Химическое пассивирование: Термин — Химическое пассивирование — глоссарий «Пресснастил»

Что такое пассивирование нержавеющих сталей и зачем его делать?

курс цб рф

USD:
80.1665

EUR:
86.5502

Никель:

1. 
   
   Металлопрокат
2. 
   
   Новости
3. Что такое пассивирование нержавеющих сталей и зачем его делать?

Пассивирование, или пассивация, металла в общем понятии – это способ обработки поверхности материала, при котором появляются тонкие солевые и оксидные плёнки. Такое покрытие защищает сталь от воздействий кислорода и других агрессивных химических веществ. Нержавейка сама по себе является антикоррозийной сталью с инактивированной поверхностью. Необходимо ли в этом случае пассивирование?

Коррозия нержавеющей стали

Металл содержит в себе много добавок в виде кобальта, никеля, титана и др. Чем больше в нержавеющей стали хрома, тем выше её антикоррозийные свойства. Если эта цифра равна 12–13%, то металл выдержит воздействие атмосферных окислителей. При 17% сталь уже будет стойкой к более агрессивным средам, например, к соляной, серной или азотной кислоте. Кроме состава и пропорций, антикоррозийные свойства достигаются при наличии оксидной плёнки на однородной поверхности металла. Если она прерывиста, химический состав неоднороден, то защитные свойства вполне могут нарушиться. Нержавеющие стали подвергаются коррозии по таким причинам:

• некачественный сварной шов;
• отсутствие полировки после сварки;
• чистка изделия железной щёткой;
• попадание частиц другого металла во время обработки;
• использование инструмента, который соприкасался до этого с обычным металлом.

После чистки изделия необходимо проверить, не остались ли металлические частицы и железная пыль, не повредилась ли оксидная плёнка. Пассивирование особенно актуально проводить после работы со сваркой. Для этого используются химические кислотные растворы. Сварочный шов является самым слабым местом у нержавейки, в процессе обработки запускаются изменения на уровне кристаллической решётки материала.

Сталь могут испортить чистящие средства. Если говорить о бытовых, то это, например, хлорсодержащие препараты. Ржавчина в таких случаях распространяется по всей поверхности. Крепёжные элементы подвергаются коррозии при очень плотном соприкосновении с другими деталями. Поэтому контакт нержавейки с другими металлами должен исключаться.

Определить места с появившимися вкраплениями коррозии просто: нужно намочить водой изделие и дать постоять несколько часов. Второй вариант – это использование реактивов, от воздействия которых участки с ржавлением приобретут синий цвет.

Способ пассивирования

Верхний слой металлических изделий вступает во взаимодействие с кислородом, водой и другими веществами. Чтобы предотвратить реакцию атомов, необходимо сделать поверхность стали пассивной. Есть металлы, которые совсем не нуждаются в такой обработке. Это золото и платина, они химически инертны, не подвергаются ржавлению.

Восстановление антикоррозийных свойств с переводом поверхности в пассивное состояние заключается в покрытии стали разными видами плёнок (сульфатные, оксидные, фосфатные). Лёгкой обработки изделий будет достаточно, чтобы препятствовать коррозии. Пассивирование может проводиться и с помощью кислорода, который погружается в поры на поверхности металла.

Сплавы по-разному реагируют на химические вещества. Использование металла как анода при электрохимической пассивации позволяет добиться желаемого результата. Такая технология способна окрашивать и тонировать металл. При разных концентрациях компонентов можно добиться любой толщины и степени шероховатости защитной плёнки. Пассивирование не проводят, если нержавеющая сталь не будет использоваться в условиях агрессивных сред.

Как применять пассивацию

Очень часто используемый метод включает применение азотной кислоты, которая и формирует оксидную плёнку. Возможно добавление бихромата натрия. Химический состав, температура нагревания и время выдержки будут зависеть от марки стали. Обработка швов после сваривания проводится по той же технологии, но сначала они зачищаются щёткой и шлифуются.

Технологический процесс должен проводиться с точным соблюдением всех условий, тогда толщина плёнки будет равномерной. Пассивирование необходимо металлическим изделиям из нержавейки, так как обеспечить идеальные условия эксплуатации для них практически невозможно. Конструкции из труб, крепежи, элементы корпусов, механизмы, находящиеся в морской воде, и другие детали, будут нуждаться в дополнительной защите – пассивации. Все перечисленные изделия и нержавеющий металлопрокат можно приобрести в компании «Ориннокс», которая поставляет продукцию предприятиям химического и транспортного машиностроения, торгового и пищевого оборудования.

Запросить прайс-лист

Я ознакомился и принимаю условия
политики конфиденциальноcти

Пассивирование (пассивация) — метод химической защиты металлов

Пассивирование, (или пассивация) металлов является особой обработкой, в ходе которой внешний слой материала приобретает новые свойства, делающие металлы похожим на благородные – то есть не поддающимися окислению и каким-либо другим негативно влияющим на него действиям.

В ходе обработки получаются оксидные плёнки на поверхности. И если эта плёнка не будет как-то нарушена грубым физическим воздействием, то любой метал, ранее требовавших особых условий эксплуатации, делается перед ними защищённым и стойким.

Содержание

• 1 Суть и описание процесса
  • 1.1 Химическая пассивация
  • 1.2 Электролитическая пассивация
• 2 Пассивирование стали
• 3 Пассивация конструкционных и специальных сталей
• 4 Пассивация алюминия
• 5 Пассивация серебра
• 6 Химическое пассивирование нержавейки
• 7 Заключение

Суть и описание процесса

Для защиты от коррозии или других видов химических разрушений на поверхности металла формируют фазовый или адсорбционный слой (плёнку). Технически это выглядит как нанесение такого защитного покрытия с помощью специальных растворов (химическое пассивирование) или к созданию защитного барьера прибегают другими способами (электролитическая пассивация).

Электролитическая является более предпочтительной как химически более стойкая.

Целью процесса является снижение химической активности металлов с возможностью их сохранения. Ведь убытки от коррозии как от атмосферных воздействий, так и от реагентов в технологических процессах во всём мире может достигать величин десятков миллиардов долларов. И для защиты этих металлов практически к каждому из них придуман свой механизм нанесения защитных слоёв (потому что универсальных методов не существует, каждый металл требует своего подхода). На практике это вылилось в разработку особых режимов воздействия, уникальных составов электролитов и расчёта напряжения и силы тока для каждого конкретного случая нанесения плёнок на металл.

Пассивирование металла можно рассматривать как образование своего рода ржавчины на его поверхности. Только «ржавчина» эта рукотворная и с заранее заданными свойствами.

Химическая пассивация

Это обработка металлов растворами соединений, которые способны быстро образовать оксидную поверхность. Но чтобы процесс не пошёл вглубь, особенно активно разрушая слабые места в кристаллических решётках металлов. На определённой стадии его останавливают, применяя вещества-нейтрализаторы, а затем подвергая металл промывке в разных средах и при разной температуре.

Типичная картина может выглядеть так:

• зачистка поверхности металла, предназначенного для пассивации, абразивными материалами;
• обезжиривание поверхности едким натром или кальцинированной содой;
• удаление обезжиривающий веществ вместе с растворёнными ими соединениями напором горячей, а затем холодной воды;
• пассивирование подходящим к данному металлу составом в заранее рассчитанном времени»
• нейтрализация химического реагента-пассиватора кальцинированной содой;
• промывка в проточной холодной воде»
• сушка обдувом тёплого или горячего воздуха;
• визуальный и инструментальный контроль поверхности, в т. ч. и с помощью оптических датчиков, настроенных на типичную структуру получившейся оксидной плёнки.

При неудовлетворительном качестве полученных результатов процесс повторяют, начиная с абразивной зачистки.

Электролитическая пассивация

Основана на свойстве металлов переходить через электролит с приложенным напряжением на поверхность обрабатываемого металла. Для каждого конкретного вида металла подбирается присущий только ему электролит. А в качестве анода также используется металл, подходящий по своим физико-химическим показателям.

При анодной пассивации поляризующий ток должен превысить некоторую критическую величину, при которой природа металл, электролита, его температура и концентрация начинают работать на покрытие погружённого в ванну металла защитной плёнкой. Которая не даёт возникнуть обратному «ионному току». Этот момент и является началом образования «непробиваемого» оксидного слоя, перед которым оказываются бессильными вещества-окислители. Кроме самых агрессивных, для которых будут предусмотрены особые режимы пассивации и особые вещества для неё.

Пассивирование стали

Входящее в состав любых видов сталей железо, как её основа, подвержена коррозии больше, чем какой-бы то ни было металл. Лучшей защитой от коррозии для железосодержащих материалов является добавление легирующих добавок в железный расплав, которые делают сталь нержавеющей. Но нержавеющая сталь дорога. Поэтому защитить более простые марки стали от ржавчины можно обработкой их в электролитических ваннах с добавлением в электролит ингибиторных пигментов в виде суриков – железных или свинцовых.

Указанные пигменты могут работать и как химические пассиваторы, без применения сложного механизма их соединения с покрываемым металлом. Нанесение таких пигментов осуществляется обычными малярными принадлежностями, и связано обычно с большими габаритами обрабатываемых поверхностей, которые не поместишь в электролитическую ванну (корпуса судов всех видов). Но в этом случае защитное действие будет слабее.

При анодном же покрытии с помощью пигментов в пограничном обрабатываемом внешнем слое возникает высокая плотность тока в порах образуемой защитной плёнки. В железе как части стального сплава защитные оксидные плёнки в естественных условиях образоваться не могут, то пассивирование возможно только в случае включения в механизм покрытия пигментов-ингибиторов.

Но основное различие в образовании защитных слоёв на металле методами химической и электролитической пассивации заключается в скорости процесса и прочности образуемой фазовой плёнки. Ведь и в химической ванне, и в ней же, но с добавленным к процессу электрическим током и напряжением процесс образования оксидной или солевой плёнки идёт по одному сценарию.

Пассивация конструкционных и специальных сталей

Для надёжной пассивации сталей их желательно предварительно покрыть, все или частично (те их элементы, которые будут испытывать наибольшее воздействие неблагоприятных факторов) никелем, цинком или кадмием с использованием хромовых солей. Пассивирование этими солями выгодно тем, что после укрепления поверхностного слоя изделия эксплуатируются без опасности возникновения коррозий очень длительное время. А в случае начала ржавления отдельных участков их можно, не разбирая и не снимая с места конструкцию, пассивировать этим же составом с солями хрома прямо на месте, методом аппликации пропитанных растворами накладок.

Пассивация алюминия

На алюминии оксидная и очень прочная плёнка образуется в естественных условиях под воздействием кислорода воздуха. Многие помнят школьный опыт, когда с алюминиевой проволоки, опущенной в ртуть, надфилем снимается небольшой слой , а потом этот обработанный надфилем кончик вынимался из ртути. И обработанный конец на воздухе мгновенно покрывался «шубой» из кристаллов окисла. Но в обычных условиях атмосферного воздействия оксида на алюминии образуются не столь быстро и имеют вид прозрачной плёнки толщиной всего несколько мМк. По своим свойствам она очень близка к химически-инертному оксиду алюминия корунду. Недостаток такой природной плёнки – её неустойчивость при значительном повышении температуры или при длительном воздействии активных кислот.

Для стойкой защиты не обойтись без процесса анодирования, результатом которого бывает получение защитных плёнок толщиной от 5 до 20 мМк. А в отдельных режимах можно получить и сверхпрочные плёнки,(выдерживающие нагрузку до 1500 кг на мм, то есть выше, чем у инструментальной стали.

Пассивация серебра

Серебро относится к благородным металлам, несмотря на изменение его свойств на свету (оно темнеет). До наступления эры цифровой фотографии эта способность серебра использовалась в создании светочувствительных материалов (фотоплёнки и фотобумаги).

Но потемнение изделий из серебра в быту – процесс часто нежелательный, и для его предотвращения используют химические способы предохранения верхнего, пограничного с воздухом, слоя металла, от воздействия света и воздуха. Лучше же всего предотвращает такие изменения пассивация методом обработки серебра в хромпике – двухромовокислый калий K₂ Cr₂ O_7.

Для его осуществления хромпик в количестве 60 г разводят в 1 литре кипячёной нежёсткой воды. Рабочая температура раствора от 25 до 40 градусов, это не критично. Пассивацию проводят, просто погрузив серебряное изделие в ванну полностью на 20 минут и периодически перемешивать раствор. В случаях, когда разведённое количество хромпика не покрывает изделие полностью (статуэтка сложной формы или объёмный серебряный канделябр) попеременное обрабатывание поверхности частями лучше не практиковать, а развести реактив в необходимом для нормального объёма количестве воды.

Химическое пассивирование нержавейки

Несмотря на то, что нержавеющая сталь как в своей массе, так и в поверхностном слое уже инактивирована в смысле воздействия на неё неблагоприятных условий среды, иногда коррозия находит у этой стали слабые места.

Сталью железо делают легирующие добавки. А основной такой добавкой, делающей сталь нержавеющей, является хром. Но при его 12% в составе сплава он защитит сталь только от атмосферных воздействий. При 17% выдержит уже обработку азотной кислотой, одной из самых агрессивных кислот.

Дело ещё и в состоянии поверхности нержавеющего материала. И если поверхностный слой нарушен, если на нём есть глубокие царапины, задиры, микроскопические ударные кратеры, то даже легированный металл будет подвержен коррозии.

А иногда достаточно сварного шва на поверхности. И пусть сварка тоже выполняется специальными электродами и в специальном режиме, образующееся в шве чистое железо станет центром коррозии, которая примет цепной характер. Да что сварка? Даже если резать или пилить рядом с нержавеющей конструкцией обычную, нелегированную сталь, то опилки, стружки и любой формы частички от неё, попавшие на нержавейку, тоже быстро станут такими центрами.

Заключение

А в итоге, когда начинаешь разбирать причины появления ржавчины на нержавеющей стали, выясняется, что виной было уничтожение естественной для этого вида стали оксидной плёнки. Поэтому дополнительной защитой, которая нужная нержавейке – это обработка кислотами: серной, соляной, азотной с последующей нейтрализацией её остатков после того, как она уже образовала химически-нейтральный защитный слой на металле. И смыть остатки нейтрализатора водой, а потом вытереть насухо. Теперь только очередное грубое механическое нарушение оксидной плёнки способно запустить механизм коррозии.

По этой же причине домохозяйкам ни в ком случае не стоит чистить посуду из полированной нержавейки абразивными составами, да ещё с примесью хлора. Пример? «Комет». Очистит эффективно, это да. Но параллельно запустит процесс коррозии металла.

Услуги химической пассивации | Harrison Electropolishing

Служба химической пассивации в Хьюстоне, штат Техас

Если был выбран правильный сплав для конкретной среды, но он все еще ржавеет, то, вероятно, что-то повлияло на поверхность материала. Пассивация – это процесс, при котором поверхностные загрязнения, включая ржавчину, удаляются с металлических материалов и деталей, чтобы они функционировали так, как они спроектированы. Производство, сварка и обработка компонентов из нержавеющей стали в реальных условиях оставляют загрязнения на поверхности. Эти загрязнения, в том числе оксиды сварных швов и внедренные частицы, препятствуют естественной способности нержавеющей стали противостоять коррозии. Травление и/или пассивация могут удалить эти поверхностные загрязнения и позволить материалу работать так, как он спроектирован. Общие детали и компоненты, которые мы пассивируем, включают клапаны, шаровые краны, резервуары, крупные детали и поверхности и многое другое.

Свяжитесь с нами

Когда проводить пассивацию?

Поскольку в реальных условиях производства и обработки ухудшаются свойства поверхности материала, все коррозионно-стойкие сплавы перед вводом в эксплуатацию проходят пассивацию. Пассивирование также может выполняться в соответствии с графиком планового профилактического обслуживания. Некоторые компании планируют регулярную пассивацию один раз в год, в то время как другие проводят пассивацию чаще из-за частых высоких уровней содержания хлоридов.

Характеристики пассивации

Посмотреть все отраслевые стандарты.

Пассивация

Компания Harrison является лидером в области пассивации для следующих отраслей и областей применения:

• Судостроение
• Бумага и целлюлоза
• Нефтехимия
• Фармацевтика

90 075 Полупроводник

• Нефть и газ
• Биотехнологии
• Полимер
• Солнечная
• Атомная

Нержавеющая сталь Пассивация

Химическая пассивация удаляет свободное железо и примеси и способствует формированию коррозионно-стойкого слоя с высоким содержанием хрома…

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Пассивация и травление

Пассивация и травление — это два разных процесса, которые дают разные результаты…

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Пассивация AL6XN

Harrison Electropolishing уже несколько лет проводит пассивацию AL6XN с отличными результатами…

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Пассивация Hastelloy

Поверхностные загрязнения, включая жир, грязь, железо и другие въевшиеся металлические частицы, удаляются в процессе пассивации. ..

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Пассивирование никелем

Присутствие экзогенных поверхностных загрязнителей может неблагоприятно сказаться на технических коррозионно-стойких свойствах никелевых сплавов…

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Портфолио пассивации

Посмотрите наше портфолио работ по пассивации.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Наше предприятие находится в Хьюстоне, штат Техас, но мы предоставляем свои услуги по всему миру. Свяжитесь с нами сегодня или:

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ

Как пассивировать оборудование и приборы из нержавеющей стали

Новое оборудование из нержавеющей стали очищается от любых масел и смазок, используемых в процессе изготовления. Затем используется кислота (обычно азотная) для удаления свободного железа с поверхности. Медленно и естественно на поверхности стали образуется пассивный слой, поскольку хром на поверхности вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием оксида хрома. Термин «пассивный» относится к стали, которая теперь неактивна, что чрезвычайно полезно для оборудования, используемого в производстве продуктов питания, напитков, молочной, фармацевтической, косметической продукции и обработки каннабиса.

4Cr + 3O

₂ → 2Cr ₂ 0 ₃

Этот нереакционноспособный слой невидим и имеет толщину всего в несколько молекул, но он обеспечивает барьер, который предотвращает доступ кислорода и влаги к железу под ним . Если бы кислород вступал в контакт с железом, железо окислялось бы или ржавело, вызывая нежелательный цвет от желтого до оранжевого или красного, ослабляя сталь, что могло бы привести к ее отслаиванию, что создает риск загрязнения и проблему безопасности.

Влияние повреждения поверхности на обрабатываемые материалы из нержавеющей стали

После установки и эксплуатации оборудования из нержавеющей стали пассивный слой может быть поврежден или удален путем физического истирания (сварка, чистка щеткой, шлифовка, соскабление) или химических реакций. Пассивный слой также может быть ослаблен физическим повреждением из-за расширения и сжатия, вызванного нагревом и охлаждением. Если это повреждение произойдет быстрее, чем пассивный слой сможет восстановиться естественным путем, это приведет к ржавчине.

Процессу естественной регенерации могут помешать обрабатываемые продукты или чистящие химикаты, постоянно контактирующие с поверхностью. Компании, работающие в сфере производства продуктов питания и напитков, а также в области медико-биологических наук, прекрасно осознают, что внутренние поверхности труб и сосудов могут быть повреждены из-за нагрузок, с которыми они контактируют, иногда в течение 24 часов в сутки. Более эффективный пассивный слой можно получить химическими методами.

Что такое химическая пассивация?

Химическая пассивация предназначена для обработки оборудования из нержавеющей стали с целью восстановления защитного пассивного оксидного слоя. Это трехэтапный процесс:

Первым этапом является очистка поверхности от всех органических жиров и минеральных или силиконовых масел. Для растворения этих примесей необходимо использовать специальные чистящие средства. Стандартные щелочные продукты, используемые для удаления органических масел и жиров, обычно не подходят для удаления минеральных и силиконовых масел и жиров.

Важно отметить, что поверхность из нержавеющей стали, подлежащая пассивации, должна быть тщательно обезжирена. Это важно. Если смазка останется на поверхности металла, пассивирующая кислота не сможет достичь поверхности металла под смазкой, и эти детали не будут пассивированы.

Стадия обезжиривания должна быть подтверждена, как правило, тестом на камфору. Этот тест очень чувствителен к остаткам масла и жира. Если остатки все еще присутствуют, этап обезжиривания необходимо повторить.

Вторым этапом является удаление любого свободного железа или соединений железа с поверхности оборудования. Крайне важно удалить примеси железа перед окислением хрома; в противном случае железо создаст локальный участок, где коррозия может продолжиться. Кислота используется для растворения железа и его соединений без нарушения целостности поверхности.

Наконец, окислитель используется для принудительного преобразования металлического хрома на поверхности в форму оксида для создания защитного пассивного слоя на поверхности.

Метод первичной пассивации – азотная кислота

Наиболее часто используемый химический метод пассивации поверхности из нержавеющей стали – это применение азотной кислоты. Азотная кислота является сильной минеральной кислотой и быстро растворяет все соединения железа и другие следы металлов на поверхности. Он также является сильным окислителем и одновременно активирует слой оксида хрома. Несмотря на то, что азотная кислота является сильным химическим веществом, для обеспечения эффективности и полноты реакции используются высокие температуры и длительное время.

Диапазон условий нанесения:

Время: 3–4 часа
Температура: до 80°C/175°F
Концентрация: от 20% до 50% объемная азотная кислота

Примечания

• В этих условиях азотная кислота очень агрессивна к прокладкам. После процедуры пассивации может потребоваться замена прокладок.
• Если поверхность имеет признаки коррозии (например, из-за контакта с морской водой), могут потребоваться более сильные пассивирующие средства на основе плавиковой кислоты.

Альтернативный метод пассивации – лимонная кислота

Лимонная кислота иногда используется для пассивирования нержавеющей стали. Помимо того, что он эффективен для удаления железа и его соединений с поверхностей, он более безопасен в использовании, чем азотная кислота, поддается биологическому разложению, вызывает меньше проблем со сточными водами, а также используется в качестве пищевого ингредиента. Но он не является окислителем и не достигает второго этапа классической пассивации и полагается на естественное окисление воздухом.

Диапазоны условий нанесения:

Время: 5 часов
Температура: от комнатной до умеренного нагрева
Концентрация: 12 % по весу

90 004  

Примечание:

• Дихромат мощный окислитель, который иногда добавляют для улучшения окисления хрома. Дихромат токсичен и не допускается к промышленным стокам, поэтому большинство компаний избегают его использования.

Когда пассивировать

Не существует простого правила, чтобы узнать, когда нужно пассивировать часть оборудования. Поверхности всегда следует пассивировать перед первым использованием или после любой модификации или ремонта оборудования. Текущая потребность будет варьироваться в зависимости от того, как используется оборудование и повреждена ли поверхность. Некоторые компании выбирают пассивацию технологического оборудования один раз в год в качестве плановой процедуры технического обслуживания. Другим компаниям приходится делать это чаще, потому что они перерабатывают кислые продукты с высоким содержанием хлоридов и агрессивно воздействуют на нержавеющую сталь (сальса, томатный сок и т. д.).

На перерабатывающих предприятиях, использующих воду с естественным высоким содержанием хлоридов, может потребоваться более частая пассивация, поскольку хлорид разрушает защитный слой.