Пасивування металу: призначення, технологія, методи

Нержавіюча сталь є популярним матеріалом для різних виробів, адже вона має високу стійкість до корозії. Але, звичайно, цей захист не ідеальний. Щоб зробити його максимально ефективним, рекомендують проводити пасивування. Більш того, ця операція обов'язкова в деяких випадках, наприклад, якщо нержавіюча сталь знаходиться в дуже агресивних умовах, втрачає свій захист і схильна до корозії.

Звідки у нержавіючій сталі захист від корозії?

Спочатку треба розібратися, що таке корозія, та як вона взагалі утворюється. Корозія - це процес, при якому на поверхню металу впливають агресивне середовище і інші зовнішні чинники, через що поверхня поступово руйнується. Буде цікаво дізнатися, що корозія діє на метал пошарово, доходячи до внутрішньої структури. Найчастіше виправити ситуацію неможливо, так що доводиться замінювати уражену сталь на нову.

Як же можна захистити нержавіючу сталь від такої біди? Саме у цьому випадку нас і врятує пасивування. Воно допомагає створити міцний захист від корозії. Отже, нержавіюча сталь, яка складається з безлічі домішок (кобальт, марганець, молібден, нікель, ніобій) має один головний елемент, завдяки якому і спостерігається така властивість, як стійкість до корозії, - хром. Він становить від 12 до 20% у сталі.

При цьому, хочемо відзначити, що нержавіюча сталь, у якій склад хрому коливається від 12 до 16% проявляє свою стійкість до корозії тільки при контакті зі звичайним повітрям. В агресивному середовищі захисний шар швидко прийде в непридатність. Нержавіюча сталь з хромом 17% і більше може витримувати більш важкі умови. Так, вона може навіть взаємодіяти з азотною кислотою, не втрачаючи своїх переваг.

Якщо ж вам необхідно ще більше збільшити стійкість до корозії, то до складу сталі не тільки додають більше хрому, а й включають нові елементи (наприклад, молібден, мідь тощо). Власне, це і називається пасивуванням металу.

При цьому важливим нюансом є стан поверхні і захисна плівка. Так, вони не повинні мати пошкоджень, а для кращого результату поверхня повинна бути гладкою, а плівка - однорідною. Більш того, захисний шар повинен обов'язково розподілятися рівномірно для більшої ефективності.

Звідки виникає корозія?

Сама назва «нержавіюча сталь» говорить про те, що, такий виріб не повинен ні в якому разі іржавіти або ж піддаватися корозії, але на справі все не зовсім так. Звичайно, хімічний склад нержавіючої сталі передбачає існування особливих елементів, які і роблять її такою стійкою до корозії, але це не виключає можливості її появи. Адже ніщо не дає нам 100% захисту.

Більш детально поговоримо про причини виникнення корозії. У першу чергу слід згадати, що недостатня кількість хрому або ж його нерівномірний розподіл сприяє ослабленню властивостей нержавіючої сталі. Однією з поширених причин також називають взаємодію зі звичайними металами. Саме тому рекомендується зберігати нержавіючу сталь окремо. До руйнування і поширення корозії схильні ще й ті вироби з нержавіючої сталі, які з'єднані за допомогою зварювання.

Остання названа причина є однією з найважливіших. Адже в цьому випадку навіть максимальна кількість хрому не врятує. Щоб уникнути небажаних наслідків, слід серйозно поставитися до відновлення захисного шару. Спочатку необхідно зачистити і відполірувати зварні шви, тобто позбутися всіх нерівностей і непотрібних домішок. Це робиться за допомогою шліфувальної машинки, а також металевої щітки. І не забувайте, що ці інструменти не повинні взаємодіяти зі звичайним металом! Тільки після того, як ви впевнитися в цьому, можна приступати до пасивування.

Одним із заходів обережності вважають використання окремих інструментів для різних типів сталі. Адже на інструментах можуть залишитися частки звичайного металу, а нам вже відомо, що нержавіюча сталь не повинна взаємодіяти з ним, інакше шанси на виникнення корозії збільшуються.

Отже, як ми вже з'ясували, єдиним способом захисту від корозії є пасивування. Це передбачає використання спеціального розчину, до складу якого входить азотна кислота. Саме він і допомагає нержавіючій сталі створити захисний шар з оксидної плівки, яка і запобігає виникненню корозії.

Ми неодноразово попереджали, що нержавіюча сталь не повинна взаємодіяти з іншими видами металу. Але що робити, якщо ви не знаєте, взаємодіяв той чи інший інструмент з чимось раніше? Чи є на ньому частки звичайного металу? У цьому випадку ми пропонуємо два способи вирішення такої проблеми.

1. Обробка водним розчином азотної кислоти та фероціаніду калію

Якщо ви хочете перевірити, чи є на інструменті частки заліза, то його слід обробити таким ось розчином (водний розчин азотної кислоти та фероціаніду калію). Залізо при реакції набуває синього кольору. Звичайно, такий спосіб перевірки більше підходить для виробничої лабораторії, ніж для побутових умов.

2. Змочування водою

Достатньо простий спосіб. Помістіть інструмент у воду і залиште на кілька годин. Залізо, вступаючи в реакцію з водою, починає іржавіти, так що таким чином теж можна визначити, чи є на інструменті частки вільного заліза.

Види корозії

Ми вже обговорили, як можна захистити нержавіючу сталь від корозії, але ось про саму загрозу відомо не так вже й багато, але ж бо ворога потрібно знати в обличчя! Тому слід вивчити, які бувають види корозії:

1. Щілинна корозія. Виникає, якщо деталі протягом довгого часу стикаються. Корозія розвивається в місцях кріплення.

2. Точкова корозія. Має іншу назву - виразкова корозія. Виникає, якщо захисний шар оксидної плівки пошкоджений механічним шляхом.

3. Ґальванічна корозія. Виникає при контакті нержавіючої сталі зі звичайним металом в середовищі, що проводить струм. Найбільш ймовірне виникнення цього виду корозії на нержавіючій сталі, яка використовується у морській воді.

4. Міжкристалітна корозія. Виникає, якщо нержавіюча сталь була схильна до впливу дуже високої температури (500°С і вище). У цьому випадку можуть формуватися карбід хрому та заліза на кордонах кристалічної решітки. Це є причиною, чому метал втрачає свою міцність.

5. Ерозійна корозія. Виникає при постійному знаходженні нержавіючої сталі в абразивному середовищі. Це призводить до руйнування оксидної плівки. І через те, що вона не встигає відновлюватися, нержавіюча сталь може бути схильна до корозії.

Як ми бачимо, існує безліч причин, чому може бути зруйнована захисна оксидна плівка. Але все це призводить до одного результату - виникнення корозії. Хочемо зазначити, що найпоширенішою причиною її початку є використання чистячих засобів з великим вмістом хлору. 

Пасивування нержавіючої сталі

Нержавіюча сталь лише в теорії може постійно перебувати у сприятливому середовищі. А на практиці вироби з нержавіючої сталі часто використовуються в досить агресивному середовищі, що призводить до думки про додатковий захист. Саме для цього і необхідно пасивування. Для яких виробів це потрібно у першу чергу?

1. Кріпильні елементи;

2. Корпусні елементи, які використовуються у морській воді;

3. Трубні конструкції;

При цьому хочемо відзначити, що пасивування не завжди є доцільним рішенням. Більш того, в деяких випадках пасивування може навіть призвести до погіршення захисних властивостей нержавіючої сталі. Тому не слід діяти необачно. Спочатку необхідно проаналізувати всі умови, щоб переконатися в абсолютній необхідності такої обробки нержавіючої сталі.

Отже, що ж повинно дати пасивування? Рівномірний і однорідний захисний шар. Цього можна досягти, якщо строго дотримуватися всіх правил і проходити кожен етап чітко за інструкцією.

Суть процесу полягає в тому, що нержавіюча сталь покривається особливим розчином з азотної або лимонної кислоти. Сюди в деяких випадках можуть додавати і біхромат натрію. Пасивування, як правило, необхідне для захисту зовнішнього шару. Це теж слід враховувати.

І останнє. Не існує єдиного хімічного складу, адже він залежить від температури нагріву, часу витримки і марки нержавіючої сталі.

Сподіваємося, стаття відповіла на всі питання, що були у вас.