Aço inoxidável passivado: tudo o que você precisa saber

O aço inoxidável é valorizado por sua durabilidade e capacidade de resistir à ferrugem, mas ainda pode ganhar com proteção adicional. A passivação, um tratamento que envolve produtos químicos, melhora sua capacidade de suportar corrosão, aumentando sua longevidade em condições difíceis. Em ambientes marítimos, industriais ou médicos, o aço inoxidável passivado supera as versões não tratadas.

Neste artigo, abordaremos os tipos de aço inoxidável que precisam de passivação, os benefícios que ela oferece, o processo, como testá-lo e os graus mais adequados para esse tratamento.

O que é passivação de aço inoxidável?

A passivação de aço inoxidável é um tratamento químico que melhora a resistência à corrosão eliminando o ferro da superfície, de acordo com as diretrizes ASTM A967 e AMS 2700. Ao contrário da camada de óxido natural, a passivação forma rapidamente uma película protetora de óxido de cromo. É recomendada em ambientes com produtos químicos agressivos ou umidade, e é amplamente usada em aplicações médicas, de processamento de alimentos e aeroespaciais.

História do Processo de Passivação

A passivação começou na século XIX quando foi descoberto que metais como ferro e aço inoxidável formam naturalmente camadas protetoras de óxido. século XX, métodos de passivação química controlada foram desenvolvidos, impulsionados pelo uso crescente do aço inoxidável em aplicações industriais e militares. Padrões como Norma ASTM A967 e AMS 2700 mais tarde garantiu resultados consistentes e eficazes em todos os setores.

Por que passivar o aço inoxidável?

Teor de ferro:
O aço inoxidável contém ferro 60-70%, dependendo do grau. Enquanto o cromo forma naturalmente uma camada protetora de óxido, o alto teor de ferro limita a resistência à corrosão.

Contaminação durante a fabricação:
Durante a fabricação, contaminantes extras de ferro geralmente vêm do contato com ferramentas de aço carbono ou poeira de ferro no ar, reduzindo ainda mais a capacidade do material de resistir à corrosão.

Danos à camada de óxido:
A camada de óxido natural pode ser danificada por soldagem ou arranhões, tornando o aço mais propenso à corrosão.

Processo de Passivação:
A passivação remove o ferro e os contaminantes da superfície, permitindo a formação de uma película de óxido de cromo mais estável.

Proteção aprimorada:
A camada aprimorada de óxido de cromo oferece melhor proteção contra ambientes corrosivos, estendendo a durabilidade do aço inoxidável.

Tipos de Passivação de Aço Inoxidável

Os métodos de passivação de aço inoxidável variam de acordo com a aplicação. Os principais métodos químicos incluem passivação de ácido nítrico, cítrico, fosfórico e crômico. Métodos eletroquímicos e mecânicos são usados em casos específicos. Os seguintes são listados por data de invenção.

Passivação Mecânica

Definição:
A passivação mecânica envolve processos como polimento ou jateamento de areia para remover contaminantes da superfície e promover a formação de uma camada natural de óxido.

Vantagens:

• Não há produtos químicos perigosos envolvidos.
• Pode ser combinado com outros tratamentos de superfície para melhores resultados.

Desvantagens:

• Não melhora quimicamente a camada protetora.
• Menos eficaz para certas aplicações resistentes à corrosão.

Passivação de ácido nítrico

Definição:
A passivação com ácido nítrico utiliza uma mistura de ácido nítrico para eliminar o ferro livre do exterior do aço inoxidável.

Vantagens:

• Método comprovado e amplamente utilizado.
• Eficaz no aumento da resistência à corrosão.
• Em conformidade com os padrões da indústria, como ASTM A967.

Desvantagens:

• Envolve produtos químicos perigosos.
• Requer descarte adequado e precauções de segurança.

Passivação de ácido crômico

Definição:
A passivação com ácido crômico usa ácido crômico para formar uma camada protetora de óxido.

Vantagens:

• Oferece proteção aprimorada em aplicações específicas de alta demanda.
• Cria uma camada de óxido durável.

Desvantagens:

• Preocupações ambientais devido a resíduos tóxicos.
• Uso decrescente devido a regulamentações rigorosas.

Passivação com ácido fosfórico

Definição:
A passivação com ácido fosfórico não apenas aumenta a resistência à corrosão, mas também melhora a adesão da superfície para revestimentos.

Vantagens:

• Melhora a resistência à corrosão e a adesão do revestimento.
• Adequado para preparação de pré-revestimento.

Desvantagens:

• Menos comum que outros métodos.
• Pode exigir medidas de segurança adicionais durante o manuseio.

Passivação eletroquímica

Definição:
A passivação eletroquímica aplica corrente elétrica para acelerar a criação de um revestimento protetor de óxido no aço inoxidável.

Vantagens:

• Fornece controle preciso sobre o processo de passivação.
• Adequado para acabamentos de superfície de alta qualidade.

Desvantagens:

• Requer equipamento especializado.
• Mais caro que métodos químicos.

Passivação com ácido cítrico

Definição:
A passivação com ácido cítrico é um método mais ecológico que utiliza ácido cítrico para obter o mesmo efeito que o ácido nítrico.

Vantagens:

• Mais seguro e menos tóxico comparado ao ácido nítrico.
• Ecológico com menos preocupações com descarte.
• Oferece resistência eficaz à corrosão.
• É mais simples de gerenciar, o que a torna uma das técnicas de passivação mais amplamente utilizadas.

Desvantagens:

• Pode exigir um controle de processo mais rigoroso para resultados consistentes.
• Um pouco menos agressivo na remoção de contaminantes de ferro do que o ácido nítrico.

O que a passivação faz ao aço inoxidável

A passivação oferece vários benefícios para o aço inoxidável. O aço inoxidável passivado tem maior resistência à corrosão, melhor estabilidade eletroquímica e superfícies mais limpas em comparação ao aço inoxidável não passivado. Essas vantagens tornam o aço inoxidável passivado mais durável e mais adequado para ambientes desafiadores, onde o aço inoxidável não passivado seria mais propenso à corrosão e contaminação da superfície.

Resistência à corrosão:

• O aço inoxidável passivado tem 5 a 20 vezes melhor resistência à corrosão.
• A película de passivação previne a corrosão localizada, como corrosão, o que prolonga a vida útil do material em ambientes desafiadores.

Mudança de potencial do eletrodo:

• Após a passivação, o potencial do eletrodo do aço inoxidável se move em um direção positiva.
• Isso reduz sua reatividade e retarda a dissolução do metal, aumentando a resistência à corrosão.

Limpeza da superfície:

• A passivação remove impurezas, incluindo ferro livre, resultando em uma superfície muito mais limpa.
• Uma superfície mais limpa é menos propenso à corrosão, melhorando a estabilidade química do material.

Espessura da camada de óxido:

• O processo engrossa o camada de óxido de cromo, aumentando suas habilidades de proteção.
• Uma camada mais espessa oferece melhor proteção contra produtos químicos e oxidação.

Magnetismo:

• O aço inoxidável passivado, especialmente os austeníticos como o 304, normalmente não é magnético ou tem baixo magnetismo.
• Após o trabalho a frio, algumas propriedades magnéticas podem aparecer, mas isso também é verdadeiro para aço inoxidável não passivado após o trabalho a frio.

Suavidade da superfície:

• A passivação geralmente melhora a suavidade da superfície, pois o processo remove contaminantes e ferro livre. Uma superfície mais lisa pode reduzir o atrito em algumas aplicações e melhorar as qualidades estéticas.

Dureza:

• O aço inoxidável passivado geralmente tem dureza ligeiramente maior do que aço não passivado.
• O processo de passivação pode aumentar a dureza da superfície, reduzindo o risco de desgaste e arranhões. No entanto, a melhoria exata depende da composição do material, como teor de cromo e níquel, e o método de processamento, como trabalho a frio ou tratamento térmico.

Resistência à fadiga:

• A passivação pode ter um impacto positivo resistência à fadiga melhorando a qualidade da superfície e eliminando contaminantes.
• Uma superfície mais limpa e com menos defeitos ajuda a aumentar a durabilidade do material vida de fadiga. O nível de melhoria depende da condição original do aço e do ambiente em que ele opera.

Durabilidade da superfície:

• O aço inoxidável passivado tende a ter melhor durabilidade da superfície, pois a camada de passivação oferece proteção extra contra desgaste físico e abrasão.
• Essa durabilidade é especialmente útil em aplicações que envolvem contato ou movimento repetido, como peças de máquinas rotativas.

Resistência ao impacto:

• O aço inoxidável passivado pode apresentar resistência ligeiramente melhorada a impactos menores, pois a camada de passivação pode proteger a superfície contra danos.
• No entanto, este efeito é mínimo e o resultado global resistência ao impacto permanece amplamente dependente do tipo de liga e do tratamento térmico.

Condutividade elétrica:

• Aço inoxidável passivado pode ter condutividade elétrica ligeiramente menor. A camada de passivação aumenta a resistência da superfície, embora o impacto seja tipicamente menor e não afete muito a condutividade geral.

Resistência à oxidação:

• A passivação aumenta a resistência à oxidação ao formar uma camada de óxido estável. Essa camada protege o aço inoxidável de reagir com oxigênio, reduzindo o risco de oxidação da superfície.

Necessidades de manutenção reduzidas:

• A passivação cria uma superfície mais limpa e estável, menos propensa à corrosão. Isso significa que é necessária menos manutenção frequente, reduzindo o tempo de inatividade em aplicações críticas.

Benefícios econômicos de longo prazo:

• O aço inoxidável passivado dura mais em ambientes corrosivos, o que ajuda a reduzir os custos de substituição e reparo. O investimento inicial em passivação compensa reduzindo as despesas de longo prazo.

Como passivar aço inoxidável?

1. Limpeza:

Comece removendo quaisquer contaminantes da superfície, como graxa, óleo e sujeira. Esta etapa garante que a superfície esteja limpa para o processo de passivação.

2. Passivação:

Mergulhe o aço inoxidável limpo em uma solução ácida, normalmente ácido nítrico ou cítrico. Um banho típico de ácido nítrico contém ácido 20-45% a 70-90°F por pelo menos 30 minutos. Em certos casos, o dicromato de sódio é incluído para acelerar a formação da camada de óxido. No entanto, alternativas mais seguras, como equipamentos de passivação com ácido cítrico, também são usadas para melhorar o processo.

3. Neutralização e Enxágue:

Após a passivação, neutralize as peças usando um banho de hidróxido de sódio. Depois, enxágue com água doce e seque completamente. Esta etapa garante que todos os resíduos de ácido sejam removidos.

4. Teste:

Teste a superfície passivada para confirmar sua eficácia. Testes comuns incluem exposição à umidade, calor ou névoa salina para verificar resistência à ferrugem e corrosão.

Este processo remove o ferro da superfície, restaura a camada de óxido e limpa quaisquer subprodutos ou contaminantes de soldagem.

O que prestar atenção na passivação de aço inoxidável

1. Ataque Flash (Corrosão Descontrolada):
   A passivação pode levar à corrosão descontrolada se não for gerenciada adequadamente. O ataque de flash resulta em superfícies escuras e gravadas, o que é o oposto do que o processo de passivação deveria atingir.
2. Solução ácida contaminada:
   Manter a solução ácida livre de contaminantes é crucial para evitar ataques de flash. Substituir regularmente o banho ácido por uma solução nova previne o acúmulo de contaminação.
3. Qualidade da água:
   Use água de alta qualidade, como água de osmose reversa ou deionizada, com níveis de cloreto mais baixos do que a água da torneira. Isso reduz o risco de ataques de flash e outros problemas de corrosão.
4. Mistura de diferentes qualidades de aço inoxidável:
   Evite passivar diferentes graus de aço inoxidável, como as séries 300 e 400, juntos no mesmo banho. Isso pode causar corrosão galvânica, onde o metal menos nobre corrói mais rápido.

Seguindo essas precauções, o processo de passivação será mais eficaz e evitará possíveis problemas.

Como testar se o aço inoxidável é passivado

O teste é essencial para garantir que o aço inoxidável tenha sido passivado adequadamente. Vários métodos podem verificar a qualidade e a presença da camada de passivação.

1. Teste de imersão em água

Mergulhe o aço inoxidável em água. Nenhuma ferrugem ou descoloração após um certo tempo indica passivação adequada.

2. Teste de névoa salina

Exponha o aço a um ambiente de névoa salina. Uma superfície passivada não deve apresentar ferrugem por um período prolongado.

3. Teste de sulfato de cobre

Aplique uma solução de sulfato de cobre ao aço. Se não houver depósitos de cobre, a superfície está adequadamente passivada.

4. Teste de umidade

Coloque o aço inoxidável em um ambiente de alta umidade. Nenhuma ferrugem ou corrosão confirma que a camada de passivação é eficaz.

5. Teste de oxidação

Use um agente oxidante na superfície. Resistência à oxidação indica passivação bem-sucedida.

6. Teste do ponto azul

Aplique a solução de ponto azul em uma superfície de aço inoxidável seca. Se nenhum ponto azul aparecer em 30 segundos, a camada de passivação está boa.

7. Análise da composição química

Analisar elementos de superfície como ferro, cromo e níquel para confirmar a passivação bem-sucedida. Ferro reduzido e cromo suficiente indicam uma camada de óxido protetora adequada, garantindo que o material atenda aos padrões de resistência à corrosão.

Esses testes garantem que o aço inoxidável esteja pronto para uso e tenha uma forte camada de passivação para resistência à corrosão.

O que a passivação do aço inoxidável não pode fazer

• Sem eletrólise:
  Passivação é um tratamento químico, não um processo eletroquímico. Não envolve aplicar correntes elétricas à superfície do metal.
• Não é possível remover a escala:
  A passivação não remove camadas de incrustações pesadas ou óxidos formados por tratamento térmico ou soldagem. A pré-limpeza é necessária para superfícies com incrustações pesadas.
• Não é uma camada de tinta:
  Passivação não é um revestimento como tinta. Ela forma uma camada fina e invisível de óxido, mas não adiciona nenhuma camada física à superfície.
• Não previne completamente a corrosão:
  Embora a passivação melhore a resistência à corrosão, ela não torna o aço inoxidável completamente imune à corrosão, especialmente em ambientes agressivos.
• Não pode substituir outros métodos de prevenção de ferrugem:
  A passivação não deve ser vista como um substituto para outras medidas de prevenção de ferrugem, como aplicação de revestimentos protetores ou manutenção regular.
• Não corrige defeitos superficiais:
  Imperfeições superficiais como arranhões ou buracos não são reparadas por meio da passivação. O processo apenas aumenta a resistência da superfície, mas não suaviza defeitos.

Graus de aço inoxidável para passivação

Graus de aço inoxidável que requerem passivação

Aço inoxidável que passa por soldagem ou é exposto a ambientes extremamente corrosivos deve ser passivado para garantir resistência à corrosão e durabilidade a longo prazo. Isso inclui vários tipos de aço inoxidável, como austenítico (aço inoxidável 18-8 passivado), ferrítico, martensítico, duplex, endurecido por precipitação e aço inoxidável de grau médico.

Tipos de aço inoxidável que raramente requerem passivação

Certos tipos de aço inoxidável têm alta resistência natural à corrosão e, portanto, a passivação raramente é necessária.

Aço inoxidável com alto teor de cromo

Como 446 forma uma forte camada de óxido que geralmente fornece proteção suficiente na maioria dos ambientes.

Aço inoxidável de liga de alto níquel

Como 904L tem excelente resistência à corrosão devido ao seu teor de níquel, cromo e molibdênio, por isso raramente necessita de passivação.

Embora esses tipos geralmente não exijam passivação, eles ainda podem ser úteis em ambientes específicos e exigentes.

Quais outros metais podem ser passivados além do aço inoxidável?

A passivação também pode ser aplicada a metais como ferro, alumínio, cobre e certos metais de transição, como molibdênio, níquel, tântalo, nióbio e tungstênio. No entanto, alguns metais, como ligas de chumbo e zinco-alumínio, não sofrem passivação porque não conseguem formar uma camada de óxido estável.

Alumínio:

Método de Passivação: Imersão em solução de cromato ou fosfato.
Efeito: Cria um revestimento protetor de óxido que aumenta a resistência à corrosão e prepara a superfície para tratamentos adicionais, como pintura ou anodização.

Titânio:

Método de Passivação: Tratamento com ácido nítrico para remover impurezas superficiais.
Efeito: Fortalece a camada de óxido natural, melhorando a resistência à corrosão, especialmente em aplicações médicas.

Cobre e ligas de cobre:

Método de Passivação: Tratado com soluções de carbonato de sódio ou benzotriazol.
Efeito: Forma uma película protetora estável que reduz o embaçamento e a corrosão ambiental.

Zinco:

Método de Passivação: Tratamento com solução à base de cromato.
Efeito: Uma fina película protetora é formada, o que aumenta a resistência à corrosão, especialmente em zinco galvanizado.

Aço carbono:

Método de Passivação: Tratamento com solução de fosfato.
Efeito: Forma uma camada protetora de fosfato, aumentando a resistência à corrosão e melhorando a aderência da tinta.

O que acontece se o aço inoxidável não for passivado?

Se o aço inoxidável não for passivado, ele se torna mais suscetível à corrosão, particularmente em condições severas. Contaminantes como ferro livre podem permanecer na superfície, levando à ferrugem e corrosão localizada ao longo do tempo.

Quanto tempo dura a passivação em aço inoxidável?

A passivação pode durar vários anos, mas a duração exata depende do ambiente e das condições de exposição. Em ambientes altamente corrosivos, pode ser necessário reaplicar com mais frequência.

O aço inoxidável 316 precisa ser passivado?

Sim, Aço inoxidável 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.

É possível passivar aço inoxidável com vinagre?

Vinagre (ácido acético) não é normalmente usado para passivar aço inoxidável porque não é tão eficaz quanto ácidos mais fortes como ácido nítrico ou cítrico. Ele pode limpar a superfície, mas não forma uma camada protetora de óxido.

Como remover a passivação do aço inoxidável?

A passivação pode ser removida usando métodos abrasivos como jateamento de areia ou tratamentos químicos como decapagem ácida. Esses processos retiram a camada protetora de óxido da superfície.

O aço inoxidável passivado é condutivo?

Sim, o aço inoxidável passivado ainda é condutor. O processo de passivação forma uma fina camada de óxido não condutora, mas não afeta significativamente a condutividade elétrica geral do material.

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A passivação melhora o aço inoxidável removendo contaminantes e aumentando a resistência à corrosão. Ela aumenta a durabilidade, reduz a manutenção e é especialmente útil após soldagem ou exposição a ambientes severos. Embora nem sempre necessária, é altamente benéfica para muitas aplicações industriais, marítimas e médicas.

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