สถิติผู้เข้าชม
 ขณะนี้มีผู้เข้าใช้ 2
 ผู้เข้าชมในวันนี้ 27
 ผู้เข้าชมทั้งหมด 91,617
  Article
Passivation
[4 พฤษภาคม 2555 09:27 น.]จำนวนผู้เข้าชม 3843 คน
 
Passivation
การสร้างฟิล์มให้กับเหล็กกล้าไร้สนิม (Passivation of Stainless Steel)
            การสร้างฟิล์มคืออะไร? ถ้าพิจารณาจาก ASTM A380 จะพบว่า การสร้างฟิล์มปกป้อง (passivation) คือ “กระบวนการกำจัดเหล็กที่มาจากภายนอก (exogenous iron) หรือ สารประกอบของเหล็กจากผิวหน้าของเหล็กกล้าไร้สนิมโดยกระบวนการสลายตัวทางเคมี ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมักดำเนินการด้วยสารละลายกรดที่สามารถกำจัดสารแปลกปลอมบนผิวหน้า แต่จะต้องไม่ส่งผลกระทบต่อเหล็กกล้าไร้สนิมเอง” ในขณะเดียวกันการสร้างฟิล์มป้องกันยังสามารถอธิบายได้อีกนัยหนึ่งว่า “เป็นกระบวนการบำบัดทางเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมด้วยสารออกซิแดนท์อ่อนๆ (mild oxidant) เช่น สารละลายกรดไนตริก เพื่อสร้างสภาวะที่เหมาะสมของผิวหน้าให้สามารถสร้างฟิล์มปกป้องการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอบนผิวหน้า”
            กระบวนการสร้างฟิล์มปกป้องจะกำจัดสารแปลกปลอมประเภท “free iron” ที่ตกค้างบนผิวหน้าเหล็กกล้าไร้สนิมที่อาจเกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนกลึง ไส ขัด เจาะ หรือจากกระบวนการประกอบติดตั้ง สารแปลกปลอมเหล่านี้ถ้าไม่ถูกกำจัดออก มักจะแสดงตัวเป็นจุดเริ่มการกัดกร่อนและในที่สุดก็จะส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพของชิ้นส่วน ในขณะเดียวกัน กระบวนการสร้างฟิล์มปกป้องจะส่งเสริมให้เกิดการฟอร์มฟิล์มออกไซด์ที่โปร่งแสงซึ่งบางมาก (1-5 นาโนเมตร) ซึ่งจะป้องกันเหล็กกล้าไร้สนิมไม่ให้เกิดออกซิเดชันหรือการกัดกร่อนแบบเลือก (selective oxidation) ดังนั้น จึงมักมีคำถามว่า passivation คืออะไร? เป็นการทำความสะอาดหรือเปล่า? หรือเป็นชั้นเคลือบเพื่อปกป้อง (protective coating) ของวัสดุ? คำตอบก็คือสัมพันธ์กันทั้งสองอย่าง
            โดยทั่วไปแล้วกระบวนการสร้างฟิล์มมักเริ่มต้นด้วยการทำความสะอาดผิวหน้าด้วยความระมัดระวัง ทั้งนี้เพื่อกำจัดคราบน้ำมัน ไขมัน จารบี สารประกอบที่ก่อตัวขึ้น สารหล่อลื่น สารหล่อเย็น ของไหลที่ใช้ในการตัดชิ้นงาน และสิ่งแปลกปลอมทั้งเป็นสารอินทรีย์และโลหะที่อาจตกค้างจากกระบวนการประกอบติดตั้งและการกลึงไส ตัดเจาะ การกำจัดไขมันและการทำความสะอาดโดยทั่วไปสามารถดำเนินการโดย การกำจัดคราบไขมันด้วยไอน้ำ ทำความสะอาดด้วยตัวทำละลาย และ การแช่ในสารละลายด่าง เป็นต้น หลังจากการกำจัดสารแปลกปลอมที่เป็นสารอินทรีย์และโลหะแล้ว ชิ้นส่วนจะถูกนำไปแช่ในสารละลายเพื่อสร้างฟิล์มที่เหมาะสม แม้ว่าจะมีสารละลายอยู่หลายชนิด แต่สารละลายที่นิยมใช้กันคือ กรดไนตริก แม้ว่าเมื่อไม่นานมานี้ จะมีงานวิจัยที่มีการพัฒนา กระบวนการที่เป็นทางเลือกสำหรับการสร้างฟิล์มรวมทั้งสารละลายที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมก็ตาม แต่ก็ให้ประสิทธิภาพที่เท่าเทียมกัน และแม้ว่าสารละลายทางเลือกอื่นๆ จะมีกรดซิตริกหรือสารเคมีชนิดอื่นๆ เป็นองค์ประกอบ แต่สารละลายเหล่านั้นไม่ได้รับการยอมรับในเชิงการค้าเมื่อเทียบกับสารละลายที่มีกรดไนตริกเป็นองค์ประกอบหลัก 3 ตัวแปรหลักที่จำเป็นต้องพิจารณาและควบคุมในกระบวนการสร้างฟิล์มปกป้อง ได้แก่ เวลา อุณหภูมิ และความเข้มข้น โดยข้อกำหนดทั่วไป เวลาที่ใช้ในการจุ่มแช่โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงระหว่าง 20 นาที ถึง 2 ชั่วโมง อุณหภูมิของอ่างโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่อุณหภูมิห้องจนถึง 160 องศาฟาเรนไฮต์ และความเข้มข้นของกรดไนตริกจะอยู่ในช่วง 20-50% โดยปริมาตร ยกตัวอย่างเช่น
  • เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติก (อนุกรม 300) และมีส่วนผสมของโครเมียมมากกว่า 17% (ยกเว้น อนุกรม 440) จะใช้กรดไนตริกความเข้มข้น 20% โดยปริมาตร ที่อุณหภูมิ 50-60 C เป็นเวลา 30 นาที
  • เหล็ก กล้าไร้สนิมที่มีส่วนผสมของโครเมียม 12-14% และที่มีส่วนผสมของคารบอนสูง/โครเมียมสูง( อนุกรม 440) จะใช้กรดไนตริกความเข้มข้น 20% โดยปริมาตร ผสมกับสารละลายโซเดียมไดโครเมท ที่อุณหภูมิ 50-60 C เป็นเวลา 30 นาที
  • เหล็ก กล้าไร้สนิมกลุ่มทำให้แข็งโดยการตกตะกอน (Precipitation Hardening Stainless Steel) จะใช้กรดไนตริกความเข้มข้น 50% โดยปริมาตร ที่อุณหภูมิ 50-60 C เป็นเวลา 30 นาที
            การควบคุมสารละลายควรกระทำอย่างระมัดระวังโดยต้องควบคุมความบริสุทธิ์ของน้ำ สารแปลกปลอมเชิงโลหะ (metallic impurities) ในระดับ ppm (parts per million) และปรับเปลี่ยนสารเคมีเมื่อมีความเข้มข้นเปลี่ยนไป ซึ่งจะส่งผลให้ฟิล์มที่เกิดขึ้นมีประสิทธิภาพที่ดี ชนิดของเหล็กกล้าไร้สนิมที่จะใช้ในกระบวนการสร้างฟิล์มก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ต้องพิจารณาเมื่อทำการเลือกกระบวนการสร้างฟิล์มที่ให้ประสิทธิภาพมากที่สุด การเลือกอ่าง (เวลา, อุณหภูมิ และ ความเข้มข้น) ก็เป็นตัวแปรที่ต้องพิจารณาเพื่อให้เหมาะสมกับโลหะผสมแต่ละชนิด ดังนั้นความรู้เกี่ยวกับชนิดของวัสดุและกระบวนการสร้างฟิล์มเป็นสิ่งที่สำคัญยิ่งต่อประสิทธิผลที่ต้องการ ในทางกลับกัน การเลือกอ่างที่ไม่ถูกต้อง รวมทั้งการเลือกกระบวนการ และ/หรือการควบคุมกระบวนการที่ไม่เหมาะสมมักส่งผลให้ได้ผลที่ไม่สามารถยอบรับได้ และบางครั้งอาจนำไปสู่ความเสียหายที่รุนแรงตามมาได้ ยกตัวอย่างเช่น เกิดรูเข็มอย่างรุนแรง มีการกัดผิวหน้าหรือทำลายทั่วทั้งผิวหน้าของชิ้นส่วน
ข้อกำหนดและการทวนสอบ
            ปัจจุบันนี้มีมาตรฐานที่นิยมใช้กัน คือ ASTM A-967 และ ASTM A-380 ซึ่งทั้ง 2 มาตรฐานได้เขียนไว้อย่างดี ให้รายละเอียดที่ชัดเจนเกี่ยวกับคำแนะนำในกระบวนการทั้งหมด ตั้งแต่กระบวนการผลิตจนถึงความต้องการการทดสอบในขั้นตอนสุดท้าย หากเจ้าของงานไม่แน่ใจว่าต้องการอะไร ก็สามารถใช้อ้างอิงได้ทั้งหมดหรือเพียงบางส่วนก็ได้ ความต้องการในการทดสอบสามารถที่จะใช้หรือยกเว้นก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ แต่มีข้อกำหนดในการทวนสอบอยู่ข้อหนึ่งที่นิยมใช้กันมากก็คือ การทดสอบด้วยคอปเปอร์ซัลเฟต โดยชิ้นส่วนที่ผ่านการสร้างฟิล์มจะถูกจุ่มแช่ในสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต 6 นาที ล้างน้ำสะอาดและทำการตรวจสอบด้วยสายตา โดยถ้าพบว่าผิวหน้ามีลักษณะเป็นชมพู (ทองแดง) จะแสดงให้เห็นว่าผิวหน้าวัสดุมีการเหล็กอิสระเป็นสารแปลกปลอมตกค้าง ลักษณะดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าไม่สามารถยอมรับได้ นอกจากนี้ยังมีการทวนสอบอื่นๆ ได้แก่ การทดสอบด้วยหมอกเกลือเป็นเวลา 2 ชั่วโมง หรือทดสอบในสภาวะที่มีความชื้นสูง 24 ชั่วโมง การทดสอบดังกล่าวสามารถดำเนินการได้โดยการนำชิ้นส่วนที่ผ่านการสร้างฟิล์มเข้าไปไว้ในภาชนะที่ควบคุมมิดชิดเป็นอย่างดีที่สามารถสร้างสภาวะสิ่งแวดล้อมให้เร่งการกัดกร่อนได้ หลังจากชิ้นงานได้สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่กัดกร่อนตามระยะเวลาที่กำหนดแล้ว ก็จะนำชิ้นส่วนออกมาและนำไปประเมิน ซึ่งมาตรฐานที่นิยมใช้กัน คือ ASTM B-117 เพราะเป็นการทดสอบที่ใช้อ้างอิงและเป็นที่ยอมรับ แต่สิ่งที่เราทราบอีกอย่างหนึ่ง คือ การทดสอบแต่ละอย่างมีข้อดีและข้อจำกัดกันอย่างไรบ้าง ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวังในการเลือกวิธีการทดสอบที่เหมาะสม ซึ่งพิจารณาจากชนิดของโลหะผสมและสิ่งแวดล้อมที่นำไปใช้งาน
เอกสารอ้างอิง
  1. ASTM A 380 - 96 Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment, and Systems
  2. ASTM A 967 - 96 Standard Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts
  3. ASTM B 117 - 95 Standard Practices for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus
Article
- Rouging [4 พฤษภาคม 2555 09:27 น.]
- Biofilm Cleaning [4 พฤษภาคม 2555 09:27 น.]
- Passivation [4 พฤษภาคม 2555 09:27 น.]
ดูทั้งหมด

Copyright © 2012 All rights reserved. by sahatechnology.com
Engine by MAKEWEBEASY