Penjelasan Pasifasi:Meningkatkan Ketahanan Korosi pada Baja Tahan Karat &Paduan Logam

Beberapa logam yang ramah teknik, seperti baja tahan karat dan titanium, membentuk lapisan oksida alami yang bertindak sebagai penghalang pelindung terhadap ketidaknyamanan seperti kontaminan dan besi bebas. Lapisan oksida ini membentuk perisai tipis namun efektif yang membantu mengisolasi logam dasar dari lingkungan. Namun bagaimana jika Anda dapat memulihkan dan menstabilkan lapisan oksida alami tersebut tanpa mengubah geometri bagian logam secara signifikan?

Proses pasif melakukan hal tersebut, meningkatkan ketahanan korosi pada logam seperti baja tahan karat.

Artikel ini membahas dasar-dasar pasivasi, melihat cara kerjanya, keuntungan utamanya, dan subtipe utamanya. Dalam artikel ini, kami memanfaatkan pengalaman 3ERP selama bertahun-tahun dalam menerapkan perawatan penyelesaian permukaan pada bagian logam, mendiskusikan pasivasi serta perawatan serupa seperti anodisasi.

Pasifasi adalah perawatan penyelesaian permukaan yang digunakan untuk meningkatkan ketahanan korosi pada baja tahan karat dan bagian logam lainnya.

Standar ASTM A967 mendefinisikan pasivasi sebagai “perlakuan kimia pada baja tahan karat dengan oksidan ringan, seperti larutan asam nitrat, dengan tujuan menjadi asam untuk menghilangkan besi bebas atau benda asing lainnya, tetapi umumnya tidak efektif dalam menghilangkan warna panas atau kerak oksida pada baja tahan karat.”

Namun dalam penggunaan umum, arti pasivasi juga dapat mencakup logam lain selain baja tahan karat.

Cara Kerja Pasifasi

Pasifasi adalah perlakuan kimiawi suatu material agar lebih tahan terhadap korosi. Selama pasivasi, stabilitas lapisan oksida pelindung material ditingkatkan dengan oksidasi dari udara sekitar.

Selama pasivasi, zat seperti asam nitrat atau asam sitrat digunakan untuk menghilangkan kontaminan permukaan seperti besi bebas dari logam dan untuk menstabilkan lapisan pelindung luar material. Setelah asam dibilas, permukaan logam yang didekontaminasi bereaksi dengan oksigen membentuk lapisan kromium oksida. Lapisan ini bersifat “pasif”, artinya kurang reaktif secara kimia dan kecil kemungkinannya menimbulkan korosi, sehingga memberikan sifat tahan korosi yang sangat baik pada material.

Perbedaannya adalah atom. Karena asam pasif melarutkan lebih banyak besi daripada kromium, beberapa lapisan atom teratas menjadi diperkaya dengan kromium, sehingga meningkatkan rasio kromium terhadap besi. Lapisan pelindung biasanya memiliki ketebalan beberapa nanometer.

Perawatan permukaan lain yang menyerupai pasivasi mencakup anodisasi, yang menggunakan rendaman elektrolitik sebagai pengganti bahan kimia, dan pelapisan konversi kromat, yang merupakan perawatan perlindungan korosi terkait.

Mengapa Pasif? Manfaat Utama bagi Produsen

Mengapa mempasifkan baja tahan karat dan logam lainnya? Yang mengejutkan, manfaat pasivasi lebih dari sekadar ketahanan terhadap korosi, membantu menjaga komponen tetap bersih dan memperpanjang masa pakainya. Beberapa manfaat utama pasif antara lain:

Ketahanan Korosi :  Alasan utama untuk proses tersebut. Dengan menciptakan lapisan pasif yang kuat, pasivasi mencegah karat dan oksidasi, bahkan dalam kondisi yang sulit.

Peningkatan Kebersihan :  Penting untuk industri yang kritis terhadap keselamatan. Penghapusan kontaminan seperti besi bebas menjadikan komponen lebih aman untuk digunakan dalam industri sensitif seperti makanan dan perawatan kesehatan.

Umur Komponen Lebih Panjang :  Perlindungan terhadap oksidasi membuat suku cadang lebih kecil kemungkinannya untuk rusak atau rusak, sehingga melindungi investasi pelanggan.

Toleransi Ketat :  Film pasivasi ultra-tipis dibuat dari bahan dasar; tidak menambah ketebalan lapisan tambahan yang signifikan seperti lapisan cat.

Penampilan :  Tampilan bersih pada permukaan yang baru dipasivasi memberikan kesan kualitas material yang tinggi, meskipun tampilan logam tidak berubah dengan cara lain.

Bahan Kimia Pasifasi :Asam Sitrat vs. Asam Nitrat

Pasivasi secara luas melibatkan penggunaan dua zat pasivasi yang berbeda:asam sitrat dan asam nitrat. Secara historis, asam nitrat telah menjadi pilihan yang lebih populer, namun pendukung pasif asam sitrat (bila kondisi tertentu terpenuhi) termasuk organisasi seperti NASA.

Kedua bahan kimia tersebut dapat mengalami masalah yang dikenal sebagai “serangan kilat” saat melakukan pasif pada baja tahan karat. Ini adalah masalah di mana rendaman asam secara agresif menggores permukaan logam.

Pasifasi Asam Nitrat

Asam nitrat adalah standar industri tradisional untuk pasivasi. Penggunaannya sebagai zat pasivasi dimulai pada abad ke-18, ketika polimatik Rusia Mikhail Lomonosov menemukan bahwa besi tidak bereaksi dengannya.

Karena metode ini lebih mapan, metode ini mungkin dianggap lebih dapat diandalkan. Ini sangat efektif tetapi memerlukan kontrol keselamatan dan lingkungan yang ketat, terutama bila menggunakan asam nitrat pekat. Penggunaan natrium dikromat dapat mengurangi kemungkinan serangan kilat, meskipun hal ini menimbulkan masalah besar dalam penanganan limbah.

Keuntungan utama pasivasi asam nitrat meliputi:

• Proses yang ditetapkan
• Pengoksidasi yang lebih kuat dari asam sitrat
• Berbagai varian

Standar ASTM A967 mengatur proses pasivasi dan menguraikan berbagai metode asam nitrat, seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah.

Metode Asam nitrat (vol %) Natrium dikromat Waktu minimum Kisaran suhu Nitrik 120–25%2,5 ± 0,5% berat20 menit120–130°F (49–54°C)Nitrik 220–45%Tidak ada30 menit70–90°F (21–32°C)Nitrik 320–25%Tidak ada20 menit120–140°F (49–60°C)Nitrik 445–55%Tidak ada30 mnt120–130°F (49–54°C)Nitrik 5Tidak diperbaikiOpsional
(termasuk. akselerator/
inhibitor)Tidak diperbaikiTidak diperbaiki

Pasivasi Asam Sitrat

Alternatif asam nitrat yang modern dan ramah lingkungan adalah asam sitrat, seperti zat yang ditemukan dalam buah jeruk seperti jeruk. Umumnya diproduksi melalui fermentasi, bahan kimia ini lebih aman untuk ditangani, tidak mengeluarkan asap beracun, dan semakin disukai di industri medis dan makanan.

Pada tahun-tahun sebelumnya, asam sitrat kurang populer karena kekhawatiran akan potensi pertumbuhan jamur. Namun, jika standar ASTM A967 terpenuhi (opsi ditunjukkan pada tabel di bawah), pasivasi dengan asam sitrat adalah pilihan yang baik untuk sebagian besar industri.

Keuntungan utama pasifasi asam sitrat meliputi :

• Lebih aman untuk ditangani
• Lebih ramah lingkungan
• Cocok untuk jenis baja tahan karat yang lebih luas

Standar ASTM A967 juga mengatur berbagai metode pasivasi asam sitrat, seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah.

Metode Asam sitrat (%) Waktu minimum Kisaran suhu Catatan Sitrat 14–10%4 mnt140–160°F (60–71°C)Pengolahan sitrat panas standar Sitrik 24–10%10 menit120–140°F (49–60°C)Pilihan waktu lebih singkatSitrik 34–10%20 menit70–120°F (21–49°C)Pilihan waktu lebih lamaSitrik 4Tidak tetapTidak tetapTidak waktu alternatif tetap/suhu/
kombinasi konsentrasi diperbolehkanCitric 5Tidak tetapTidak tetapTidak tetapSama seperti Citric 4, tetapi rendaman rendaman harus memiliki pH terkontrol 1,8–2,2

Prosedur Pasifasi Langkah demi Langkah

Proses pasivasi melibatkan lima langkah utama:pembersihan, pembilasan, pasivasi rendaman asam, pembilasan (lagi), dan pengeringan. Proses ini dilakukan dalam tangki pasivasi, yang mungkin memiliki stasiun tersendiri untuk pembersihan, pembilasan, dan pasivasi, atau pasivasi saja.

Prosedur pasivasi tidak jauh berbeda antara aplikasi asam nitrat dan asam sitrat, meskipun pasivasi asam sitrat bisa lebih cepat.

Membersihkan :  Permukaan yang bersih memberikan hasil pasivasi terbaik, sehingga permukaan logam harus dibersihkan dan dihilangkan lemaknya secara menyeluruh. Beberapa jalur pasivasi memiliki tangki pembersih khusus, menggunakan larutan pembersih alkali.

Membilas :  Larutan pembersih dan kotoran yang terlepas dibilas dari bagian tersebut. Peralatan pasivasi industri biasanya menggunakan air deionisasi dalam tangki pembilasan terpisah.

Pasifasi :  Bagian yang sudah dibersihkan dan dibilas direndam dalam larutan asam nitrat atau asam sitrat dalam tangki pasivasi selama waktu tertentu dan pada suhu terkendali. Kadang-kadang, rendaman pasif asam tidak digunakan dan asam diterapkan melalui semprotan atau cara lain; hal ini jarang terjadi tetapi mungkin berguna untuk bagian yang besar atau sulit dimanipulasi.

Membilas :  Tahap pembilasan lebih lanjut dilakukan untuk menghilangkan asam atau zat penetral seperti natrium bikarbonat. Sekali lagi, air deionisasi biasanya digunakan.

Pengeringan :  Di sebagian besar jalur pasivasi industri, stasiun pengeringan khusus menghilangkan sisa-sisa air dari bagian-bagiannya.

Sifat sebenarnya dari setiap langkah bergantung pada peralatan pasivasi yang digunakan. Beberapa tangki pembersihan dan pasivasi menggunakan gelombang ultrasonik untuk mempercepat prosesnya.

Standar Industri

Proses pasivasi diatur oleh dua standar pasivasi utama, ASTM A967 (yang telah kami referensikan di seluruh artikel ini) dan AMS 2700. Perbedaan utama antara kedua standar tersebut adalah basis penggunanya, dengan AMS 2700 dari SAE International yang paling dapat diterapkan pada industri dirgantara dan ASTM A967 lebih luas.

Seperti tabel ASTM yang ditunjukkan pada bagian sebelumnya, standar AMS 2700 juga menentukan jenis pasivasi yang berbeda dengan konsentrasi penangas asam yang bervariasi dan variabel lainnya. Prekursor AMS 2700 di industri dirgantara mencakup spesifikasi pasivasi QQ-P-35 dan AMS-QQ-P-35.

Standar industri lainnya adalah ASTM A380 (Praktik Standar untuk Pembersihan, Penghilangan Kerak, Pengawetan, dan Pasasi Komponen, Peralatan, dan Sistem Baja Tahan Karat), standar yang lebih luas untuk peralatan industri, dan ISO 16048 (Passivasi pengencang baja tahan karat tahan korosi), yang khususnya berkaitan dengan pengencang.

Bahan Pasifasi Selain Baja Tahan Karat

Pasifasi terutama terkait dengan baja tahan karat. Meskipun baja tahan karat secara alami membentuk lapisan oksida pelindung, lapisan tersebut dapat diisi ulang atau diperkuat melalui pasivasi, sehingga menciptakan ketahanan terhadap korosi lebih lanjut.

Namun, logam lain juga dapat dipasivasi, terkadang menggunakan teknik perendaman serupa, terkadang melalui metode lain.

Aluminium

Perlindungan korosi pada aluminium biasanya memerlukan salah satu dari dua perawatan penyelesaian permukaan logam:pelapisan konversi kromat, yang menyerupai teknik pasivasi baja tahan karat yang dijelaskan sebelumnya, dan anodisasi, proses rendaman elektrolitik. Konversi kromat menghasilkan lapisan tipis (setipis 250 nm), sedangkan anodisasi menghasilkan lapisan yang lebih tebal.

Teknik ini biasanya diperlukan pada paduan aluminium yang secara alami menghasilkan lapisan oksida sangat tipis yang tidak terlalu protektif. Namun, beberapa paduan secara alami akan membentuk lapisan yang lebih tebal dan lebih protektif.

Titanium

Titanium secara alami membentuk lapisan titanium oksida ketika terkena udara, sehingga sangat tahan terhadap korosi. Namun, pasivasi titanium mungkin diperlukan bila diperlukan lapisan pelindung ekstra tebal, atau jika permukaan titanium telah terkontaminasi partikel besi.

Pasifasi komponen titanium dapat dilakukan melalui perendaman dalam wadah pasivasi kimia atau melalui anodisasi, seperti pada aluminium.

Logam Besi Lainnya

Opsi untuk membuat lapisan pasif pada baja non-tahan karat mencakup parkerisasi (konversi fosfat), yang menggunakan asam fosfat untuk membentuk lapisan konversi kristal fosfat pada permukaan baja, atau kebiruan, metode konversi kimia yang membentuk permukaan oksida hitam.

Aplikasi Industri

Pasifasi banyak digunakan untuk aplikasi dimana ketahanan terhadap korosi sangat penting atau dimana kontaminasi harus dihindari. Ini termasuk:

Dirgantara :  Pasifasi tersebar luas di industri dirgantara, karena suku cadang yang terkena kondisi cuaca ekstrem harus sangat tahan terhadap korosi. Pabrikan biasanya mengikuti standar AMS 2700 saat melakukan pasif pada komponen luar angkasa seperti roda pendaratan dan komponen sistem bahan bakar. Komponen sering kali diuji menggunakan metode seperti pengujian semprotan garam untuk memverifikasi ketahanan korosi jangka panjang dalam kondisi lingkungan ekstrem.

Medis : Industri medis dan farmasi secara teratur menggunakan pasivasi baja tahan karat dan logam lainnya untuk memastikan memenuhi standar kebersihan dan keselamatan yang ketat. Pasifasi meningkatkan ketahanan terhadap korosi pada komponen seperti instrumen bedah dan peralatan rumah sakit, memastikan sterilitas dan mencegah kontaminasi.

Makanan dan minuman :  Industri makanan, seperti halnya perawatan kesehatan, harus menggunakan komponen yang tahan korosi dan bebas kontaminan permukaan. Komponen peralatan pengolahan dan wadah makanan adalah beberapa bagian yang dapat memanfaatkan teknik pasivasi.

Kimia :  Pengolahan bahan kimia memerlukan komponen logam yang sangat tahan terhadap korosi dari zat keras. Memperkuat lapisan oksida pada permukaan komponen seperti pipa dan katup akan memperpanjang masa pakai dan meningkatkan kemanjurannya. Layanan pasivasi minyak &gas dirancang untuk memenuhi kebutuhan serupa.

Layanan Pasifasi oleh 3ERP

Pasifasi adalah perawatan penyelesaian permukaan yang efektif dan nyaman yang dapat memperpanjang umur komponen baja tahan karat secara signifikan melalui peningkatan ketahanan terhadap korosi.

Dengan pengalaman lebih dari 15 tahun dalam menyelesaikan komponen logam yang diproduksi dengan permesinan CNC, pengecoran, fabrikasi lembaran logam, dan teknik lainnya, 3ERP adalah mitra proyek ideal Anda untuk prototipe baja tahan karat pasif dan komponen penggunaan akhir. Kami bahkan dapat memberikan konsultasi teknik dan dukungan desain untuk manufaktur (DFM) untuk memastikan bahwa suku cadang Anda dibuat dengan cara yang memfasilitasi produksi dan penyelesaian berkualitas tinggi. Dengan keahlian kami yang luas di berbagai industri, kami juga menawarkan panduan penyelesaian permukaan komprehensif yang mencakup berbagai pilihan perawatan lain untuk komponen logam dan plastik.

Minta penawaran harga untuk batch komponen baja tahan karat berikutnya hari ini.

FAQ

Apakah pasivasi diperlukan untuk komponen baja tahan karat?

Baja tahan karat dapat dikatakan bersifat autopasif. Secara alami membentuk lapisan oksida pelindung saat terkena udara. Namun, proses pasivasi dapat menghilangkan kontaminan dan meningkatkan efektivitas lapisan pelindung ini, sehingga membuat komponen bertahan lebih lama.

Apa keuntungan utama pasivasi dibandingkan perawatan permukaan lainnya?

Tidak seperti pelapisan atau pelapisan, pasivasi adalah proses non-aditif yang menghilangkan kontaminan permukaan (seperti besi bebas) untuk mengembalikan lapisan oksida pelindung alami suatu material. Keuntungan utamanya adalah memberikan ketahanan korosi yang unggul tanpa mengubah dimensi komponen.

P asivasi vs. a mengangguk :mana yang terbaik untuk aluminium dan titanium?

Meskipun kedua proses meningkatkan ketahanan terhadap korosi, keduanya memiliki tujuan berbeda berdasarkan logam dasar:

Aluminium: Anodisasi adalah standar industri. Ini adalah proses elektrokimia yang menumbuhkan lapisan oksida tebal, tahan lama, dan berpori yang terintegrasi dengan substrat.

“Passivasi” jarang diterapkan pada aluminium; sebaliknya, Pelapisan Konversi Kimia (Kromatisasi) digunakan untuk tujuan perlindungan serupa.

Titanium:  Keduanya dapat dijalankan. Anodisasi (Tipe 2 atau 3) digunakan untuk ketahanan aus dan kode warna, sedangkan Pasifasi terutama digunakan untuk menghilangkan kontaminan permukaan dan memastikan biokompatibilitas untuk implan medis.

Perbedaan Utama: Anodisasi adalah konversi elektrolitik yang menambah ketebalan, sedangkan pasivasi adalah proses pembersihan kimia yang memulihkan lapisan oksida alami logam tanpa menambahkan lapisan.

Apa yang dimaksud dengan pasivasi utama vs. p menikik  perbedaan?

Pengawetan dan pasivasi keduanya melibatkan penggunaan rendaman kimia untuk mengubah permukaan bagian logam. Perbedaan utamanya adalah pengawetan lebih agresif dan mampu menghilangkan warna panas dan kerak oksida, serta lapisan logam itu sendiri.