Пассиватор для нержавеющей стали своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Высокая устойчивость нержавеющей стали к коррозии достигается за счет образования химически стойкого пассивного слоя оксида хрома. Для использования нержавеющей стали на открытом воздухе, в средах с высокой агрессивностью или для контактов с химическими веществами подобный слой должен равномерно и полностью покрывать всю металлическую поверхность.

При изготовлении элементов из нержавеющей стали металлическая поверхность подвергается различным деформациям и повреждениям вследствие термической и механической обработки на всех этапах. Окисные слои на сварных швах, частицы грязи и прочие следы, например, свободное железо, способны проникнуть глубоко в поверхность материала в ходе производственных процессов. Защитный слой не может образовываться в этих областях, вследствие чего нержавеющая сталь сильно подвержена быстрому развитию коррозии.

Однако процесс травления и пассивации нержавеющей стали удаляет и растворяет оксиды, расположенные на поверхности нержавеющей стали, в том числе и те, которые появляются в процессе сварки или при вторичном нагревании, а также коррозийные частицы и шлаковые образования. После травления достигается химически чистая поверхность металла, на которой может образовываться оптимальный защитный пассивный слой.
Для полной технологии травления нержавеющей стали FORSTEX предлагает широкий ассортимент средств для обработки металла в разных эксплуатационных условиях.

Травильные ванны

Травление нержавеющей стали посредством погружения подходит для небольших и средних деталей. Изделия полностью опускаются в ванну с травильным раствором. Травление и пассивация нержавеющей стали осуществляются на всей поверхности металла.
Средства для травления нержавеющей стали данным методом делятся на два базовых типа:

Составы, основанные на азотной кислоте, которые являются особенно быстрыми и простыми в использовании;
Растворы, не содержащие азотную кислоту , которые более безопасны, продуктивны и легче утилизируются.

Все продукты предлагаются к покупке в концентрированной форме или в виде готовых к использованию решений.

Удобное травление с помощью распылительных гелей

Травление и пассивация нержавеющей стали в ванне посредством погружения не всегда возможны, например в тех случаях, когда требуется обработка больших и очень больших поверхностей. При работе с крупногабаритными изделиями используются более удобные составы для травления в форме гель-спреев. Гель-спреи для травления также применяются для обработки поверхности изделий из нержавеющей стали, которые должны обрабатываться только снаружи, а также те, которые нельзя транспортировать и нужно провести обработку на месте.

Травильные гель-спреи наносятся посредством распыления на обрабатываемую поверхность. Гели являются жидкими и могут распыляться на большие поверхности обрабатываемых деталей. Благодаря своей высокой вязкости они буквально прилипают к поверхности металла и, таким образом, осуществляется эффект травления.

В дополнение к стандартным продуктам для широкого спектра материалов FORSTEX предлагает следующие виды гелей для травления:

Гель-спрей с эффектом мягкого травления;
Гель с пониженным выделением оксидов азота;
Гели с индикаторами;
Цветные травильные гели для оптимальной видимости покрытия поверхности.

Травильные пасты: пассивация сварных швов нержавеющей стали

Травильные пасты представляют собой очень вязкие, т.е. не текущие средства для травления. Они в основном используются для очистки и травления сварных швов, удаления оксидов, шлака и окалины с околошовной зоны. Нанесение осуществляется при помощи специальной кислотостойкой кисти. Затем травильную пасту тщательно смывают водой во избежание дальнейших химических реакций.
Мы предлагаем своим клиентам широкий ассортимент травильных паст FORSTEX для различных видов нержавеющих сталей и типов сварных швов.

Во многих сферах промышленности, строительства и ремонта используются инструменты, крепежи и метизы из нержавеющей стали. Но несмотря на то, что данный материал обладает повышенной устойчивостью к образованию коррозии, все же в некоторых случаях ржавчина может проявиться. Для предотвращения этого необходимо принятие дополнительных мер – химическое пассирование изделий.

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.

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.

Классификация нержавеющей стали

Антикоррозийные свойства нержавейки напрямую зависят от ее состава. Исходя из этого данную сталь маркируют. Классификация позволяет различать каждый тип нержавеющего металла по гибкости, твердости, степени антикоррозийной защиты. В зависимости от состава и своего назначения различают:

мартенситные стали. Из них обычно изготавливаются ножи (в том числе и для пищевой промышленности), турбины. Эта сталь, имея в своем содержании большое процентное соотношение хрома, очень твердая; ферритные материалы. Количество хрома в такой стали превышает предыдущее значение на 3-4%. Этот материал имеет высокую устойчивость фосфорной кислоты, аммиачной селитры и азотной кислоты; аустенитные стали. Этот вид нержавеющей стали весьма пластичный. Часто его используют в машиностроении; дуплексные или ферро-аустенитные металлы. Это очень прочные, но вместе с тем пластичные нержавеющие материалы.

Исходя из состава нержавейки, можно определить, есть ли необходимость в дополнительной обработке изделий или нет. От этого же зависит и вероятность образования коррозии на поверхности элементов, изготовленных из этого вида стали.

Чем обусловлена высокая коррозионная устойчивость нержавеющих сталей

Суть такого явления, как коррозия, состоит в том, что поверхность металла под воздействием негативных внешних факторов и окружающей среды начинает разрушаться. Что характерно, коррозия из-за постоянного окисления поражает металл слой за слоем, постепенно разрушая внутреннюю структуру стали. Во многих случаях локализовать пораженные участки внутренней структуры металла уже не имеет смысла, поэтому стальные изделия приходится заменять на новые.

Пассивирование (или пассивация) как технология, позволяющая обеспечить надежную защиту стали от коррозии, лежит в основе создания такого уникального металла, каким является нержавеющая сталь. В химическом составе преимущественного большинства сталей, относящихся к нержавеющей категории, могут содержаться различные элементы:

никель;
молибден;
кобальт;
ниобий;
марганец.

Однако основным легирующим элементом таких сталей, количество которого в их составе может варьироваться в пределах 12–20%, является хром. Добавление различных легирующих элементов в состав нержавеющих сталей позволяет придать им требуемые физико-химические характеристики, но именно хром отвечает за коррозионную устойчивость стального сплава.

Влияние хрома на свойства нержавеющей стали

Нержавеющие стальные сплавы, в составе которых содержится 12% хрома, проявляют высокую коррозионную устойчивость только при взаимодействии с окружающим воздухом. Если количество хрома в химическом составе нержавеющей стали увеличить до 17%, то изделия из нее смогут спокойно взаимодействовать с азотной кислотой, не утрачивая при этом своих эксплуатационных характеристик.

Чтобы сделать металл устойчивым к еще более агрессивным средам, к числу которых относятся соляная, серная и другие кислоты, в нем не только увеличивают количественное содержание хрома, но и добавляют в его состав такие элементы, как медь, молибден, никель и др. Иными словами, выполняют пассивирование металла, то есть увеличивают его пассивность к коррозионным процессам.

В процессе пассивации зоны сварочного шва образуется прочная пленка

Пассивация, при которой в химический состав нержавеющей стали добавляют соответствующие легирующие элементы, – это не единственное условие высокой коррозионной устойчивости металла. Чтобы защитные свойства нержавеющей стали оставались на высоком уровне, оксидная пленка на ее поверхности, состоящая преимущественно из оксида хрома, должна быть целой, иметь однородный химический состав и толщину.

Технология и методы

Существуют различные методы обработки нержавейки. Но выделяют два основных способа пассивации стали:

Травление химическими кислотами (концентратами) на отдельных участках. Эта технология часто применяется для обработки сварных швов, но допускается и в других случаях. Этот процесс имеет различные варианты последовательности обработки. Различаются они как по составу химических веществ, так и по времени проведения работ. Самым распространенным способом в этом случае является электролитическое травление. Эта технология заключается в том, что изделие из нержавеющей стали помещают в специально подготовленную ванну, состоящую из концентрированных кислот. Через этот состав пропускается электрический ток (переменный или постоянный). Металл играет роль либо катода, либо анода. Подаваемый ток оказывает механическое воздействие на сталь, благодаря чему происходит выделение водорода или газообразного кислорода. Это помогает отделению окисной пленки на поверхности изделия. Травления готовыми смесями кислот. Они могут быть изготовлены в виде паст, гелей, спреев, концентратов. Этот способ наиболее удобен.

Независимо от того, какой метод применяется для пассивирования нержавеющей стали, важно соблюдать последовательность выполнения работ.

Виды пассивации

Основными и наиболее хорошо отработанными видами пассивации являются:

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.

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.

Этапы химического пассивирования

В процессе формирования однородной инертной пленки на поверхности изделий из нержавейки важно учитывать особенности состава стали и степень повреждения защитного покрытия. Химическое пассивирование сегодня является неотъемлемой частью в работе с нержавеющими материалами. Это позволяет продлить срок их службы, избавиться от ржавчины и повреждений, а также предотвратить образование коррозии. Во время проведения работ по пассивации следует соблюдать поочередность этапов:

Сначала осуществляется очистка материалов от загрязнений. Удаляются жирные пятна, ржавчина и прочие налеты. При технологии травления химическими кислотами изделие погружают в ванну со смесью соляной кислоты и серной. При температуре от 60 до 80 градусов сталь здесь выдерживается в течение 20-40 минут. Если применяется метод травления готовыми смесями кислот, то для очистки используются специальные концентрированные составы (пасты, гели, спреи), которые наносятся на поверхность стали ручным способом. Химикат оставляют ориентировочно на 30 минут. Затем проводится тщательная промывка изделий водой. Начинается процесс пассивации. В первом случае сталь погружают в кислотную ванну. Во втором – наносят гели, пасты, спреи и прочие готовые химические составы на поверхность изделия. В случае с готовыми средствами предусмотрен еще один этап – обработка пассиватором. Это позволяет обеспечить принудительное образование оксидной пленки на нержавеющей стали. Последний этап состоит из тщательной промывки изделия.

Состав нержавеющей стали и марка играют далеко не последнюю роль во внешнем виде изделия после химического пассивирования. Некоторые виды имеют темный цвет, другие же более светлый. Но независимо от этого данный способ обработки стали имеет целый перечень преимуществ:

улучшается сопротивление к образованию коррозии; происходит равномерное сглаживание поверхности изделия; удаляются заусенцы, царапины, вмятины; срок службы изделий значительно увеличивается.

Пассивизация: сталь приобретает свойства золота

В ходе этой процедуры внешний слой обрабатываемых материалов приобретает характеристики, которые делают их сходными с благородными металлами – они становятся устойчивыми к окислению и другим агрессивным воздействиям.

Нужно отметить, что универсальных способов пассирования не существует – каждому металлу нужен свой подход. На практике это отражается в составлении специальных составов электролитов, разработке индивидуальных режимов воздействия и расчете показателей тока для каждой отдельной процедуры пассивизации металла.

Для создания фазовых или адсорбционных плёнок, образующих плотный барьер для коррозии, используется электрохимический или химический метод.

Электрохимический способ: использование электролита и тока

Данный метод основан на изменении свойств металлов при их погружении в электролит и гальванизации. При этом для каждого отдельного случая электролит подбирается индивидуально. Анодом служит металл, который по своим химико-физическим параметрам отвечает задачам пассирования.

Электрохимический метод применяют для пассирования меди с помощью хромосодержащих составов. Для создания оксидной плёнки на цинке используют серную кислоту и дихромат натрия, для алюминия – фторводородный состав.

Химический способ: окислить, чтобы защитить от окисления

Этот метод подразумевает использование растворов окислителей, которые при взаимодействии с металлом образуют на его поверхности оксидную плёнку. Чтобы процесс был контролируемым, и окисление не затронуло более глубокие слои, применяются специальные составы-нейтрализаторы.

Процедура химического пассирования включает в себя следующие этапы:

зачистка поверхности при помощи абразивных материалов с последующим обезжириванием;
смывание обезжиривающих составов сначала горячей, затем холодной водой;
нанесение реагента на заданный период времени;
использование кальцинированной соды в качестве нейтрализатора химического пассиватора;
промывка в холодной воде поточным методом, сушка тёплым воздухом;
использование оптических датчиков для контроля свойств поверхности.

Если инструментальный и визуальный контроль даёт неудовлетворительные результаты, то процедуру повторяют заново, начиная с первого шага.

Что такое пассивация?

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:

Механическая очистка поверхностей изделия.
Химическое обезжиривание в растворе едкого натра и кальцинированной соды.
Промывка в проточной горячей, а затем холодной воде.
Пассивирование в течение заданного времени.
Нейтрализация в растворе кальцинированной соды.
Промывка путем многократного погружения в проточную холодную воду.
Сушка в сушильном шкафу или обдувом теплого воздуха.
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).

Зачем это необходимо?

Условия, при которых нержавеющая сталь поддаётся коррозии

Оксидная плёнка, покрывающая лист нержавеющей стали, очень тонка. Достаточно нарушить её целостность – и материал утрачивает антикоррозионные свойства. Оксидная плёнка может повредиться из-за контакта с хлором или морской водой. Также причиной повреждения способна стать царапина. Именно поэтому разработаны чёткие правила хранения изделий из нержавеющей стали и ухода за ними. Для их чистки нельзя применять средства, содержащие хлор.

Наибольший ущерб поверхности нержавеющей стали наносится при сварке труб. В таких случаях оксидная плёнка разрушается вдоль всего шва. Чтобы защитить изделие от ржавчины, применяется пассивация нержавеющей стали.

Классификация нержавеющей стали

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.

Технология и методы

Существуют различные методы обработки нержавейки. Но выделяют два основных способа пассивации стали:

Как определить качество пассивации нержавеющей стали

Пассивацию нержавеющей стали следует проводить после обработки стали следующими методами:

Механическая зачистка
Сварка
Химическая очистка
Химическая/механическая полировка
Гибка
Токарная обработка
Фрезерование
Обезжиривание
Резка

Необходимо учитывать время, которое уйдет на образование пассивного слоя на поверхности нержавеющей стали.

После завершения обработки, многие предприятия перед поставкой нержавеющей стали конечному потребителю задаются вопросом о том, присутствует ли на поверхности пассивный слой или нет.. Данный вопрос имеет очень важное значение по двум причинам:

Заказчик должен получить высококачественный продукт, который можно будет использовать по указанному назначению
Для того, чтобы гарантировать поставку продукта, который будет подвержен действию коррозии в определенной среде, необходимо уделить особое внимание подбору материала или придумать, каким образом можно снизить степень агрессивности условий эксплуатации металла.

Пассивация нержавеющей стали обеспечивает наличие защитного слоя, который позволяет использовать нержавеющую сталь в пределах ее максимальной коррозионной стойкости для данной среды. Иными словами, существует предел коррозионной стойкости, зависящий от физико-химических свойств нержавеющей стали, при котором даже самая лучшая пассивация на поверхности нержавеющей стали не гарантирует полной защиты при некоторых видах применения.В качестве примера можно привести использование в нефтехимической отрасли с высоко агрессивными средами, в связи с чем при строительстве необходимо особо тщательно подходить к подбору материалов. Выбор между марками стали AISI 304 или AISI 316 (а не никелевыми сплавами) серьезно сказывается на последующих коррозионных качествах. Использование нержавеющей стали в условиях нефтехимической среды может привести к скорому разрушению даже самой хорошей пассивации, и это не предусматривается на начальном этапе проектирования, при том, что затраты на техническое обслуживание будут расти экспоненциально.Согласно заявлениям учреждений (ASME), регламентирующих качество пассивации, общепризнанных испытаний, которые бы гарантировали прохождение пассивации или наличие пассивного слоя на поверхности компонентов или систем, не существует. Для того, чтобы клиентам было проще определить качество пассивации, был разработан ряд испытаний, которые можно разделить на две группы: визуальная проверка и высокоточная проверка.

Этапы химического пассивирования

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.

Что такое пассивация?

Зачем это необходимо?

Классификация нержавеющей стали

Технология и методы

Существуют различные методы обработки нержавейки. Но выделяют два основных способа пассивации стали:

Этапы химического пассивирования

Где можно заказать услугу?

Данную процедуру должны проводить компетентные специалисты, имеющие большой опыт и определенные знания в этой области. В нашей компании работают настоящие профессионалы своего дела. Мы осуществляем химическое пассивирование нержавеющей стали, учитывая особенности ее состава, степень повреждения и размер изделия. Все работы осуществляются в специально отведенном месте и с соблюдением всех требований по технике безопасности.

Читайте также: