Din Guide till passivering av rostfritt stål

Marlins kunder vill ofta veta mer om de olika ytbehandlingar som tillverkningsteamet använder för anpassade ståltrådskorgar. En av de mest använda finish som Marlin stål gäller för sina egna korgar är en passivated finish. Passivated finish anges ofta för rostfria korgar eftersom processen kan förbättra de kemiska resistansegenskaperna hos rostfritt stål.,

men hur fungerar passivering av rostfritt stål, och vad gör det annorlunda än andra ytbehandlingar, som elektropolering?

Hur fungerar Passivationsprocessen för rostfritt stål?

några av detaljerna i passivering av rostfritt stål, såsom den exakta blandningen av kemikalier som används, kan variera beroende på den använda stållegeringen—vad hjälper en legering kan skada en annan, så processen kräver frekvent anpassning., Grundprocessen tenderar emellertid att ha samma breda steg:

ladda delen eller delarna som ska passivas i en annan behållare (vanligtvis en trådmaskkorg som är specialbyggd för operationen).
doppa behållaren och dess innehåll i det kemiska badet (vanligtvis ett citronsyra-eller salpetersyrabad).
låt delarna sitta i badet under en tid och vid en temperatur som anges för den legeringen.
ta bort delar från badet och torka av dem för att avlägsna överskott av kemikalier.,

eftersom delarna av rostfritt stål sitter i syrabadet börjar syran att avlägsna fritt järn och andra föroreningar från delens yta. Beroende på legeringen som rengörs och det specifika kemiska badet som används kan detta förbättra det skyddande oxidskiktet i en del av rostfritt stål, vilket gör det mer motståndskraftigt mot kemisk attack i vissa situationer.

medan passivationsprocessen kan väsentligt förändra rostmotståndet hos en del, förändrar det inte signifikant utseendet på den färdiga delen., Detta är en av de stora skillnaderna mellan passivering och elektropolering. Delar som har blivit elektropolerade kan lätt identifieras av deras släta, glänsande yta.

det finns två primära typer av passivering: salpetersyra passivering och betning

Vad är salpetersyra passivering?

Salpetersyrabaserad passivering är en av de mest grundläggande passivationsteknikerna där ute. Här doppas rostfritt ståltråd eller plåt i ett bad med oxiderande salpetersyra., Detta milda syrabad tar bort några fria järnmolekyler och andra främmande ämnen från stålets yta samtidigt som man uppmuntrar utvecklingen av det passiva oxidskiktet.

denna process tar emellertid inte bort värmefärg, svetsbrännskador eller oxidskala från stålets yta.

Vad är betning?

betning är mycket lik den grundläggande passivationsprocessen genom att ett bad av sura kemikalier används för att avlägsna stålets yta. Men där den grundläggande passivationsprocessen använder mild salpetersyra, använder betning en mer intensiv kemisk blandning, såsom fluorvätesyra.,

denna starkare syra remsor ytskiktet av stålet, avlägsna föroreningar, svets brännskador, och fria järnmolekyler—lämnar en jämn, satin-liknande finish.

Vad ska du veta om Passivationsprocesser som salpetersyra och betning?

dessa två processer kostar ungefär samma att utföra, och kan hjälpa till att avlägsna föroreningar och förbättra styrkan hos rostfritt stål passiva oxidskikt.

på en sidoanteckning är det viktigt att känna till den exakta legeringen av rostfritt stål som bearbetas innan du väljer din passivationsprocess., Detta beror på att om du använder fel lösning på ditt rostfritt stål kan det orsaka skador på stålet snarare än att förbättra det.

jämför till exempel 304 vs 430 rostfritt stål för passivationsprocesser. Var och en av dessa tillåter har olika nivåer av resistens mot salpetersyra och andra frätande, vilket innebär att man kan behöva en starkare salpetersyra Bad än den andra för att säkerställa korrekt passivering i rostfritt stål., Att notera, austenitiska rostfria stål (som klass 304 rostfritt stål), tenderar att ha högre krominnehåll än martensitiska rostfria stål (som klass 430 rostfritt stål), vilket gör austenitiska legeringen mer motståndskraftig mot korrosion och gropbildning.

Vad är några av begränsningarna av Passivation?

det finns några saker som bör övervägas innan passiverande delar av rostfritt stål, inklusive:

svetsade delar kanske inte är lämpliga för passivering. Passivationsprocessen är inte lika effektiv vid strippning av föroreningar från svetszoner som vissa processer.,
Det finns ett behov av att anpassa det kemiska badet. Temperaturen och typen av syra som används i passivationsprocessens kemiska bad måste justeras för den specifika stållegeringen som passiveras. Detta lägger till kostnad och komplexitet i processen jämfört med elektropolering.
vissa legeringar kan inte passiveras. Vissa rostfria legeringar som har låg krom och nickelhalt kan faktiskt skadas av syrabadet. Som sådan kan de inte passivas.
målet kommer att se mestadels samma., Till skillnad från elektropolering, som avlägsnar ytskiktet på delen för att lämna en jämn, glänsande finish, förändrar passivationen inte utseendet på delen mycket. Så, om målet är att skapa en jämn, nonstick yta, kommer passivationsprocessen inte att vara idealisk.

de främsta fördelarna med passivering av rostfritt stål är att det kan förbättra rostbeständigheten hos en del av rostfritt stål och att det är billigare att ställa in än elektropolering., Det är dock viktigt att balansera dessa fördelar mot fördelarna med att använda elektropolering eller specialiserade beläggningar för att avsluta en del.

elektropolering av rostfritt stål

liksom de passivationsprocesser som anges ovan innebär elektropolering användning av ett kemiskt bad. Till skillnad från de två processerna ovan använder elektropolering ett elektrolytbad och en elektrisk ström för att lösa upp metallens ytskikt—vilket ger en mikroskopiskt slät, blank yta.,

jämnheten hos den nya ytan gör det nästan helt non-stick eftersom elektropoleringsprocessen tar bort nästan alla mikroskopiska brister som skräp normalt skulle hålla fast vid. Detta har den extra fördelen att göra den elektropolerade delen lättare att rengöra och sanera.

fördelar med elektropolering av rostfritt stål

gradning av delar. Genom att aktivt avlägsna ytskiktet på en del, avlägsnar elektropolering många av burrarna och sharps som andra ytbehandlingsprocesser kan ha missat.
minskad del trötthet., Elektropolering eliminerar ytfissurer och minimerar utmattningsuppdelningarna som uppträder på mikroskopisk nivå under tillverkningsprocessen. Detta bidrar till att minska deltrötthet och skapa en starkare, långvarig del.
minskad gallring/beslag. På grund av den mikroskopiska jämnheten som tillhandahålls av elektropolering används denna process ofta av tillverkare på trådar av material för att förhindra gallring och gripande i känsliga mekanismer.
enhetligt utseende., Elektropolering tar bort många av svets – och brännmärkena från stål som mildare passivationsprocesser skulle lämna bakom sig. Detta ger en estetisk förbättring för vissa tillverkade delar.
enkel kontroll. Elektropolering kan appliceras på en mängd olika rostfria legeringar utan att kräva mycket anpassning för installationen. Detta gör elektropolering ett bättre alternativ för tillverkning av inställningar som behandlar många typer av legeringar av rostfritt stål—till exempel när tillverkaren ofta måste välja mellan 304 vs 430 rostfritt stål för olika applikationer.,

den största nackdelen med elektropoleringsprocessen är att det kan kosta lite mer framför en standard passivationsprocess. Elektropolering förändrar inte signifikant det skyddande oxidskiktet av stål på samma sätt som passivering kan.

elektropolering är dock det föredragna behandlingsalternativet när delens ytförhållande är det främsta problemet—till stor del eftersom det skapar en överlägsen yta jämfört med passivering., Till exempel tenderar både livsmedels-och läkemedelsindustrin att föredra elektropolerade ytor av rostfritt stål eftersom den mikroskopiskt släta ytan är otroligt lätt att rengöra och sterilisera jämfört med en standard 2B-metallfinish.

med rätt slutbehandling kan prestandan hos en anpassad trådkorg eller annan metallform förbättras avsevärt.

skapa en egen trådkorg för passive kirurgisk utrustning

Passivation processer kan vara extremt grov på korgar och brickor som håller delar genom dem., När ett medicinskt leveranstillverkningsföretag beställde en anpassad trådkorg för deras passivation och ultraljudsdelar rengöringsprocess, använde Marlin Steel ingenjörer en beprövad process för att säkerställa att korgens design skulle vara perfekt för deras behov:

Steg 1: Samla Information om kundens Passivationsprocess

syrans specifika sammansättning och andra delar av passivationsprocessen kan förändras beroende på vilken typ av stållegering som passiveras., På grund av detta, när Marlin Steel har till uppgift att skapa en anpassad trådkorg eller bricka för passivating kirurgisk utrustning eller andra föremål, börjar Marlin alltid genom att be om detaljerna i passivationsprocessen.

för denna kombination passivering/ultraljudsrengöringsprocess var det viktigt att veta:

dimensionerna för Passivationssystemet. Storleken på tanken och öppningar för att sätta in/ta bort korgar är viktig information för att utforma en anpassad passivation korg.
de specifika kemikalier som används i processen., Passivation är inte en ”en storlek passar alla” typ av process. Det finns olika kemikalier som kan användas beroende på metallen som passiveras. Ju hårdare kemikalierna, desto hårdare måste korgen vara.
Deldimensioner och lastvikt. Dimensionerna på delarna kommer att påverka korgens storlek och form. Ju större och tyngre delarna desto större och starkare korgen ska vara. Tunga applikationer kräver ofta tjockare ståltrådar.
varaktigheten av Passivationsprocessen. Hur länge kommer korgen att nedsänkas i passivationsvätskan?, Ju längre korgarna kommer att nedsänkas, desto mer skada kan passivationsprocessen orsaka. Särskilt långa processer kräver utomordentligt korrosionsbeständiga legeringar.
svårighetsgraden av ultraljudsvågorna som används i rengöringsprocessen. Hur stark ultraljudsgeneratorn är påverkar direkt hur mycket belastning korgen genomgår under ultraljudsrengöring. Högre ultraljudsfrekvenser kräver starkare korgar – vilket vanligtvis betyder tyngre gauge-ledningar och noggrannare svetsar.,

denna information skulle vara avgörande för att veta vad den bästa anpassade korgdesignen skulle vara för kundens behov.

steg 2: praktiskt taget testa korgdesign för att spara tid och eliminera fel

traditionellt skulle det vara en lång, utdragen process att göra den perfekta anpassade trådkorgen för ultraljudsrengöring och passivering. Korgar skulle göras med hjälp av” bästa gissning ” logik baserat på vad som fungerade för liknande projekt tidigare. Sedan, den fysiska prototypen skulle skickas ut till kunden och genomgå en serie stresstester under loppet av några veckor eller månader., Om problem hittades måste korgen omformas för att processen ska börja om från början.

det finns några problem med den här metoden:

tid till leverans. Fysisk prototypning är smärtsamt långsam och kan trycka tillbaka tillverkningsfristerna avsevärt.
kostnaden för prototyper. Metallen för korgarna, fraktkostnaderna och förlorad produktionstid från bristen på en livskraftig korg har alla en kostnadsbitning i driftsbudgetar.
svårigheter att identifiera orsaken till ett Korgfel., Med fysiska prototypningstester kan det ibland vara svårt att vara 100% säker på anledningen till att en korg misslyckas. Har kemisk korrosion äventyrat korgens draghållfasthet? Eller orsakade effekterna av ultraljudsvibration det? Att veta orsaken till misslyckande är ett måste för att korrigera sådana misslyckanden i framtiden.

För att spara tid och resurser på spikning ner den perfekta anpassade korg design, Marlin Steel använder en snabbare och effektivare form av testning som använder fysik simulering programvara för att testa en design praktiskt taget.,

på bara några minuter kan Marlins tekniska team simulera många års användning—utan att behöva slösa bort en enda kubiktum stål på en prototyp. Ännu bättre, om en del misslyckas i fysiksimuleringen, loggas orsaken till felet automatiskt och rapporteras till laget. Eftersom ingenjören vet orsaken till felet är det lättare att specifikt motverka problemet.

till exempel, om en korg misslyckas på grund av intensiva vibrationer skaka isär vid svetsfogar, då dessa leder kan omformas för att vara mer motståndskraftig mot vibrationell stress., Eller om korrosion var den skyldige, kan materialet som används för korgen ändras för att göra det mer motståndskraftigt.

steg 3: säkerställa konsekvent kvalitet med Fabriksautomatisering

en design kan vara tekniskt perfekt, men det spelar ingen roll om slutprodukten inte tillverkas till en konsekvent standard. Att skapa en konsekvent del som kan möta snäva toleranser är en av de största utmaningarna i alla anpassade tillverkningsprogram.

det är därför Marlin Steel använder avancerad tillverkningsautomatisering för att bygga sina egna ståltrådskorgar och brickor för medicinska industriklienter., Dessa tillverkningsrobotar kan arbeta dag in och dag ut utan att tröttna eller bli distraherad. Detta gör det möjligt för dem att konsekvent tillverka delar för att möta millimeter-exakta toleranser.

konsistensen av automatiseringsverktyg för tillverkning bidrar till att minimera avstötningshastigheter för delar—vilket hjälper Marlin att öka genomströmningen och samtidigt minska kostnaderna från skrotade korgar.,

På grund av Marlins investeringar i fysiksimuleringsprogram och fabriksautomatisering—förutom att samla detaljerad information om kundens passivationsprocess—var det enkelt att göra de perfekta anpassade trådkorgarna för kundens passivation och ultraljudsrengöringsprocess. Detta gjorde det möjligt för Marlin att uppnå om några veckor vad som skulle ta månader för ett företag utan dessa verktyg.

Passivation Basket livslängd och Total ägandekostnad

Passivationsprocesser kan vara mycket tuffa på korgarna som används i dem., Detta kan leda till en kortare livslängd eftersom korgarna bärs bort av de kemikalier som används för att avlägsna det översta lagret av fria järnmolekyler från dina delar.

den tid som en korg kan vara i din passivationsprocess kan ha en betydande inverkan på din totala ägandekostnad.

säg till exempel att du har ett val av två olika korgar:

korg ”A” är byggd för att knappt uppfylla minimikraven för jobbet och har en livslängd på 8 månader i genomsnitt. Efter det 8 månader, korgen blir för skadad för att använda säkert med din passivation utrustning.,
korg ”B” är byggd för att långt överstiga de minimikrav som behövs för din passivationsprocess och har en livslängd på 4+ år i genomsnitt. Men korg B kostar 2,5 gånger så mycket som korg A.

i detta teoretiska exempel skulle 10 enheter korg a kosta $ 2,000 och 10 enheter korg B skulle kosta $5,000. På kort sikt, korg A kan verka som bättre köp, men på lång sikt, korg A skulle faktiskt hamna kostar mycket mer än korg B.

låt oss säga att du använder samma passivation process för de kommande 8 åren., På den tiden kostar korg a $ 24,000, eftersom du måste köpa korgarna 12 gånger till en kostnad av $ 2,000 varje gång. Under samma tidsperiod skulle basket B bara behöva köpa två gånger till en kostnad av $5,000, för totalt $ 10,000.

detta gör den dyrare, men längre, korg mycket billigare på lång sikt.

om du behöver en korg av rostfritt stål för passivation med tanke på vilken typ av din passivation process och den förväntade livslängden av korgarna för passivation som du beställer är ett måste för att hantera kostnader.,

lär dig hur Marlin Steel levererar kvalitet, konstruerad snabbt för rostfria passivationskorgar och många andra specialtillämpningar genom att kontakta en mekanisk ingenjör.