Passivation là gì? Quá trình passivation hoạt động như thế nào? Làm thế nào để passivation các bộ phận bằng thép không gỉ?

Passivation của thép không gỉ là gì?

Passivation là gì và quá trình thụ động diễn ra như thế nào? Làm cách nào để passivation các bộ phận bằng thép không gỉ sau khi gia công? Đây là những câu hỏi thường gặp của các cửa hàng máy móc và nhà sản xuất vật liệu bộ phận như thép không gỉ, titan và tantalum.

Passivation hay còn gọi là sự thụ động hóa là một quá trình hoàn thiện kim loại được sử dụng rộng rãi để chống ăn mòn. Trong thép không gỉ, quá trình thụ động sử dụng axit nitric hoặc axit xitric để loại bỏ sắt tự do khỏi bề mặt. Việc xử lý hóa học tạo ra một lớp oxit bảo vệ hoặc màng thụ động, ít có khả năng phản ứng hóa học với không khí và gây ăn mòn. Thép không gỉ thụ động chống gỉ.

Thép không gỉ thụ động có nghĩa là gì? Kết thúc thụ động là gì?

Đối với các nhà sản xuất, các tiêu chuẩn ngành ASTM A967 và AMS 2700 đại diện cho các tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất cho thép không gỉ thụ động. Theo ASTM A967, định nghĩa thụ động là:

“xử lý hóa học thép không gỉ bằng chất oxy hóa nhẹ, chẳng hạn như dung dịch axit nitric, nhằm mục đích loại bỏ sắt tự do hoặc các chất lạ khác.”

Hơn nữa, ASTM A380 tuyên bố rằng sự thụ động là:

“loại bỏ sắt ngoại sinh hoặc các hợp chất sắt khỏi bề mặt thép không gỉ bằng phương pháp hòa tan hóa học, thông thường nhất là xử lý bằng dung dịch axit sẽ loại bỏ ô nhiễm bề mặt nhưng sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến bản thân thép không gỉ… nhằm mục đích tăng cường sự hình thành tự phát của màng thụ động bảo vệ.”

Lịch sử của quá trình passivation

Vào giữa những năm 1800, nhà hóa học Christian Friedrich Schönbein đã phát hiện ra tác dụng của sự thụ động. Sau khi nhúng sắt vào axit nitric đậm đặc, ông phát hiện ra rằng sắt có ít hoặc không có phản ứng hóa học so với sắt không được xử lý bằng axit nitric đậm đặc. Tên của ông cho sự thiếu phản ứng hóa học đó là tình trạng “thụ động”.

Khi quá trình passivation thép không gỉ bằng axit nitric trở thành một phương pháp phổ biến vào những năm 1900, các vấn đề về môi trường và an toàn với axit nitric trở nên rõ ràng hơn. Nghiên cứu được thực hiện bởi công ty sản xuất bia Adolf Coors ở Đức đã xác định axit xitric là một chất thay thế hiệu quả. Vào những năm 1990, nhiều nhà sản xuất bắt đầu sử dụng axit xitric như một chất thay thế an toàn hơn và thân thiện với môi trường hơn axit nitric.

Các loại passivation

Ngày nay, các tiêu chuẩn công nghiệp về passivation bề mặt đưa ra ba loại thụ động hóa bề mặt. Mỗi loại dựa trên loại hóa chất nào được sử dụng để thụ động. Ba loại passivation là:

• Axit nitric
• Axit nitric với natri dicromat
• Axit xitric.

Việc lựa chọn loại hóa chất nào để sử dụng cho quá trình thụ động hóa kim loại thường phụ thuộc vào yêu cầu của khách hàng. Mỗi loại passivation đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Tại sao thụ động thép không gỉ?

Passivation là biện pháp thực hành tốt nhất sau chế tạo đối với các bộ phận và bộ phận bằng thép không gỉ mới được gia công. Lợi ích bao gồm:

• Rào cản màng hóa học chống rỉ sét
• Kéo dài tuổi thọ của sản phẩm
• Loại bỏ chất bẩn khỏi bề mặt sản phẩm
• Giảm nhu cầu bảo trì.

Passivation hoạt động như thế nào?

Thép không gỉ là một hợp kim gốc sắt, thường bao gồm sắt, niken và crom. Thép không gỉ có được đặc tính chống ăn mòn từ hàm lượng crom. Crom khi tiếp xúc với oxy (không khí) sẽ tạo thành một màng mỏng oxit crom bao phủ bề mặt thép không gỉ và bảo vệ lớp sắt bên dưới khỏi bị rỉ sét. Mục đích của quá trình passivation kim loại là tăng cường và tối ưu hóa sự hình thành lớp oxit crom.

Ngâm thép không gỉ trong dung dịch axit sẽ hòa tan sắt tự do trên bề mặt trong khi vẫn giữ nguyên crom. Axit loại bỏ sắt tự do về mặt hóa học, để lại một bề mặt đồng nhất có tỷ lệ crom cao hơn vật liệu cơ bản.

Khi tiếp xúc với oxy trong không khí sau khi tắm axit, thép không gỉ sẽ tạo thành lớp oxit crom trong vòng 24 đến 48 giờ tiếp theo. Tỷ lệ crom trên bề mặt cao hơn cho phép hình thành lớp oxit crom dày hơn, bảo vệ tốt hơn. Việc loại bỏ sắt tự do khỏi bề mặt sẽ loại bỏ cơ hội bắt đầu ăn mòn.

Lớp thụ động tạo thành cung cấp một bề mặt không phản ứng hóa học để bảo vệ chống rỉ sét.

Khi nào cần phải passivation thép không gỉ?

Thụ động hóa là một quá trình sau chế tạo được thực hiện sau khi hàn, mài, cắt và các hoạt động gia công khác chế tác thép không gỉ. Trong điều kiện lý tưởng, thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn một cách tự nhiên, điều này có thể cho thấy rằng việc thụ động hóa là không cần thiết.

Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế, bình thường, bất kỳ yếu tố nào sau đây đều có thể ức chế sự hình thành màng oxit bảo vệ chống ăn mòn:

• vật liệu lạ trong môi trường sản xuất (chất bẩn trong cửa hàng, phoi mài)
• sunfua được thêm vào thép không gỉ để cải thiện khả năng gia công
• các hạt sắt từ dụng cụ cắt nhúng vào bề mặt của các bộ phận bằng thép không gỉ.

Các chất gây ô nhiễm như vậy phải được loại bỏ đến tận ranh giới hạt bề mặt để khôi phục lại bề mặt chống ăn mòn đồng đều. Quá trình passivation sửa chữa những vấn đề này.

Passivation KHÔNG phải là 

• Không điện phân. Thụ động là một quá trình xử lý hóa học chứ không phải là quá trình điện phân. Sự thụ động không phụ thuộc vào các phản ứng điện hóa, không giống như quá trình đánh bóng bằng điện hoặc anodizing.
• Không dùng để loại bỏ cặn. Thụ động hóa không phải là phương pháp loại bỏ cặn oxit khỏi các bộ phận gia công sau khi xử lý nhiệt hoặc hàn.
• Không phải một lớp sơn. Thép không gỉ thụ động không làm thay đổi màu sắc hoặc bề mặt của kim loại. Kim loại thụ động là không cần thiết đối với các vật dụng sẽ được sơn hoặc sơn tĩnh điện.

Làm thế nào để thụ động thép không gỉ

Nhiều thông số kỹ thuật thụ động hóa (ASTM A967, AMS 2700) tồn tại để hướng dẫn quy trình thích hợp để passivation thép không gỉ, titan và các vật liệu khác. Các giai đoạn của quy trình thụ động và làm sạch bằng hóa chất sau đây là phổ biến đối với hầu hết các thông số kỹ thuật:

• Làm sạch – Loại bỏ mọi chất gây ô nhiễm khỏi bề mặt, chẳng hạn như dầu mỡ.
• Thụ động hóa – Thực hiện xử lý hóa học bằng cách ngâm trong dung dịch axit, điển hình là axit nitric hoặc axit xitric.
• Kiểm tra – Kiểm tra bề mặt thép không gỉ mới thụ động để đảm bảo hiệu quả của các bước quy trình.

Một số thông số kỹ thuật passivation bằng thép không gỉ yêu cầu thêm natri dicromat vào dung dịch axit nitric để tạo ra lớp oxit hoặc màng thụ động nhanh hơn. Tuy nhiên, natri dicromat là một hợp chất crom hóa trị sáu có độc tính cao. Các phương pháp thay thế bao gồm sử dụng máy siêu âm và axit xitric như CitriSurf® để khuyến khích sự hình thành oxy ở bề mặt kim loại trong khi vật liệu vẫn được ngâm trong bể axit.

Thời gian ngâm trong bể axit thường là 20 – 30 phút. Thông số nhiệt độ của axit có thể khác nhau, tùy thuộc vào loại thép không gỉ và thành phần hóa học của axit, nhưng thường rơi vào khoảng 120 – 150 ° F.

Các bước xử lý các bộ phận bằng thép không gỉ passivation

Quá trình passivation là gì? Việc lắp đặt một dây chuyền thụ động đòi hỏi một quy trình vừa làm sạch vừa thụ động hóa thép không gỉ. Các bước quy trình phổ biến để passivation hóa thép không gỉ như sau:

• Làm sạch bằng kiềm các vật liệu để loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm, dầu và các vật liệu lạ. Thường sử dụng chất tẩy rửa có chất tẩy rửa như natri hydroxit, Micro-90 hoặc Simple Green.
• Rửa sạch bằng nước – Thường dùng với nước DI (Khử ion) hoặc nước RO (Thẩm thấu ngược) trong các ngành công nghiệp có độ chính xác cao
• Bể ngâm axit nitric hoặc axit citric (CitriSurf) để hòa tan hoàn toàn mọi chất sắt và sunfua tự do và đẩy nhanh quá trình hình thành màng thụ động hoặc lớp oxit
• Rửa bằng nước – Phổ biến với nước DI trong các ngành công nghiệp có độ chính xác cao
• Rửa nước lần thứ hai – Phổ biến với DI Water trong các ngành công nghiệp có độ chính xác cao
• Bộ phận khô
• Kiểm tra các bộ phận của mẫu thông qua các tiêu chuẩn đặc điểm kỹ thuật bằng cách sử dụng: phun muối, tiếp xúc với buồng có độ ẩm cao hoặc thử nghiệm đồng sunfat.

Nó có bị động không? Tùy chọn kiểm tra passivation

Có sẵn nhiều tùy chọn thử nghiệm thụ động khác nhau để xác minh độ passivation chính xác của thép không gỉ, tùy thuộc vào tiêu chuẩn thụ động được sử dụng. Các thử nghiệm passivation sau đây có sẵn trong tiêu chuẩn ASTM A967:

• Thử nghiệm ngâm trong nước – Yêu cầu tối thiểu 24 giờ và sử dụng một thùng nước cất.
• Kiểm tra độ ẩm cao – Yêu cầu tối thiểu 24 giờ trong tủ ẩm.
• Thử nghiệm phun muối – Yêu cầu tối thiểu 2 giờ trong buồng thử nghiệm phun muối.
• Thử nghiệm đồng sunfat – Thử nghiệm nhanh này chỉ cần 6 phút, nhưng không thể sử dụng với các loại thép có hàm lượng crom dưới 16% hoặc với các bộ phận được sử dụng trong chế biến thực phẩm.
• Thử nghiệm Kali Ferricyanide-Nitric – Còn được gọi là Thử nghiệm Ferroxyl. Một thử nghiệm nhanh, có độ chính xác cao đòi hỏi phải chuẩn bị dung dịch thử hàng ngày và chú ý đến việc xử lý hóa chất an toàn. Thử nghiệm này không thể được sử dụng với một số loại thép hoặc với các bộ phận được sử dụng trong chế biến thực phẩm.
• Thử nghiệm Sắt Miễn phí – Một giải pháp thay thế cho Thử nghiệm Ngâm trong Nước và Độ ẩm Cao, đặc biệt phù hợp với các bộ phận lớn không vừa với thùng hoặc tủ.

Cần chú ý điều gì khi kim loại bị passivation

Passivation có thể được coi là sự ăn mòn có kiểm soát. Dung dịch axit hòa tan hoặc ăn mòn sắt tự do trên bề mặt một cách đồng đều và có kiểm soát. Khi không được kiểm soát đúng cách, hiện tượng ăn mòn lan tràn có thể xảy ra được gọi là “tấn công chớp nhoáng”. Trong cuộc tấn công chớp nhoáng, kim loại phát triển một bề mặt sẫm màu, bị ăn mòn nhiều – chính xác là sự ăn mòn mà lớp thụ động nhằm ngăn chặn.

Giữ cho dung dịch axit không có chất gây ô nhiễm là rất quan trọng để ngăn chặn sự tấn công chớp nhoáng. Thông thường, cách khắc phục chỉ đơn giản là đổ đầy dung dịch mới vào bồn axit. Nên thay dung dịch axit theo lịch trình thường xuyên để ngăn ngừa sự tích tụ các chất gây ô nhiễm trong dung dịch. Việc sử dụng loại nước cao cấp hơn (nước RO hoặc nước DI) có ít clorua hơn nước máy cũng có thể giải quyết các vấn đề về tấn công chớp nhoáng.

Việc làm sạch kỹ lưỡng các bộ phận bằng thép không gỉ TRƯỚC KHI tắm axit cũng rất quan trọng. Bất kỳ dầu mỡ hoặc dầu cắt nào còn sót lại trên các bộ phận đều có xu hướng hình thành bong bóng cản trở quá trình. Trong những trường hợp này, hãy cân nhắc sử dụng chất tẩy nhờn hoặc thay đổi chất tẩy rửa để đảm bảo rằng bộ phận đó hoàn toàn không có chất gây ô nhiễm. Trong một số trường hợp, các oxit nhiệt từ quá trình xử lý nhiệt hoặc hàn có thể cần phải nghiền hoặc tẩy để loại bỏ trước khi thụ động hóa.

Tránh trộn lẫn các loại thép không gỉ (ví dụ: dòng 300 và dòng 400) trong bể axit cùng lúc, vì điều này có nguy cơ bị ăn mòn điện. Trong tình huống này, kim loại kém quý hơn sẽ bị ăn mòn nhanh hơn nếu các kim loại khác nhau không tiếp xúc với dung dịch.

Các loại thiết bị passivation

Thiết bị passivation có sẵn ở nhiều kích cỡ bể khác nhau. Các hệ thống nhỏ nhất bắt đầu với kích thước bể là 1,25 gallon, trong khi các hệ thống lớn nhất có dung tích lên tới hơn 500 gallon. Hệ thống passivation mang đến sự tiện lợi tích hợp trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều bước quy trình (ví dụ: rửa, tráng, thụ động hóa, tráng và sấy khô) trong một thiết bị thống nhất.

Các loại hệ thống bao gồm:

• Thiết bị thụ động để bàn nhỏ
• Thiết bị thụ động băng ghế ướt
• Hệ thống thụ động tự động
• Hệ thống thụ động ngâm khuấy trộn

Tìm máy passivation ở đâu uy tín, chất lượng

Hiện nay máy passivation được phân phối với nhiều nhà sản xuất và giá cả khác nhau. Nếu bạn cần tìm mua cho mình thiết bị passivation hãy liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới để nhận được ưu đãi tốt nhất cũng như được tư vấn bởi những kỹ sư đánh bóng của chúng tôi:

Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống

Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam

Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797

Di động: 0906 988 447

Email: sales@lidinco.com

Xem thêm: Máy rửa siêu âm hoạt động như thế nào? Cách xác định sự khác biệt về chất lượng trong rửa siêu âm