Пассивация нержавеющей стали: всё, что нужно знать

Нержавеющая сталь применяется практически во всех отраслях благодаря своим превосходным свойствам. Однако со временем нержавеющая сталь подвергается деградации и требует соответствующей обработки.

Если вы хотите узнать, что такое пассивация нержавеющей стали и какими методами она достигается, прочитайте это руководство.

Что такое пассивация нержавеющей стали?

Пассивация нержавеющей стали — это процесс, при котором с поверхности нержавеющей стали удаляются свободные молекулы железа.

Нержавеющая сталь — это сплав, созданный из хрома, железа и других элементов, а железо склонно к ржавлению. Слои хрома на нержавеющей стали помогают защитить её от коррозии.

Пассивация нержавеющей стали гарантирует удаление всех загрязнений с её поверхности, чтобы хром мог образовать оксидный слой.

Если загрязнения присутствуют, этот слой не будет обеспечивать достаточную защиту. Процесс обеспечивает стойкость к коррозии и повышает долговечность нержавеющей стали.

Почему пассивация необходима для нержавеющей стали?

Железо известно своими различными свойствами, но оно не обеспечивает коррозионную стойкость. Поэтому нержавеющая сталь создаётся путём смешивания элементов, среди которых хром обеспечивает коррозионную стойкость.

Тем не менее пассивация по-прежнему крайне важна по ряду причин, а именно:

Защита от коррозии

Железо — основной элемент нержавеющей стали, и оно даёт преимущества, но корродирует при воздействии кислорода и воды. В этом случае пассивация позволяет очистить поверхность и создаёт защитный слой на нержавеющей стали, обеспечивая её эксплуатационные характеристики.

Удаление загрязнений

Загрязнения всегда остаются в процессе производства, как бы аккуратно вы ни работали. Даже обрабатывающий инструмент склонен оставлять загрязнения, что приводит к окислению и, как следствие, к коррозии.

Процесс пассивации сопровождается очень тщательной очисткой, благодаря чему загрязнения удаляются с поверхности.

Повышенная обрабатываемость

Применение пассивации нержавеющей стали не изменяет её состав и даже не влияет на её обрабатываемость. Напротив, она обеспечивает защиту от коррозии и делает сталь более технологичной при обработке.

3 этапа процесса пассивации нержавеющей стали

Процесс пассивации нержавеющей стали включает три ключевых этапа:

Очистка поверхности

На первом этапе детали из нержавеющей стали очищают от всех видов загрязнений. Для очистки используется щелочной обезжириватель, так как он способен удалять такие загрязнения, как частицы, пыль, химикаты или масло.

Процесс пассивации

Второй этап — основной, на нём поверхность нержавеющей стали обрабатывают погружением в лимонную или азотную кислоту. Это помогает удалить следы железа с поверхности.

Лимонная кислота доступна по цене и экологична, но склонна к образованию плесени. Азотная кислота более эффективна, но дороже и выделяет токсичные пары.

Испытания пассивированных компонентов

Сразу после пассивации компонентов проводятся испытания, чтобы убедиться, что процесс выполнен безупречно. Эти испытания следующие:

• Проводится испытание при высокой влажности: пассивированный компонент оставляют во влажной среде на сутки и проверяют его стойкость к влаге.
• Проводится испытание в соляном тумане: пассивированные детали помещают в камеру соляного тумана на два часа, чтобы оценить долговечность и коррозионную стойкость.
• Пассивированные компоненты также выдерживают в дистиллированной воде в течение суток, чтобы проверить признаки коррозии.
• На пассивированные компоненты также наносят сульфат меди, чтобы проверить, образует ли он отложения из-за наличия свободного железа.

Методы и технологии пассивации нержавеющей стали

Процесс пассивации нержавеющей стали включает следующие методы и технологии:

Пассивация лимонной кислотой

Пассивация лимонной кислотой экологична и создаёт на поверхности изделия из нержавеющей стали очень тонкий слой. Она удаляет загрязнения, а также свободное железо с поверхности. Благодаря меньшему вреду для окружающей среды это высокодоступный и эффективный метод пассивации.

Однако недостаток этого процесса в том, что на поверхности могут появляться плесневые образования, поэтому он не пользуется большой популярностью для пассивации.

Пассивация азотной кислотой

Пассивация азотной кислотой — это процесс, при котором нержавеющую сталь погружают в раствор азотной кислоты. Он помогает удалить свободное железо и повышает коррозионную стойкость. Производители предпочитают его благодаря высокой эффективности.

Однако из-за свойств азотной кислоты этот метод опасен. Более того, он даже небезопасен для окружающей среды.

Многие производители также добавляют дихромат натрия, который повышает эффективность процесса и обеспечивает высокую коррозионную стойкость. Тем не менее из-за опасности процесса он применяется реже.

Сравнение обеих методик

Процесс пассивации лимонной кислотой безопасен и мягок по сравнению с пассивацией азотной кислотой, а также обеспечивает лучшую стабильность. Однако он менее совместим со всеми типами сплавов нержавеющей стали и протекает медленнее, чем метод с азотной кислотой.

С другой стороны, пассивация азотной кислотой быстра, совместима с различными сплавами нержавеющей стали и более эффективна. Однако из-за вопросов безопасности и опасного характера это рискованный процесс.

Преимущества пассивации нержавеющей стали

Процесс пассивации нержавеющей стали приносит пользу, и некоторые из его преимуществ приведены ниже:

Повышенная коррозионная стойкость

Благодаря процессу пассивации нержавеющая сталь приобретает превосходную коррозионную стойкость. В случаях повреждения слоя хрома нержавеющая сталь может окисляться, но пассивация создаёт новый слой, который делает её высокоустойчивой к коррозии.

Увеличенный срок службы

Процесс пассивации может увеличить срок службы деталей из нержавеющей стали. Химическая обработка деталей повышает их прочность, а также обеспечивает улучшенную износостойкость.

Поэтому он может подойти для применений, где требуется долговечная деталь из нержавеющей стали.

Улучшенная эстетика поверхности

Пассивация улучшает финишную обработку поверхности детали и делает её высокоустойчивой к коррозии. Если на поверхности есть отпечатки пальцев или другие следы, пассивация придаёт ей более чистый вид, делая её привлекательной.

Факторы, влияющие на эффективность пассивации

Есть три наиболее важных фактора, которые влияют на эффективность пассивации и которые необходимо учитывать; они приведены ниже:

Влияние окружающей среды

Температура влияет на эффект пассивации. Если температура окружающей среды высокая, пассивация более эффективна.

Кроме того, на пассивацию влияют используемые чистящие средства. Если уровень хлоридов в моющем растворе высок, это может вызвать некоторую коррозию нержавеющей стали.

Состав материала

Состав материала — ещё один фактор, поскольку он влияет на эффективность процесса пассивации. Некоторые легирующие элементы, такие как никель или молибден, могут различаться, что влияет на прочность слоя оксида, и эффективность пассивации может снижаться.

Дополнительная обработка после пассивации

Чтобы получить успешный слой пассивации на нержавеющей стали, важно контролировать время нахождения детали в кислотной ванне. Её следует извлечь вовремя и правильно высушить; иначе на поверхности могут появиться пятна от воды или загрязнения.

Проблемы и риски при пассивации нержавеющей стали

Пассивация нержавеющей стали сопряжена с рядом проблем, которые приведены ниже:

• Очень важно правильно очищать нержавеющую сталь, чтобы предотвратить внедрённое железо. Если остатки железа остаются на поверхности, весь процесс может оказаться напрасным и привести к появлению коррозии.
• Вся деталь должна обрабатываться равномерно. В случае неравномерности процесса на детали может появиться коррозия.

Распространённые отраслевые стандарты пассивации нержавеющей стали

ASTM

ASTM — международная организация, которая установила стандарты пассивации нержавеющей стали, и относящиеся к этому процессу стандарты приведены ниже:

ASTM A967: В нём даётся чёткое определение пассивационных обработок для компонентов из нержавеющей стали, включая методы испытаний, очистку, удаление окалины и т. д.

ASTM A380: Этот стандарт содержит подходящие рекомендации по пассивации деталей из нержавеющей стали с использованием различных методов, таких как гидроструйная обработка и кислотное травление.

ASTM F86: В нём указана важность подготовки поверхности для предотвращения коррозии.

AMS

AMS расшифровывается как Aerospace Material Specifications (аэрокосмические спецификации материалов) и также касается материалов и стандартов, относящихся к аэрокосмической отрасли. Стандарты, относящиеся к нержавеющей стали, приведены ниже:

AMS 2700: В нём определяются температура, время погружения и концентрация для процесса пассивации.

AMS-QQ-P-35: Этот стандарт также охватывает очистку, пассивацию и удаление окалины с коррозионностойких компонентов, например в аэрокосмической и медицинской отраслях.

AMS-STD-753: Этот стандарт предусматривает методы испытаний для оценки пассивации компонентов из нержавеющей стали.

Лучшие практики для пассивированных деталей из нержавеющей стали

Процесс пассивации требует соблюдения некоторых лучших практик, чтобы его можно было эффективно выполнять; некоторые из них приведены ниже:

• Убедитесь, что перед началом процесса пассивации компонент чистый.
• Обязательно используйте дехлорированную воду, когда требуется промыть компоненты.
• Старайтесь разделять операции, чтобы минимизировать загрязнение.
• Оборудование, которое вы используете для пассивации нержавеющей стали, должно предназначаться только для этого процесса и не должно применяться для других процессов.
• Используйте надлежащую систему стеллажного хранения, чтобы избежать контакта металла с металлом.

Заключение

Пассивация нержавеющей стали повышает долговечность и коррозионную стойкость компонентов из нержавеющей стали, а поскольку такие компоненты столь широко применяются, этот процесс имеет большое значение.

Если вам также нужны пассивированные компоненты из нержавеющей стали на заказ, свяжитесь с нами по адресу DEK.

Часто задаваемые вопросы

Как безопасно и экономично пассивировать нержавеющую сталь?

Пассивация лимонной кислотой — самый безопасный и экономичный метод пассивации. Обязательно очистите деталь из нержавеющей стали перед началом процесса.

Сколько материала удаляет пассивация?

Она удаляет с поверхности ничтожно малое количество материала.

Как долго сохраняется пассивация на нержавеющей стали?

Длительность пассивации зависит от условий применения и окружающей среды, воздействию которой подвергаются компоненты, но при необходимости компоненты можно подвергнуть повторной пассивации.

Пассивация — это то же самое, что гальваническое покрытие?

Нет, при нанесении покрытия слой одного металла осаждается на другой, тогда как пассивация лишь создаёт слой оксида.