Pasywacja – proces obróbki powierzchni

Pasywacja – proces obróbki powierzchni

Ostatnia aktualizacja 29/08, czas na przeczytanie: 5 minut

Części po procesie pasywacji

Jednym z krytycznych wyzwań dla metalurgów jest ochrona materiału przed korozją i wszelkimi innymi zanieczyszczeniami w procesach produkcyjnych, takich jak obróbka skrawaniem, wytwarzanie i spawanie, które tworzą zanieczyszczenia, wtrącenia, tlenki metali oraz chemikalia, smary i oleje.W przypadku ich wystawienia na działanie powietrza i wody wiele metali jest podatnych na korozję.Spowoduje to naprężenie części metalowej i może mieć destrukcyjny wpływ podczas produkcji lub końcowego zastosowania produktu.Istnieje więc potrzeba ochrony części metalowej przed tymi zanieczyszczeniami i korozją.Jednym z takich procesów jestpasywacja metali, proces dostarczania cienkiej i jednolitej warstwy tlenkuaby zwiększyć odporność na korozję, wydłużyć żywotność części, usunąć zanieczyszczenia z powierzchni, zmniejszyć ryzyko zanieczyszczenia części i wydłużyć okresy pomiędzy konserwacjami systemu.

Jak to działa?

Aby chronić różne stopy metali przed korozją, powszechnie stosuje się przemysłową chemiczną metodę wykańczania jako proces poprodukcyjny znany jako pasywacja.W tym procesie na ogół stosuje się łagodne utleniacze, takie jak kwas azotowy i cytrynowy.Egzogeniczne wolne żelazo, siarczki i inne obce cząstki z powierzchni mogą być usuwane przez te kwasy i tworzą warstwę tlenku lub warstwę, która będzie działać jako tarcza ochronna.Zmniejsza to prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji chemicznej między materiałem metalicznym a powietrzem, która zapewnia ochronę powierzchni przed korozją bez zmiany jej wyglądu.Krytyczną częścią tego procesu jest to, że kwas nie powinien wpływać na sam metal.

Etapy procesu pasywacji

Proces pasywacji składa się głównie z trzech etapów, które tworzą cienką i jednolitą warstwę tlenku na metalicznej powierzchni.

Krok 1: Czyszczenie komponentów

Oczyszczanie części metalowych, tj. usuwanie wszelkich olejów powierzchniowych, chemikaliów lub zanieczyszczeń pozostałych po obróbce, jest początkiem procesu pasywacji.Czyszczenie elementów odgrywa kluczową rolę w tym procesie, bez tego etapu ciała obce na powierzchni metalu ograniczą skuteczność pasywacji.

Krok 2: Zanurzanie w kąpieli kwasowej

Aby usunąć wszelkie wolne cząsteczki żelaza z powierzchni, po etapie czyszczenia następuje zanurzenie elementu w kąpieli kwasowej.Istnieją trzy popularne podejścia stosowane na tym etapie procesu

Krok 3:Kąpiel w kwasie azotowym

Tradycyjnym podejściem do pasywacji jest kwas azotowy, który najskuteczniej redystrybuuje strukturę molekularną powierzchni metalu.Jednak kwas azotowy ze względu na swoją klasyfikację jako materiał niebezpieczny ma pewne wady.Emituje toksyczne gazy, które są niebezpieczne dla środowiska i mogą wymagać dłuższego czasu przetwarzania przy specjalnym postępowaniu.

Krok 4:Kwas azotowy z kąpielą dwuchromianu sodu

Włączenie dichromianu sodu do kwasu azotowego intensyfikuje proces pasywacji niektórych stopów.To podejście jest mniej powszechną opcją, ponieważ dwuchromian sodu zwiększa zagrożenia związane z kąpielami w kwasie azotowym.

Kąpiel z kwaskiem cytrynowym

Kąpiel w kwasie cytrynowym jest bezpieczniejszą alternatywą dla kwasu azotowego w procesie pasywacji.Nie emituje żadnych toksycznych gazów, nie wymaga specjalnej obsługi, a także jest przyjazny dla środowiska.Związki pasywacji kwasem cytrynowym groziły wzrostem organicznym i pleśnią, co do których trudno było uzyskać akceptację.W ostatnich latach innowacje wyeliminowały te problemy, czyniąc to podejście opłacalnym.

Aby przywrócić metalowi odporność na korozję do stanu surowego, niezależnie od zastosowanego podejścia, ten proces kąpieli powoduje reakcję chemiczną na powierzchni elementu.Spowoduje to dodanie cienkiej i jednolitej warstwy filmu tlenkowego z niewielką lub zerową obecnością cząsteczek żelaza.

Metody pasywacji

1.  Zanurzenie w zbiorniku:Element zostanie zanurzony w zbiorniku z roztworem chemicznym, co jest korzystne dla jednoczesnej obróbki wszystkich powierzchni produkcyjnych w celu uzyskania jednolitego wykończenia i optymalnej odporności na korozję.

2. Krążenie:Jest szczególnie zalecany do rurociągów, które będą przenosić żrące ciecze, w których roztwór chemiczny krąży w systemie rurociągów.

3. Aplikacja w sprayu:Roztwór chemiczny jest rozpylany na powierzchnię elementu.Właściwa utylizacja kwasu i procedury bezpieczeństwa są niezbędne dla tego typu metodologii i są korzystne dla uzdatniania na miejscu.

4. Aplikacja żelu:Nakładając pasty lub żele na powierzchnię elementu, można przeprowadzić ręczną obróbkę.Jest to korzystne dla punktowej obróbki spawów i innych skomplikowanych obszarów, które wymagają ręcznej obróbki detali.

Jakie materiały można pasywować?

·       Anodowaniez aluminium i tytanu.

·       Materiały żelazne, takie jak stal.

·       Stal nierdzewna, która może mieć powierzchnię z tlenku chromu.

·       Nikiel, niektóre zastosowania zawierają fluorek niklu.

·       Silikon, dwutlenek krzemu stosowany w przemyśle półprzewodnikowym.

Zastosowania procesu pasywacji

W celu zwiększenia trwałości i długowieczności szereg branż wykorzystuje komponenty, których producenci zakończyli produkcję w procesie pasywacji.

Medyczny:W sektorze opieki zdrowotnej, aby zmniejszyć szkodliwe zanieczyszczenie krzyżowe sprzętu medycznego, profesjonaliści stosują proces pasywacji.Warstwa tlenku na powierzchniach pasywnych chroni przed mikroskopijnymi zanieczyszczeniami, prowadząc do czystej i gładkiej powierzchni, która jest łatwiejsza do sterylizacji.

Żywność i napoje:Wymagania sanitarne są istotnymi czynnikami dla wielu gałęzi przemysłu. Aby zmniejszyć ryzyko korozji i rdzewienia sprzętu lub obsługiwanych produktów końcowych, najważniejsza jest pasywacja komponentów.

Przemysł lotniczy:Elementy, które mogą wymagać pasywacji, to części ze stali nierdzewnej, siłowniki, siłowniki hydrauliczne, elementy podwozia, drążki sterujące, elementy układu wydechowego w silnikach odrzutowych i elementy złączne kokpitu.

Ciężkie wyposażenie:Łożyska kulkowe i elementy złączne

Wojskowy:Broń palna i sprzęt wojskowy

Sektor energetyczny:Dystrybucja i transmisja mocy

Plusy i minusy procesu pasywacji

Zalety

·       Usuwanie pozostałości zanieczyszczeń po obróbce

·       Zwiększ odporność na korozję

·       Zmniejszone ryzyko zanieczyszczenia podczas procesu produkcyjnego

·       Zwiększona wydajność komponentów

·       Jednolite i gładkie wykończenie/wygląd

·       Błyszcząca powierzchnia

·       Łatwa do czyszczenia powierzchnia

Cons

·       Pasywacja nie jest skuteczna w usuwaniu zanieczyszczeń ze spawanych części.

·       W zależności od określonego stopu metalu należy zachować temperaturę i rodzaj kąpieli chemicznej.Zwiększy to koszt i złożoność procesu.

·       Kąpiel kwasowa może uszkodzić niektóre stopy metali, które mają niską zawartość chromu i niklu.Nie można ich więc pasywować.

Często zadawane pytania dotyczące pasywacji

1.  Czy pasywacja to to samo co wytrawianie?

Nie, proces wytrawiania usuwa wszystkie zanieczyszczenia, topniki i inne zanieczyszczenia z powierzchni spawanych części i przygotowuje je do pasywacji.Trawienie nie chroni stali przed korozją, jedynie oczyszcza powierzchnię do pasywacji.

2.  Czy pasywacja zabezpiecza stal nierdzewną przed korozją?

Nie, nie ma czegoś takiego jak 100% odporność na korozję.Jednak części ze stali nierdzewnej mają wyjątkowo długą żywotność dzięki procesowi pasywacji.

3.  Czy pasywacja stali nierdzewnej jest opcjonalna?

Nie, pasywacja jest niezbędnym procesem w przypadku elementów ze stali nierdzewnej.Element będzie podatny na atak korozji w bardzo krótkim czasie bez procesu pasywacji.