Пассивирование металла: назначение, технология, методы

Пассивирование стали

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.

Технология пассивации металла, виды и составы

Пассивация — это формирование на поверхности металла тонких оксидных или солевых пленок, которые защищают его от внешней коррозии. Такое покрытие препятствует контакту металла с кислородом и агрессивными средами. При пассивировании защитные пленки могут образовываться на металлической поверхности как естественным, так и искусственным путем. В первом случае они состоят из оксидов химических элементов, входящих в состав самого металла, а во втором могут включать в себя оксиды и соли других химических элементов. Например, чистый алюминий естественным способом образует очень стойкую оксидную пленку, поэтому устойчив к большинству видов коррозии. А вот изделия из его сплавов, содержащих химически активные компоненты, уже нуждаются в искусственной коррозионной защите и поэтому подвергаются пассивированию в солевых растворах.

Пассивацию широко применяют для защиты поверхностей изделий из стали, меди, никеля, алюминия и их сплавов. Даже защитные цинковые и кадмиевые покрытия пассивируют солями хрома для повышения их коррозионной и механической стойкости. Пассивирование металла вызывает образование на его поверхности слоя оксидов или солей толщиной в несколько микрон, что практически не влияет на геометрические размеры изделий. С другой стороны, такие пленки могут снижать контактную проводимость основного материала, но, как правило, в меньшей степени, чем слой корродированного металла.

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.

Химическое пассивирование и осветление цинковых покрытий

Химическое пассивирование и осветление цинковых покрытий

Слой цинка, полученный непосредственно из ванны цинкования, имеет матовый желтоватый оттенок. Блестящую поверхность он приобретает после следующих дополнительных операций:

  • промывка в холодной проточной воде;
  • погружение в 3%-ный раствор азотной кислоты при 1525 °С на 2-3 с;
  • промывка в холодной проточной воде;
  • пассивирование в 5%-ном растворе хромового ангидрида или в подкисленных растворах солей шестивалентного хрома: двухромовокислом калии, натрии или аммонии, также в течение 2-3 с (процесс часто называют хроматированием);
  • промывка в холодной проточной воде и сушка сжатым воздухом. Уменьшение толщины слоя цинка при пассивировании составляет около ~1 мкм.
Читайте также:
Расход профнастила с учетом нахлеста

Пассивирование цинковых покрытий является кратковременной, но весьма эффективной операцией повышения химической стойкости цинковых покрытий и придания им декоративной внешности.

Таблица 5.9. Составы электролитов для пассивирования и режимы работы.

Компоненты Состав электролита (г/л) и режимы работы
I II III IV
Двухромовокислый натрий 150-200 15-25 15-25
Хромовый ангидрид 100-150
Серная кислота 8-12 8-12
Азотная кислота 25-35 15-30 3-7
Сернокислый натрий 10-20 10-15
Температура, °С 15-35 15-30 15-30 15-30
Продолжительность, мин 0,1-0,3 До 0,2 0,1-0,5 0,5-1,0

Операции осветления в азотной кислоте и пассивирования можно объединить в одном растворе. Наиболее применяющиеся растворы для пассивирования цинка и режим работы приведены в табл. 5.9.

Раствор I пригоден для цианистых электролитов, в растворах II—IV происходит одновременное осветление и хроматирование. Раствор II пригоден для аммиакатных и кислых электролитов. Раствор III наиболее пригоден для крепежных деталей, подвергающихся после цинкования термообработке при 180-200 °С в течение 2 ч для удаления водородной хрупкости. При этом радужная светлая пленка приобретает синий цвет. Раствор IV применяется для деталей, покрываемых цинком в автоматических линиях.

Пассивированные детали промывают в воде, подогретой не выше 40-45 °С, и сушат сжатым воздухом; промывка в горячей воде ухудшает качество пассивной пленки.
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

  • Серная кислота — физические свойства
  • Комбинированный метод защиты металла
  • Адгезия при горячем цинковании
  • Экология гальванического производства
  • Контроль качества оцинкованных изделий по ГОСТ 9.307-89

comments powered by HyperComments

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.

Виды пассивирования

По методу нанесения покрытия пассивирование бывает двух видов: химическое и электрохимическое. Кроме того, разновидности этой технологии классифицируют по типу химического элемента, из соединений которого образуется поверхностная пленка (хроматирование, никелирование, молибденирование и другие). Кроме того, выделяют естественную пассивацию — процесс образования защитного слоя у ряда металлов и сплавов под воздействием атмосферного и растворенного в воде кислорода.

Химическое

Химическое пассивирование происходит в результате притяжения отрицательных ионов растворенных в воде солей к поверхности металла, атомы которого имеют положительный потенциал. Для этого металлические изделия, предварительно очищенные и обезжиренные, помещаются в специальную ванну, заполненную соответствующим раствором. Основным компонентом в таком электролите является соль металла, образующего защитную пленку на поверхности изделия. Химическая пассивация также может выполняться по месту установки изделия. В этом случае все процессы, начиная от очистки и заканчивая пассивацией, нейтрализацией и обмывкой, выполняются вручную с помощью специального оборудования.

Электрохимическое

Электрохимическая пассивация основана на принципах гальванотехники. В этом случае металлические заготовки также помещаются в ванну с электролитом, но осаживание пассивирующего слоя происходит не в пассивном режиме, а под воздействием тока, протекающего через электролитический раствор. При такой пассивации положительный потенциал подается на заготовку, а отрицательный — на корпус ванны. При использовании электрохимического способа защитная пленка образуется быстрее и получается более ровной. Но такая технология дороже химической пассивации, т. к. в ней применяется более сложное оборудование и происходит расход электроэнергии.

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.

Методы химической обработки нержавеющей стали

Изначально стоит отметить, что работы по травлению и пассивации нержавеющей стали мы проводим несколькими методами, выбор которых зависит от требований и технического задания заказчика, а также габаритов обрабатываемых изделий, марки стали, типа сварки и др.

Основные методы обработки:

  1. Травление и пассивация сварочных соединений;
  2. Травление и пассивация методом распыления;
  3. Травление и пассивация методом погружения в ванны или заполнением.

Разберем подробнее, что же из себя представляет каждый из вышеперечисленных методов.

Травление и пассивация сварочных соединений

Самый простой из методов обработки, чаще всего наши клиенты сами выполняют подобный вид обработки, так как он наименее опасен из всех представленных, не требует специальных знаний и дополнительного оборудования. Не будем долго останавливаться на этом методе ввиду его простоты. Но все-таки стоит отметить, что данный метод обработки нужно использовать при соблюдении нескольких факторов:

  • при производстве (гибка, шлифовка, сварка, очистка) использовалось только специализированное оборудование, предназначенное для обработки нержавеющей стали;
  • помимо нержавеющей стали в цеху не проводится обработка других сталей, особенно углеродистой;
  • листы или трубы из нержавеющей стали правильно складировались до обработки.
Читайте также:
Самостоятельный монтаж канализации из полипропиленовых труб

Пассивация нержавеющей стали

Почему это важно? Если условия, которые мы перечислили не были соблюдены, то очень велик риск, что на поверхность нержавеющей стали могли попасть свободное железо, хлориды и другие вредные для этой стали загрязнения, способные привести к общей, питтинговой или щелевой коррозии. Именно поэтому местной обработки сварочных швов может быть недостаточно!

Травление и пассивация распылением

Очень распространенная задача для различных производств, применяющих объемное оборудование, которое невозможно обработать методом погружения из-за больших габаритов. Для чего нужен этот метод? Его применяют в нескольких случаях:

  1. Первый — полная обработка нового оборудования — производится после всех технологических процессов, таких как формовка, гибка, сварка и так далее. В данном случае процесс позволяет полностью удалить с поверхности всего изделия посторонние включения, такие как: сварочные окислы (цвета побежалости), свободное железо, которое чаще всего попадает на поверхность при использовании вальцов, гильотин, ножей для формовки, которые произведены из углеродистой стали, тем самым, при соприкосновении под давлением, частицы железа проникают в поверхность нержавеющей стали, и если их не вытравить, то впоследствии это обязательно приведет к появлению коррозии.
  2. Вторая распространенная задача, при которой применяют метод распыления, это появление коррозии на уже смонтированном оборудовании. Это может произойти по нескольким причинам: оборудование не проходило травление и пассивацию в процессе производства, неправильная эксплуатация (например, использование хлорсодержащих моющих средств), использование при эксплуатации щеток из углеродистой стали, проведение сварочных работ или резки/шлифовки металла в непосредственной близости от изделия, вследствие чего на него попали искры от резки или расплавленный металл от сварки.

Проведение травления и пассивации методом распыления легко справляется как в первом, так и во втором случае. Также одним из плюсов данного метода является то, что изделие приобретает более равномерный матовый (серый) цвет и получает более эстетичный внешний вид.

Пассивация металла

Пассивация – это процедура покрытия поверхности металла тонкой устойчивой к коррозии пленкой с целью защиты изделия. Такое покрытие предупреждает контакт металлической основы с кислородом и агрессивными средами. В условиях современного производства пассивирование применяется для того, чтобы придать металлу свойства, которые делают его похожим на благородный. После обработки он не поддается окислению и прочим негативно воздействующим на него факторам.

Когда пленка образуется и закрепляется на металлической основе, химическая активность изделия значительно снижается. Все, кому доводится работать с металлоконструкциями и стальными изделиями, знают о необходимости и важности защиты такого рода. Специалисты “Металл Клинер” неоднократно сталкивались с ситуациями, когда на производстве наших клиентов эксплуатировались не подвергшиеся пассивации трубопроводы, емкости и резервуары, котельное и другие оборудования. Услуги по травлению и пассивации нержавеющей стали были оперативно оказаны, и наши эксперты настойчиво призывают своевременно обращать внимание на состояние эксплуатируемых изделий.

Пассивация металла: суть процесса

Что такое пассиватор металла

Пассивация осуществляется при помощи специальных средств, которые именуются “пассиваторами”. Во время процедуры металлическое изделие обрабатывается таким средством, после чего оно становится неактивным. Непосредственно пассиватор – это своеобразное препятствие к образованию на поверхности металла коррозийного слоя.

Этапы процедуры пассивации

Если вкратце, сам процесс состоит из 5 этапов:

  1. Подготовка изделия: ошкурить со всех сторон, промыть обезжиривателем;
  2. Смешивается электролитический раствор с содержанием пассиватора металлов;
  3. Подключаются контакты от постоянного источника тока к самому изделию и резервуару (необходимо убедиться, что напряжение достаточное и не чрезмерное);
  4. Заготовка подвергается воздействию на протяжении расчетного времени;
  5. Выполняется дополнительная постобработка, которая сопровождается контролем качества и равномерности нанесенной оксидной защиты.

Механизм пассивации

Пассивация стали, железа и других металлов основана на методах, в основе которых лежит химические взаимодействие поверхностного слоя металла с разными растворами прочих металлов. В итоге на поверхности образуется пассивирующий слой, обладающий новыми химико-физическими характеристиками. Такой слой формирует надежный барьер, препятствующий окислению, за счет чего создается надежная защита от ржавчины.

Для химических реакций применяются различного рода металлы в зависимости от первичного материала детали. Чтобы придать ей новые специфические свойства, применяют следующие материалы для пассивации: хром, кобальт, никель и т. д. Исходя из их процентного содержания, готовится раствор и выбирается соответствующее оборудование.

К примеру, чтобы создать на поверхности стали надежную антикоррозийную пленку, используют оксид хрома. Осуществляется процедура хромирования, вследствие чего полностью изменяются физико-химические свойства поверхности. Если обработка была проведена правильно, то слой будет ровным и плотным.

Помимо этого для проведения процедуры используют различные кислоты для пассивации. В большинстве случаев раствор создается на базе азотной кислоты. Защитная пленка с высокими защитными свойствами на поверхности стали создается при помощи солей этого вещества.

Применение пассивации металла

С помощью технологии пассивирования можно:

  • Улучшить проводимость тока в области электрического контакта;
  • Предотвратить развитие и дальнейшее распространение ржавчины на поверхности материала;
  • Защитить сварочные швы (и другие места новообразованных соединений) от разрушения;
  • Выполнять микротравление в соответствии с подготовленными шаблонами;
  • Выполнять финишную обработку, изменять декоративные свойства изделия.
Читайте также:
Поделки из старых газет своими руками: реальные фото

Проверка пассивации

После проведения технологического процесса проводится оценка качества нанесенного слоя. Для этого используют разные способы проверки. К примеру, химический метод: поверхность обрабатывается раствором ферроцианида калия в азотной кислоте. Процедура дает возможность выявить области некачественной обработки. В области, где полученный слой довольно тонкий или его вовсе нет, появляется синий оттенок. В основном данный метод используют в заводских лабораториях. С его помощью выборочно проверяют изделия готовой партии.

Второй способ более простой, но является достаточно длительным. Изделие помещается в обычную воду на длительное время. В конечном итоге в области некачественной обработки появится коррозия.

Виды пассивации

Химическое пассивирование

В процессе обработки применяются специальные химические реагенты. Нанесение пассивирующего слоя осуществляется методом окунания металла в наполненную раствором емкость или методом напыления. Ключевое преимущество такого способа – металл с покрытием Хим. Пас. становится более твердым.

«Металл Клинер» рекомендует к применению следующие средства для пассивации:

    (метод погружения); (метод распыления).

Электрохимическая пассивация

Металл обрабатывается кислыми растворами, солями, на него наносятся электролиты. В процессе обработки используется ток. Электролит нагревается. На поверхности детали образуются заряженные частицы, после чего они постепенно оседают. После правильного проведения процедуры на материале образуется стойкая, равномерно распределенная защитная пленка.

Преимущества пассивирования

Подвергнувшись пассивации, изделие приобретает следующие положительные свойства:

  1. Создается слой, обладающий новыми химическими характеристиками;
  2. Улучшается товарный вид, увеличиваются потребительские свойства;
  3. Появляется блеск, внешний вид становится более эстетичным;
  4. Снижается антикоррозийная активность;
  5. Улучшаются физические характеристики поверхности материала;
  6. Повышается механическая прочность.

Пассивация различных видов металлов

Пассивация нержавеющей стали

Такой вид обработки активно используется в области производства. Применение подхода такого рода обуславливается необходимостью тщательного обезжиривания поверхности изделия. При помощи этой технологии можно значительно увеличить защиту материала от внешних агрессивных факторов и длительность его эксплуатации.

Пассивация сварных швов нержавеющей стали

Пассивация сварных швов нержавеющей стали

Проиллюстрированный (фото, видео) кейс нашей компании на производстве ОКБ “Гамма” можно увидеть в статье
“Как мы ускорили обработку сварных швов в 3 раза”
.

Нержавеющая сталь любого качества, даже самая высококачественная, может подвергнуться коррозии после сварки. Чаще всего коррозионные процессы на нержавеющей стали развиваются в районе сварных швов. Обработка сварных соединений, вследствие этого, становится одной из наиважнейших задач при работе с нержавейкой.

Пассивацию сварных швов нержавеющей стали наша компания рекомендует производить с использованием аппаратов для очистки сварных швов Steelguard. Электрохимические установки легки в использовании и качественно обрабатывают шов, придавая ему «зеркальность». Последнее стало возможным благодаря тому, что в аппаратах предусмотрена возможность электрохимической полировки.

Аппарат для очистки сварных швов SteelGuard 685

Пассивация меди

В процессе обработки используются специальные растворы хрома. На медном основании достаточно сложно создать плотную защитную пленку и именно за счет таких растворов это становится возможным. Образуется плотный защитный слой, который в дальнейшем не стирается.

Пассивация алюминия

На алюминиевом материале в естественных условиях под действием кислорода создается прочная оксидная пленка. Большинство вспомнят опыт школьных годов на уроке химии: алюминиевая проволока опускается в ртуть, после чего с нее счищается небольшой слой при помощи надфиля. Далее обработанный конец вынимается из емкости с ртутью, и он на воздухе моментально покрывался так называемой “шубой”. Однако при атмосферном воздействии оксид алюминия не может образоваться так быстро, при этом пленка прозрачная, а ее толщина не превышает нескольких миллимикрон (ммк). Главный минус природной пленки заключается в том, что она неустойчива к длительному воздействию активных кислот и резкому повышению температуры.

Чтобы обеспечить стойкую защиту на изделии из алюминия, необходимо пройти процедуру анодирования, вследствие которой получаются защитные пленки (пассивный слой) толщиной 5-20 ммк. Некоторые режимы позволяют создать сверхпрочную пленку, которая способна выдерживать нагрузки в пределах 1500 кг на мм.

Пассивация серебра

Для защиты верхнего слоя серебра применяется обработка материала в хромпике, он же двухромовокислый калий. Для этого 60 г вещества разводится с 1 л кипяченой воды. Температура полученного раствора должна быть в пределах 25-40 градусов.

В процессе обработки серебряное изделие погружается в емкость с раствором на 30 минут. Раствор необходимо время от времени перемешивать. Если разведенного объема хромпика недостаточно для полного покрытия изделия (объемный серебряный канделябр и т. д.), то не следует практиковать попеременное обрабатывание его поверхности. Лучше всего развести реактив в необходимом для подходящего объема количестве воды.

Пассивация латуни

Пассивация латуни применяется для изделий, используемых при производстве оружия, в авиации, медицине. Хорошая устойчивость к коррозии и долговечность использования привлекает ювелиров и художников, а также светотехников.

Популярностью пользуется пассивирование латуни с приданием деталям золотистого цвета. Такой метод взяли на вооружение рыбаки, которые таким образом пассивируют блесны из латуни. Образующаяся на рыболовной снасти пленка устойчива и не пропускает влагу.

Пассивация хрома

В большинстве случаев используется для обработки оцинкованных деталей. Металлические изделия проходят обработку такого типа только в условиях специализированного производства, которое имеет системы водоотвода и очистки.

Пассивация трубопроводов

Подробнее о химической очистке трубопроводов и её этапах (обезжиривании, травлении и пассивации) читайте в статье “Очистка трубопроводов” в разделе “Услуги”.

Во избежание разрушения нержавеющей стали, необходимо обязательно пассивировать следующие конструкции:

  • Трубные (зачастую обрабатываются с помощью сварки);
  • Контактирующие с соленой водой (такие больше всего подвержены риску разрушения);
  • С присутствием крепежей (здесь детали проходят механическую обработку).

Составы для пассивации

Каждый раствор – это добавки в сочетании с основным реагентом. Ключевую роль играют хроматы – это ангидрид, калий и натрий. Для создания подходящей среды необходимо смешать кислоты и соли – вместе они ускоряют течение реакции и способствуют равномерному осаждению полезных частиц.

Читайте также:
Светодиодные светильники для кухни - комфортное освещение и экономия

Для обработки цветных металлов используются пассивирующие составы на основе натрия и калия. Чтобы создать кислую среду, к электролитам добавляют соли и кислоты, ускоряющие формирование защитной пленки и способствуют ее равномерному распределению по материалу.

Для пассивирования стали зачастую используются соль и азотная кислота. Медь обрабатывается серной кислотой, алюминий – фосфорной кислотой, а при пассивации цинка применяют добавки серной и азотной кислоты.

Заключение

При анализе основных причины образования коррозии на нержавеющей стали выясняется, что причиной этому является уничтожение на поверхности стали оксидной пленки естественного происхождения. Дополнительная защита материала – это его обработка такими кислотами, как: азотная, соляная, серная. После образования защитного слоя на металле, необходимо произвести нейтрализацию стали. Нейтрализатор смывается водой, а изделие вытирается насухо.

После обработки только грубейшее механическое повреждение полученного пассивирующего слоя спровоцирует запуск механизма коррозии.

Оставьте заявку, чтобы бесплатно получить быстрый расчет стоимости интересующей Вас услуги. Менеджеры ответят на любой Ваш вопрос!

Пассивирование металла: назначение, технология, методы

Несмотря на то, что нержавеющая сталь отличается высокой устойчивостью к коррозии, дополнительная защита, которую позволяет получить такая технологическая операция, как пассивация, для нее желательна. В отдельных случаях, когда большому риску развития коррозии подвержены даже изделия, изготовленные из нержавеющей стали, необходимость в выполнении такой процедуры не вызывает сомнений.

Примеры нержавеющих поверхностей, подвергнутых коррозии, и результаты проведенной пассивации

Примеры нержавеющих поверхностей, подвергнутых коррозии, и результаты проведенной пассивации

Суть и общее описание процедуры

Пассивирование металлов
Даже нержавеющая сталь, не может сохранять свои свойства вечно. Есть негативные внешние факторы, которые способствуют постепенному ее окислению и разрушению.

Иногда процессы деструкции заходят настолько далеко, что деталь или изделие становится полностью непригодным для использования.

Читайте также: ГОСТ 24739-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная многозаходная / 24739 81

Пассивация стали – специальная процедура, позволяющая защитить ее от коррозии. Внутри любого металла содержится большое количество таких элементов, как марганец, ниобий, молибден, никель. Но основным веществом, которое используется в технологическом процессе, является хром.

Чтобы придать нержавеющей стали те или иные свойства, специалисты добавляют в ее состав разные элементы. Но защитить материал от коррозии способен хром. Свойства нержавеющего металла зависят от количественного соотношения представленного элемента в нем:

Влияние хрома на свойства нержавеющей стали

  • 12% – материал будет устойчивым только к губительному воздействию воздуха;
  • 17% – сталь не повреждается азотной кислотой;
  • 18% и более – деталь станет устойчивой к разрушительному влиянию более агрессивных веществ.

Но не только содержание определенных химических веществ увеличивает пассивность нержавеющей стали к коррозии. Защитная пленка на ее поверхности не должна быть повреждена. Лучше, если она имеет одинаковую толщину и химический состав.

Области пассивирования

Чтобы нержавеющая сталь не разрушалась длительное время, нужно обязательно пассивировать такие области:

  • конструкции из труб (чаще всего они обрабатываются при помощи сварки);
  • места, где присутствуют крепежи (тут детали поддаются механической обработке);
  • конструкции, контактирующие с соленой водой (их разрушение происходит быстрее).

Пассивация труб и трубопроводов

Пассивация труб и трубопроводов

Однако, такая процедура не всегда необходима. Если на изделие не будут воздействовать слишком агрессивные внешние факторы, то нет надобности в проведении такой обработки. Иногда процедура может сделать только хуже.

Свойства металла после обработки

Химическое пассивирование, или другие его способы, обеспечивают такие свойства стали:

Химическое пассивирование

  • При добавлении хрома: 12–14% – нержавейка может использоваться в условиях, где наблюдается повышенное количество водяного пара, есть возможность попадания на поверхность изделия уксусной или азотной кислоты.
  • При добавлении 16–18% указанного элемента обеспечивает устойчивость к коррозии при температуре до 900 градусов, к парам серы, мылу, растворам органических кислот.
  • При использовании марганца, хрома и никеля. Нержавейка становится неуязвимой для уксусной и молочной кислот. Это позволяет использовать ее в пищевой промышленности.
  • При добавлении молибдена. На детали не смогут подействовать серная и уксусная кислоты.
  • Другие добавки позволяют избежать коррозии нержавейки в малоагрессивной среде, а также при нагрузках растяжения. Важно помнить, что она способна разрушаться не только извне, но и изнутри.

Требования к химическому покрытию

Требования к химическому покрытию

Когда нужно пассивировать

Для нового оборудования многое зависит от его происхождения. Высококачественное оборудование часто погружается в азотную кислоту, как один из последних этапов в производстве, и, возможно, потребуется только хорошая чистка для удаления масляных остатков перед первым использованием. Производители менее дорогого оборудования после обкатки, сварки, полировки могут пропустить окончательного погружения с целью экономия денег.

Даже если вы знаете кто источник вашего нового оборудования, я бы склонялся к обоим шагам тщательной очистки и пассивации. Тщательная очистка требуется, чтобы удалить масла, полировочные составы и другие загрязняющие вещества, которые могли бы испортить ваше пиво. Но дополнительный шаг пассивации после очистки — это не высокая цена, по сравнению с достаточно дорогим оборудованием из нержавеющей стали, которое может прослужить для вас всю жизнь.

Также вы должны рассмотреть пассивацию вашей нержавейки в любой момент, если считаете, что повредили защитный слой хрома. Это включает в себя устойчивые пятна, которые требуют чрезмерной очистки, любые царапины, вмятины на нержавеющей стали, воздействия от обычной стали, стальных или железные губки, или воздействия отбеливающих чистящих средств. Кроме того, если вы часто используете его для варки, будет не плохой идеей для пассивации каждый год или через два только в качестве профилактической меры.

И, наконец, если вы заполучили ржавчину или коррозию, важно исправить это немедленно. Мягкий абразив, такой как Bar Keeper’s Friend, поможет вам удалить ржавчину, а также будет пассивировать область, чтобы предотвратить от дальнейшее повреждения.

Читайте также:
Перевозные готовые бани



Причины устойчивости металла

Процесс коррозии характеризуется тем, что постепенно окисляясь под воздействием негативных факторов, поверхность нержавеющей стали разрушается. Если не предпринимать никакие меры, то деструкция будет поражать более глубокие его слои.

Таблица устойчивости металлов в разных средах

Пассивирование металла позволяет избежать представленной проблемы. Поверхность изделия покрывается защитной оксидной пленкой, а специальные добавки, входящие в раствор для обработки, улучшают свойства нержавейки. Новый материал не имеет повреждений.

В промышленных условиях есть возможность получить идеальный по толщине и однородности слой защиты от коррозии. Если условия, в которых будет использоваться изделие, не слишком агрессивные, то дополнительная обработка ему не нужна. Важно помнить, что механическое повреждение стали дает толчок коррозионным процессам.

Зачем это необходимо?

Лист нержавеющей стали имеет на своей поверхности очень тонкую оксидную пленку. Именно она и препятствует образованию ржавчины на деталях, крепежах, метизах, изготовленных из этого материала. Но малейшее нарушение целостности этого покрытия приводит к тому, что основные антикоррозийные свойства нержавейки утрачиваются. Причины повреждения оксидной пленки могут быть самыми разными:

при контакте материала с хлором; при взаимодействии стали с морской водой; в случае повреждений механическим или физическим путем, в том числе при царапинах и незначительных вмятинах.

Поэтому важно соблюдать условия эксплуатации, которые регламентированы заводами-производителями тех или иных изделий (столовых приборов, крепежей, метизов, рабочих инструментов, цельных листов и проч.). Запрещается использовать моющие средства, имеющие в своем содержании хлор и иные агрессивные химические вещества.

Но самый большой ущерб оксидной пленке наносит сварка. Особенно это губительно в случае сварки труб. В такой ситуации защитная поверхность разрушается вдоль всего шва. Для восстановления поверхностей и защиты изделий от образования ржавчины применяется пассивация стали. Но здесь еще не менее важную роль играет и состав нержавейки.

Причины появления коррозии на металле

Коррозия – разрушение поверхности стали под воздействием внешних негативных факторов. Даже химическая обработка поверхности не всегда способна защитить материал от развития деструктивных процессов во внутренних слоях. Существуют такие причины развития коррозии нержавеющего металла:

Ржавление и коррозия

  • низкое содержание хрома в составе стали;
  • прямой контакт с материалом, не обладающим таким же уровнем устойчивости к окислению и коррозии;
  • очищение посуды или деталей при помощи хлорсодержащих средств тоже повреждает оксидную пленку;
  • соединение частей нержавейки при помощи сварки (защитный слой в этом месте разрушается во время обработки).

Чтобы ржавчина не появилась на нержавеющей стали после процедуры, то шов должен быть тщательно очищен, отшлифован и отполирован. Только в этом случае можно устранить остатки тех материалов, которые разрушаются быстрее.

Частички неустойчивых к коррозии металлов часто попадают на нержавеющую поверхность, если рядом производилась их резка или шлифовка. Лучше не использовать для обработки пассивированного металла инструменты, которые контактировали с обычными материалами. Тут уже лучше использоваться однотипными изделиями.

Виды коррозии

Пассивирование нержавейки поможет защитить ее от таких видов коррозии:

  • Щелевой. Она чаще проявляется в местах соприкосновения материалов, например: в области крепежа. Развивается такой деструктивный процесс вследствие механического повреждения защитной пленки.
  • Гальванической. Коррозионная устойчивость нержавеющего металла снижается при соприкосновении с другим материалом в условиях токопроводящей среды. Ситуация ухудшается, если деталь постоянно находится в морской воде.
  • Межкристаллитной. Такое разрушение металла появляется в том случае, если изделие несколько раз сильно перегревалось. Этот процесс способствует формированию карбидов железа и хрома на кристаллической решетке нержавейки.
  • Эрозивной. Она может развиваться в том случае, если на металл периодически воздействует абразивный материал. Оксидная пленка просто не успевает быстро восстановиться, появляется ржавчина.

Чтобы такие проблемы не возникали, нужно обязательно пройти пассивирование материала.

Что такое пассивация?

Процесс пассивации позволяет вернуть нержавеющей стали свои первоначальные свойства, дополнительно защищая ее от воздействия многих внешних факторов. Это специальная химическая обработка металлических изделий, после проведения которой на их поверхности образуется специальное защитное покрытие. При взаимодействии с концентрированными кислотами на нержавеющей стали появляется малозаметная пленка. Этот процесс и называется пассивацией.

Прибегают к данному методу как для дополнительной обработки во время производства изделий, так и для восстановления основных свойств деталей из нержавейки.

Технология процесса пассивирования

Пассивирование нержавейки производится с помощью химического раствора, в составе которого присутствует азотная кислота. Перед такой обработкой металл нужно хорошо очистить и подготовить. Сварные швы сначала шлифуются при помощи специальной щетки и машинки с абразивным кругом.

Подготовка к процедуре

Чтобы проверить, содержит ли нержавеющая сталь примеси каких-либо других материалов, способствующих процессу коррозии, можно использовать один из следующих способов:

Обработка составом на основе ферроцианида калия и азотной кислоты. Если нанести эту смесь на поверхность изделия, то все ненужные включения приобретут синий цвет. Таким способом не получится воспользоваться в домашних условиях, так как он исключительно промышленный.

Нанесение воды. Этот способ можно использовать дома, но изделие придется подержать в этой среде несколько дней. В течение этого времени включения свободного железа покроются ржавчиной.

Виды пассивации

Пассиваторы – это вещества для обработки поверхностей нержавеющего металла для предотвращения коррозии. Для обработки потребуются вещества, обеспечивающие окислительные свойства. Существуют такие виды пассивации:

  • Химическое пассивирование. В этом случае изделие полностью окунается в раствор или же состав наносится на ее поверхность тонким слоем. Процесс может проводиться при комнатной температуре или же с применением нагрева.
  • Электрохимический. Тут тоже понадобится раствор окислителя, но для создания прочного защитного слоя потребуется еще и электрический ток. Такой способ пассивации является более качественным.
Читайте также:
Почему кофемашина не выдает кофе?

Растворы для окисления должны изготавливаться из веществ, которые трудно растворяются в воде.

Пассивация поверхности

Особенности самого процесса пассивирования

После очистки можно приступить к самому процессу. Поверхность изделия покрывается смесью, в состав которой входит лимонная или азотная кислота. Чтобы улучшить свойства нержавеющего металла и его коррозийную устойчивость в раствор следует добавить немного бихромата натрия.

Процесс электрохимической пассивации нержавеющего материала состоит из таких этапов:

Пассивация в барабанах

  1. Подготовка изделия. Поверхность нужно ошкурить и промыть обезжиривающим средством.
  2. Приготовление раствора электролита.
  3. Проведение тока. Он должен проходить под небольшим напряжением. Источник тока обязан быть постоянным.
  4. Дополнительная обработка после процедуры. Тут необходимо проверить, насколько прочным является материал в итоге.

Прежде чем проводить химическое пассивирование, необходимо удостовериться, что это действительно необходимо. То есть мастер обязан проанализировать те условия, при которых будет использоваться изделие из нержавеющего металла. Пассивирование обычно производится в том случае, если защитить нужно верхний слой материала.

Нанесение защитной оксидной пленки позволяет нержавеющему материалу длительное время оставаться невредимым под воздействием негативных факторов внешней среды. Но и его нужно использовать тогда, когда есть необходимость.

Визуальная проверка

«Испытание в режиме увлажнение-сушка» (ASTM A380) и «испытание погружением в воду» (ASTM A967): данную проверку можно провести на месте методом простого погружения образца в соляной раствор в концентрации 3-7%, с промывкой дистиллированной водой и сушкой воздухом. Визуальная оценка пятен железного порошка и следов точечной коррозии не является методом количественного контроля качества пассивации. Испытания на воздействие повышенной влажности (ASTM A380, A967): Данная проверка проводится только в условиях лаборатории, на образцах малого размера. Данный метод не подходит для проведения полевых испытаний. Образцы погружают в среду с высоким содержанием ацетона или метилового спирта, с последующей сушкой в инертной атмосфере. На данном этапе образцы проходят испытание в среде, имеющей уровень влажности 97% и температуру 37 °C. Продолжительность испытания устанавливается пользователем (но не менее 24 часов). Оценка результатов производится исключительно визуальным способом. По завершении испытания из-за попадания частиц железа может начаться процесс коррозии.

Технология пассивации металла, виды и составы

Пассивация — это защита металла стойкими к коррозии тонкими поверхностными пленками. Свойства и применение пассивированных металлов и сплавов. Виды пассивирования и состав электролитов. Особенности и поэтапное описание технологии.

Пассивация

Пассивация — это формирование на поверхности металла тонких оксидных или солевых пленок, которые защищают его от внешней коррозии. Такое покрытие препятствует контакту металла с кислородом и агрессивными средами. При пассивировании защитные пленки могут образовываться на металлической поверхности как естественным, так и искусственным путем. В первом случае они состоят из оксидов химических элементов, входящих в состав самого металла, а во втором могут включать в себя оксиды и соли других химических элементов. Например, чистый алюминий естественным способом образует очень стойкую оксидную пленку, поэтому устойчив к большинству видов коррозии. А вот изделия из его сплавов, содержащих химически активные компоненты, уже нуждаются в искусственной коррозионной защите и поэтому подвергаются пассивированию в солевых растворах.

Пассивацию широко применяют для защиты поверхностей изделий из стали, меди, никеля, алюминия и их сплавов. Даже защитные цинковые и кадмиевые покрытия пассивируют солями хрома для повышения их коррозионной и механической стойкости. Пассивирование металла вызывает образование на его поверхности слоя оксидов или солей толщиной в несколько микрон, что практически не влияет на геометрические размеры изделий. С другой стороны, такие пленки могут снижать контактную проводимость основного материала, но, как правило, в меньшей степени, чем слой корродированного металла.

Суть и описание процесса пассивации металла

При пассивировании поверхности металлических изделий обрабатывают растворами химических соединений, обладающих окислительными свойствами. В этой роли чаще всего выступают кислоты, нитриты и растворы солей хрома (реже — молибдена). Нанесение раствора на поверхность металлических заготовок производится методом погружения или вручную, с помощью специального оборудования. Применяемые при пассивировании растворы обычно состоят из основного реагента и нескольких добавок, ускоряющих и стабилизирующих процесс пассивации.

В общем виде процесс пассивирования состоит из следующих этапов:

  1. Механическая очистка поверхностей изделия.
  2. Химическое обезжиривание в растворе едкого натра и кальцинированной соды.
  3. Промывка в проточной горячей, а затем холодной воде.
  4. Пассивирование в течение заданного времени.
  5. Нейтрализация в растворе кальцинированной соды.
  6. Промывка путем многократного погружения в проточную холодную воду.
  7. Сушка в сушильном шкафу или обдувом теплого воздуха.
  8. Контроль качества поверхности после пассивирования производится визуальным или инструментальным способом. При неудовлетворительном результате процесс пассивирования повторяется, начиная с п. 1.

В приведенном примере описан технологический процесс пассивации с использованием стационарного производственного оборудования. Для пассивирования поверхностей изделий на месте их установки применяют ручные приводные инструменты и приспособления (см. фото ниже).

Процесс пассивации

Свойства пассивированного металла и его применение

После пассивации на поверхности металла образуется устойчивый к коррозии слой, который в случае применения хроматов к тому же имеет повышенную механическую прочность. Некоторые металлы и сплавы склонны к естественной пассивации. Это особенно характерно для алюминия и нержавеющей стали с присутствием хрома. Но в случае нарушения структуры и химического состава поверхностного слоя они также могут подвергаться коррозии. При пассивировании нержавеющей стали для создания стойкой поверхностной защиты используется ее собственный хром, который, соединяясь с кислородом, образует плотную оксидную пленку. Все изделия из нержавеющей стали, работающие в агрессивных средах, заранее подвергаются пассивации, что помогает избежать (или отсрочить) их коррозию.

Читайте также:
Расчет стропил деревянных: нагрузки, количества, длины, фермы системы дома из дерева, калькулятор, СНиП

Пассивация железа и его сплавов в виде конструкционных и специальных сталей обычно проводится по покрытию из никеля, цинка или кадмия с использованием солей хрома. Такое пассивирование укрепляет поверхностный слой и позволяет эксплуатировать стальные изделия в течение длительного периода без опасности коррозии, а в случае ее проявления обрабатывать только пораженные участки. Пассивирование меди и ее сплавов (бронзы и латуни) выполняется как в защитных, так и в декоративных целях с применением хроматных растворов. В этом случае на поверхности медного изделия образуется тонкая прозрачная пленка, предохраняющая металл от окисления и сохраняющая его товарный вид.

Пассивирование серебра проводят для этих же целей с применением аналогичных технологий.

Виды пассивирования

По методу нанесения покрытия пассивирование бывает двух видов: химическое и электрохимическое. Кроме того, разновидности этой технологии классифицируют по типу химического элемента, из соединений которого образуется поверхностная пленка (хроматирование, никелирование, молибденирование и другие). Кроме того, выделяют естественную пассивацию — процесс образования защитного слоя у ряда металлов и сплавов под воздействием атмосферного и растворенного в воде кислорода.

Химическое

Химическое пассивирование происходит в результате притяжения отрицательных ионов растворенных в воде солей к поверхности металла, атомы которого имеют положительный потенциал. Для этого металлические изделия, предварительно очищенные и обезжиренные, помещаются в специальную ванну, заполненную соответствующим раствором. Основным компонентом в таком электролите является соль металла, образующего защитную пленку на поверхности изделия. Химическая пассивация также может выполняться по месту установки изделия. В этом случае все процессы, начиная от очистки и заканчивая пассивацией, нейтрализацией и обмывкой, выполняются вручную с помощью специального оборудования.

Электрохимическое

Электрохимическая пассивация основана на принципах гальванотехники. В этом случае металлические заготовки также помещаются в ванну с электролитом, но осаживание пассивирующего слоя происходит не в пассивном режиме, а под воздействием тока, протекающего через электролитический раствор. При такой пассивации положительный потенциал подается на заготовку, а отрицательный — на корпус ванны. При использовании электрохимического способа защитная пленка образуется быстрее и получается более ровной. Но такая технология дороже химической пассивации, т. к. в ней применяется более сложное оборудование и происходит расход электроэнергии.

Электрохимическая пассивация

Содержание составов для пассивации

В состав растворов для пассивации цветных металлов в качестве основного реагента чаще всего входят хроматы калия и натрия, а также хромовый ангидрид. Для создания кислой среды в такие электролиты добавляют различные кислоты и соли, состав которых влияет на скорость создания и равномерность защитной пленки. Пассивирование меди проводят в растворах, содержащих в небольших количествах серную кислоту. При обработке алюминия в состав электролитов включают фосфорную кислоту, а для пассивации цинка и кадмия используют добавки в виде азотной и серной кислот. Содержание пассивирующих растворов для обработки изделий из стали зависит от их состава и часто включает в себя азотную кислоту и ее соли.

Все соли хрома (особенно шестивалентного) очень токсичны. Поэтому проводить хромовую пассивацию металлических изделий можно только на специализированных производствах, имеющих соответствующие системы очистки и водоотведения, а также специально обученный персонал.

Нигде не пишут, каким образом выполняется пассивирование солями хрома непосредственно в местах установки оборудования. Как в этих случаях удаляют химические реагенты? Или при такой обработке применяют другие составы? Если кто-нибудь располагает информацией по данному вопросу, поделитесь, пожалуйста, в комментариях к нашей статье.

Особенности проведения пассивирования металлов

Нержавеющая сталь – это особый металл, длительное время не поддающийся коррозии. Из нее изготавливаются различные детали и декоративные предметы. Но если изделие будет использоваться в сложных условиях, в которых коррозия грозит даже ему, то обязательно проводится пассивирование металла.

Суть и общее описание процедуры

Пассивирование металлов

Даже нержавеющая сталь, не может сохранять свои свойства вечно. Есть негативные внешние факторы, которые способствуют постепенному ее окислению и разрушению.

Иногда процессы деструкции заходят настолько далеко, что деталь или изделие становится полностью непригодным для использования.

Пассивация стали – специальная процедура, позволяющая защитить ее от коррозии. Внутри любого металла содержится большое количество таких элементов, как марганец, ниобий, молибден, никель. Но основным веществом, которое используется в технологическом процессе, является хром.

Чтобы придать нержавеющей стали те или иные свойства, специалисты добавляют в ее состав разные элементы. Но защитить материал от коррозии способен хром. Свойства нержавеющего металла зависят от количественного соотношения представленного элемента в нем:

Влияние хрома на свойства нержавеющей стали

  • 12% – материал будет устойчивым только к губительному воздействию воздуха;
  • 17% – сталь не повреждается азотной кислотой;
  • 18% и более – деталь станет устойчивой к разрушительному влиянию более агрессивных веществ.

Но не только содержание определенных химических веществ увеличивает пассивность нержавеющей стали к коррозии. Защитная пленка на ее поверхности не должна быть повреждена. Лучше, если она имеет одинаковую толщину и химический состав.

Области пассивирования

Чтобы нержавеющая сталь не разрушалась длительное время, нужно обязательно пассивировать такие области:

  • конструкции из труб (чаще всего они обрабатываются при помощи сварки);
  • места, где присутствуют крепежи (тут детали поддаются механической обработке);
  • конструкции, контактирующие с соленой водой (их разрушение происходит быстрее).

Пассивация труб и трубопроводов

Однако, такая процедура не всегда необходима. Если на изделие не будут воздействовать слишком агрессивные внешние факторы, то нет надобности в проведении такой обработки. Иногда процедура может сделать только хуже.

Свойства металла после обработки

Химическое пассивирование, или другие его способы, обеспечивают такие свойства стали:

Химическое пассивирование

  • При добавлении хрома: 12–14% – нержавейка может использоваться в условиях, где наблюдается повышенное количество водяного пара, есть возможность попадания на поверхность изделия уксусной или азотной кислоты.
  • При добавлении 16–18% указанного элемента обеспечивает устойчивость к коррозии при температуре до 900 градусов, к парам серы, мылу, растворам органических кислот.
  • При использовании марганца, хрома и никеля. Нержавейка становится неуязвимой для уксусной и молочной кислот. Это позволяет использовать ее в пищевой промышленности.
  • При добавлении молибдена. На детали не смогут подействовать серная и уксусная кислоты.
  • Другие добавки позволяют избежать коррозии нержавейки в малоагрессивной среде, а также при нагрузках растяжения. Важно помнить, что она способна разрушаться не только извне, но и изнутри.
Читайте также:
Романтический сад

Требования к химическому покрытию

Причины устойчивости металла

Процесс коррозии характеризуется тем, что постепенно окисляясь под воздействием негативных факторов, поверхность нержавеющей стали разрушается. Если не предпринимать никакие меры, то деструкция будет поражать более глубокие его слои.

Пассивирование металла позволяет избежать представленной проблемы. Поверхность изделия покрывается защитной оксидной пленкой, а специальные добавки, входящие в раствор для обработки, улучшают свойства нержавейки. Новый материал не имеет повреждений.

В промышленных условиях есть возможность получить идеальный по толщине и однородности слой защиты от коррозии. Если условия, в которых будет использоваться изделие, не слишком агрессивные, то дополнительная обработка ему не нужна. Важно помнить, что механическое повреждение стали дает толчок коррозионным процессам.

Причины появления коррозии на металле

Коррозия – разрушение поверхности стали под воздействием внешних негативных факторов. Даже химическая обработка поверхности не всегда способна защитить материал от развития деструктивных процессов во внутренних слоях. Существуют такие причины развития коррозии нержавеющего металла:

Ржавление и коррозия

  • низкое содержание хрома в составе стали;
  • прямой контакт с материалом, не обладающим таким же уровнем устойчивости к окислению и коррозии;
  • очищение посуды или деталей при помощи хлорсодержащих средств тоже повреждает оксидную пленку;
  • соединение частей нержавейки при помощи сварки (защитный слой в этом месте разрушается во время обработки).

Чтобы ржавчина не появилась на нержавеющей стали после процедуры, то шов должен быть тщательно очищен, отшлифован и отполирован. Только в этом случае можно устранить остатки тех материалов, которые разрушаются быстрее.

Частички неустойчивых к коррозии металлов часто попадают на нержавеющую поверхность, если рядом производилась их резка или шлифовка. Лучше не использовать для обработки пассивированного металла инструменты, которые контактировали с обычными материалами. Тут уже лучше использоваться однотипными изделиями.

Виды коррозии

Пассивирование нержавейки поможет защитить ее от таких видов коррозии:

  • Щелевой. Она чаще проявляется в местах соприкосновения материалов, например: в области крепежа. Развивается такой деструктивный процесс вследствие механического повреждения защитной пленки.
  • Гальванической. Коррозионная устойчивость нержавеющего металла снижается при соприкосновении с другим материалом в условиях токопроводящей среды. Ситуация ухудшается, если деталь постоянно находится в морской воде.
  • Межкристаллитной. Такое разрушение металла появляется в том случае, если изделие несколько раз сильно перегревалось. Этот процесс способствует формированию карбидов железа и хрома на кристаллической решетке нержавейки.
  • Эрозивной. Она может развиваться в том случае, если на металл периодически воздействует абразивный материал. Оксидная пленка просто не успевает быстро восстановиться, появляется ржавчина.

Щелевая коррозияГальваническая коррозияМежкристаллитная коррозияЭрозивная коррозия

Чтобы такие проблемы не возникали, нужно обязательно пройти пассивирование материала.

Технология процесса пассивирования

Пассивирование нержавейки производится с помощью химического раствора, в составе которого присутствует азотная кислота. Перед такой обработкой металл нужно хорошо очистить и подготовить. Сварные швы сначала шлифуются при помощи специальной щетки и машинки с абразивным кругом.

Подготовка к процедуре

Чтобы проверить, содержит ли нержавеющая сталь примеси каких-либо других материалов, способствующих процессу коррозии, можно использовать один из следующих способов:

Обработка составом на основе ферроцианида калия и азотной кислоты. Если нанести эту смесь на поверхность изделия, то все ненужные включения приобретут синий цвет. Таким способом не получится воспользоваться в домашних условиях, так как он исключительно промышленный.

Нанесение воды. Этот способ можно использовать дома, но изделие придется подержать в этой среде несколько дней. В течение этого времени включения свободного железа покроются ржавчиной.

Виды пассивации

Пассиваторы – это вещества для обработки поверхностей нержавеющего металла для предотвращения коррозии. Для обработки потребуются вещества, обеспечивающие окислительные свойства. Существуют такие виды пассивации:

  • Химическое пассивирование. В этом случае изделие полностью окунается в раствор или же состав наносится на ее поверхность тонким слоем. Процесс может проводиться при комнатной температуре или же с применением нагрева.
  • Электрохимический. Тут тоже понадобится раствор окислителя, но для создания прочного защитного слоя потребуется еще и электрический ток. Такой способ пассивации является более качественным.

Растворы для окисления должны изготавливаться из веществ, которые трудно растворяются в воде.

Пассивация поверхности

Особенности самого процесса пассивирования

После очистки можно приступить к самому процессу. Поверхность изделия покрывается смесью, в состав которой входит лимонная или азотная кислота. Чтобы улучшить свойства нержавеющего металла и его коррозийную устойчивость в раствор следует добавить немного бихромата натрия.

Процесс электрохимической пассивации нержавеющего материала состоит из таких этапов:

Пассивация в барабанах

  1. Подготовка изделия. Поверхность нужно ошкурить и промыть обезжиривающим средством.
  2. Приготовление раствора электролита.
  3. Проведение тока. Он должен проходить под небольшим напряжением. Источник тока обязан быть постоянным.
  4. Дополнительная обработка после процедуры. Тут необходимо проверить, насколько прочным является материал в итоге.

Прежде чем проводить химическое пассивирование, необходимо удостовериться, что это действительно необходимо. То есть мастер обязан проанализировать те условия, при которых будет использоваться изделие из нержавеющего металла. Пассивирование обычно производится в том случае, если защитить нужно верхний слой материала.

Нанесение защитной оксидной пленки позволяет нержавеющему материалу длительное время оставаться невредимым под воздействием негативных факторов внешней среды. Но и его нужно использовать тогда, когда есть необходимость.

Читайте также:
Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Видео по теме: Пассивация нержавеющей стали

Пассивация металла

Пассивация металла: до и после

Одним из эффективных методов защиты поверхности металла от воздействия коррозии является обработка поверхности с помощью специальных химических растворов. При их взаимодействии с металлом протекает химическая реакция, в результате которой на поверхности образуется нейтральное (пассивное) соединение способное противостоять протеканию коррозийных процессов. Такая обработка называется пассивация металла. После завершения этого процесса на поверхности образуется оксидная плёнка. Она обладает химическими свойствами не вступать в реакцию окисления и тем самым предотвращает разрушение не только поверхностного слоя, но и всей детали.

Наиболее распространён этот вид обработки для стали, алюминия, никеля, меди и их сплавов. Кроме задач защиты от коррозии с помощью пассивации осуществляют декоративную обработку поверхности готового изделия и снижают удельное сопротивление контактов в электрических соединениях.

Описание технологии

В основу пассивации положены принципы химического взаимодействия поверхностного слоя металла с различными растворами других металлов, в результате, которого, на поверхности образуется поверхностный слой с новыми физическими и химическими свойствами. Процесс пассивации предполагает создание абсорбционных (фазовых) слоёв, которые изменяют структуру первоначального металла. Слой пассивации создаёт надёжный барьер, который препятствует процессу окисления и служит надёжной защитой от коррозии.

Для проведения подобных химических реакций используется различный металл. Это зависит от состава исходного металла, из которого изготовлена деталь. Для придания ей специфических свойств могут применяться: хром, никель, кобальт, марганец, молибден и другие редкоземельные металлы. В зависимости от их процентного содержания готовят раствор для пассивации и выбирают необходимое оборудование.

Схема процесса пассивации

При пассивации нержавеющей стали в процессе её производства в её состав добавляют различные легирующие металлы. Они обеспечивают лучшее взаимодействие с химическими элементами, входящих в состав пассивирующего раствора.

Например, для создания на поверхности стали надёжной антикоррозийной плёнки применяют оксид хрома. Производится операция хромирования.Она полностью меняет физико-химические свойства поверхностного слоя. При правильном проведении обработки получают ровный и одинаковый по плотности слой. Для проведения пассивации применяют различные кислоты. Чаще всего создаётся раствор на основе азотной кислоты. Именно созданные соли на основе этой кислоты создают на поверхности стали защитную плёнку с высокими защитными характеристиками.

После завершения технологического процесса проводят проверку качества полученного слоя. Это необходимо для оценки поверхности обработанной детали. На практике используют различные методы проверки. Например, используют химический метод: обрабатывают поверхность раствором ферроцианида калия в азотной кислоте. Такое воздействие позволяет визуально определить места некачественной обработки. В местах, где слой достаточно тонкий или отсутствует, то есть присутствует большое количество свободного железа, появиться характерный синий цвет. Этот способ применяется в заводских лабораториях. Им проверяют выборочные детали из готовой партии.

Более простым, но длительным считается способ помещения готового изделия в обычную воду. После длительного пребывания в воде, места с плохой обработкой покрываются ржавчиной.

Технология проведения пассивации цветных металлов практически не отличается от технологии обработки стали. Основным отличием является состав применяемых растворов. Например, для обработки алюминия, меди, никеля применяют хроматы калия и натрия или хромовый ангидрид. Ускорения процесса обработки осуществляется при добавлении в состав раствора различных солей и кислот. Пассивация меди производится в растворах серной кислоты, обработка поверхности меди производится в растворе фосфорной кислоты, цинка и кадмия в растворах соляной и азотной кислоты.

В некоторых случаях процесс взаимодействия раствора с металлом применяют для решения других важных технических задач.Процесс разложения металла под воздействием окислов применяется для изготовления печатных плат в радиотехнике. Эта процедура называется травление. В этом случае на поверхность металлизированной текстолитовой пластины наносится с помощью краски рисунок будущих токопроводящих полос и мест размещения радиодеталей. Затем пластину с нанесённым рисунком опускают в ванну с раствором, под воздействием которого происходит химическое удаление слоя металла с поверхности текстолита. В результате пассивации на поверхности остаётся только метал, защищённый краской. После этого пластину промывают в проточной воде и с помощью растворителей удаляют слой нанесённой краски. Результатом такой пассивации (травления) становиться готовая печатная плата для конкретного радиоэлектронного устройства.

Технология нанесения на основной слой изделия декоративного слоя не отличается от общего процесса пассивации. При создании ювелирных украшений на поверхность серебряной заготовки наносят тонкий слой золотой плёнки. Она формируется аналогичным образом. Таким образом, получают изделие с характерным золотым цветом.

Пассивация металлов кислотами

Важным моментом для получения качественной плёнки при пассивации является финишная обработка. Во всех случаях необходимо после извлечении детали из ванны с раствором качественно её промыть. Это необходимо для того, чтобы прекратить процесс пассивации. Если оставить часть активного раствора или даже его разбавленные компоненты, будет нарушена технология и качество полученной плёнки значительно снижается. После тщательной промывки рекомендуется просушить готовую деталь. Это можно осуществить при естественной сушке или с применением специальных фенов. На производстве применяют сушильные камеры, которые обеспечивают равномерный поток тёплого воздуха. Качественная подготовка поверхности, соблюдение всех режимов обработки, соблюдение времени пассивации, качественная промывка исушка позволяют получить качественный равномерный защитный слой, способный прослужить достаточно длительный срок.

Применение пассивации

К основным задачам пассивации относятся:

  • предотвращение коррозийных процессов, протекающих в верхних слоях металла;
  • защита от разрушения вновь созданных соединений, например, в месте сварочного шва (пассивациясварных швов);
  • повышение электропроводности в месте электрического контакта;
  • создание печатных плат по подготовленным шаблонам (травление);
  • обработка готового изделия с целью придания новых декоративных и потребительских свойств.

Первая задача решается для большого количества металлов и их сплавов.Одним вариантов такой защиты является воронение. Во втором случае для создания прочного сварного соединения применяется пассивация анодов и конечная обработка полученного соединения после сварки. Проведение пассивации позволяет значительно повысить герметичность, полученных соединений. Это особенно важно припрокладке трубопроводов. Такая обработка очень полезна при проведении сварки трудно свариваемых металлов, например алюминия. Пассивация меди или латуни производится для создания временной защиты от потускнения поверхности изделия на определённый срок (обычно около месяца). Иногда это используется как временная консервация подготовленных деталей для хранения между операциями дальнейшей обработки или сборки.

Читайте также:
Перевозные готовые бани

Пассивация сварного шва

Данный вид обработки необходим при эксплуатации изделий из металлов в следующих случаях:

  • применение крепёжных элементов, особенно в условиях агрессивных сред и больших механических нагрузок;
  • при сборке трубопроводов, особенно в местах сварных швов;
  • для защиты котельного оборудования;
  • деталей машин и механизмов, контактирующих с морской водой;
  • элементы конструкций, работающих при изменении температурных режимов;
  • отдельные элементы ручного и механического инструмента;
  • готовые изделия, применяемые в быту (дверные ручки, мебельная фурнитураи тому подобное);
  • декоративные поделки для интерьера;
  • в радиоэлектронике для улучшения качества контактов;
  • ювелирные украшения.

Решение задач повышения электропроводности решается с помощью нанесения наповерхность изготовленных контактов тонкого слоя металл, обладающего повышенной электропроводностью, например золота или серебра.

Виды пассивации

Основными и наиболее хорошо отработанными видами пассивации являются:

  • химическая;
  • электрохимическая.

Химическая

Химическая пассивацияпредполагает применение растворов солей различных металлов.Наиболее эффективно пассивация производится азотной кислотой. Кроме неё для формирования раствора пользуются серной кислотой или лимонной. Для повышения качества процесса в раствор добавляют небольшое количество бихромата натрия. Его количество не превышает 6% от общей массы. Состав раствора подбирается индивидуально и во многом зависит от марки обрабатываемого металла. Например, для пассивации железа применяют соли металлов, растворённые в серной кислоте высокой концентрации.

Сущность химической пассивации заключается в активном притяжении отрицательных ионов, которые присутствуют в растворе, к атомам металла.Это происходит благодаря наличию у них положительного заряда. В результате такой диффузии образуется поверхностный слой.

Для пассивации обязательно проводят предварительную подготовку поверхности изделия. Её тщательно зачищают механическими и химическими методами.От качества этой процедуры зависит конечный результат и надёжность образованной плёнки.Большое значение это имеет при пассивации цветных металлов: латуни, меди, бронзы.

Электрохимическая

Этот вид пассивации основан на принципах, заложенных в технике гальванической обработки изделий. Ускорение обработки осуществляется благодаря воздействию постоянного тока, который протекает через раствор, ускоряя химическую реакцию. Такая пассивация называется электрохимическая.

В состав такой установки кроме ванны, в котором размещают электролит, используется источник постоянного тока, соединительные провода и один электрод. Вторым электродом является сама деталь.Другим вариантом контактов являются один электрод и корпус ванной (она должна быть изготовлена из металла, стойкого к воздействию электролита и электрического тока). На практике применяют электрические установки с относительно невысоким уровнем напряжения. Его величина не превышает 12В.

В обоих случаях при включении установки через раствор пропускают электрический ток. Он является стимулятором протекания процесса пассивации на поверхности заготовки. На практике различаю анодную и катодную пассивацию.

Потенциал пассивации

При такой пассивации положительный потенциал подается на заготовку, а отрицательный — на корпус ванны. При использовании электрохимического способа защитная пленка образуется быстрее и получается более ровной. Но такая технология дороже химической пассивации, т. к. в ней применяется более сложное оборудование и происходит расход электроэнергии.Под его действием защитная пленка получается равномерной. Именно так формируется плёнка на поверхности медных заготовок. Ток пропускают через растворы с растворёнными в них солями хрома. Именно в них медь приобретает наибольшую стойкость к коррозии.

Важными параметрами в этом процессе является время протекания пассивации, плотность и состав электролита, критическая величина тока пассивации. Эти параметры рассчитаны для различных металлов и приведены в специальных таблицах. На основании этих данных рассчитывают допустимое время обработки.

Свойства металла после обработки

Основной задачей пассивации является улучшение физико-химических и механических характеристик поверхностного слоя материала, из которого изготовлена деталь. Остальные характеристики более глубоких слоёв сохраняются неизменными. Поэтому после завершения пассивации в поверхностном слое изменяются следующие свойства и характеристики:

  • возникает слой с новым химическим составом;
  • изменяется антикоррозийная активность (она значительно замедляется);
  • улучшаются физические характеристики материала (только поверхностного слоя);
  • в отдельных случаях повышается механическая прочность изделия;
  • изменяется цвет детали (она приобретает более эстетичную форму);
  • повышаются потребительские свойства, и улучшается товарный вид.

Схема пассивации

Пассивация нержавеющей стали позволяет значительно повысить антикоррозийные свойства и придать готовой детали совершенно другой цвет. Применение хрома или никеля в составе пассивирующего раствора позволяет получить блестящий металлический цвет.

Пассивация железа близкими к нему химическими элементами позволяет создать достаточно стойкий к коррозии внешний слой. Таки образом расширяется область применения таких изделий. Их можно использовать даже в активных и агрессивных средах. Кроме различных марок стали пассивации подвергают чугун. Основной задачей является создание защитной плёнки от коррозии. В отдельных случаях при применении загущенного нитрата натрия поверхностный слой приобретает некоторую эластичность. В этом случае добиваются снижения хрупкости всей детали. Одним из видов стали является так называемое воронение. В результате обработки получается надёжный внешний слой чёрного цвета

Аналогичным образом изменяются свойства поверхностного слоя цветных металлов. В результате пассивации образуются определённой толщины адсорбционные или фазовые слои. Помещение заготовки из алюминия стимулирует процесс естественной пассивации поверхностного слоя этого металла. При воздействии кислотных растворов защитные свойства поверхностного слоя алюминия увеличиваются.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: