Пассивированная нержавеющая сталь: все, что вам нужно знать

Нержавеющая сталь ценится за свою прочность и способность противостоять ржавчине, но она все еще может выиграть от дополнительной защиты. Пассивация, обработка с использованием химикатов, улучшает ее способность противостоять коррозии, увеличивая ее долговечность в жестких условиях. В морских, промышленных или медицинских условиях пассивированная нержавеющая сталь превосходит необработанные версии.

В этой статье мы рассмотрим типы нержавеющей стали, требующие пассивации, преимущества, которые она обеспечивает, процесс, способы его тестирования и марки, наиболее подходящие для этой обработки.

Что такое пассивация нержавеющей стали?

Пассивация нержавеющей стали — это химическая обработка, которая повышает устойчивость к коррозии путем устранения поверхностного железа в соответствии с рекомендациями ASTM A967 и AMS 2700. В отличие от естественного оксидного слоя, пассивация быстро образует защитную пленку оксида хрома. Она рекомендуется в средах с агрессивными химикатами или влажностью и широко используется в медицине, пищевой промышленности и аэрокосмической отрасли.

История процесса пассивации

Пассивация началась в 19 век когда было обнаружено, что металлы, такие как железо и нержавеющая сталь, естественным образом образуют защитные оксидные слои. В 20 векбыли разработаны методы контролируемой химической пассивации, обусловленные растущим использованием нержавеющей стали в промышленные и военные применения. Стандарты, такие как ASTM A967 и АМС 2700 впоследствии обеспечили последовательные и эффективные результаты во всех отраслях.

Зачем пассивировать нержавеющую сталь?

Содержание железа:
Нержавеющая сталь содержит железо 60-70%, в зависимости от марки. В то время как хром естественным образом образует защитный оксидный слой, высокое содержание железа ограничивает коррозионную стойкость.

Загрязнение во время производства:
В процессе производства часто возникают дополнительные примеси железа из-за контакта с инструментами из углеродистой стали или с железной пылью в воздухе, что еще больше снижает способность материала противостоять коррозии.

Повреждение оксидного слоя:
Естественный оксидный слой может быть поврежден сваркой или царапинами, что делает сталь более подверженной коррозии.

Процесс пассивации:
Пассивация удаляет поверхностное железо и загрязнения, позволяя сформировать более стабильную пленку оксида хрома.

Улучшенная защита:
Усиленный слой оксида хрома обеспечивает лучшую защиту от агрессивных сред, продлевая срок службы нержавеющей стали.

Типы пассивации нержавеющей стали

Методы пассивации нержавеющей стали различаются в зависимости от области применения. Основные химические методы включают азотную, лимонную, фосфорную и хромовую пассивацию. Электрохимические и механические методы используются в особых случаях. Ниже перечислены по дате изобретения.

Механическая пассивация

Определение:
Механическая пассивация включает в себя такие процессы, как полировка или пескоструйная обработка, для удаления поверхностных загрязнений и способствования образованию естественного оксидного слоя.

Преимущества:

• Никаких опасных химических веществ не используется.
• Можно комбинировать с другими видами обработки поверхности для улучшения результатов.

Недостатки:

• Не усиливает химический защитный слой.
• Менее эффективен для определенных коррозионно-стойких применений.

Пассивация азотной кислотой

Определение:
Пассивация азотной кислотой подразумевает использование смеси азотной кислоты для удаления свободного железа с наружной поверхности нержавеющей стали.

Преимущества:

• Проверенный и широко используемый метод.
• Эффективно повышает коррозионную стойкость.
• Соответствует отраслевым стандартам, таким как ASTM A967.

Недостатки:

• Включает опасные химические вещества.
• Требует надлежащей утилизации и соблюдения мер безопасности.

Пассивация хромовой кислотой

Определение:
Хромовая пассивация использует хромовую кислоту для формирования защитного оксидного слоя.

Преимущества:

• Обеспечивает улучшенную защиту в особых случаях применения с высокими требованиями.
• Создает прочный оксидный слой.

Недостатки:

• Экологические проблемы из-за токсичных отходов.
• Сокращение использования из-за строгих правил.

Пассивация фосфорной кислотой

Определение:
Пассивация фосфорной кислотой не только повышает коррозионную стойкость, но и улучшает адгезию покрытий к поверхности.

Преимущества:

• Улучшает коррозионную стойкость и адгезию покрытия.
• Подходит для подготовки к нанесению покрытия.

Недостатки:

• Менее распространен, чем другие методы.
• Могут потребоваться дополнительные меры безопасности при обращении.

Электрохимическая пассивация

Определение:
Электрохимическая пассивация использует электрический ток для ускорения создания защитного оксидного покрытия на нержавеющей стали.

Преимущества:

• Обеспечивает точный контроль над процессом пассивации.
• Подходит для высококачественной отделки поверхностей.

Недостатки:

• Требуется специализированное оборудование.
• Дороже химических методов.

Пассивация лимонной кислотой

Определение:
Пассивация лимонной кислотой — более экологичный метод, при котором лимонная кислота используется для достижения того же эффекта, что и азотная кислота.

Преимущества:

• Безопаснее и менее токсично по сравнению с азотной кислотой.
• Экологичность и меньшие проблемы с утилизацией.
• Обеспечивает эффективную коррозионную стойкость.
• Он проще в использовании, что делает его одним из наиболее широко используемых методов пассивации.

Недостатки:

• Для получения стабильных результатов может потребоваться более строгий контроль процесса.
• Чуть менее агрессивен при удалении железистых загрязнений, чем азотная кислота.

Что делает пассивация с нержавеющей сталью?

Пассивация дает несколько преимуществ для нержавеющей стали. Пассивированная нержавеющая сталь имеет повышенную коррозионную стойкость, улучшенную электрохимическую стабильность и более чистые поверхности по сравнению с непассивированной нержавеющей сталью. Эти преимущества делают пассивированную нержавеющую сталь более долговечной и лучше подходящей для сложных условий, где непассивированная нержавеющая сталь будет более подвержена коррозии и загрязнению поверхности.

Коррозионная стойкость:

• Пассивированная нержавеющая сталь имеет В 5–20 раз выше коррозионная стойкость.
• Пассивирующая пленка предотвращает локальную коррозию, например: питтинг, что продлевает срок службы материала в сложных условиях.

Изменение электродного потенциала:

• После пассивации электродный потенциал нержавеющей стали перемещается в положительное направление.
• Это снижает его реакционную способность и замедляет растворение металла, повышая коррозионную стойкость.

Чистота поверхности:

• Пассивация удаляет примеси, в том числе бесплатное железо, что приводит к получению гораздо более чистой поверхности.
• Более чистая поверхность менее подвержен коррозии, улучшая химическую стабильность материала.

Толщина оксидного слоя:

• Процесс загустевает слой оксида хрома, усиливая его защитные способности.
• Более толстый слой предлагает лучшая защита от химикатов и окисления.

Магнетизм:

• Пассивированная нержавеющая сталь, особенно аустенитные марки, такие как 304, обычно немагнитна или имеет низкий уровень магнитного поля.
• После холодной обработки могут проявиться некоторые магнитные свойства, но это справедливо и для непассивированной нержавеющей стали после холодной обработки.

Гладкость поверхности:

• Пассивация часто улучшает гладкость поверхности, поскольку процесс удаляет загрязнения и свободное железо. Более гладкая поверхность может уменьшить трение в некоторых приложениях и улучшить эстетические качества.

Твёрдость:

• Пассивированная нержавеющая сталь обычно имеет немного более высокая твердость чем непассивированная сталь.
• Процесс пассивации может повысить твердость поверхности, снижая риск износа и царапин. Однако точное улучшение зависит от состава материала, например содержание хрома и никеля, и метод обработки, как холодная обработка или термическая обработка.

Усталостная прочность:

• Пассивация может оказать положительное влияние усталостная прочность за счет улучшения качества поверхности и устранения загрязнений.
• Более чистая поверхность с меньшим количеством дефектов способствует повышению износостойкости материала. усталость жизниУровень улучшения зависит от исходного состояния стали и окружающей среды, в которой она эксплуатируется.

Прочность поверхности:

• Пассивированная нержавеющая сталь, как правило, имеет лучшие прочность поверхности, так как пассивирующий слой обеспечивает дополнительную защиту от физического износа и истирания.
• Такая прочность особенно полезна в случаях, когда требуется повторяющийся контакт или движение, например, для вращающихся деталей машин.

Ударопрочность:

• Пассивированная нержавеющая сталь может проявляться немного улучшенное сопротивление к незначительным ударам, так как пассивирующий слой может защитить поверхность от повреждений.
• Однако этот эффект минимален, и общее ударопрочность остается в значительной степени зависящим от типа сплава и термической обработки.

Электропроводность:

• Пассивированная нержавеющая сталь может иметь немного более низкую электропроводность. Пассивирующий слой повышает поверхностное сопротивление, хотя влияние обычно незначительно и не сильно влияет на общую проводимость.

Стойкость к окислению:

• Пассивация повышает стойкость к окислению, образуя стабильный оксидный слой. Этот слой защищает нержавеющую сталь от реакции с кислородом, снижая риск поверхностного окисления.

Сокращение потребностей в обслуживании:

• Пассивация создает более чистую, более стабильную поверхность, которая менее подвержена коррозии. Это означает, что требуется менее частое обслуживание, что сокращает время простоя в критических приложениях.

Долгосрочные экономические выгоды:

• Пассивированная нержавеющая сталь служит дольше в коррозионных средах, что помогает снизить затраты на замену и ремонт. Первоначальные инвестиции в пассивацию окупаются за счет сокращения долгосрочных расходов.

Как пассивировать нержавеющую сталь?

1. Очистка:

Начните с удаления любых поверхностных загрязнений, таких как смазка, масло и грязь. Этот шаг гарантирует чистоту поверхности для процесса пассивации.

2. Пассивация:

Погрузите очищенную нержавеющую сталь в раствор кислоты, обычно азотной или лимонной. Типичная ванна с азотной кислотой содержит кислоту 20-45% при температуре 70-90°F в течение как минимум 30 минут. В некоторых случаях для ускорения образования оксидного слоя добавляют дихромат натрия. Однако для улучшения процесса также используются более безопасные альтернативы, такие как оборудование для пассивации с лимонной кислотой.

3. Нейтрализация и промывка:

После пассивации нейтрализуйте детали с помощью ванны с гидроксидом натрия. После этого промойте пресной водой и полностью высушите. Этот шаг гарантирует удаление всех остатков кислоты.

4. Тестирование:

Проверьте пассивированную поверхность, чтобы подтвердить ее эффективность. Обычные тесты включают воздействие влажности, тепла или солевого тумана для проверки на устойчивость к ржавчине и коррозии.

Этот процесс удаляет поверхностное железо, восстанавливает оксидный слой и очищает от любых побочных продуктов сварки и загрязнений.

На что следует обратить внимание при пассивации нержавеющей стали

1. Внезапное воздействие (неконтролируемая коррозия):
   Пассивация может привести к неконтролируемой коррозии, если ее не контролировать должным образом. Вспышка коррозии приводит к темным, протравленным поверхностям, что является противоположностью того, чего должен достигать процесс пассивации.
2. Загрязненный кислотный раствор:
   Сохранение кислотного раствора свободным от загрязняющих веществ имеет решающее значение для предотвращения внезапных атак. Регулярная замена кислотной ванны свежим раствором предотвращает накопление загрязнений.
3. Качество воды:
   Используйте высококачественную воду, например, воду обратного осмоса или деионизированную воду, с более низким содержанием хлоридов, чем водопроводная вода. Это снижает риск внезапных атак и других проблем с коррозией.
4. Смешивание различных марок нержавеющей стали:
   Избегайте пассивации разных марок нержавеющей стали, например серий 300 и 400, в одной ванне. Это может вызвать гальваническую коррозию, когда менее благородный металл корродирует быстрее.

Соблюдение этих мер предосторожности позволит повысить эффективность процесса пассивации и избежать потенциальных проблем.

Как проверить, пассивирована ли нержавеющая сталь

Тестирование необходимо для обеспечения надлежащей пассивации нержавеющей стали. Несколько методов могут проверить качество и наличие пассивирующего слоя.

1. Испытание на погружение в воду

Погрузите нержавеющую сталь в воду. Отсутствие ржавчины или изменения цвета по истечении определенного времени указывает на правильную пассивацию.

2. Испытание солевым туманом

Подвергните сталь воздействию соляного тумана. Пассивированная поверхность не должна давать ржавчины в течение длительного периода.

3. Тест на медный купорос

Нанесите на сталь раствор медного купороса. Если не образуется отложений меди, поверхность правильно пассивирована.

4. Тест на влажность

Поместите нержавеющую сталь в среду с высокой влажностью. Отсутствие ржавчины или коррозии подтверждает эффективность пассивирующего слоя.

5. Тест на окисление

Используйте окислитель на поверхности. Устойчивость к окислению указывает на успешную пассивацию.

6. Тест с синими точками

Нанесите раствор Blue Dot на сухую поверхность нержавеющей стали. Если в течение 30 секунд не появятся синие пятна, пассивирующий слой хороший.

7. Анализ химического состава

Анализируйте элементы поверхности, такие как железо, хром и никель для подтверждения успешной пассивации. Восстановленное железо и достаточное количество хрома указывают на надлежащий защитный оксидный слой, гарантируя, что материал соответствует стандартам коррозионной стойкости.

Эти испытания гарантируют, что нержавеющая сталь готова к использованию и имеет прочный пассивирующий слой для защиты от коррозии.

Чего не может сделать пассивация нержавеющей стали

• Нет электролиза:
  Пассивация — это химическая обработка, а не электрохимический процесс. Она не подразумевает приложение электрического тока к поверхности металла.
• Невозможно удалить накипь:
  Пассивация не удаляет толстые слои окалины или оксидов, образовавшихся в результате термообработки или сварки. Для поверхностей с толстыми слоями окалины требуется предварительная очистка.
• Не слой краски:
  Пассивация — это не покрытие, как краска. Она образует тонкий, невидимый оксидный слой, но не добавляет никакого физического слоя к поверхности.
• Не полностью предотвращает коррозию:
  Хотя пассивация повышает коррозионную стойкость, она не делает нержавеющую сталь полностью невосприимчивой к коррозии, особенно в суровых условиях.
• Не может заменить другие методы предотвращения ржавчины:
  Пассивацию не следует рассматривать как замену других мер по предотвращению ржавчины, таких как нанесение защитных покрытий или регулярное техническое обслуживание.
• Не устраняет дефекты поверхности:
  Дефекты поверхности, такие как царапины или ямки, не ремонтируются пассивацией. Процесс только повышает сопротивление поверхности, но не сглаживает дефекты.

Марки нержавеющей стали для пассивации

Марки нержавеющей стали, требующие пассивации

Нержавеющая сталь, которая подвергается сварке или подвергается воздействию чрезвычайно агрессивных сред, должна быть пассивирована для обеспечения коррозионной стойкости и долговременной прочности. Сюда входят различные типы нержавеющей стали, такие как аустенитная (пассивированная нержавеющая сталь 18-8), ферритная, мартенситная, дуплексная, дисперсионно-твердеющая и медицинская нержавеющая сталь.

Типы нержавеющей стали, которые редко требуют пассивации

Некоторые марки нержавеющей стали обладают высокой естественной коррозионной стойкостью, поэтому пассивация требуется редко.

Высокохромистая нержавеющая сталь

Такой как 446 образует прочный оксидный слой, который обычно обеспечивает достаточную защиту в большинстве сред.

Нержавеющая сталь с высоким содержанием никеля

Такой как 904Л обладает превосходной коррозионной стойкостью благодаря содержанию никеля, хрома и молибдена, поэтому редко нуждается в пассивации.

Хотя эти типы часто не требуют пассивации, она все же может быть полезна в определенных сложных условиях.

Какие еще металлы можно пассивировать, кроме нержавеющей стали?

Пассивация может также применяться к таким металлам, как железо, алюминий, медь и некоторым переходным металлам, таким как молибден, никель, тантал, ниобий и вольфрам. Однако некоторые металлы, такие как свинец и цинк-алюминиевые сплавы, не подвергаются пассивации, поскольку они не могут образовывать стабильный оксидный слой.

Алюминий:

Метод пассивации: Погружение в раствор хромата или фосфата.
Эффект: Создает защитное оксидное покрытие, которое повышает коррозионную стойкость и подготавливает поверхность к дополнительным обработкам, таким как покраска или анодирование.

Титан:

Метод пассивации: Обработка азотной кислотой для удаления поверхностных загрязнений.
Эффект: Укрепляет естественный оксидный слой, повышая коррозионную стойкость, особенно в медицинских целях.

Медь и медные сплавы:

Метод пассивации: Обрабатывается растворами карбоната натрия или бензотриазола.
Эффект: Образует стабильную защитную пленку, которая снижает потускнение и коррозию под воздействием окружающей среды.

Цинк:

Метод пассивации: Обработка раствором на основе хромата.
Эффект: Образуется тонкая защитная пленка, которая повышает коррозионную стойкость, особенно в случае оцинкованного цинка.

Углеродистая сталь:

Метод пассивации: Обработка фосфатным раствором.
Эффект: Образует защитный фосфатный слой, повышающий коррозионную стойкость и улучшающий адгезию краски.

Что произойдет, если нержавеющая сталь не пассивирована?

Если нержавеющая сталь не пассивирована, она становится более восприимчивой к коррозии, особенно в суровых условиях. Загрязнения, такие как свободное железо, могут оставаться на поверхности, что со временем приводит к ржавчине и локальной коррозии.

Как долго сохраняется пассивация нержавеющей стали?

Пассивация может длиться несколько лет, но точная продолжительность зависит от окружающей среды и условий воздействия. В высококоррозионных средах может потребоваться более частое повторное применение.

Нужно ли пассивировать нержавеющую сталь 316?

Да, нержавеющая сталь 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.

Можно ли пассивировать нержавеющую сталь уксусом?

Уксус (уксусная кислота) обычно не используется для пассивации нержавеющей стали, поскольку он не так эффективен, как более сильные кислоты, такие как азотная или лимонная. Он может очистить поверхность, но не образует защитного оксидного слоя.

Как удалить пассивацию с нержавеющей стали?

Пассивацию можно удалить абразивными методами, такими как пескоструйная обработка, или химическими методами, такими как травление кислотой. Эти процессы снимают защитный оксидный слой с поверхности.

Является ли пассивированная нержавеющая сталь электропроводной?

Да, пассивированная нержавеющая сталь по-прежнему является проводящей. Процесс пассивации образует тонкий, непроводящий оксидный слой, но он не оказывает существенного влияния на общую электропроводность материала.

Защитите свою пассивированную нержавеющую сталь сегодня

Пассивация улучшает нержавеющую сталь, удаляя загрязнения и повышая коррозионную стойкость. Она увеличивает долговечность, сокращает техническое обслуживание и особенно полезна после сварки или воздействия суровых условий. Хотя это не всегда необходимо, она очень полезна для многих промышленных, морских и медицинских применений.

Группа SteelPRO предлагает большой выбор пассивированной нержавеющей стали, а также популярные пассивированные прутки из нержавеющей стали и другие продукты. Для получения дополнительной информации о других процессах, пожалуйста, посетите наш страница блога. Если вас интересуют материалы по обработке поверхности нержавеющей стали, ознакомьтесь с нашим полное руководство по отделке поверхности нержавеющей стали.

Свяжитесь с нашими экспертами прямо сейчас за лучшую цитату!