становится непригодным для дальнейшего применения.

Пассивизация: сталь приобретает свойства золота

Целью пассивирования является создание на поверхности металла рукотворной «анти ржавчины», которая снижает химическую активность материала.

В ходе этой процедуры внешний слой обрабатываемых материалов приобретает характеристики, которые делают их сходными с благородными металлами – они становятся устойчивыми к окислению и другим агрессивным воздействиям.

Нужно отметить, что универсальных способов пассирования не существует – каждому металлу нужен свой подход. На практике это отражается в составлении специальных составов электролитов, разработке индивидуальных режимов воздействия и расчете показателей тока для каждой отдельной процедуры пассивизации металла.

Для создания фазовых или адсорбционных плёнок, образующих плотный барьер для коррозии, используется электрохимический или химический метод.

Электрохимический способ: использование электролита и тока

Данный метод основан на изменении свойств металлов при их погружении в электролит и гальванизации. При этом для каждого отдельного случая электролит подбирается индивидуально. Анодом служит металл, который по своим химико-физическим параметрам отвечает задачам пассирования.

Металл погружается в ванну с электролитом, после чего подаётся поляризующий ток заданного силы и напряжения. Результатом процедуры является появление на поверхности изделия плёнки, препятствующей возникновению обратного «ионного тока». Это способствует образованию оксидного слоя, который успешно противостоит воздействию окислителей.

Электрохимический метод применяют для пассирования меди с помощью хромосодержащих составов. Для создания оксидной плёнки на цинке используют серную кислоту и дихромат натрия, для алюминия – фторводородный состав.

Химический способ: окислить, чтобы защитить от окисления

Этот метод подразумевает использование растворов окислителей, которые при взаимодействии с металлом образуют на его поверхности оксидную плёнку. Чтобы процесс был контролируемым, и окисление не затронуло более глубокие слои, применяются специальные составы-нейтрализаторы.

Процедура химического пассирования включает в себя следующие этапы:

• зачистка поверхности при помощи абразивных материалов с последующим обезжириванием;
• смывание обезжиривающих составов сначала горячей, затем холодной водой;
• нанесение реагента на заданный период времени;
• использование кальцинированной соды в качестве нейтрализатора химического пассиватора;
• промывка в холодной воде поточным методом, сушка тёплым воздухом;
• использование оптических датчиков для контроля свойств поверхности.

Если инструментальный и визуальный контроль даёт неудовлетворительные результаты, то процедуру повторяют заново, начиная с первого шага.

Свойства металла после пассирования

Данная процедура приводит к образованию на поверхности металла химически стабильного слоя, устойчивого к коррозии. Изделия из пассивированного металла имеют более длительный срок службы. Если пассирование проводилось с использованием хроматов, то их поверхность, ко всему прочему, будет обладать повышенной устойчивостью к механическим воздействиям. Нужно отметить, что у оксидного слоя есть свой предел прочности и его механическое повреждение приводит к последующему появлению коррозии.

Услуги ПЗКИ по пассивизации металла

ООО «Первый Завод Крепежных Изделий» предлагает профессиональную услугу химической и электрохимической пассивизации металла. В ПЗКИ можно заказать пассирование различных металлов по умеренным ценам.

В частности, наше предприятие проводит:

Черную пассивизацию. Процедура проводится по электрохимическому методу – изделия и материалы с цинковым покрытием погружаются в составы на основе хроматов, при гальванизации на поверхности образуется защитная оксидная плёнка. Она представляет собой химически устойчивый барьер от воздействия атмосферных и иных факторов, а также улучшает внешний вид изделия. Толщина слоя – 9-12 мкм.

Бело-голубую пассивацию металла. Для этой цели используют специальный состав, который при погружении в него металлоконструкции приводит к образованию на ней защитной глянцевой плёнки голубого цвета. Покрытие имеет толщину 9-12 мкм и отличается равномерностью, устойчиво к воздействию влаги и обесцвечиванию.

Желто-радужную пассивацию. Данный вид обработки оцинкованной поверхности изделий из металла может сочетаться с хроматированием, что и приводит к её окрашиванию в желто-радужный цвет. При этом металл погружается в специальный состав, содержащий хроматы и биохроматы. Защитный слой имеет толщину 9-12 мкм.

Всю необходимую информацию по специфике проведения указанных процедур, их стоимости, сроках выполнения заказа вы можете получить по телефону, указанному на сайте. Воспользуйтесь услугой заказа звонка, и наши специалисты вам перезвонят в самое короткое время.

Техническая консультация

Задайте вопрос нашим техническим специалистам, отправьте чертеж или сделайте заявку.

Задать вопрос

Заказать звонок

Пассивация металла: что это такое — химическое пассивирование стали, пассивированный хим слой поверхности, пассивировать электрохимическую пленку, пассиватор покрытия

08Июл

1. Суть процедуры и ее общее описание
2. Применение пассировки металла
3. Виды пассивации
4. Хим пассивирование
5. Электрохимическая пассивация оборудования
6. Причины устойчивости металлов
7. Причины образования коррозии
8. Виды коррозии
9. Как получается пассированная поверхность: технология процесса
10. Подготовка к процедуре
11. Как проходит сам процесс
12. Какой раствор использовать
13. Свойства изделия после обработки
14. Содержание растворов

Сегодня уделим внимание одному из способов защиты детали от ржавчины. Рассмотрим, что такое пассивация металла: это создание на поверхности заготовки тонкой солевой или оксидной пленки, предотвращающей коррозию, но как проходит данный процесс? Какие виды и способы достижения результата существуют? Что за материалы при этом используются? Ниже предоставим ответы на эти важные вопросы.

Сразу отметим, что цель данной технологии состоит в снижении химической активности материала заготовки, чтобы он не вступал в реакции с веществами близлежащих поверхностей и не так сильно подвергался разрушению от агрессивных сред окружения. Одновременно такое воздействие не должно критическим образом снижать контактную проводимость (по крайней мере, не сильнее, чем ржавчина).

Суть процедуры и ее общее описание

В стандартной ситуации детали обрабатываются специальными растворами с окислительными свойствами – путем погружения или их нанесения, либо специальным оборудованием, либо вручную, точечно. Для этого используются составы на основе кислот, солей хрома или молибдена, нитритов – с главным реагентом и добавками, необходимыми для ускорения и стабилизации реакции.

Если представить пассирование металла поэтапно, нужно:

1. Механически очистить заготовку от пыли и загрязнений.

2. Обезжирить ее, искупав в смеси кальцинированной соды и едкого натра.

3. Дважды промыть в воде – сначала под горячей проточной, после – в холодной.

4. Подвергать непосредственному воздействию окислителя на протяжении расчетного времени.

5. Провести нейтрализацию в растворе на основе кальцинированной соды.

6. Еще раз промыть, неоднократно помещая под проточную воду, но уже под холодную.

7. Просушить – в предназначенном для этого шкафу или обдувая теплым воздухом.

8. Проверить качество полученной поверхности – визуально или инструментально – и при получении неудовлетворительного результата, повторить всю процедуру с первого пункта.

Отсюда ясно, что пассивированный металл – это материал, равномерно покрытый защитной пленкой. Да, она разрушает верхний слой заготовки за счет окисления, но буквально на десяток-другой нанометров (что некритично), зато предотвращает коррозионные повреждения всей остальной части, то есть 99% объема детали. Ее нанесение – непросто «необходимая жертва», а очень полезная и максимально рациональная.

Приведенный выше алгоритм актуален для стали, алюминия, никеля, меди, цинка и даже кадмия, а также для широкого ряда сплавов. И предполагается, что он будет реализован с помощью как стационарного, так и ручного оборудования – инструменты и приспособления помогают обеспечить точность результата.

Применение пассировки металла

Технология решает следующие задачи:

• Предотвращает возникновение и распространение ржавчины в верхних слоях материала.

• Защищает от механического разрушения сварочные швы (и подобные им места новообразованных соединений).

• Улучшает проводимость тока в точках электрического контакта.

• Позволяет выполнить микротравление в соответствии с заранее сделанным шаблоном (актуально при производстве печатных плат).

• Дает возможность сделать финишную обработку изделия и изменить его потребительские или даже декоративные свойства.

При этом используется сразу несколько методов блокировки коррозии, например, с помощью воронения. Анодный пассивирующий слой – это надежный способ повышения герметичности шовных соединений, особенно при правильной финишной обработке. Его наличие серьезно продлевает срок эксплуатации трубопровода, даже если отдельные элементы коммуникаций сравнительно сложно свариваются между собой.

Выполненное по такой технологии покрытие защищает медные и латунные поверхности от потускнения (на сравнительно небольшой период, от одного до двух-трех месяцев, но все-таки), что позволяет временно законсервировать заготовки и хранить их вплоть до следующей операции обработки, не опасаясь ухудшения их потребительских характеристик.

Чтобы вы лучше понимали, зачем металлы пассивируются, что это дает и тому подобное, приведем практические примеры использования данной группы методов. Итак, многофункциональная пленка чаще всего наносится:

• На элементы крепежа, эксплуатируемые в условиях значительных механических нагрузок и постоянного воздействия агрессивных сред.

• На части котельного (и вообще отопительного) оборудования – для повышения их сопротивляемости коррозии и нагреву.

• При прокладке трубопроводных линий – в точках создания швов.

• На узлы механизмов, находящихся в длительном и непосредственном контакте с соленой водой.

• На конструкции, испытывающие резкие изменения температурных режимов.

• В радиоэлектроники – для повышения качества соединения ЭРЭ.

• На бытовые предметы, поделки, декор и даже ювелирные украшения – для сохранения их блеска.

  Виды пассивации

  Классификаций методов достаточно много. Например, они могут различаться между собой по материалу, обеспечивающему образование пленки (для этого используют никель, хром, молибден или даже серебро с золотом).

  Также существует разделение по характеру протекания реакций – на:

  • Искусственное – результат достигается в лабораторных условиях.

  • Естественное – защитный слой образуется из-за постоянного воздействия кислорода, содержащегося в воде и атмосфере.

  Хотя основной показатель – это способ нанесения, и по нему выделяют два варианта, каждый из которых будет нами сейчас рассмотрен.

  Хим пассивирование

  Сводится к воздействию на заготовку солевым раствором – азотной, лимонной или серной кислотой с небольшой (до 6%) добавкой бихромата натрия. Состав меняется в зависимости от ситуации, то есть от физических свойств детали и от того, что нужно получить в итоге.

  Но в результате такой обработки запускается реакция: отрицательно заряженные ионы притягиваются к положительным атомам металла. За счет диффузии создается защитный слой.

  Внимание, пленка ляжет равномерно только в том случае, если верхняя часть изделия будет без впадин, выпуклостей и других подобных дефектов. Поэтому предварительная зачистка необходима: следует тщательно удалить загрязнения и наплывы, а в случае с латунью, бронзой, медью и вообще цветметом еще и выполнить полировку.

  Процесс хим пассивации поверхности металлов может проходить:

  • Или в специальном резервуаре, заполненном солевым раствором, в который заготовку просто окунают.

  • Или прямо по месту установки и последующей эксплуатации детали – здесь окислитель набирается в специальный шприц (или аналогичное ему оборудование) и наносится точечно.

  В каждом из случаев следует смыть водой соли и нейтрализовать остатки кислот. И если для первого нужна лишь обычная проточная вода, то со второй задачей справится состав из гидроксида натрия (2-4 г/л) и олеиновой кислоты (25-30 г/л). Его необходимо нанести на точки контакта, подогрев до 80-90 0С, и дать ему подействовать в течение хотя бы пары минут.

  Электрохимическая пассивация оборудования

  Данный подвид технологии базируется на основных принципах гальваники, актуальных как для простых изделий, так и для сравнительно сложной техники.

  Согласно этому методу, заготовка тоже погружается в емкость с раствором, но при этом подключают ток, причем:

  • Отрицательный потенциал заводится на корпус резервуара.

  • Положительный – на саму деталь.

  По такой схеме осаживание пленки происходит в активном, а не в пассивном режиме, то есть значительно быстрее. Такое воздействие самым положительным образом сказывается и на состоянии защитного слоя, давая ему все предпосылки становиться максимально равномерным.

  Электрический ток помогает получить качественное покрытие, но химическое пассивирование стали обходится значительно дешевле, так как не требует использования габаритного оборудования и не расходует энергию. Поэтому на практике до сих пор востребованы обе технологии: более «медленную» применяют в случаях, когда не требуется высокой скорости протекания реакции и нет строжайших требований по конечной точности.

  Теперь, когда понятна принципиальная разница между двумя способами и уже есть какие-то мысли по поводу того, какому отдать предпочтение, давайте обратим внимание на другой момент. А именно на то, почему вообще образуется ржавчина и какой она бывает.

  Причины устойчивости металлов

  На каждую твердую поверхность в процессе ее эксплуатации воздействуют окислители, из-за чего постепенно разрушается даже нержавеющая сталь. Со временем деструкция становится все более серьезной, поражаются и глубинные слои, что оборачивается появлением трещин, сколов, деформаций и, наконец, преждевременным износом.

  Чтобы предотвратить столь негативные последствия, нужно нанести пассивирующее покрытие: пленка не даст оксидам вступать в реакцию с атомами заготовки, а значит серьезно продлит срок ее эксплуатации.

  Учтите также, что даже тонкий защитный слой будет уже без повреждений, а если он окажется еще и идеально ровным (чего вполне возможно добиться благодаря актуальным технологиям), ему не понадобится какая-то дополнительная обработка – изделие можно будет сразу пускать в эксплуатацию.

  Причины образования коррозии

  Факторы влияния могут быть как внешними, так и внутренними, и обычно это:

  • Изначально слишком малый процент хрома в составе сплава детали.

  • Частое воздействие хлорсодержащих веществ и средств (в том числе и бытовой химии).

  • Непосредственный и длительный контакт с материалом, гораздо менее стойким к появлению ржавчины.

  • Недостаточно качественное сваривание двух частей изделия – шов получился неоднородным или слабым.

  Последняя проблема частично решается полировкой и шлифовкой зоны стыка, но все-таки лучшие пассивировать металл, это гораздо надежнее и позволит свести к нулю все вышеперечисленные риски или хотя бы минимизировать их последствия.

  Виды коррозии

  • Щелевая – наблюдается в местах зазоров и соприкосновения двух и более элементов, после появления каких-либо механических повреждений (в том числе и вследствие трения).

  • Межкристаллитная – возникает после неоднократных перегревов заготовки в течение короткого срока и приводит к появлению карбидов (хрома или железа) в ранее прочной структуре.

  • Гальваническая – устойчивость материала падает под воздействием тока и особенно при полном или частичном погружении в насыщенную солями морскую воду.

  • Эрозивная – развивается при постоянном или периодическом контакте с абразивными веществами, разрушающими защитный слой и/или препятствующими его восстановлению.

    Как получается пассированная поверхность: технология процесса

    В общем случае используется раствор, осаждающийся на заготовке, но для максимально качественного (то есть равномерного его нанесения) следует обеспечить все условия. Расскажем, каким образом это достигается.

    Подготовка к процедуре

    В первую очередь нужно выяснить, есть ли в сплаве изделия какие-то примеси, которые повышают вероятность образования ржавчины. Для этого используют состав из азотной кислоты и ферроцианида калия: им покрывают деталь, и он сразу показывает посторонние включения, делая их синеватого оттенка. Это исключительно промышленный, но очень действенный способ, который позволяет узнать, куда следует точечно наносить золото, серебро или другие пассивирующие металлы.

    Второй метод далеко не такой точный и требует большего времени на реализацию, зато им вполне реально воспользоваться даже в домашних условиях. Нужно просто погрузить заготовку в воду и подержать ее в жидкости в течение пары-тройки дней. За этот срок на проблемных зонах появится легкий налет ржавчины, который впоследствии можно будет счистить.

    Как проходит сам процесс

    Раньше мы рассматривали его в общем случае, а сейчас предположим, что выбран способ с воздействием током – разобьем его на этапы:

    1. Подготавливаете деталь – со всех сторон ошкуриваете ее и промываете обезжиривателем.

    2. Смешиваете электролитический раствор, содержащий пассиватор металлов (это именно то вещество, которое будет осаждаться и формировать пленку).

    3. Подключаете контакты – от постоянного источника тока к резервуару и к изделию – и убеждаетесь, что напряжение достаточное, но не чрезмерное.

    4. Подвергаете заготовку воздействию в течение расчетного времени.

    5. Выполняете дополнительную постобработку, сопровождающуюся контролем качества и равномерности нанесения оксидной защиты.

    Полученный слой позволит конечной продукции в течение длительного срока успешно выдерживать негативные воздействия окружающей среды. Но его создание связано с определенными финансовыми затратами, поэтому наносит его следует только тогда, когда это действительно необходимо.

    Какой раствор использовать

    Итак, что заливать в ванну пассивации? Это зависит от текущих и желаемых свойств материала детали. Если сплав:

    • Высоколегированный – подойдет серная или азотная кислота.

    • Углеродистый – можно выбрать гидроксид натрия или хромовый ангидрид.

    • Ферритный – хорошим решением окажется двухромовокислый калий.

    • Среднелегированный – отдавайте предпочтение фосфорной кислоте, и не ошибетесь.

    Обратите внимание, основные компоненты всех перечисленных составов являются веществами, труднорастворимыми в воде. Именно поэтому они и оседают на заготовке.

    Насколько быстро проходит реакция? Все определяется сопутствующими условиями. Следует помнить, что химическое пассивирование металлов – это процесс, серьезно зависящий от температуры: чем она выше, тем меньше приходится ждать. В общем случае на формирование защитного слоя может уйти и 3 минуты, и час-полтора, при 18-90 градусах Цельсия, но это не та ситуация, в которой стоит гнаться за результатом, иначе итоговое качество рискует оказаться слишком низким.

    Свойства изделия после обработки

    Цель любого метода – улучшить механические и физические показатели готовой единицы продукции, сохраняя структуру, плотность, надежность ее глубинных слоев. Это справедливо в отношении материала любой твердости, поэтому в конце процедуры та же пассивированная сталь должна получить защитный поверхностный слой, который:

    • Улучшит прочностные характеристики.

    • Серьезнейшим образом замедлит коррозионные процессы.

    • Придаст блеск (изменит оттенок) и предупредит потускнение, сделав внешний вид более эстетичным.

    • Повысит сопротивляемость деформациям вследствие ударных воздействий.

    • В целом облагородит товарный вид детали.

    Особенно заметный эффект наблюдается при использовании в качестве добавок никеля или хрома – благодаря им поверхность просто сверкает. Ими, а также загущенным нитратом натрия, обрабатывают даже чугун, который становится эластичнее (что востребовано в специфических случаях).

    Еще одна группа металлов, которые могут успешно пассивироваться – это цветные. Если алюминий, медь, бронза покрываются фазовыми или адсорбционными пленками, это самым позитивным образом влияет на их долговечность и расширяет границы их применения.

    Содержание растворов

    Как правило, они состоят из основного реагента и нескольких добавок. Главную роль играют хроматы (натрия, калия, ангидрид). Чтобы создать подходящую среду, к ним примешивают соли и кислоты – по сути, катализаторы, ускоряющие реакцию и способствующие равномерному осаждению полезных частиц. Каких именно? Зависит от материала заготовки.

    Так, например, для кадмия или цинка подойдут «серные» электролиты, а химическая пассивация стали – это процесс, для которого лучшим вариантом будет азотная кислота.

    Вы уже поняли, что некоторые вещества достаточно токсичны. Поэтому выполнять все работы по формированию защитного слоя следует только в промышленных условиях, на производстве, оборудованном современными системами отведения и очистки. И проводить каждый этап должен профессионал, прошедший профильное обучение.

    Мы подробно рассмотрели суть технологии и те методы, которыми она может быть воплощена в жизнь, а также те реагенты, что стоит использовать для ее реализации. Теперь вы получили полное представление об основных терминах и понимаете, что значит «металл пассивирует» и какими свойствами будет тот материал, на котором он осаждается.

Химическая пассивация — завод металлообработки, услуги электронно-сборочные и гальванические работы

Эффективная антикоррозионная защита металлов

Наше гальваническое производство осуществляет антикоррозионную защиту металла различными способами, одним из которых является химическая пассивация стали.  Её цель заключается в предохранении металла от агрессивного действия внешней среды путём перевода  его поверхности в пассивное, деактивированное состояние. В этом состоянии коррозия, или самопроизвольное разрушение верхнего слоя в результате химического реакции взаимодействия атомов железа и кислорода, невозможна из-за наличия на поверхности защитной оксидной плёнки. 

 

Химическая пассивация представляет собой технологию, при которой изделие из малоуглеродистой стали погружается в раствор, составленный из окисляющих агентов – хроматов, молибдатов или нитратов, или этот раствор наносится на поверхность изделия. В результате химической пассивации на металлической поверхности образуется нерастворимая водой плёнка, препятствующая появлению ржавчины. Как правило, после пассивации деталь окрашивается или покрывается лаком с добавлением веществ, замедляющих вредные химические реакции.

 

Химическая пассивация нержавеющей стали

Несмотря на своё название, высоколегированные нержавеющие стали подвержены коррозии при определённых условиях. Например, точечное появление ржавчины на поверхности нержавейки связано с электрическими процессами, протекающими между зонами металла с переизбытком и недостатком кислорода. Этой случай типичен для изделия, части которого находятся в неодинаковых средах  или условиях эксплуатации, а также может возникнуть при некачественной полировке поверхности металла. Если не предотвратить развитие точечной коррозии, она со временем может значительно ухудшить прочностные свойства детали.  

 

 

Качественная гальванизация поверхности гарантирует, что Вам не придётся задаваться вопросом, чем очистить нержавеющую сталь, покрытую ржавчиной или окислами, ухудшающими внешний вид. 

Изделия из нержавеющей стали, граничащие с другими материалами при наличии технологических или монтажных зазоров, подвержены щелевой коррозии, особенно в кислотных условиях. К этим видам ржавчины чувствительны также алюминий, его сплавы и латунь, представляющая собой в основном сплав меди и цинка. 

 

Химическая пассивация латуни

Этот способ гальванизации рекомендуется для деталей, используемых в оружейной, авиационной, медицинской промышленности, для рыболовецких снастей, художественных и ювелирных изделий, светотехнической аппаратуры, труб и метизов.  Заказ химической пассивации деталей из металла обеспечивает ей высокие антикоррозионные свойства,  повышенную износостойкость и долговечность.

 

Как пассивировать детали из нержавеющей стали

Пассивация остается критически важным шагом 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 ​​заготовка.Это не процедура для удаления накипи и не покрытие краской.

Нет 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!

Чистая, недавно обработанная, отполированная или протравленная деталь из нержавеющей стали автоматически приобретает оксидную пленку в результате воздействия кислорода в атмосфере.В идеальных условиях эта защитная оксидная пленка полностью покрывает все поверхности детали.

На практике, однако, загрязнения, 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 налет 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 полностью отделяется от режущего инструмента в процессе обработки. Если деталь не пассивирована должным образом, сульфиды могут действовать как места 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 инициации коррозии. Пассивация также может удалить сульфиды, обнаженные на поверхности нержавеющих сплавов, подвергающихся 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 машинных масел или охлаждающих жидкостей можно использовать имеющееся в продаже обезжиривающее или очищающее 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 детали 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 сильное протравливание или потемнение поверхности — 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) можно обрабатывать на твердый раствор, частично подвергать механической обработке, состаривать при более низких температурах, а затем подвергать финишной 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, остающаяся 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 процентов по объему (рис. 2).Как указано в той же таблице, менее стойкие марки нержавеющей стали можно пассивировать 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 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% об.азотная кислота при 120/140 ° F (49/60 ° C) в течение 30 минут
— марки с прямым хромом (12–14% хрома) — марки с высоким содержанием углерода и высоким содержанием хрома (серия 440) — нержавеющая сталь с осаждением твердения	20% 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 свободно обрабатываемых нержавеющих сталей, включая AISI типов 420F, 430F, 440F, 203, 182-FM и Carpenter Project 70 + ® типов 303 и 416
1.5% мас. 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 эффективная промывка водой может 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 занимает менее 2 часов. 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 20-процентный раствор азотной кислоты, содержащий 3 унции на галлон (22 г / литр) дихромата 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 дает привлекательные экологические преимущества, предприятия, 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 процентах по массе. 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 были более подвержены «внезапной атаке», чем процедуры азотной кислоты. Факторы, вызывающие эту атаку, включали чрезмерную температуру ванны, чрезмерное время погружения и загрязнение ванны. Продукты на основе 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 обратитесь к 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 оптимизировала ли коррозионную стойкость сплавов для автоматической обработки?»

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

Нержавеющие стали с дисперсионным твердением 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, получаемых без механической обработки. Одна из причин этого заключается в том, что сульфиды, вытянутые в направлении обработки, пересекают эту поверхность.

Критические поверхности должны располагаться 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 пассивации обычно используемых нержавеющих сталей, не подвергающихся механической обработке, 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 тем, есть ли какое-либо покрытие из меди. В качестве альтернативы деталь можно погрузить в раствор на 6 минут.Меднение происходит, если железо растворяется. 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, содержащую менее примерно 50 частей на миллион (ppm) хлоридов. Водопроводной воды обычно достаточно, и в некоторых случаях допускается содержание хлоридов до нескольких сотен частей на миллион.

DO заменяет ванны по регулярному графику, чтобы избежать потери потенциала пассивации, которая может привести к внезапной атаке и повреждению деталей.В ванне следует поддерживать надлежащую температуру, 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 для производства только нержавеющей стали; Используйте ту же охлаждающую жидкость, которая предпочтительнее для резки нержавеющих сталей, 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 такой степени, что они будут подвергаться воздействию в пассивирующем резервуаре.

НЕ НЕ используйте инструменты с содержанием железа в цехах, которые не являются исключительно чистыми. Избежать стального песка можно, используя твердосплавные или керамические инструменты.

НЕ НЕ забывайте, что в пассивирующей ванне может произойти атака, если детали подвергаются неправильной термообработке. Высокоуглеродистые и высокохромистые мартенситные марки необходимо закалить, чтобы они стали устойчивыми к коррозии.

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.

Информация 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.(Рединг, 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 5% по весу гидроксидом натрия при температуре от 160 до 180 ° F (от 71 до 82 ° C) в течение 30 минут. • Ополаскивание водой. • Сухой.

Пассивация металла: предотвращение активации железа

Химические слои, защищающие металл от коррозии

Нержавеющая сталь имеет пассивирующий слой, защищающий ее от коррозии.

Многие металлы подвержены коррозии при контакте с воздухом и водой.Коррозия может вызвать напряжение металла и выход детали из строя, поэтому металлурги ищут способы ее избежать. Одним из таких методов является пассивация металла, менее известный метод защиты от коррозии поверхности, использующий тонкий химический слой в качестве уплотнения. Пассивация может происходить естественным путем или стимулироваться производственными процессами.

Что такое коррозия?

Коррозия металла возникает, когда молекулы активного металлического сплава вступают в реакцию в окружающей среде, чтобы стать электрохимически более стабильными. Оксиды, гидроксиды и сульфиды являются основными соединениями коррозии.Простое воздействие может привести к такой реакции, как ржавчина железа в воде и воздухе. Электрохимические процессы также могут вызывать реакцию, как в случае гальванической коррозии между никелем и кадмием в батарее.

Есть металлы, устойчивые к коррозии. Благородные металлы, такие как золото, серебро и платина, химически стабильны во многих условиях. Благородные металлы не устойчивы к коррозии, но процесс происходит медленно или с менее распространенными молекулами. Например, толстый черный налет серебра обычно вызывается сероводородом, а не кислородом и водой.Металлурги проверяют активный потенциал металлов с помощью гальванической шкалы или анодного индекса. Те, что расположены наверху, менее подвержены коррозии.

«Активные» металлы, или металлы, находящиеся ближе к нижней границе шкалы, химически менее стабильны и, следовательно, более склонны к взаимодействию с другими элементами окружающей среды. Чтобы предотвратить это, используются активные или пассивные процессы для уменьшения коррозии. Эти процессы обычно работают путем «запечатывания» металла верхним слоем, предотвращая попадание воздуха и воды на металл под ним.Слой может быть искусственным: краска, порошковое покрытие и масло — все это обычные герметики. Однако если они поцарапаны, в них может проникнуть коррозия.

Другой вариант герметизации металла — химический, когда вместо готовых материалов используются химические реакции. Один из химических процессов — пассивация.

Что такое пассивация?

Пассивирование, обычно связанное с нержавеющей сталью, представляет собой метод обработки для защиты металла от сквозной коррозии, что делает материал «пассивным» для окружающей среды.Пассивация, как это ни парадоксально, способствует возникновению коррозии на поверхности, создавая тонкий слой нового химического вещества, не вступающего в реакцию. Этот верхний слой остается плотно связанным с металлом, создавая естественное уплотнение, которое блокирует коррозию элементов последующих слоев металла. Металл пассивируется, когда каждая поверхность покрывается плотно связанным слоем коррозии. Этот слой может образовываться естественным образом (пассивно) с течением времени, но производители также могут активно его стимулировать.

Пассивация была обнаружена при исследовании электрохимических реакций.

История пассивации

Пассивация была обнаружена учеными, проводившими электрохимические эксперименты, но они не сразу осознали полезность этого процесса для общего использования. В 1790 году химик Джеймс Кейр заметил, что ванна с сильной азотной кислотой не вызывает коррозии железа. Он отметил, что когда тот же раствор разбавляли водой, железо сразу же разъедало, образуя пузырящийся раствор темно-коричневой воды. К 1836 году швейцарский химик Кристиан Фридрих Шёнбейн уточнил эксперимент.Он продемонстрировал, что кусок железа, погруженный в слабую азотную кислоту, растворяется и производит водород, как отметил Кейр. Тем не менее, если сначала погрузить железо в сильную кислоту, оно сможет противостоять разбавленной кислоте. Едкие элементы воды, казалось, сдерживались, по крайней мере, на какое-то время.

Майкл Фарадей, британский электрохимик, первым объяснил почему. Он предположил Шёнбейну, что оксидная пленка, созданная сильной кислотой, может вызвать пассивное состояние. По мере того, как химики и металлурги исследовали идею химической «пленки», они искали методы производства или усиления пассивирования, а также сплавы, которые позволили бы органически создавать пассивные уплотнения.

Пассивные оксидные слои

Поскольку металлы подвергаются воздействию окружающей среды, если их не заблокировать краской или порошковым покрытием, они будут естественным образом разъедать, образуя пленку или герметизирующий слой. Большинство пассивных пленок состоят из оксидов, комбинаций металла и кислорода, так называемые пассивные оксидные слои.

Одно из самых больших преимуществ пассивных оксидных слоев заключается в том, что, когда они возникают естественным образом, они также естественным образом «заживают», если поверхность металла поцарапана или повреждена иным образом, поскольку следующий слой молекул будет связываться с элементами окружающей среды.

Эффективность пассивных оксидных слоев зависит от типа задействованных элементов. Не все оксидные слои являются защитными: если оксид достаточно пористый для проникновения кислорода, то уплотнение не образуется, а металл под ним будет продолжать корродировать. Например, оксид магния образует слой с высокой пористостью поверхности, который не останавливает коррозию. Молекулы кислорода все еще протекают и реагируют с находящимся под ними магнием.

Также имеют значение элементы окружающей среды.Например, нержавеющая сталь может подвергаться воздействию солей или отложений железа. Если общий химический состав поверхности больше не пассивируется естественным образом, образуется ржавчина.

Принудительная пассивация

Для некоторых сплавов естественная пассивация может длиться долго; для других он может развиваться неравномерно, с вариациями в зернистости металла или при наличии поверхностных отложений. Металлурги создали активные методы пассивации, чтобы ускорить и стандартизировать процесс для создания продуктов, которые можно сразу использовать.

«Синение» ружья было ранним примером принудительной пассивации с помощью химических средств производства. Одним из оксидов железа является магнетит, черный оксид (Fe3O4), и этот оксид не отслаивается, как ржавчина (Fe3O3). Для создания этих черных оксидов можно использовать несколько химических процессов с использованием тепла и щелочных растворов. Однако, хотя воронение действительно защищает от коррозии, поврежденный слой не «заживает» в нормальных условиях. Таким образом, воронение — это промышленный герметик, который требует ухода и ухода.

Сегодня обычные процедуры активной пассивации состоят из нескольких этапов:

• Очистка предмета от масла и загрязнений с поверхности. Не должно быть участков, закрытых от кислотной ванны внешним покрытием.
• Пассивирование в ваннах с азотной или лимонной кислотой или с помощью электрохимического процесса. Для нержавеющей стали на этом этапе удаляются любые свободные отложения железа, которые препятствовали бы образованию твердой пассивной пленки нержавеющей стали. На микроскопическом уровне отложение свободного железа не позволит пассивному слою оксида хрома образовать сплошное уплотнение.Пассивирующий слой после ванны с азотной кислотой состоит из Cr2O3.
• Промыть предмет от следов кислотного раствора, забрав с собой оставшееся свободное железо.
• Изделие помещено в условия, способствующие окислению. Условия включают сочетание повышенной температуры и влажности, а также использование агентов, способствующих образованию ржавчины, таких как солевой туман, сульфат меди или феррицианид калия.

Сплавы из нержавеющей стали содержат хром и другие элементы для создания пассивного слоя.

Нержавеющая сталь и другие самопассивирующиеся сплавы

Нержавеющая сталь — это прочный металл, обладающий коррозионной стойкостью за счет естественной пассивации. С момента его изобретения в 1913 году многие отрасли промышленности стали полагаться на металл. Однако отсутствие ржавчины не гарантируется.

Нержавеющая сталь, как и другие стали, в основном изготавливается из железа и углерода. Революционная добавка к сплаву — хром. Хром на воздухе быстро образует пассивный оксидный слой, который изолирует железо и защищает его.Различные марки нержавеющей стали содержат разные несущие металлы: молибден, кремний и другие составляющие, которые обеспечивают пассивную поддержку для различных применений. Некоторые марки лучше справляются с нагревом, другие — с сопротивлением коррозии из-за соли: химическая смесь сплава меняет его поведение в различных условиях. Отложения железа, нагревание, контакт с другими металлами, солями и кислотами — все это может нарушить оксидный слой.

Алюминий — еще один металл, который естественным образом пассивируется.Оксид алюминия образуется на большинстве (но не на всех) алюминиевых сплавах при контакте с воздухом, делая поверхность самозащитной. Оксид алюминия может подвергаться воздействию соли, электрохимического стресса или захваченной влаги. И для нержавеющей стали, и для алюминия производственные процессы используются для поддержки создания пассивных слоев большей толщины или однородности, чем это могло бы произойти в естественных условиях.

Хром используется для пассивации нержавеющей стали и алюминия.

Стандарты пассивирования для нержавеющей стали и алюминия

Нержавеющая сталь и алюминий являются самопассивирующимися материалами, но они не устойчивы к коррозии.Неровности зерна, возникшие в результате производства или термообработки, могут вызвать слабость. Отложения масла или других химикатов на поверхности также могут повредить пассивную пленку. Чтобы гарантировать качество нержавеющей стали и алюминия, теперь существуют стандартные процессы и испытания пассивации.

Спецификации ASTM A380 и A967 устанавливают стандарты и процедуры проверки качества для пассивации нержавеющей стали с использованием азотной, лимонной кислоты или с помощью электрических средств.

Хром иногда используется для пассивирования других материалов, но часто в виде нанесения, а не встраивания в сплав.Процесс, называемый конверсией хрома, используется для алюминия и других металлов, таких как цинк и никель. В этой технике на металлическую поверхность наносится гель хрома. Химическое вещество связывается с поверхностью металла, создавая пассивный слой, демонстрирующий высокую коррозионную стойкость. Царапина от пассивации конверсии хрома подвергнется процессу самовосстановления. Хром вокруг царапины перемещается, чтобы связать и воссоздать пассивирующий слой. Однако царапина должна быть достаточно маленькой по размеру, чтобы это было возможно с окружающим хромом.

Пассивный слой, часто оксид, может сильно повредить инструмент во время обработки.

Травление и пассивация нержавеющей стали

Пассивация стали — это процесс, при котором в кислотной ванне остается оксидный слой. Травление — это еще одна обработка в кислотной ванне, но она преследует противоположную цель: при травлении используется кислота для очистки поверхности металла от оксидов.

Когда оксиды покрывают поверхность металла, обработка изделия становится сложнее. Оксиды вызывают большую нагрузку на наконечники инструмента и могут помешать попыткам покрыть поверхность краской или порошковым покрытием.Травление удаляет все оксиды, в том числе те, которые действуют как пассивный слой. Сталь и железо обычно травятся.

При производстве металлической детали деталь может быть протравлена, обработана, а затем пассивирована.

Электрополировка нержавеющей стали и других металлов

Электрополировка — это этап отделки металла, который снимает заусенцы и разглаживает, оставляя блестящую чистую поверхность. Его можно использовать для обработки многих металлов, включая те, которые не рекомендуется пассивировать, например, медь. На пассивирующем металле гладкая поверхность может создавать сплошные упругие пассивные слои.

Электрополированный объект заряжается положительно и погружается в ванну с электролитом. Окружающие катоды оттягивают поверхностные молекулы от объекта, сбривая его верхний слой. Зубчатые выступы удаляются в первую очередь. Как на макроскопическом, так и на микроскопическом уровне электрополированный металл имеет немного неровностей или щелей.

При электрополировке нержавеющей стали предпочтительно удалять железо, оставляя больше хрома на поверхности. Гладкая гладкая поверхность без железа, естественно, способствует образованию прочного пассивирующего слоя на нержавеющей стали.

При неудачной пассивации

Пассивация — не всегда идеальное решение; потенциальные проблемы охватывают широкий спектр переменных. Некоторые типы металлов не могут пассивироваться, потому что при коррозии металл отслаивается. Если металл структурно пассивирован, во время кислотной ванны все еще может пойти не так. С другой стороны, даже идеально пассивированный металл может оказаться непригодным для использования в определенных отраслях — химия может вызвать проблемы в электрохимических применениях.

Ржавчина разъедает сталь, создавая оксиды железа с большей площадью поверхности, чем находящийся ниже металл.

Почему при коррозии металл отслаивается?

Оксиды металлов могут иметь более крупную кристаллическую структуру, чем составляющие их молекулы металла. Например, оксид железа (III), побочный продукт красной коррозии, более известный как ржавчина, имеет более крупную структуру и, следовательно, большую площадь поверхности, чем элементарное железо, которое его производит. Эта большая площадь поверхности заставляет оксид подниматься с поверхности металла ниже, вызывая пузыри и шелушение. Отделение оксида от металла подвергает следующий слой воздействию воздуха и влаги, и цикл продолжается, разъедая поверхность.

В ситуациях, когда оксиды, гидроксиды или сульфиды имеют большую площадь поверхности, чем металл, из которого они возникают, пассивирующий слой не образуется.

Пассивные флэш-атаки

Иногда производитель обнаруживает, что в партии пассивирующих элементов один или несколько элементов становятся черными и начинают травление даже в ванне с сильной азотной кислотой. Это активное состояние известно как «мгновенная атака». Это может сбивать с толку, так как иногда он может атаковать одни предметы, но оставить другие в одной корзине.

Причины вспышки связаны с постоянством химикатов, используемых при создании пассивной пленки. Если ванна с азотной кислотой использовалась в течение длительного времени, возможно, в ней накопились соли или вода. Сами детали часто представляют собой проблему: на деталях машины могло остаться смазочно-охлаждающее масло, или термическая обработка или контроль нагрева во время обработки могли неравномерно изменить молекулярную структуру детали. Также могут быть включения или несоответствия внутри самого сплава.

Как избежать пассивации

Бывают случаи, когда пассивация может вызвать проблемы с правильным функционированием металлических деталей.

Для электрохимической обработки часто требуются металлические катоды и аноды, пропускающие электрический ток через раствор. Эти системы могут способствовать образованию оксидов, которые прилипают к катодам снаружи. Поскольку катоды загрязняются оксидами, система становится менее эффективной.

В этих системах пассивирование является проблемой.Иногда проблема решается переключением полярности. Противоположные импульсы электричества позволяют оксидам отпадать от катодов. Оксидный шлам или шлак могут выпадать и не мешать электрохимической активности процесса.

Пассивация — один из способов борьбы с коррозией неблагородных металлов.

Пассивационные слои для герметизации и защиты

Многие металлы вступают в реакцию с окружающей средой с образованием оксидов, гидроксидов или сульфидов. Эти продукты коррозии возникают одинаково, но имеют разные свойства.

Тусклость серебра, медленно возникающая при соединении серебра с сульфидами в воздухе, действует как пассивный слой. Он притупляет поверхность металла и часто полируется. Для сравнения, зеленая патина меди, или зеленовато-коричневый цвет, часто является эстетическим призом за глубину и диапазон зеленого цвета, который она производит. Вердигрис представляет собой смесь карбонатов, сульфидов, сульфатов и хлоридов, образующихся в результате реакции меди на кислотный дождь или углекислый газ. Ржавчина, наиболее распространенный оксид железа, дает оранжевый или кирпично-красный пигмент.В отличие от вердигриса, его нужно тщательно контролировать, чтобы пузырящаяся поверхность не позволяла стальным элементам ржаветь.

Пассивационные слои герметизируют и защищают металлический предмет от дальнейшего окисления. В случае пассивных слоев на основе хрома, таких как нержавеющая сталь, эта пленка часто бывает достаточно тонкой, чтобы не изменить внешний вид поверхности или функцию металла. Тонкая пассивация часто изменяет металл только в очень специфических условиях, например, при сварке, механической обработке или в электрохимических системах.Самая большая польза от самопассивирующихся металлов — это способность к самовосстановлению. Для максимальной защиты от коррозии комбинируйте самопассивирующийся металл с нанесенным герметиком, таким как масло, порошковое покрытие или краска.

Что такое пассивация? — Электрохимическая обработка

После того, как деталь из нержавеющей стали была изготовлена, необходимо предпринять важный дополнительный шаг, чтобы сделать деталь устойчивой к ржавчине. Этот важный следующий шаг называется пассивацией, которая предотвращает коррозию металла.

Что такое пассивация?

Пассивация — это процесс, повышающий коррозионную стойкость металлических компонентов. Во время процесса детали очищаются, а затем погружаются в кислотную пассивирующую ванну.

Почему это сделано?

После изготовления детали из нержавеющей стали она должна пройти процесс пассивации, чтобы улучшить внешний вид и функциональность детали. В процессе изготовления детали на ее поверхности может оставаться жир и другие вещества.Эти вещества могут образовывать железо, которое замедляет образование оксидной пленки, необходимой для защиты деталей из нержавеющей стали от коррозии. После пассивации поверхность металла очищается от дефектов и готова к грунтованию и окраске.

Как это делается?

Процесс пассивации состоит из двух этапов. Первым делом необходимо тщательно очистить деталь от любых веществ, попавших на ее поверхность в процессе изготовления. Этот шаг жизненно важен для процесса пассивации, поскольку загрязнение может вызвать повреждение металла.

На втором этапе сталь погружается в пассивирующую ванну. Для кислотной ванны можно использовать три различных подхода:

• Пассивация азотной кислотой
• Азотная кислота с пассивацией дихроматом натрия
• Пассивация лимонной кислотой

Пассивирующая ванна удаляет частицы железа с поверхности металла и образует защитную пленку на детали. Защитная пленка представляет собой пассивный оксидный слой, который придает металлу стойкость к ржавчине, улучшая внешний вид и функциональность детали.После проверки на соответствие требованиям тестирования деталь проходит процесс пассивации и готова к использованию. Как правило, это испытание можно проводить для солевого тумана, погружения в воду и влажности.

Интересуетесь, как функциональная отделка может улучшить характеристики и внешний вид вашего продукта? Пассивация — лучший способ обеспечить долговечность деталей, устойчивых к коррозии. Позвоните в ECF для получения дополнительной информации.

Процесс пассивации от экспертов по наплавке RP Abrasives

Что делает пассивация металла?

По сути, процесс пассивации делает нержавеющую сталь более устойчивой к коррозии или ржавчине.Нержавеющая сталь никогда не бывает на 100% стойкой к ржавчине, но при правильных методах она будет как можно ближе.

Пассивирующая нержавеющая сталь удаляет микроскопические частицы железа, которые могли отложиться во время производственных операций, а также те, которые находятся внутри детали, которая находится близко к поверхности. При удалении железа хром из нержавеющей стали вступает в реакцию с кислородом, образуя невидимый защитный слой. Чтобы сталь считалась «нержавеющей», она должна иметь содержание хрома более 10,5%.

Чего не делает пассивация?

Как правило, пассивация не удаляет существующие пятна или ржавчину.Для этого требуются другие методы, такие как легкая абразивная обработка, дробеструйная обработка, галтовка, а иногда и шлифование. Пассивация также не удаляет окалину, черные оксиды и следы ожогов от сварки.

Как работает пассивация нержавеющей стали?

Пассивирование нержавеющей стали — это профилактическая мера, которая отводит свободное железо от деталей из нержавеющей стали или титана, что может вызвать коррозию.

Чтобы сталь классифицировалась как «нержавеющая», она должна иметь содержание хрома более 10.5 процентов. Хром помогает железной части стали сопротивляться соединению с кислородом, в результате чего возникает ржавчина. нержавеющая сталь может ржаветь, но гораздо меньше, чем другие сплавы.

Этот процесс повысит устойчивость ваших деталей к коррозии и предоставит вашим клиентам более качественный и эстетичный продукт. Поскольку нержавеющая сталь стоит дорого, пассивация стоит вложенных средств.

Как работает химическая пассивация?

В процессе химической пассивации RP Abrasives используются кислоты и деионизированная вода, чтобы сделать стальную поверхность «пассивной» и, следовательно, менее подверженной коррозии или ржавчине из-за факторов окружающей среды, таких как воздух или вода.Многие из наших существующих клиентов из медицинской и пищевой промышленности просили нас предоставить эти услуги, поскольку они часто необходимы в их собственных отраслях. Когда мы начали расширять наши возможности для удовлетворения потребностей наших клиентов, мы вскоре обнаружили, что можем предоставлять эту услугу самостоятельно.

Мы используем раствор на основе лимонной кислоты для пассивирования нержавеющей стали и титана, потому что это наиболее эффективный и экологически чистый доступный вариант. Он очень избирательно удаляет только свободные утюги на поверхности детали или вблизи нее.

Травление и пассивация

Нержавеющая сталь может подвергнуться коррозии в процессе эксплуатации при загрязнении поверхности. И травление, и пассивация — это химическая обработка поверхности нержавеющей стали для удаления загрязнений и содействия образованию сплошной пассивной пленки из оксида хрома. Травление и пассивация представляют собой кислотную обработку, и ни одна из них не удаляет жир или масло. Если изделие загрязнено, возможно, потребуется использовать моющее средство или щелочь перед травлением или пассивацией.

Травление

Травление — это удаление любой высокотемпературной окалины и любого прилегающего слоя металла с низким содержанием хрома с поверхности нержавеющей стали химическими средствами.

Если сталь нагревается сваркой, термообработкой или другими способами до точки, где можно увидеть окрашенный оксидный слой, на поверхности стали под оксидным слоем имеется обедненный хромом слой. Более низкое содержание хрома снижает коррозионную стойкость.Чтобы восстановить наилучшую стойкость к коррозии, необходимо удалить поврежденный металлический слой, обнажив полностью легированную поверхность из нержавеющей стали. При механическом удалении могут остаться абразивные или другие частицы (влияющие на коррозионную стойкость) или это может оказаться непрактичным, поэтому обычно используются химические средства.

Процедуры, включающие травильные растворы азотной (HNO ₃ ) и фтористоводородной (HF) кислот, удаляют окалину и нижележащий обедненный хромом слой и восстанавливают коррозионную стойкость.Растворы для травления также удаляют загрязнения, такие как частицы железа и оксида железа. Существуют растворы для травления, отличные от смесей азотной и фтористоводородной кислот, и они могут использоваться для специальных применений.

Травильные пасты, в которых раствор смешивается с инертным носителем, обычно используются для обработки отдельных участков, например сварных швов.

Травление включает удаление металла и изменение или уменьшение яркости металла.

Электрополировка — полезная альтернатива травлению.Удаление металла достигается, но обычно в результате получается блестящая, гладкая и более стойкая к коррозии поверхность.

Пассивация

Пассивация — это обработка поверхности нержавеющих сталей, часто кислотными растворами (или пастами), для удаления загрязнений и содействия образованию пассивной пленки на только что созданной поверхности (например, путем шлифования, обработки или механического повреждения).

Обычная пассивирующая обработка включает растворы или пасты азотной кислоты (HNO ₃ ), которые очищают стальную поверхность от свободных железных загрязнений.Следует проявлять осторожность при выборе и использовании процедур пассивации, чтобы гарантировать, что выбранная обработка будет нацелена на загрязняющие вещества. Пассивация также способствует быстрому образованию пассивной оксидной пленки на поверхности стали. Пассивация обычно не приводит к заметному изменению внешнего вида стальной поверхности.

В растворах для травления и пассивации могут использоваться опасные кислоты, которые при неправильном обращении могут нанести вред как оператору, так и окружающей среде. Кислоты для травления нержавеющих сталей вызывают сильную коррозию углеродистой стали.

Важно, чтобы все кислоты были тщательно удалены путем ополаскивания компонента после завершения процесса. Остаточная фтористоводородная кислота вызовет точечную коррозию.

Может оказаться полезным нейтрализовать кислоту щелочью перед стадией промывки.

Стандарт ASTM A380 по очистке, удалению окалины и пассивации деталей, оборудования и систем из нержавеющей стали является ценным источником информации о процедурах травления и пассивации.Другие источники информации можно получить, связавшись с ASSDA.

На коррозионную стойкость нержавеющей стали влияет шероховатость поверхности после полировки с заметным снижением коррозионной стойкости по мере увеличения шероховатости поверхности выше значения R _— , составляющего около 0,5 микрометра. Это примерно соответствует поверхности, полученной шлифованием абразивом зернистостью 320.

Для повышения коррозионной стойкости механически полированных поверхностей можно использовать пассивацию или электрополировку.

Безопасность

Для травления и пассивации используются сильные кислоты, при этом следует соблюдать обычные меры предосторожности. Подробные рекомендации можно найти в паспортах безопасности материалов и на упаковке продукта.

Дополнительную информацию о травлении и пассивации можно получить, связавшись с ASSDA.

Пассивирование — Walter Surface Technologies

Коррозионная стойкость нержавеющей стали и других металлов зависит исключительно от состояния поверхности металла, особенно от количества присутствующих на поверхности оксидов (пассивный слой).Явления пассивации (изменения, происходящие на поверхности нержавеющей стали) могут изменить скорость коррозии, чтобы сделать сталь более устойчивой к коррозии (пассивной).

Рис.1: Процесс репассивации нержавеющей стали

Химический состав пассивного слоя нержавеющей стали отличается от основного состава металлического сердечника под ним:

• Примерно 65% Cr + оксид хрома
• Примерно 35% Fe + оксид железа
• Очень низкое процентное содержание молибдена и никеля

Явления пассивации не всегда приводят к пассивным условиям.Цветная оксидная пленка, которая появляется на нержавеющей стали во время сварки, и черная окалина, образующаяся во время горячей прокатки, менее защитны.

Явления пассивации не всегда приводят к пассивным состояниям. Цветная оксидная пленка, которая появляется на нержавеющей стали во время сварки, и черная окалина, образующаяся во время горячей прокатки, менее защитны.
Защитный оксидный слой обычно имеет толщину около 1,5-2,5 нм и виден в специализированные микроскопы (ПЭМ). Хром имеет сильное сродство с кислородом, что делает хром очень реактивным по отношению к стали в богатой кислородом среде.Хром имеет тенденцию к образованию очень стабильных оксидов и гидроксидов. Эти соединения подавляют нежелательные реакции, которые могут привести к коррозии нержавеющей стали. Поскольку нержавеющая сталь содержит 11% и более хрома, она притягивает оксиды к своей поверхности, образуя защитный слой. Электронная проводимость пассивного слоя вызывает химические окислительно-восстановительные процессы, которые останавливают коррозионный контур.

Процентное содержание хрома и других веществ, присутствующих в стали, является одним из факторов, влияющих на качество пассивного слоя.Сталь серии AISI 200 будет иметь более низкую коррозионную стойкость, чем сталь AISI 304, которая имеет более низкую концентрацию никеля. При меньшем количестве никеля металл не может быстро преобразовать пассивный слой после абразивных процессов и травления.

Еще одним ключевым фактором качества пассивного слоя является обработка поверхности нержавеющей стали. Электрохимическая полировка нержавеющей стали обеспечивает:

• Гладкую и однородную зернистую микроструктуру пассивного слоя
• Улучшенную адгезию к поверхности по мере уменьшения шероховатости
• Более свободная миграция атомов хрома к поверхности
• Лучшее химическое взаимодействие с окружающим кислородом, что способствует увеличению толщины пассивного слоя.

Рис. 2: электрополированная нержавеющая сталь

Если поверхность подвергалась механическому истиранию (матовая):

• Микроструктура неоднородна.
• Загрязненные абразивные вещества сцепляются с поверхностью, становясь точками точечной коррозии.
• Пассивный слой истончается.

Термодинамические характеристики (температура, окислительная среда и т. Д.) Определяют, может ли пассивный слой регулироваться, стабилизироваться и становиться более прочным с течением времени.
При стандартной эксплуатации качество пассивного слоя не зависит от:

• Чистого воздуха
• Чистой воды
• Пассивации в концентрированной азотной кислоте при 5% — 30%

Следующие факторы определяют время, необходимое для получения нержавеющей стали. пассивация 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 Пассивный слой определяется процентным содержанием легирующих веществ в стали и тем, способствуют ли термодинамические условия окружающей среды компактному, химически стабильному слою.Время пассивации определяется различными средами, в которых подвергается сталь. Электрополировка — лучший метод получения однородной пассивированной поверхности нержавеющей стали, свободной от загрязнений.

Рис.3: Электрополировка и пассивация компонента AISI 304

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.