Пассивирование металла: назначение, технология, методы

Нержавеющая сталь является популярным материалом для различных изделий, ведь она обладает высокой устойчивостью к коррозии. Но, конечно, это защита не идеальна. Чтобы сделать её максимально эффективной, рекомендуют проводить пассивацию. Более того, эта операция обязательна в некоторых случаях, например, если нержавейка находится в слишком агрессивных условиях, теряет свою защиту и склонна к коррозии.

Откуда в нержавейке защита от коррозии?

Для начала давайте разберёмся, что такое коррозия, да и как она вообще образуется. Коррозия – это процесс, при котором на поверхность металла влияют агрессивная среда и другие внешние факторы, из-за чего поверхность постепенно разрушается. Интересно знать, что коррозия действует на металл послойно, доходя до внутренней структуры. Зачастую исправить ситуацию невозможно, так что приходится заменять поражённую сталь на новую.

Как же можно защитить нержавейку от такой беды? Именно в этом случае нас и спасёт пассивирование. Оно помогает создать крепкую защиту от коррозии. Итак, нержавеющая сталь, которая состоит из множества примесей (кобальт, марганец, молибден, никель, ниобий) имеет один главный элемент, благодаря которому и наблюдается такое свойство, как устойчивость к коррозии, - хром. Он составляет от 12 до 20% в стали.

При этом, хотим отметить, что нержавейка, в которой состав хрома колеблется от 12 до 16% проявляет свою устойчивость к коррозии только при контакте с обычным воздухом. В агрессивной среде защитный слой быстро придёт в негодность. Нержавейка с хромом 17% и больше может выдерживать более тяжёлые условия. Так, она может даже взаимодействовать с азотной кислотой, не теряя своих преимуществ.

Если же вам необходимо ещё больше увеличить устойчивость к коррозии, то в состав стали не только добавляют больше хрома, но и включают новые элементы (например, молибден, медь и другое). Собственно, это и называется пассивированием металла.

При этом важным нюансом является состояние поверхности и защитная плёнка. Так, они не должны иметь повреждений, а для лучшего результата поверхность должна быть гладкой, а плёнка – однородной. Более того, защитный слой должен обязательно распределяться равномерно для лучшей эффективности.

Откуда появляется коррозия?

Само название «нержавеющая сталь» говорит о том, что, по идее, такое изделие не должно ни при каких обстоятельствах ржаветь или же подвергаться коррозии, но на деле всё не совсем так. Конечно, химический состав нержавейки предусматривает особые элементы, которые и делают её такой устойчивой к коррозии, но это не исключает возможности её появления. Ведь ничто не даёт нам 100% защиты.

Более подробно поговорим о причинах возникновения коррозии. В первую очередь следует упомянуть, что недостаточное количество хрома или же его неравномерное распределение способствует ослаблению свойств нержавейки. Одной из распространённых причин также называют взаимодействие с обычными металлами. Именно поэтому рекомендуется хранить нержавейку отдельно. Разрушению и возникновению коррозии подвержены ещё и те изделия из нержавейки, которые соединены с помощью сварки.

Последняя названная причина является одной из самых важных. Ведь в этом случае даже максимальное количество хрома не спасёт. Чтобы избежать нежелательных последствий, следует серьёзно отнестись к восстановлению защитного слоя. Сначала необходимо зачистить и отполировать сварочные швы, то есть избавиться от неровностей и ненужных примесей. Это делается с помощью шлифовальной машинки, а также металлической щётки. И не забывайте, что эти инструменты не должны взаимодействовать с обычным металлом! Только после этого следует приступать к пассивации.

Одной из мер предосторожности считают использование отдельных инструментов для разного типа сталей. Ведь на инструментах могут остаться частицы обычного металла, а нам уже известно, что нержавейка не должна взаимодействовать с ним, иначе шансы на возникновение коррозии увеличиваются.

Итак, как мы уже выяснили, единственным способом защиты от коррозии является пассивация. Это предусматривает использование специального раствора, в состав которого входит азотная кислота. Именно он и помогает нержавейке создать защитный слой из оксидной плёнки, которая и предотвращает возникновение коррозии.

Мы неоднократно предупреждали, что нержавейка не должна взаимодействовать с другими видами металла. Но что делать, если вы не знаете, взаимодействовал ли тот или иной инструмент с чем-то ранее? Есть ли на нём частицы обычного металла? В этом случае мы предлагаем два способа решения возникшей проблемы.

1. Обработка водным раствором азотной кислоты и ферроцианида калия

Если вы хотите проверить, есть ли на инструменте частицы железа, то его следует обработать таким вот раствором (водный раствор азотной кислоты и ферроцианида калия). Железо при реакции приобретает синий цвет. Конечно, такой способ проверки больше подходит для производственной лаборатории, чем для бытовых условий.

2. Смачивание водой

Достаточно простой способ. Поместите инструмент в воду и оставьте на несколько часов. Железо, вступая в реакцию с водой, начинает ржаветь, так что таким образом тоже можно определить, есть ли на инструменте частицы свободного железа.

Виды коррозии

Мы уже обсудили, как можно защитить нержавейку от коррозии, но вот о самой угрозе известно не так уж и много, а врага ведь нужно знать в лицо! Поэтому следует изучить, какие бывают виды коррозии:

1. Щелевая коррозия. Возникает, если детали на протяжении долгого времени соприкасаются. Коррозия развивается в местах крепления.

2. Точечная коррозия. Имеет другое название – питтинговая коррозия. Возникает, если защитный слой оксидной плёнки повреждён механическим путём.

3. Гальваническая коррозия. Возникает при контакте нержавейки с обычным металлом в среде, проводящей ток. Более всего вероятно возникновение этого вида коррозии на нержавейке, которая используется в морской воде.

4. Межкристаллитная коррозия. Возникает, если нержавейка была подвержена воздействию слишком высокой температуры (500°С и выше). В этом случае могут формироваться карбиды хрома и железа на границах кристаллической решётки. Это является причиной, почему металл теряет свою прочность.

5. Эрозивная коррозия. Возникает при постоянном нахождении нержавейки в абразивной среде. Это приводит к разрушению оксидной плёнки. И из-за того, что она не успевает восстанавливаться, нержавейка может быть подвержена коррозии.

Как мы видим, существует множество причин, почему может быть разрушена защитная оксидная плёнка. Но всё это приводит к одному результату – возникновению коррозии. Хотим отметить, что самой распространённой причиной её начала является использование чистящих средств с огромным содержанием хлора. 

Пассивирование нержавеющей стали

Нержавеющая сталь лишь в теории может постоянно находиться в благоприятной среде. А на практике изделия из нержавейки часто используются в достаточно агрессивной среде, что приводит к мысли о дополнительной защите. Именно для этого и необходимо пассивирование. Для каких изделий это нужно в первую очередь?

1. Крепёжные элементы;

2. Корпусные элементы, используемые в морской воде;

3. Трубные конструкции;

При этом хотим отметить, что пассивация не всегда является целесообразным решением. Более того, в некоторых случаях пассивация может даже привести к ухудшению защитных свойств нержавейки. Поэтому не следует поступать необдуманно. Сначала необходимо проанализировать все условия, чтобы убедиться в абсолютной необходимости такой обработки нержавейки.

Итак, что же должна дать пассивация? Равномерный и однородный защитный слой. Этого можно достигнуть, если строго соблюдать все правила и проходить каждый этап чётко по инструкции.

Суть процесса состоит в том, что нержавейка покрывается особым раствором из азотной или лимонной кислоты. Сюда в некоторых случаях могут добавлять и бихромат натрия. Пассивация, как правило, необходима для защиты внешнего слоя. Это тоже следует учитывать.

И последнее. Не существует единого химического состава, ведь он зависит от температуры нагрева, времени выдержки и марки нержавейки.

Надеемся, статья ответила на все возникшие у вас вопросы.