Пассивация химическая: подробно и доступно о пассивировании металлов

Химическое пассивирование латуней в барабане г. Новосибирск — ПО Трубное решение

Химическое пассивирование латуней в барабане представляет собой процесс формирования защитных пленок (окисной или окисно-солевой природы) на поверхности металлов. Покрытие будет гарантировать высокую защиту от коррозионных отложений. Сам процесс подразумевает переход металла в пассивное (неактивное) состояние. Также химическая пассивация латуни подразумевается, как временная защита покрытия от потемнения. Поэтому часто применяют химическую пассивацию наряду с полимеризационной обработкой или промасливанием покрытия. Это позволяет продлить процесс защиты покрытия от разрушительного окисления. Их преимуществ химического пассивирования латуни можно отметить стабильность рабочих параметров исходной детали.

Характеристики

Химическое пассивирование латуней в барабане проводят в растворах на основе хромовой кислоты либо растворов ее солей:

1. Бихромат натрия;
2. Бихромат калия;
3. Хромовый ангидрид с серной кислотой.

Толщина защитного слоя не менее 0,5 мкм. При этом максимальная толщина защитного покрытия не нормируется. Покрытие содержит хроматы кадмия или цинка. Поверхность может приобретать слегка желтоватый, зеленоватый, хромовый или радужный оттенок. Пассивирующие пленки в значительно степени улучшают стабильность покрытия перед коррозионными отложениями. Важно, не допустить перенагревания поверхности более 60 градусов. Что может уменьшить уровень защиты. Для пассивирования используют растворы следующих химических активных веществ:

1. Азотная кислота – 20-30 г/л;
2. Хромовый ангидрид – 150-200 г/л;
3. Серная кислота – 8-10 г/л.

Процесс химического пассивирования латуней состоит из следующих этапов:

1. Очистка поверхности рабочей детали от пятен. Применяют волосяную щетку, которую смачивают раствором щавелевой кислоты, этилового спирта и аммиака;
2. Подогрев рабочего раствора до порога в 50-80 градусов;
3. Продолжительность обработки латуни в барабане составляет 10-60 с;
4. После обработки поверхность дополнительно вымачивают.

После проведения химического пассивирования проводят обязательный контроль качества нанесенной пленки. Для этого применяют капельный метод. Наличие пленки на поверхности латуни определяют методом нанесения капли раствора уксуснокислого свинца на поверхность рабочих материалов. При этом концентрация рабочего материала не должна быть менее 50 г/л. Кислотная среда должна соответствовать норме 7,7 рН. Отсутствие изменения цвета (в данном случае необходимо наблюдать потемнение) капли в течении 5 секунд будет свидетельствовать о наличии защитной пленки на поверхности металла. Качества состояние пленки можно назвать удовлетворительным в случае отсутствия потемнения капли раствора в течении 60 секунд и при условии пассивирования цинком. Если химическое пассивирование осуществлялось кадмием, то время удовлетворительного качества пленки будет сокращено до 10 секунд.

Сфера применения

Химическое пассивирование латуни используется для защиты поверхностей и деталей, которые будет подвергаться высокому порогу воздействия агрессивных факторов внешней среды. Конечный продукт нашел свое применение для сферы станкостроения, автомобилестроения, авиационной промышленности.

Пассивация металла: особенности и способы проведения

Сегодня огромное распространение получили технологии, позволяющие защитить различные виды металлических изделий от образования ржавчины. Одной из них является пассивация металла, представляющая собой процесс обработки металлического материала в специальных химических растворах, называемых пассиваторами. Чаще всего это вещества неорганического типа, обладающие высокими окислительными свойствами. При контакте с металлом пассиватор переводит его поверхность в так называемое пассивное состояние.

В результате на металлическом изделии появляется защитная ультратонкая пленка, предотвращающая процесс его окисления. Ее толщина может варьироваться исходя из типа металла, а также того, какой именно пассиватор используется. После своего появления защитная пленка (фазовая или адсорбционная) становится своего рода неприступным барьером на пути распространения ржавчины. Это позволяет не только эффективно замедлить коррозийные процессы, но и в некоторых случаях полностью остановить их течение.

Какие виды пассивации существуют?

Пассивация металлов может проводиться с использованием различных принципов, а именно:

• Химического. В этом случае металлическое изделие окунают в специальный химический раствор (или наносят последний на поверхность детали с применением соответствующего инструмента). При этом электрический ток не используется. В некоторых случаях химическое пассивирование металлов может проводиться в условиях комнатной температуры воздуха. В других же случаях требуется подогрев пассиватора.
• Электрохимического. Этот тип пассивации предполагает применение окислительных химических растворов и электрического тока. При воздействии последнего защитный слой образуется из микроскопических частиц вещества, оседающих на поверхности металлического изделия. Особенностью этой технологии является то, что в итоге удается получить более равномерную по своей структуре пленку, обладающую высокой стойкостью к растворению.

Как проводится пассивация различных видов металла?

В первую очередь следует выделить процесс пассивации стального сплава, так как он широко применяется в различных вилах промышленности. В начале поверхность обезжиривают, а затем покрывают ее специальным химическим составом, состоящим из активных веществ. В результате это позволяет сделать металл пассивным, повысив его долговечность и стойкость к атмосферному воздействию. Нередко для этого используется 70-80% раствор нитрита натрия.

Если же речь касается процесса пассивирования меди, то для такой цели, как правило, используют растворы, основным компонентом которых является хром. Это химическое вещество способствует образованию прочной, долговечной пленки. При этом материал будет обладать высокой стойкостью к появлению ржавчины при нахождении в среде, содержащей значительное количество оксидов серы.

Когда нужно провести пассивацию цинка, то следует отметить, что такая процедура требует максимальной концентрации внимания, ведь очень важно, чтобы защитная пленка была настолько тонкой, насколько это возможно. Это вызвано тем, что у цинковых изделий, как правило, и так очень небольшая толщина чистого металла. Поэтому при значительной толщине пленки слой чистого цинка будет еще уменьшен.

Кроме того, в некоторых случаях может потребоваться и процедура пассивации железа. Этот металл особо подвержен образованию ржавчины. Для создания на его поверхности защитной пленки применяют различные виды химических веществ, в том числе раствор серной кислоты.

Отличное советское видео про особенности процесса:

Что такое пассивация — Химическая пассивация

Химическая пассивация

Почему нержавеющая сталь ржавеет? Когда был выбран правильный сплав для конкретной среды, и он все еще ржавеет, то, вероятно, что-то повлияло на поверхность материала. 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.

Что такое пассивация?

Пассивация — это процесс, при котором поверхностные загрязнения, включая ржавчину, удаляются из нержавеющей стали, чтобы позволить материалу работать так, как он спроектирован.

Когда пассивировать

Поскольку в реальных условиях при изготовлении и погрузочно-разгрузочных работах свойства поверхности материала ухудшаются, все коррозионно-стойкие сплавы перед вводом в эксплуатацию нуждаются в пассивации. 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.

Passivation Applications

Harrison is a leader in passivation services for the following industries and applications:

• Marine
• Paper & Pulp
• Petrochemical
• Pharmaceutical
• Semiconductor

• Oil & Gas
• Biotech
• 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

Hastelloy Passivation

Поверхностные загрязнители, включая жир, грязь, железо и другие внедренные металлические частицы, удаляются в процессе пассивации…

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Пассивирование никелем

Присутствие экзогенных поверхностных загрязнителей может неблагоприятно повлиять на технические антикоррозионные свойства 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

Что это такое и как это работает?

Пассивирование нержавеющей стали 

Многие производители сантехники знают, что нержавеющие стали, такие как 304 и 316, являются «нержавеющими» и устойчивы к коррозии, поскольку они представляют собой сплавы с некоторыми ключевыми компонентами. Некоторые даже знают, что оборудование для обработки нержавеющей стали образует внутренний слой, защищающий металл от разрушительной коррозии. Но что трудно представить, так это то, что этот защитный слой имеет толщину всего от одного до трех нанометров . Глубина всего в несколько атомов, но этого достаточно, чтобы обеспечить необходимую защиту, если условия подходящие и остаются стабильными.

Это невообразимо тонкое внутреннее покрытие известно как пассивный слой, а пассивация — это процесс его формирования.

Уязвимость железа к коррозии

Железо является основным компонентом нержавеющей стали, но все видели, что для того, чтобы оно ржавело и разрушалось, требуется только вода или влажный воздух. Это происходит, когда железо химически реагирует с водой и кислородом, и происходит это самопроизвольно из-за химической структуры этих материалов .

Пока присутствуют железо, вода и кислород, ржавление будет продолжаться до тех пор, пока все железо не будет израсходовано и не превратится в хлопьевидное или порошкообразное ярко-оранжевое вещество, с которым мы все знакомы. Это вещество технически состоит из одного или нескольких составов оксида железа (атомы железа, кислорода и водорода).

Поскольку существует очень мало сред, не содержащих воду и кислород, железо, как правило, всегда будет ржаветь, если не будут приняты меры для его защиты. Одним из таких способов является сплав железа с другими металлами, что люди делали и постоянно совершенствовали на протяжении тысячелетий. Во время железного века, который закончился примерно за 500 лет до н. э., железо сплавляли с углеродом для получения стали, а за тысячи лет до этого его впервые сплавили с никелем.

Разница в хроме

Перенесемся на несколько тысячелетий вперед, в середину 1800-х годов, и металлургов обнаружили, что добавление хрома к железу делает его более прочным и пластичным для изготовления инструментов, приспособлений и других предметов. Хром был выделен как материал всего около 50 лет назад. Вплоть до начала 20 века хром добавляли к железу только в количестве менее 5%.

Только когда металлурги добавили более 5%, они обнаружили, что хром предотвращает ржавление железа. Вскоре после этого формула 18% хрома и 8% никеля, добавленного к железу, стала повсеместно использоваться в качестве нержавеющей стали 18/8 для столовых приборов и кухонного оборудования. 18/8 фактически входит в современную серию нержавеющих сталей 300 наряду с нержавеющими сталями 304 и 316.

Так как же хром предотвращает коррозию?

В результате химической реакции, называемой пассивацией. «Пассивный» в основном означает нереактивный, , и это то, что хром делает со сталью — защищает ее от химической активности и, следовательно, от коррозии. Хром соединяется с кислородом с образованием оксида хрома (Cr2O3 — два атома хрома и три кислорода, хотя существует и другая форма оксида хрома с одним атомом хрома и одним атомом кислорода).

Хотя пассивный слой естественным образом образуется в сплавах с содержанием хрома от 10,5% до 12%, 9Оборудование из нержавеющей стали 0149 должно быть обработано с помощью процесса, называемого химической пассивацией, чтобы обеспечить его немедленную и надлежащую защиту.

Процесс пассивации

При химической пассивации происходят два процесса, но необходимость двух шагов зависит от того, как это делается.

Первым шагом является нанесение кислоты на внутреннюю часть оборудования . Кислота реагирует с железом, удаляя его с поверхности. Если его не удалить с самого начала, оставшиеся места могут превратиться в локальные очаги коррозии, которые со временем разрастутся.

Когда используется азотная кислота, она также вступает в реакцию с хромом с образованием пассивного слоя оксида хрома, предотвращая попадание корродирующих веществ на железо под ним.

И хотя азотная кислота является отраслевым стандартом для пассивации, у нее есть недостатки: очень токсичен и опасен в обращении, может привести к взрыву, а ее использование и утилизация строго регламентированы.

Лимонная кислота превосходит азотную кислоту для пассивации по нескольким причинам:

• Он может пассивировать больше видов сплавов нержавеющей стали, поэтому его можно использовать для систем, состоящих из различных сплавов
• Он намного менее токсичен и опасен, а также подвержен биологическому разложению, поэтому его утилизация намного проще
• Поскольку он используется в качестве пищевой добавки и находится в списке GRAS (общепризнанных безопасными) Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), он хорошо подходит для использования в производстве продуктов питания и напитков
• Некоторые процессы пассивации удаляют некоторое количество никеля и хрома из сплавов, а также удаляют железо, которое разжижает сплавы. пассивный слой. Использование лимонной кислоты сводит к минимуму возможность такого вредного удаления, способствуя образованию более толстого оксидного слоя

Однако следует отметить, что лимонная кислота сама по себе не пассивирует, но она превосходно подготавливает поверхности к самопроизвольной пассивации в окружающем воздухе.

Важность тщательной предварительной очистки

Также важно подчеркнуть, что решающий первый шаг — очистка — необходим для устранения загрязнений, которые могут нарушить процесс пассивации. В процессе обработки частицы железа могут стираться с режущего инструмента и переходить на поверхность заготовки из нержавеющей стали. На детали из нержавеющей стали могут попасть другие вещества, такие как смазка и охлаждающая жидкость из цеховой среды. Если их не удалить, эти частицы могут нарушить процесс пассивации и посеять семена коррозии.

Хотя может показаться разумным предположить, что кислотная ванна удалит жир и другие загрязняющие вещества, все это возвращается к химии на микроуровне с коррозией. Жиры реагируют с кислотами с образованием пузырьков газа, которые прилипают к поверхности металла, препятствуя пассивации. Обезжириватели или другие подходящие коммерческие чистящие средства следует использовать для первоначального процесса очистки.

Уход за пассивным слоем — когда он самовосстанавливается и когда он не восстанавливается отопление и охлаждение.

Если в сплаве присутствует достаточное количество кислорода для соединения с хромом (и другие условия соблюдены), пассивный слой «самовосстанавливается», что является одним из основных преимуществ нержавеющей стали.

Однако химические реакции также могут повредить пассивный слой и/или помешать его успешному формированию или преобразованию. Предположим, в ваших процессах используются определенные химические вещества при определенных обстоятельствах, например при высоких температурах. В этом случае вы не сможете полагаться на пассивный слой для защиты ваших инвестиций в оборудование, потому что коррозия будет неизбежной.

Процессы, которые являются более требовательными из-за используемых химикатов, условий обработки или того и другого, означают, что вам следует рассмотреть возможность перехода с нержавеющей стали на коррозионно-стойкие сплавы.

Эти сплавы, в том числе Hastelloy® C-22® и AL-6XN®, содержат больше никеля, хрома и молибдена, чем нержавеющие стали 304 и 316, и включают вольфрам .

Эти добавки обеспечивают значительное повышение коррозионной стойкости и предназначены для работы в очень сложных условиях, связанных с хлоридами, редуцирующими кислотами и солями.

Даже в тех случаях, когда пассивный слой системы обработки успешно справляется с ежедневными потребностями, рекомендуется регулярная повторная пассивация системы в рамках планового обслуживания.

Частота повторной пассивации, которая обычно выполняется путем пропускания через систему пассивирующей кислоты, зависит от того, насколько сложны условия обработки и насколько агрессивны обрабатываемые химикаты.

Некоторые переработчики повторно пассивируют один раз в год, но другие могут делать это чаще, потому что их продукты, например, из помидоров, содержат много хлоридов и едких кислот. Некоторая вода, используемая для обработки, имеет естественное высокое содержание хлоридов и является жесткой для пассивного слоя. В фирмах, занимающихся поставками химикатов, можно приобрести наборы для тестирования, которые будут проверять железо на свободной поверхности. : Если обнаружен высокий уровень, возможно, пришло время пассивировать.

Пассивация нержавеющей сталью и травление

Травление — это процесс, который часто путают с пассивацией, но они служат разным целям. Оба они направлены на улучшение коррозионной стойкости нержавеющей стали и других сплавов за счет создания эффективного пассивного слоя оксида хрома.

В то время как недогрев во время сварки может привести к плохому проплавлению сварного шва, перегрев может негативно повлиять на физические свойства и химический состав нержавеющих сталей и других сплавов. Он может окислять составные металлы, в результате чего металл приобретает диапазон цветов от желтого до коричневого и синего в зависимости от температуры, которой он подвергался, и толщины окисленного слоя. Это обесцвечивание называется «тепловым оттенком».

В нержавеющих сталях и других сплавах, где хром играет центральную роль в коррозионной стойкости, область теплового оттенка означает, что хром был удален с поверхности металла и не может образовывать пассивный слой. Следовательно, поврежденный, окисленный слой должен быть удален, чтобы вновь обнажить сплав в его первоначальном коррозионно-стойком виде.  

Таким образом, в то время как при пассивации создается новый слой, травление удаляет поврежденный слой, после чего можно проводить пассивацию.

Как и пассивация, травление производится химическими веществами — обычно растворами азотной или плавиковой кислоты, причем кислоты гораздо более агрессивны. Травление также может быть выполнено путем электрополировки (когда металл погружается в раствор, по которому течет электрический ток, удаляющий очень тонкий слой поверхности металла) или путем механического удаления, , которое может оставить мелкие загрязняющие частицы.

Отраслевые стандарты пассивации

ASTM — международная организация, которая разрабатывает стандарты качества и практики для промышленных материалов, продуктов, услуг и процессов. В настоящее время существует около 12 000 стандартов.

Новые создаются, когда заинтересованные стороны, в том числе торговые ассоциации, государственные учреждения, профессиональные общества, производители и группы потребителей, запрашивают разработку новых по мере необходимости. Новые стандарты разрабатываются одним из более чем 140 технических комитетов, занимающихся конкретными областями знаний.

Технический комитет ASTM G01 по коррозии металлов продвигает знания и исследования, собирает данные и разрабатывает стандартные методы испытаний, практики, руководства, классификации, спецификации и терминологию, относящиеся к коррозии и методам защиты металлов от коррозии.

Однако существует другой комитет, Комитет A01 по стали, нержавеющей стали и родственным сплавам, сфера деятельности которого такая же, как у комитета G01. Разница заключается в том, что касается литой или деформируемой стали, нержавеющей стали и родственных сплавов, а также сплавов железа, и именно этот комитет разработал два стандарта, связанных с пассивацией:

• A380/A380M-17 — Стандартная практика очистки , Удаление накипи и пассивация деталей, оборудования и систем из нержавеющей стали Подкомитет A01.14 по методам испытаний на коррозию
• ASTM A967 / A967M-17 — Стандартные технические условия для химической пассивации деталей из нержавеющей стали

A380/A380M-17 содержит стандартные рекомендации и меры предосторожности по очистке, удалению накипи и пассивации новых деталей, узлов, оборудования и установленных систем из нержавеющей стали, в том числе: зоны, в которых может попасть грязь или очищающие растворы

Меры предосторожности во избежание конкретных проблем.

ASTM A967 / A967M-17 охватывает пассивацию путем обработки погружением с использованием растворов азотной и лимонной кислоты и электрополировки. В нем указаны этапы технологического процесса, то, как должна выглядеть пассивированная поверхность, и тесты, которые следует провести, чтобы показать, что пассивация прошла успешно.

Следующие шаги

Всегда следует проявлять осторожность при выборе материала для вашей гигиенической системы обработки. Однако со всеми доступными вариантами сделать правильный выбор может оказаться затруднительным. Партнерство с надежной компанией, имеющей большой опыт работы с супераустенитными нержавеющими сталями и никелевыми сплавами, — отличный первый шаг!

CSI является мировым поставщиком санитарных труб и компонентов из суперсплава для производства продуктов питания, напитков, средств личной гигиены, ухода за домом и фармацевтической промышленности. Если у вас есть вопросы о том, как AL-6XN и Hastelloy C-22 могут улучшить ваши технологические системы или сварку суперсплавов, , свяжитесь с CSI по телефону 1-417-831-1411.