Cos’è la passivazione?
È una pratica di finitura chimica industriale per proteggere diverse leghe metalliche dalla corrosione. Passivazione fa uso di ossidanti lievi come acido nitrico e citrico. Questi acidi si liberano di ferro esogeno libero, solfuri e altre particelle estranee dalla superficie e creano uno strato di ossido o un film al posto di quello che successivamente funge da scudo protettivo. È fondamentale che tale trattamento con acido non influenzi considerevolmente il metallo stesso., Questo scudo riduce significativamente il rischio di corrosione futura dovuta all’aria.
Questa tecnica di passivazione può essere fatta risalire al 19 ° secolo quando un chimico, Christian Friedrich Schönbein, scoprì che il ferro raggiunge uno stato chimicamente inattivo o passivo quando viene trattato con acido nitrico concentrato. Più tardi nel 20 ° secolo, si è scoperto che l’acido nitrico può essere sostituito con acido citrico che è molto più ecologico .
Perché abbiamo bisogno di passivazione?,
La passivazione non solo protegge il metallo dalla ruggine, ma protegge anche le parti metalliche da altre contaminazioni superficiali con conseguente durata prolungata e costi di manutenzione inferiori.
Va notato che metalli come l’acciaio inossidabile contengono già nichel e cromo oltre al ferro nella sua composizione chimica. L’acciaio ha questa proprietà unica che la sua composizione cambia mentre ci spostiamo dal centro alla superficie. La superficie esterna contiene più alto livello di cromo rispetto al ferro., Il cromo sulla superficie reagisce prontamente con l’aria esterna e produce una pellicola protettiva di ossido di cromo sulla superficie. Passivazione semplicemente ottimizza e migliora questa formazione di strato di ossido di cromo in modo controllato. Lo strato di ossido di cromo è spesso da 2 a 5 atomi che si forma a causa della sostituzione di atomi di ferro reattivi con atomi di cromo stabili. L’uniformità e lo spessore possono essere misurate quantitativamente utilizzando tecniche multiple come la spettroscopia elettronica a coclea (AES), la spettroscopia elettronica per l’analisi chimica (ESCA) e l’analisi a raggi X dispersiva di energia (EDX) .,
In condizioni ideali, l’acciaio inossidabile potrebbe anche non richiedere passivazione, ma è pratica comune sottoporre l’acciaio a diversi processi come il taglio, la rettifica, la saldatura che rendono l’acciaio vulnerabile alla ruggine poiché l’ossido di cromo non è formato correttamente. Questo provoca ‘attacco flash’ in cui non si forma uno strato di ossido uniforme sulla superficie piuttosto che la superficie metallica diventa scura e incisa. La ruggine rossa formata a causa della formazione di ossido di ferro provoca ulteriore corrosione negli strati interni., Quindi, la necessità di passivazione sorge nelle industrie mediche, dentali, aerospaziali, di trasmissione/distribuzione di energia, attrezzature pesanti e petrolchimiche .
Qual è il processo di passivazione?
In primo luogo, il metallo viene pulito con l’aiuto di una soluzione alcalina (ad esempio idrossido di sodio) per rimuovere eventuali contaminanti, olio e grasso. In secondo luogo, viene risciacquato con acqua deionizzata e demineralizzata preferibilmente utilizzando un ugello a getto. A volte, una spazzola a setole dure può anche essere utilizzata per rimuovere oggetti estranei che in seguito si tradurrebbero in formazione di bolle quando si forma un film di ossido., Successivamente, l’acciaio inossidabile è immerso completamente in acido per circa 20-30 minuti con una temperatura intorno a 130 °F secondo la composizione chimica del metallo a portata di mano. È importante assicurarsi che l’acido sia privo di contaminazione e questo può essere ottenuto sostituendo regolarmente la soluzione acida con un lotto fresco. È anche altrettanto importante immergere il metallo della stessa composizione e grado in una sola volta. L’acido purifica la superficie di qualsiasi ferro libero, lasciando dietro di sé una superficie che ha una maggiore proporzione di cromo rispetto alla composizione del resto del metallo., Successivamente, quando questa superficie è esposta all’aria, si forma una superficie più spessa di ossido di cromo che rende il metallo non reattivo e rende il metallo resistente alla ruggine. Attualmente, le macchine ad ultrasuoni sono utilizzate per produrre la formazione dello strato di ossido anche mentre il metallo è immerso nel bagno acido. Come fase finale, la lega metallica può anche essere testata utilizzando nebbia salina, esposizione ad alta umidità o solfato di rame .
A volte viene utilizzato anche un composto di acido nitrico con dicromato di sodio. Ciò provoca una rapida formazione di pellicola protettiva sulla superficie., Il principale con di questa tecnica è che il dicromato di sodio è estremamente tossico. In definitiva è il requisito del cliente e la composizione del metallo che decide quale metodo deve essere impiegato. È interessante notare che la passivazione non è un processo elettrolitico e non è necessaria su superfici metalliche che sarebbero successivamente verniciate o verniciate a polvere .,
Quali sono i diversi metodi di esecuzione della passivazione?
Diversi metodi sono impiegati nella fase di immersione acida., La prima e più comune tecnica è l’immersione in vasca acida. Questo metodo fornisce una protezione uniforme e ottimale. La dimensione del carro armato può variare da 1,25 galloni a più di 500 galloni secondo le dimensioni del metallo che richiede la passivazione. Un altro metodo noto come “Circolazione” comporta la circolazione dell’acido attraverso il sistema. Questo metodo è appropriato per tubi metallici che trasportano materiale corrosivo. L’acido potrebbe anche essere spruzzato sul metallo, ma questo metodo richiede speciali protocolli di sicurezza e smaltimento.,
Quali sono i diversi standard industriali in vigore per la passivazione?
Esistono numerosi standard industriali come ASTM A967, AMS 2700, ASTMA380 e SAE-QQ-P-035 per la conduzione di passivazione di metalli come acciaio inossidabile, titanio ecc. ASTM A967 supervisiona specificamente la passivazione delle parti in acciaio inossidabile. Si basa sullo standard SAE-QQ-P-035 del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ed è uno degli standard più comuni in uso. AMS 2700 fornisce linee guida per la passivazione dell’acciaio utilizzato nel settore aerospaziale., ASTM A380 regola la pulizia e la decalcificazione dell’acciaio inossidabile, del titanio e delle relative attrezzature in lega .
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Fonti
https://www.besttechnologyinc.com/passivation-systems/what-is-passivation/
https://www.mmsonline.com/articles/how-to-passivate-stainless-steel-parts
https://www.theruststore.com/What-is-stainless-steel-passivation-W85.aspx
https://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=153287