El acero inoxidable puede corroerse si el hierro libre o productos químicos agresivos dañan la película de óxido de cromo. Aquí es donde entra en juego la pasivación. Este tratamiento químico mejora aún más la resistencia a la corrosión del acero inoxidable y prolonga su vida útil.
¿Qué es la pasivación?
La pasivación es un tratamiento químico de superficie para acero inoxidable y otras aleaciones que requieren resistencia a la corrosión. La pasivación elimina el hierro libre de la superficie metálica con ácido nítrico o cítrico, lo que permite la formación de una capa estable de óxido rico en cromo que mejora la resistencia a la corrosión.
Historia de la pasivación
La historia de la pasivación se remonta aproximadamente al siglo XIX. En 1800, durante un experimento electroquímico, el químico James Keir observó que el hierro no se corroía al sumergirlo en un baño de ácido nítrico fuerte. Sin embargo, también observó que, al diluir la misma solución con agua, el hierro se corroía. En 1790, el químico suizo Christian Friedrich Schönbein coincidió con Keir en que, si el hierro se sumergía en un ácido fuerte, podía resistir un ácido débil.
El popular electroquímico británico Michael Faraday formuló una hipótesis en respuesta a Schönbein. Explicó que el ácido fuerte formaba una capa de óxido que podría haber causado la pasivación. Con el tiempo, químicos y metalúrgicos exploraron la idea para promover aún más la pasivación.
Proceso de pasivación: cómo funciona
El proceso de pasivación generalmente consta del siguiente desglose paso a paso:
1. limpieza
Lo primero que hay que hacer para asegurar una pasivación suave y eficaz es limpiar a fondo el material eliminando aceites, grasas, polvo y otros contaminantes utilizando un limpiador alcalino.
2. Pasivación química
En este caso, el componente se sumerge en la solución de pasivación, que puede ser ácido cítrico o nítrico. Generalmente, se prefiere la solución de ácido cítrico por cuestiones de seguridad ambiental, aunque es más lenta que el ácido nítrico, excepto cuando se utiliza con máquinas ultrasónicas. El componente se deja en el baño durante un tiempo y a una temperatura determinada para que se forme la capa de óxido. El acero inoxidable se trata típicamente en un baño de ácido nítrico a 35-65 °C durante 20-30 minutos.
3. Enjuague y Secado
Una vez realizada la pasivación química, el componente se enjuaga bien y se seca al aire para eliminar toda la solución ácida y cualquier otro residuo.
Tipos de pasivación
Los dos tipos principales de pasivación química son los siguientes:
1. Pasivación con ácido cítrico
Este ácido se produce orgánicamente, ya que se obtiene de cítricos, lo que lo hace seguro para el manejo humano y no tóxico para el medio ambiente. La pasivación con ácido cítrico es muy eficaz con casi todos los grados de acero y cumple con todos los estándares de la industria.
2. Pasivación con ácido nítrico
El ácido nítrico es principalmente eficaz para reducir el riesgo de ataque por corrosión, conocido como ataque instantáneo, durante la pasivación de aceros inoxidables menos resistentes a la corrosión. Para ello, se añaden sustancias químicas, como el dicromato de sodio, a la vez que se aumenta la concentración y la temperatura del ácido nítrico. Sin embargo, esto hace que el ácido nítrico sea muy peligroso para la atmósfera y los trabajadores, ya que el dicromato de sodio es un carcinógeno conocido.
Pasivación de acero inoxidable
El acero inoxidable es una aleación de hierro, níquel y cromo; el cromo que contiene le confiere la capacidad de autopasivarse. Se une al oxígeno para formar una película o capa pasivante, naturalmente resistente a la corrosión.
Sin embargo, es importante pasivar el acero inoxidable cuando se utiliza en procesos como mecanizado, soldadura o fabricación. Esto se debe a que se introducen algunos contaminantes en el proceso, por lo que será necesario realizar la pasivación para reforzar aún más su resistencia a la corrosión. Pasivar el acero inoxidable significa tratarlo con una solución ácida que elimina el hierro libre y refuerza la capa protectora de óxido en la superficie. La pasivación lo ayuda a resistir las picaduras y la decoloración, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta precisión.
Pasivación vs. Decapado
| Característica | Pasivación | Decapado |
|---|---|---|
| Proposito | Mejorar la capa de óxido | Eliminar incrustaciones/óxidos |
| Fuerza ácida | Suave (cítrico/nítrico) | Fuerte (fluorhídrico, nítrico) |
| Impacto de superficie | Sin grabado | La superficie está grabada |
| Uso común | Post-limpieza | Post-soldadura |
Beneficios de la pasivación
- Mejora la resistencia a la corrosión y previene el riesgo de fallos provocados por la corrosión de componentes metálicos cuando se utiliza en determinadas aplicaciones.
- Garantiza una mayor vida útil de los componentes.
- Mejora la limpieza de los componentes, haciéndolos adecuados para usos médicos, alimentarios y otros usos sensibles.
- El proceso es rentable.
- Garantiza la seguridad de los productos y la higiene gracias a su cumplimiento de los estándares de la industria, mejorando así la garantía de calidad.
Limitaciones y consideraciones
- No apto para todos los metales (por ejemplo, acero al carbono, aluminio).
- Requiere una limpieza previa adecuada para que sea eficaz.
- La contaminación de la superficie puede dificultar la formación de la capa pasiva.
- Es posible que sea necesaria una nueva pasivación después de una exposición repetida a productos químicos agresivos o un nuevo mecanizado.
Aplicaciones de la pasivación
- Desempeña un papel vital a la hora de garantizar la garantía de calidad en la industria farmacéutica.
- Se utiliza para procesar y almacenar alimentos.
- Importante para la producción de componentes o piezas en aplicaciones aeroespaciales donde la resistencia a la corrosión es crítica.
- En el sector médico, para fabricar implantes y otros instrumentos médicos.
- Protege tuberías y válvulas en la industria del petróleo y el gas.
Preguntas Frecuentes
1. ¿Con qué frecuencia se debe realizar la pasivación?
Depende del uso. Generalmente, se recomienda repasivar anualmente; sin embargo, los componentes expuestos a ambientes extremos y al uso deben repasivarse con mayor frecuencia.
2. ¿Es la pasivación mejor que el recubrimiento?
Ambos procesos desempeñan un papel importante; ninguno es superior al otro. La pasivación preserva la superficie natural del metal, mientras que los recubrimientos añaden una capa. La mejor opción depende de la aplicación, el coste y la durabilidad deseada.
3. ¿Cuál es la diferencia entre decapado y pasivación?
El decapado utiliza ácidos más fuertes para eliminar óxidos y sarro grabando el metal.
La pasivación se centra en el tratamiento químico de la superficie para mejorar la capa protectora de óxido sin cambiar las dimensiones del metal.
4. ¿Cuáles son los estándares de la industria que guían la pasivación?
ASTM A967: Ampliamente utilizada en EE. UU. para la pasivación de acero inoxidable. Especifica los métodos de prueba y las soluciones ácidas aceptadas.
ASTM A380: Norma de práctica para limpieza, pasivación de acero inoxidable y piezas de equipos.
BS EN 2516: Norma británica para pasivar aceros y descontaminar aleaciones con base de níquel.
ISO 16048: Norma internacional que proporciona directrices similares para la pasivación química.
5. ¿Se puede eliminar la pasivación?
Sí, se puede eliminar de dos maneras: la primera es que la capa pasiva se deteriore por sí sola. La segunda es eliminarla mediante pulido o soldadura.