Guida alla passivazione: come fermare la ruggine e salvare il tuo acciaio

La ruggine, chiamata anche corrosione, può danneggiare parti costose e impedire il funzionamento di un'intera macchina. Ecco perché voglio parlare con te della passivazione. È un metodo di pulizia speciale che viene eseguito sull'acciaio inossidabile. Aiuta l'acciaio a diventare molto più efficace nel combattere la corrosione. Questo articolo ti mostrerà tutto ciò che ho imparato sul processo di passivazione. Imparerai come funziona e perché è così importante. Imparerai anche come puoi sapere con certezza che è stato fatto nel modo giusto. Sapere questo può farti risparmiare un sacco di tempo e denaro. Questa è sempre una buona cosa.

Cos'è realmente la passivazione?

Lascia che te lo spieghi in modo semplice. In breve, la passivazione è un processo di pulizia chimica. È un tipo di finitura dei metalli. Viene utilizzato per aiutare un materiale, molto spesso l'acciaio inossidabile, a combattere meglio la corrosione. Potresti sentirlo chiamare un processo di finitura per prevenire la corrosione. La parola "passivo" ti dà un indizio. Lo scopo principale della passivazione è rendere lo strato superiore dell'acciaio meno reattivo. Lo chiamiamo essere passivi. Aiuta a formare uno strato protettivo che impedisce alla ruggine di iniziare anche solo.

Alcune persone pensano che la passivazione sia solo un tipo speciale di pulizia. È molto più di questo. È un trattamento chimico. Cambia la parte superiore della superficie metallica. Questo processo è simile ad altri trattamenti. Ma la passivazione è speciale. Non aggiunge un rivestimento. Invece, rende ancora migliore la capacità naturale dell'acciaio di resistere alla corrosione. Per questo motivo, i buoni effetti della passivazione durano a lungo. Una corretta passivazione è un passo molto importante per assicurarsi che qualsiasi parte in acciaio inossidabile abbia una lunga durata.

L'idea alla base della passivazione dell'acciaio inossidabile è quella di creare qualcosa che chiamiamo film passivo. Questo è uno strato molto sottile e invisibile sulla superficie che funziona come uno scudo. Puoi pensarlo come un'armatura per il tuo acciaio. Questo strato di ossido o film di passivazione è il motivo per cui l'acciaio inossidabile è così efficace nell'arrestare la ruggine. Il processo di passivazione aiuta a rendere questo scudo forte e uniforme su tutta la superficie. È un passaggio di passivazione molto importante nella produzione di oggetti.

Perché la passivazione dell'acciaio inossidabile è così importante?

Ho visto accadere questo molte volte. Un'officina riceve una nuova macchina lucida piena di parti in acciaio inossidabile. Ma se quelle parti non sono state adeguatamente passivate, possono iniziare a mostrare piccole macchie di ruggine. Perché succede questo? Le persone pensano che l'acciaio inossidabile non sia in grado di arrugginire. Bene, l'acciaio inossidabile resiste naturalmente alla corrosione, ma non è magia. Quando si producono oggetti tagliando, piegando o modellando l'acciaio inossidabile, piccolissimi frammenti di ferro si diffondono sulla superficie. Questo è un grosso problema per le parti in acciaio inossidabile dopo la lavorazione.

Questo ferro libero è un grande tipo di contaminante. Rovina lo strato protettivo naturale dell'acciaio inossidabile. Queste minuscole macchie di ferro sono il punto in cui inizia la corrosione. Il processo di passivazione è così importante perché il suo compito principale è quello di rimuovere questo ferro libero dalla superficie. Eliminando questo contaminante, permettiamo all'acciaio inossidabile di costruire la sua difesa naturale. Senza la passivazione, stai lasciando le tue costose parti in acciaio aperte all'attacco. La passivazione delle parti in acciaio inossidabile non è qualcosa che puoi scegliere di saltare. È un must.

Pensala in questo modo. Costruisci una bella casa ma lasci le porte e le finestre aperte durante una brutta tempesta. Questo è come usare l'acciaio inossidabile senza passivazione. Hai un ottimo materiale, ma non è completamente protetto. L'offerta di passivazione è chiara: un po' di lavoro ora impedisce che si verifichi molta corrosione costosa in seguito. Questa passivazione fa un'enorme differenza nella vita dell'acciaio.

Come funziona realmente il processo di passivazione?

Qui è dove entra in gioco la parte scientifica, ma cercherò di renderla facile da capire. La parte speciale dell'acciaio inossidabile è un materiale chiamato cromo. Questa lega ha una buona quantità di cromo mescolato con l'acciaio. Il cromo ha poca o nessuna reattività chimica rispetto al ferro. È questa mancanza di reattività chimica che vogliamo usare. Il processo di passivazione è un metodo di dissoluzione chimica. Ciò significa che utilizza un bagno acido per sciogliere le cose "cattive" e lasciare indietro le cose "buone".

Quando mettiamo una parte in acciaio inossidabile in un bagno di passivazione, l'acido si mette al lavoro. Questo acido è solitamente acido nitrico o acido citrico. La prima cosa che fa questa soluzione acida è corrodere tutti i frammenti di ferro libero che sono attaccati alla superficie. Li pulisce completamente. Dopo che il ferro è sparito, inizia la vera magia. Il cromo che fa parte della lega di acciaio inossidabile è ora allo scoperto. Può toccare l'ossigeno nel bagno e nell'aria.

Essere allo scoperto provoca una reazione chimica. Il cromo si collega con l'ossigeno e forma uno strato sottile, forte e stabile di ossido di cromo. Questo strato è lo strato di ossido protettivo. Lo chiamiamo anche film passivo. Sigilla la parte superiore dell'acciaio. Questo protegge il ferro all'interno della lega dal toccare aria e acqua, che è ciò che fa la ruggine. La passivazione stessa è ciò che aiuta la formazione dello strato di ossido.

Qual è la differenza: acido nitrico o acido citrico per la passivazione?

Per molto tempo, il modo normale di fare la passivazione era con l'acido nitrico. Ho fatto un sacco di lavoro di passivazione usando un bagno di acido nitrico. È molto bravo nel suo lavoro e funziona bene. L'immersione dell'acciaio inossidabile in acido nitrico rimuove rapidamente i contaminanti ferrosi. Aiuta anche a formare un ottimo film di ossido. A volte, viene aggiunta una sostanza chimica nota come dicromato di sodio. Questo rende l'acido nitrico ancora più forte.

Ma ci sono alcune cose negative sull'uso dell'acido nitrico. È una sostanza chimica forte e può produrre fumo dannoso. Inoltre, se viene utilizzato il dicromato di sodio, può produrre un composto tossico di cromo esavalente. Questo è molto dannoso per le persone e per la natura. Questo è il motivo per cui, negli ultimi decenni, molte persone sono passate alla passivazione con acido citrico. L'uso dell'acido citrico per il processo di passivazione è ora molto comune.

L'acido citrico è molto più sicuro da lavorare. È un acido naturale che puoi trovare in frutti come limoni e arance. Fa lo stesso lavoro dell'acido nitrico. Rimuove il ferro libero. Ma fa questo lavoro senza gli effetti collaterali pericolosi. È meglio per la natura e per le persone che fanno il lavoro di passivazione. In molti casi, l'acido citrico funziona altrettanto bene dell'acido nitrico concentrato. A volte, funziona anche meglio.

Ecco una semplice tabella per confrontarli:

È possibile passivare tutti i tipi di acciaio?

Questa è una domanda che sento spesso. La risposta facile è no. Il processo di passivazione di cui sto parlando è fatto apposta per l'acciaio inossidabile. Non puoi prendere un pezzo di acciaio al carbonio semplice, metterlo in un bagno acido e pensare che diventerà a prova di ruggine. Semplicemente non funzionerà in quel modo. Infatti, mettere l'acciaio semplice in quell'acido lo danneggerebbe soltanto.

Il motivo per cui la passivazione funziona sull'acciaio inossidabile è a causa di ciò di cui è fatto. Come ho detto prima, l'acciaio inossidabile è una lega. Ha molto cromo al suo interno. L'acciaio semplice non ha molto cromo. Senza il cromo, non c'è niente lì per creare lo strato protettivo di ossido di cromo. Il bagno di passivazione si limiterebbe a corrodere l'acciaio semplice.

Quindi, dovresti ricordare che la passivazione è un trattamento solo per l'acciaio inossidabile e altri metalli che hanno questa capacità di guarire se stessi. Per altri tipi di acciaio, ci sono diversi modi per fermare la corrosione. Questi includono la verniciatura, la zincatura o l'applicazione di un rivestimento di conversione. Ma questa è una storia diversa per un'altra volta. La passivazione di cui stiamo parlando riguarda il rendere ancora migliori i poteri naturali dell'acciaio inossidabile.

Come faccio a sapere se il mio lavoro di passivazione ha avuto successo?

Questa è la domanda più importante di tutte. Dopo aver fatto tutto il lavoro, come fai a sapere se la passivazione ha funzionato bene? Non vuoi solo incrociare le dita e sperare che abbia funzionato. Ci sono test che puoi fare per verificare se l'efficacia del processo è stata buona. Una parte in acciaio inossidabile che è stata adeguatamente passivata dovrebbe avere una superficie pulita con poca o nessuna reattività chimica.

Per un controllo facile, puoi usare un liquido di solfato di rame. Se metti una goccia sulla superficie e diventa di colore rame, significa che c'è ancora ferro libero lì. Questo ti dice che la passivazione non ha funzionato. Un test migliore di cui puoi fidarti è il test della nebbia salina. In questo test, le parti passivate vengono messe in una scatola speciale. Vengono spruzzate con una nebbia salata per molte ore. Questo fa sì che il processo di corrosione avvenga molto più velocemente. Se le parti escono senza segni di ruggine, la passivazione ha avuto successo.

Questi test sono fatti per dimostrare che il film passivo protettivo è forte e copre tutto. Se non testi, stai solo indovinando. Dico sempre alle persone di testare, specialmente per le parti in acciaio inossidabile molto importanti. Queste sono parti che verranno utilizzate in luoghi dove le condizioni sono difficili. Una buona passivazione supererà sempre questi test.

Cosa succede se non si passivano le parti in acciaio inossidabile?

Ho visto cosa succede quando le persone non fanno il passaggio di passivazione, e non è una bella vista. Diciamo che ottieni un nuovo pezzo di equipaggiamento. È fatto di acciaio inossidabile lucido. La società che lo ha prodotto voleva risparmiare un po' di soldi, quindi non ha fatto la passivazione. All'inizio, tutto sembra a posto. Ma poi, dopo alcune settimane o mesi, iniziano a comparire piccole macchie di ruggine sulla superficie dell'acciaio inossidabile.

Questa ruggine è causata dalle particelle di ferro che sono state lasciate sulla superficie quando la parte è stata prodotta. Questa contaminazione superficiale è il punto di partenza per la corrosione. La corrosione può iniziare in profondità nei bordi dei grani superficiali dell'acciaio. Col passare del tempo, queste piccole macchie di ruggine possono diventare più grandi. Possono rendere l'acciaio più debole e farlo sembrare male. Questo può essere un problema molto grande in luoghi come fabbriche alimentari o ospedali, dove le cose devono essere molto pulite. Un contaminante come la ruggine non va bene.

Quindi, ciò che accade è facile da vedere: perdi la cosa principale buona dell'uso di acciaio inossidabile costoso. Il tuo materiale resistente alla corrosione inizia a corrodersi. Questo può portare al guasto della macchina, riparazioni costose e molti problemi. La passivazione è un piccolo costo che protegge un investimento molto più grande. La passivazione è un processo post-fabbricazione che non dovresti mai, mai saltare.

La passivazione è un processo pericoloso?

Ogni volta che lavori con sostanze chimiche, devi stare attento. Il processo di passivazione non è pericoloso di per sé, ma le cose che usi possono esserlo. Il processo di passivazione utilizza acidi forti, quindi la sicurezza è la mia massima preoccupazione. Quando lavori con un bagno acido, specialmente uno con acido nitrico concentrato, hai bisogno della giusta formazione e dell'equipaggiamento di sicurezza. Questo significa che devi indossare guanti, occhiali di sicurezza e vestiti che ti proteggano.

Devi anche avere aria fresca che circola. Quando l'acciaio viene messo in un bagno di acido nitrico, può rilasciare fumo che non è buono da respirare. Devi assicurarti che la stanza abbia un buon flusso d'aria per impedire che questo fumo si accumuli. Il processo di passivazione comporta il lavoro con queste sostanze chimiche, quindi devi stare molto attento.

Ma, come ho detto prima, questo è un grande motivo per cui l'acido citrico è così popolare ora per la passivazione. È molto più sicuro da lavorare. Non ha gli stessi problemi per la natura o per la salute delle persone. Ma anche quando usi l'acido citrico, dovresti comunque seguire le regole di sicurezza di base. La reazione chimica con il metallo base deve essere controllata. Per dirla semplicemente, la passivazione può essere fatta in modo molto sicuro se segui le regole e stai attento con le sostanze chimiche.

What Are the Key Steps in a Good Passivation Process?

Per ottenere ottimi risultati ogni volta, devi seguire un elenco chiaro di passaggi. Dico sempre che una buona passivazione è come cuocere una torta. Non puoi saltare un passaggio e pensare ancora che andrà bene. Il processo, che è un processo di finitura dei metalli per prevenire la ruggine, può essere suddiviso in tre parti principali.

Innanzitutto, devi pulire molto bene le parti in acciaio inossidabile. Questo non è solo una rapida passata. Devi rimuovere tutto il grasso, l'olio, lo sporco e qualsiasi altro contaminante dalla superficie. Potresti anche dover rimuovere la scaglia di ossido dalla saldatura. Se la parte non è perfettamente pulita, la soluzione di passivazione non può raggiungere la superficie dell'acciaio per fare il suo lavoro. Una superficie pulita è molto importante per favorire la formazione di ossigeno in seguito.

Il secondo è il bagno di passivazione vero e proprio. Qui è dove le parti vengono messe completamente sotto il bagno acido di acido nitrico o acido citrico. Le parti si immergeranno in questo bagno per il giusto periodo di tempo. Questo è di solito circa 20-30 minuti. Il tempo esatto e il calore del bagno dipendono dal tipo di acciaio inossidabile e dall'acido che stai usando. Questa è la parte in cui il ferro libero viene sciolto.

Infine, le parti devono essere risciacquate completamente. Questo è un passaggio molto importante. Devi risciacquare le parti con acqua molto pulita per lavare via ogni traccia di acido. Se rimane dell'acido sulla superficie, può causare problemi in futuro. Dopo il risciacquo, le parti vengono asciugate. Lo strato di passivazione viene quindi completamente realizzato mentre il cromo sulla superficie pulita si mescola con l'ossigeno dell'aria.

• Passaggio 1: pulire molto bene: rimuovere il grasso e pulire le parti per eliminare tutti gli oli e lo sporco.
• Passaggio 2: passivare: mettere le parti pulite nel bagno acido per il giusto periodo di tempo.
• Passaggio 3: risciacquare e asciugare: risciacquare le parti alcune volte con acqua pulita e quindi asciugarle completamente.

Quali sono gli standard comuni per la passivazione dell'acciaio?

Quando fai lavori di passivazione per luoghi come compagnie aeree o ospedali, non puoi semplicemente indovinare cosa fare. Devi seguire regole molto chiare. Chiamiamo queste regole specifiche di passivazione. Queste regole assicurano che la passivazione venga eseguita nel modo giusto e nello stesso modo ogni volta. Ti danno una ricetta completa per l'intero processo.

Le regole più comuni con cui ho lavorato provengono da gruppi come ASTM (American Society for Testing and Materials) e SAE (Society of Automotive Engineers). Una delle regole più utilizzate è AMS 2700. Questa regola è della SAE ed è molto utilizzata nell'industria aeronautica. AMS 2700 ti dice tutto quello che devi sapere. Ti dice che tipo di acido usare per diversi gradi di acciaio inossidabile. Ti dice anche quanto deve essere forte l'acido, quanto deve essere caldo il bagno e per quanto tempo lasciare le parti dentro.

Seguire una regola come AMS 2700 significa che non devi indovinare quando fai la passivazione. Assicura che la parte passivata avrà la migliore resistenza alla corrosione possibile. Se stai facendo fare un lavoro di passivazione per te, dovresti sempre chiedere se viene fatto secondo uno standard noto. È la tua promessa che è di buona qualità. Questi standard influenzano significativamente la qualità dell'acciaio inossidabile in modo positivo.

Cose fondamentali da ricordare

Ti ho dato molte informazioni sulla passivazione. Ecco le cose più importanti che voglio che tu ricordi:

• La passivazione è un processo di pulizia chimica che rimuove il ferro libero dalla parte superiore dell'acciaio inossidabile.
• È molto importante perché questo ferro libero è la ragione principale della ruggine e della corrosione sulle parti in acciaio inossidabile.
• Il processo funziona permettendo al cromo nell'acciaio di creare uno strato di ossido di cromo forte e protettivo.
• L'acido citrico è una scelta più nuova, più sicura e più rispettosa della natura rispetto al vecchio modo di usare l'acido nitrico.
• La passivazione è solo per l'acciaio inossidabile e altre leghe simili; non funziona sull'acciaio al carbonio semplice.
• Testa sempre le parti dopo la passivazione per assicurarti che il processo abbia funzionato bene e che le parti siano veramente al sicuro dalla corrosione.
• Seguire le regole del settore come AMS 2700 è il modo migliore per essere sicuro di ottenere una passivazione di alta qualità e affidabile.