Нержавеющая сталь может корродировать, если свободное железо или агрессивные химикаты разрушают хромооксидную пленку. Вот где вступает в дело пассивация. Эта химическая обработка дополнительно повышает коррозионную стойкость нержавеющей стали и продлевает срок ее службы.
Содержание:
Что такое пассивация?
Пассивация — это химическая обработка поверхности нержавеющей стали и других сплавов, которым требуется коррозионная стойкость. Пассивация удаляет свободное железо с поверхности металла азотной или лимонной кислотой, что позволяет сформировать устойчивый, богатый хромом оксидный слой и улучшить коррозионную стойкость.
История пассивации
История пассивации восходит примерно к 1800-м годам. В 1790 году во время электрохимического эксперимента химик Джеймс Кейр заметил, что железо не корродирует, когда находится в ванне с крепкой азотной кислотой. Однако он также заметил, что когда тот же раствор разбавляют водой, железо в нем корродирует. В 1836 году швейцарский химик по имени Кристиан Фридрих Шёнбейн согласился с Кейром, что если железо опустить в крепкую кислоту, оно может выдержать слабую кислоту.
Популярный британский электрохимик Майкл Фарадей выдвинул гипотезу в ответ на Шёнбейна. Он объяснил, что сильная кислота образовала оксидную пленку, которая могла вызвать пассивное состояние. В конце концов, химики и металлурги исследовали эту идею, чтобы еще больше способствовать пассивации.
Процесс пассивации: как это работает
Процесс пассивации обычно состоит из следующей пошаговой разбивки:
1. очищающий
Первое, что необходимо сделать для обеспечения гладкой и эффективной пассивации, — тщательно очистить материал, удалив масла, смазки, пыль и другие загрязнения с помощью щелочного очистителя.
2. Химическая пассивация
Здесь компонент погружается в пассивирующий раствор, который представляет собой либо лимонную, либо азотную кислоту. Раствор лимонной кислоты обычно предпочтительнее из-за проблем с безопасностью для окружающей среды, хотя он медленнее азотной кислоты, за исключением случаев использования с ультразвуковыми машинами. Компонент оставляют в ванне на некоторое время и при определенной температуре для формирования оксидного слоя. Нержавеющая сталь обычно обрабатывается в ванне с азотной кислотой при температуре 35–65 °C в течение 20–30 минут.
3. Промывка и сушка.
После завершения химической пассивации деталь тщательно промывают и сушат на воздухе, чтобы удалить весь кислотный раствор и любые другие остатки.
Виды пассивации
Два основных типа химической пассивации следующие:
1. Пассивация лимонной кислотой
Это органически произведенная кислота, поскольку ее получают из цитрусовых, что делает ее безопасной для людей и нетоксичной для окружающей среды. Пассивация лимонной кислотой очень эффективна почти для всех марок стали и соответствует всем отраслевым стандартам.
2. Пассивация азотной кислотой
Азотная кислота в основном эффективна для снижения риска травления, известного как флэш-атака, во время пассивации нержавеющих сталей, которые менее устойчивы к коррозии. Для этого добавляют некоторые химикаты, например, дихромат натрия, одновременно увеличивая концентрацию и температуру азотной кислоты. Однако это делает азотную кислоту очень опасной для атмосферы и рабочих, поскольку химикат дихромат натрия, как известно, является канцерогеном.
Пассивация нержавеющей стали
Нержавеющая сталь — это сплав железа, никеля и хрома; именно хром в ней дает ей способность к самопассивации. Он связывается с кислородом, образуя пассивную пленку или слой, который естественным образом устойчив к коррозии.
Однако важно пассивировать нержавеющую сталь при использовании в таких процессах, как механическая обработка, сварка или изготовление. Это связано с тем, что в процессе вводятся некоторые загрязняющие вещества, поэтому необходимо провести пассивацию для дальнейшего повышения ее коррозионной стойкости. Пассивировать нержавеющую сталь означает обрабатывать ее кислотным раствором, который удаляет свободное железо и укрепляет защитный оксидный слой на поверхности. Пассивация помогает ей противостоять точечной коррозии и изменению цвета, что делает ее пригодной для высокоточных применений.
Пассивация против травления
| Особенность | пассивация | маринование |
|---|---|---|
| Цель | Улучшить оксидный слой | Удалить накипь/окислы |
| Кислотная сила | Мягкий (лимонный/азотный) | Сильный (фтористоводородный, азотный) |
| Воздействие на поверхность | Без травления | Поверхность протравлена |
| Общего пользования | Пост-очистка | После сварки |
Преимущества пассивации
- Он повышает устойчивость к коррозии и предотвращает риск отказов, вызванных коррозией металлических компонентов при использовании в определенных областях применения.
- Обеспечивает более длительный срок службы компонентов.
- Улучшает чистоту деталей, делая их пригодными для медицинского, пищевого и другого чувствительного использования.
- Процесс экономически эффективен.
- Обеспечивает безопасность продукции и гигиену за счет соответствия отраслевым стандартам, тем самым повышая контроль качества.
Ограничения и соображения
- Подходит не для всех металлов (например, углеродистой стали, алюминия).
- Для эффективности требуется надлежащая предварительная очистка.
- Поверхностное загрязнение может препятствовать образованию пассивного слоя.
- Повторная пассивация может потребоваться после многократного воздействия агрессивных химикатов или повторной обработки.
Применение пассивации
- Он играет важную роль в обеспечении качества в фармацевтической промышленности.
- Используется для переработки и хранения пищевых продуктов.
- Важно для производства компонентов и деталей в аэрокосмической отрасли, где коррозионная стойкость имеет решающее значение.
- В медицинском секторе — для изготовления имплантатов и других медицинских инструментов.
- Защищает трубопроводы и клапаны в нефтегазовой промышленности.
FAQ
1. Как часто следует проводить пассивацию?
Зависит от использования. Обычно рекомендуется проводить повторную пассивацию ежегодно, однако компоненты, подвергающиеся воздействию экстремальных условий и эксплуатации, следует подвергать повторной пассивации чаще.
2. Пассивация лучше покрытия?
Оба процесса играют важную роль; ни один из них не лучше другого. Пассивация сохраняет естественную поверхность металла, тогда как покрытия добавляют слой. Лучший выбор зависит от области применения, стоимости и желаемой долговечности.
3. В чем разница между травлением и пассивацией?
При травлении используются более сильные кислоты для удаления окислов и окалины путем травления металла.
Пассивация заключается в химической обработке поверхности для усиления защитного оксидного слоя без изменения размеров металла.
4. Какие отраслевые стандарты регламентируют пассивацию?
ASTM A967: Широко используется в США для пассивации нержавеющей стали. Определяет методы испытаний и принятые кислотные растворы.
ASTM A380: Стандарт практики для очистки, пассивации нержавеющей стали и деталей оборудования.
BS EN 2516: Британский стандарт пассивации сталей и дезактивации сплавов на основе никеля.
ISO 16048: Международный стандарт, содержащий аналогичные рекомендации по химической пассивации.
5. Можно ли удалить пассивацию?
Да, его можно удалить двумя способами: Первый способ — это возможность саморазрушения пассивного слоя. Второй способ — это удаление его полировкой или сваркой.