Acero inoxidable pasivado: todo lo que necesita saber

El acero inoxidable es apreciado por su durabilidad y su capacidad para resistir la oxidación, pero también puede beneficiarse de una protección adicional. La pasivación, un tratamiento que implica el uso de productos químicos, mejora su capacidad para resistir la corrosión, aumentando su longevidad en condiciones difíciles. En entornos marinos, industriales o médicos, el acero inoxidable pasivado supera a las versiones sin tratamiento.

En este artículo, cubriremos los tipos de acero inoxidable que necesitan pasivación, los beneficios que brinda, el proceso, cómo probarlo y los grados más adecuados para este tratamiento.

¿Qué es la pasivación del acero inoxidable?

La pasivación del acero inoxidable es un tratamiento químico que mejora la resistencia a la corrosión eliminando el hierro de la superficie, de acuerdo con las pautas ASTM A967 y AMS 2700. A diferencia de la capa de óxido natural, la pasivación forma rápidamente una película protectora de óxido de cromo. Se recomienda en entornos con productos químicos agresivos o humedad, y se utiliza ampliamente en aplicaciones médicas, de procesamiento de alimentos y aeroespaciales.

Historia del proceso de pasivación

La pasivación comenzó en el Siglo XIX Cuando se descubrió que los metales como el hierro y el acero inoxidable forman naturalmente capas protectoras de óxido. Siglo XXSe desarrollaron métodos de pasivación química controlada, impulsados por el creciente uso de acero inoxidable en Aplicaciones industriales y militares. Normas como Norma ASTM A967 y AMS2700 Posteriormente se garantizaron resultados consistentes y efectivos en todas las industrias.

¿Por qué pasivar el acero inoxidable?

Contenido de hierro:
El acero inoxidable contiene hierro 60-70%, según el grado. Si bien el cromo forma naturalmente una capa de óxido protectora, el alto contenido de hierro limita la resistencia a la corrosión.

Contaminación durante la fabricación:
Durante la fabricación, a menudo surgen contaminantes de hierro adicionales por el contacto con herramientas de acero al carbono o polvo de hierro en el aire, lo que reduce aún más la capacidad del material para resistir la corrosión.

Daños a la capa de óxido:
La capa de óxido natural puede dañarse con soldaduras o rayones, lo que hace que el acero sea más propenso a la corrosión.

Proceso de pasivación:
La pasivación elimina el hierro y los contaminantes de la superficie, lo que permite la formación de una película de óxido de cromo más estable.

Protección mejorada:
La capa de óxido de cromo mejorada proporciona una mejor protección contra entornos corrosivos, extendiendo la durabilidad del acero inoxidable.

Tipos de pasivación del acero inoxidable

Los métodos de pasivación del acero inoxidable varían según la aplicación. Los métodos químicos clave incluyen la pasivación con ácido nítrico, cítrico, fosfórico y crómico. Los métodos electroquímicos y mecánicos se utilizan en casos específicos. A continuación se enumeran por fecha de invención.

Pasivación mecánica

Definición:
La pasivación mecánica implica procesos como el pulido o el chorro de arena para eliminar los contaminantes de la superficie y promover la formación de una capa de óxido natural.

Ventajas:

• No se utilizan productos químicos peligrosos.
• Se puede combinar con otros tratamientos de superficie para obtener mejores resultados.

Desventajas:

• No mejora químicamente la capa protectora.
• Menos eficaz para ciertas aplicaciones resistentes a la corrosión.

Pasivación con ácido nítrico

Definición:
La pasivación con ácido nítrico utiliza una mezcla de ácido nítrico para eliminar el hierro libre del exterior del acero inoxidable.

Ventajas:

• Método probado y ampliamente utilizado.
• Eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión.
• Cumple con estándares industriales como ASTM A967.

Desventajas:

• Implica productos químicos peligrosos.
• Requiere eliminación adecuada y precauciones de seguridad.

Pasivación con ácido crómico

Definición:
La pasivación con ácido crómico utiliza ácido crómico para formar una capa de óxido protectora.

Ventajas:

• Ofrece protección mejorada en aplicaciones específicas de alta demanda.
• Crea una capa de óxido duradera.

Desventajas:

• Preocupaciones ambientales debido a los residuos tóxicos.
• Uso en disminución debido a regulaciones estrictas.

Pasivación con ácido fosfórico

Definición:
La pasivación con ácido fosfórico no solo mejora la resistencia a la corrosión sino que también mejora la adhesión a la superficie de los recubrimientos.

Ventajas:

• Mejora la resistencia a la corrosión y la adhesión del recubrimiento.
• Adecuado para la preparación previa al recubrimiento.

Desventajas:

• Menos común que otros métodos.
• Puede requerir medidas de seguridad adicionales durante su manipulación.

Pasivación electroquímica

Definición:
La pasivación electroquímica aplica corriente eléctrica para acelerar la creación de una capa de óxido protectora en el acero inoxidable.

Ventajas:

• Proporciona un control preciso sobre el proceso de pasivación.
• Adecuado para acabados superficiales de alta calidad.

Desventajas:

• Requiere equipo especializado.
• Más caro que los métodos químicos.

Pasivación con ácido cítrico

Definición:
La pasivación con ácido cítrico es un método más ecológico que utiliza ácido cítrico para lograr el mismo efecto que el ácido nítrico.

Ventajas:

• Más seguro y menos tóxico en comparación con el ácido nítrico.
• Respetuoso del medio ambiente, con menos preocupaciones por la eliminación.
• Proporciona una resistencia eficaz a la corrosión.
• Es más sencillo de gestionar, lo que lo convierte en una de las técnicas de pasivación más utilizadas.

Desventajas:

• Puede requerir un control de proceso más estricto para obtener resultados consistentes.
• Ligeramente menos agresivo en la eliminación de contaminantes de hierro que el ácido nítrico.

¿Qué efectos produce la pasivación en el acero inoxidable?

La pasivación ofrece varias ventajas para el acero inoxidable. El acero inoxidable pasivado tiene una mayor resistencia a la corrosión, una estabilidad electroquímica mejorada y superficies más limpias en comparación con el acero inoxidable no pasivado. Estas ventajas hacen que el acero inoxidable pasivado sea más duradero y más adecuado para entornos difíciles, donde el acero inoxidable no pasivado sería más propenso a la corrosión y la contaminación de la superficie.

Resistencia a la corrosión:

• El acero inoxidable pasivado tiene Resistencia a la corrosión de 5 a 20 veces mejor.
• La película de pasivación evita la corrosión localizada, como picaduras, lo que prolonga la vida útil del material en entornos desafiantes.

Cambio de potencial del electrodo:

• Después de la pasivación, el potencial del electrodo del acero inoxidable se mueve en una dirección positiva.
• Esto reduce su reactividad y retarda la disolución del metal, aumentando la resistencia a la corrosión.

Limpieza de la superficie:

• La pasivación elimina impurezas, incluidas hierro libre, dando como resultado una superficie mucho más limpia.
• Una superficie más limpia es Menos propenso a la corrosión, mejorando la estabilidad química del material.

Espesor de la capa de óxido:

• El proceso espesa el capa de óxido de cromo, mejorando sus capacidades protectoras.
• Una capa más gruesa ofrece Mejor protección Contra productos químicos y oxidación.

Magnetismo:

• El acero inoxidable pasivado, particularmente los grados austeníticos como el 304, generalmente no es magnético o tiene bajo magnetismo.
• Después del trabajo en frío, pueden aparecer algunas propiedades magnéticas, pero esto también es cierto para el acero inoxidable no pasivado después del trabajo en frío.

Suavidad de la superficie:

• La pasivación suele mejorar la suavidad de la superficie, ya que el proceso elimina los contaminantes y el hierro libre. Una superficie más lisa puede reducir la fricción en algunas aplicaciones y mejorar las cualidades estéticas.

Dureza:

• El acero inoxidable pasivado generalmente tiene dureza ligeramente mayor que el acero no pasivado.
• El proceso de pasivación puede mejorar la dureza de la superficie, reduciendo el riesgo de desgaste y rayaduras. Sin embargo, la mejora exacta depende de la composición del material, como contenido de cromo y níquel, y el método de procesamiento, como Trabajo en frío o tratamiento térmico.

Resistencia a la fatiga:

• La pasivación puede tener un impacto positivo Resistencia a la fatiga mejorando la calidad de la superficie y eliminando contaminantes.
• Una superficie más limpia y con menos defectos ayuda a aumentar la durabilidad del material. vida de fatigaEl nivel de mejora depende del estado original del acero y del entorno en el que opera.

Durabilidad de la superficie:

• El acero inoxidable pasivado tiende a tener mejor Durabilidad de la superficie, ya que la capa de pasivación ofrece protección adicional contra el desgaste físico y la abrasión.
• Esta durabilidad es especialmente útil en aplicaciones que implican contacto o movimiento repetido, como piezas de maquinaria giratorias.

Resistencia al impacto:

• El acero inoxidable pasivado puede mostrar Resistencia ligeramente mejorada a impactos menores, ya que la capa de pasivación puede proteger la superficie contra daños.
• Sin embargo, este efecto es mínimo y el resultado general resistencia al impacto Depende en gran medida del tipo de aleación y del tratamiento térmico.

Conductividad eléctrica:

• El acero inoxidable pasivado puede tener una conductividad eléctrica ligeramente inferior. La capa de pasivación aumenta la resistencia de la superficie, aunque el impacto suele ser menor y no afecta en gran medida la conductividad general.

Resistencia a la oxidación:

• La pasivación mejora la resistencia a la oxidación al formar una capa de óxido estable. Esta capa protege al acero inoxidable de la reacción con el oxígeno, lo que reduce el riesgo de oxidación de la superficie.

Necesidades de mantenimiento reducidas:

• La pasivación crea una superficie más limpia y estable que es menos propensa a la corrosión. Esto significa que se requiere un mantenimiento menos frecuente, lo que reduce el tiempo de inactividad en aplicaciones críticas.

Beneficios económicos a largo plazo:

• El acero inoxidable pasivado dura más en entornos corrosivos, lo que ayuda a reducir los costos de reemplazo y reparación. La inversión inicial en pasivación se amortiza al reducir los gastos a largo plazo.

¿Cómo pasivar el acero inoxidable?

1. Limpieza:

Comience por eliminar los contaminantes de la superficie, como grasa, aceite y suciedad. Este paso garantiza que la superficie esté limpia para el proceso de pasivación.

2. Pasivación:

Sumerja el acero inoxidable limpio en una solución ácida, normalmente ácido nítrico o cítrico. Un baño de ácido nítrico típico contiene ácido 20-45% a una temperatura de entre 70 y 90 °F durante al menos 30 minutos. En ciertos casos, se incluye dicromato de sodio para acelerar la formación de la capa de óxido. Sin embargo, también se utilizan alternativas más seguras, como equipos de pasivación con ácido cítrico, para mejorar el proceso.

3. Neutralización y enjuague:

Después de la pasivación, neutralice las piezas con un baño de hidróxido de sodio. Luego, enjuague con agua fresca y seque completamente. Este paso garantiza que se eliminen todos los residuos de ácido.

4. Pruebas:

Pruebe la superficie pasivada para confirmar su eficacia. Las pruebas habituales incluyen exposición a la humedad, al calor o a la niebla salina para comprobar la resistencia al óxido y a la corrosión.

Este proceso elimina el hierro de la superficie, restaura la capa de óxido y limpia cualquier subproducto o contaminante de la soldadura.

¿Qué hay que tener en cuenta en la pasivación del acero inoxidable?

1. Ataque repentino (corrosión no controlada):
   La pasivación puede provocar una corrosión descontrolada si no se gestiona adecuadamente. El ataque instantáneo da como resultado superficies oscuras y grabadas, que es lo opuesto a lo que se pretende conseguir con el proceso de pasivación.
2. Solución ácida contaminada:
   Mantener la solución ácida libre de contaminantes es fundamental para evitar ataques repentinos. Reemplazar regularmente el baño ácido con una solución nueva evita la acumulación de contaminación.
3. Calidad del agua:
   Utilice agua de alta calidad, como agua de ósmosis inversa o desionizada, con niveles de cloruro más bajos que el agua del grifo. Esto reduce el riesgo de ataques por chispa y otros problemas de corrosión.
4. Mezcla de diferentes grados de acero inoxidable:
   Evite pasivar diferentes grados de acero inoxidable, como las series 300 y 400, juntos en el mismo baño. Esto puede provocar corrosión galvánica, donde el metal menos noble se corroe más rápido.

Siguiendo estas precauciones, el proceso de pasivación será más efectivo y evitará posibles problemas.

Cómo comprobar si el acero inoxidable está pasivado

Las pruebas son esenciales para garantizar que el acero inoxidable se haya pasivado correctamente. Existen varios métodos para comprobar la calidad y la presencia de la capa de pasivación.

1. Prueba de inmersión en agua

Sumerja el acero inoxidable en agua. Si no se observa óxido ni decoloración después de un tiempo determinado, esto indica que la pasivación es correcta.

2. Prueba de niebla salina

Exponga el acero a un ambiente con niebla salina. Una superficie pasivada no debería mostrar óxido durante un período prolongado.

3. Prueba de sulfato de cobre

Aplique una solución de sulfato de cobre al acero. Si no se forman depósitos de cobre, la superficie está correctamente pasivada.

4. Prueba de humedad

Coloque el acero inoxidable en un entorno con alta humedad. La ausencia de óxido o corrosión confirma que la capa de pasivación es eficaz.

5. Prueba de oxidación

Utilice un agente oxidante sobre la superficie. La resistencia a la oxidación indica una pasivación exitosa.

6. Prueba del punto azul

Aplique la solución de puntos azules sobre una superficie de acero inoxidable seca. Si no aparecen puntos azules en 30 segundos, la capa de pasivación está en buenas condiciones.

7. Análisis de la composición química

Analizar elementos de superficie como Hierro, cromo y níquel Para confirmar que la pasivación fue exitosa. La reducción de hierro y la cantidad suficiente de cromo indican una capa de óxido protectora adecuada, lo que garantiza que el material cumple con los estándares de resistencia a la corrosión.

Estas pruebas garantizan que el acero inoxidable esté listo para usar y tenga una fuerte capa de pasivación para resistencia a la corrosión.

Lo que no se puede hacer con la pasivación del acero inoxidable

• Sin electrólisis:
  La pasivación es un tratamiento químico, no un proceso electroquímico. No implica la aplicación de corrientes eléctricas a la superficie del metal.
• No se puede eliminar la escala:
  La pasivación no elimina las capas de óxido o de incrustaciones gruesas formadas por el tratamiento térmico o la soldadura. Se requiere una limpieza previa para las superficies con mucha incrustación.
• No es una capa de pintura:
  La pasivación no es un recubrimiento como la pintura. Forma una capa de óxido fina e invisible, pero no añade ninguna capa física a la superficie.
• No previene completamente la corrosión:
  Si bien la pasivación mejora la resistencia a la corrosión, no hace que el acero inoxidable sea completamente inmune a la corrosión, especialmente en entornos hostiles.
• No puede reemplazar otros métodos de prevención del óxido:
  La pasivación no debe considerarse un reemplazo de otras medidas de prevención de la oxidación, como la aplicación de recubrimientos protectores o el mantenimiento regular.
• No repara defectos superficiales:
  Las imperfecciones de la superficie, como arañazos o picaduras, no se reparan mediante la pasivación. El proceso solo mejora la resistencia de la superficie, pero no suaviza los defectos.

Grados de acero inoxidable para pasivación

Grados de acero inoxidable que requieren pasivación

El acero inoxidable que se somete a soldadura o está expuesto a entornos extremadamente corrosivos debe pasivarse para garantizar la resistencia a la corrosión y la durabilidad a largo plazo. Esto incluye varios tipos de acero inoxidable, como el austenítico (acero inoxidable 18-8 pasivado), el ferrítico, el martensítico, el dúplex, el endurecido por precipitación y el acero inoxidable de grado médico.

Tipos de acero inoxidable que rara vez requieren pasivación

Ciertos grados de acero inoxidable tienen una alta resistencia natural a la corrosión y, por lo tanto, rara vez se requiere pasivación.

Acero inoxidable con alto contenido de cromo

Como 446 forma una fuerte capa de óxido que generalmente proporciona suficiente protección en la mayoría de los entornos.

Acero inoxidable de aleación con alto contenido de níquel

Como 904L Tiene una excelente resistencia a la corrosión debido a su contenido de níquel, cromo y molibdeno, por lo que rara vez necesita pasivación.

Si bien estos tipos no suelen requerir pasivación, pueden resultar útiles en entornos específicos y exigentes.

¿Qué otros metales se pueden pasivar además del acero inoxidable?

La pasivación también se puede aplicar a metales como el hierro, el aluminio, el cobre y ciertos metales de transición como el molibdeno, el níquel, el tantalio, el niobio y el tungsteno. Sin embargo, algunos metales, como el plomo y las aleaciones de zinc y aluminio, no se someten a pasivación porque no pueden formar una capa de óxido estable.

Aluminio:

Método de pasivación:Inmersión en solución de cromato o fosfato.
Efecto:Crea una capa protectora de óxido que aumenta la resistencia a la corrosión y prepara la superficie para tratamientos adicionales como pintura o anodizado.

Titanio:

Método de pasivación:Tratamiento con ácido nítrico para eliminar impurezas superficiales.
Efecto:Fortalece la capa de óxido natural, mejorando la resistencia a la corrosión, especialmente en aplicaciones médicas.

Cobre y aleaciones de cobre:

Método de pasivación:Tratado con soluciones de carbonato de sodio o benzotriazol.
Efecto:Forma una película protectora estable que reduce el deslustre y la corrosión ambiental.

Zinc:

Método de pasivación:Tratamiento en solución a base de cromato.
Efecto:Se forma una fina película protectora que mejora la resistencia a la corrosión, especialmente en el zinc galvanizado.

Acero al carbono:

Método de pasivación:Tratamiento con solución de fosfato.
Efecto:Forma una capa protectora de fosfato, aumentando la resistencia a la corrosión y mejorando la adhesión de la pintura.

¿Qué sucede si el acero inoxidable no está pasivado?

Si el acero inoxidable no se pasiva, se vuelve más susceptible a la corrosión, especialmente en condiciones adversas. Los contaminantes como el hierro libre pueden permanecer en la superficie, lo que provoca óxido y corrosión localizada con el tiempo.

¿Cuánto tiempo dura la pasivación en el acero inoxidable?

La pasivación puede durar varios años, pero la duración exacta depende del entorno y de las condiciones de exposición. En entornos altamente corrosivos, puede ser necesario volver a aplicarla con mayor frecuencia.

¿Es necesario pasivar el acero inoxidable 316?

Sí, Acero inoxidable 316 benefits from passivation, especially if it has been welded or exposed to contaminants. Passivation enhances its corrosion resistance, making it more durable in harsh conditions.

¿Se puede pasivar el acero inoxidable con vinagre?

El vinagre (ácido acético) no suele utilizarse para pasivar el acero inoxidable porque no es tan eficaz como los ácidos más fuertes, como el ácido nítrico o el cítrico. Puede limpiar la superficie, pero no formará una capa protectora de óxido.

¿Cómo eliminar la pasivación del acero inoxidable?

La pasivación se puede eliminar mediante métodos abrasivos como el chorro de arena o tratamientos químicos como el decapado ácido. Estos procesos eliminan la capa protectora de óxido de la superficie.

¿El acero inoxidable pasivado es conductor?

Sí, el acero inoxidable pasivado sigue siendo conductor. El proceso de pasivación forma una capa fina de óxido no conductor, pero no afecta significativamente la conductividad eléctrica general del material.

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La pasivación mejora el acero inoxidable eliminando contaminantes y mejorando la resistencia a la corrosión. Aumenta la durabilidad, reduce el mantenimiento y es especialmente útil después de la soldadura o la exposición a entornos hostiles. Si bien no siempre es necesaria, es muy beneficiosa para muchas aplicaciones industriales, marinas y médicas.

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