Procesi za povišenje korozijske otpornosti nehrđajućih čelika

21.05.2018

Prirodni uvjeti kojima su izloženi metali, kao što je kontakt površine s kisikom, stvaraju i održavaju korozijski postojanu pasivnu površinu. Za ujednačeno i konstantno održavanje pasivnog sloja, stoga je potrebna prethodna obrada površine s pomoću kemijskih procesa. U članku obrađujemo svojstva pasivnog sloja, koji igra ključnu ulogu pri osiguravanju i povišenju korozijske otpornosti nehrđajućeg čelika te predstavljamo najučinkovitije kemijske metode za povišenje korozijske otpornosti, i to metodu nagrizanja (pickling), pasiviranja i elektropoliranja.

 Uvod

Korozijsku otpornost nehrđajućeg čelika određuju tri ključna elementa: struktura osnovnog materijala, pasivni sloj i utjecaj okoline. Struktura osnovnog materijala osigurava temeljne uvjete za formiranje pasivnog sloja, koji posredno utječe na korozijsku otpornost. Struktura, električna i kemijska svojstva pasivnog sloja, koji se oblikuju na površini nehrđajućeg čelika, izravno utječu na korozijsku otpornost. Korozijska otpornost nehrđajućeg čelika posljedica je krom-oksidnog sloja, koji se prirodno formira na površini čelika. Taj sloj nazivamo i pasivnim slojem ili pasivnim stanjem materijala na utjecaje okoline. Površina nehrđajućih čelika radi sadržaja kroma automatski pasivira uvijek, kada je izložena utjecajima okoline tj. dovoljnom sadržaju kisika u zraku. To može stvoriti krom-oksidni površinski sloj. Kao posljedica, pasivni sloj se počinje s vremenom debljati na račun osnovnog sloja. Prirodni uvjeti, kojima je izložen metal, kao što je kontakt površine s kisikom, ostvaruju i održavaju korozijski postojanu pasivnu površinu. Za ujednačeno i konstantno održavanje pasivnog sloja je stoga potrebna prethodna obrada površine s pomoću kemijskih procesa. U praksi se kao najučinkovitija metoda za povišenje korozijske otpornosti primjenjuje metoda nagrizanja (luženja), pasiviranja i elektropoliranja, koje ćemo detaljno predstaviti u nastavku.

Svojstva pasivnog sloja

Pasivni sloj igra ključnu ulogu pri osiguravanju i povišenju korozijske otpornosti nehrđajućeg čelika. U nastavku ćemo stoga predstaviti nekoliko ključnih činjenica i svojstava pasivnog sloja.
 

Opće poznata svojstva pasivnog sloja:

• Pasivni sloj je nemetalni, oksidni i kristalni sloj, koji doseže debljinu 10 nm.
• Sadrži kromov oksid i željezni oksid. Omjer kemijskih tvari Cr/Fe je 1:2 - 2:1 te je odvisan o stanju površine.
• Pasivni sloj je poluvodič, koji provodi elektrone i izolacijske metalne ione.

Manje poznate činjenice o pasivnom sloju: 

• Željezo u pasivnom sloju nije čvrsto pričvršćen na oksid, stoga se lagano »oslobađa«, tako da prelazi u različite dijelove pasivnog sloja.
• Željezo u pasivnom sloju ima važnu ulogu pri procesu korozije nehrđajućeg čelika.
• Kristalna struktura pasivnog sloja utječe na procese korozije.
• Pasivni sloj sadrži pored kromovoga oksida i željeznog oksida i krom te željezo.

Kemijska obrada

Nagrizanje je postupak agresivnog kemijskog čišćenja površine i rahlog odstranjivanja metala s površine. Uklanja okside, metalne čestice i koroziju. Pored toga, u većini slučajeva uklanja i tanki sloj osnovnog metala. Postupak prvo napada granice zrna, što uzrokuje, da površina razvija mat-svilenkasti izgled. Nakon postupka su površine metalno i kemijski čiste. Postupci nagrizanja, koji uključuju primjenu dušične otopine (HNO3) i fluorovodične kiseline (HF), pomažu ukloniti kromom osiromašene površine i povisiti korozijsku otpornost. Postupak nagrizanja pomaže s površina ukloniti i čestice željeza i željeznih oksida. Pored primjene dušične i fluorovodične kiseline, postoje i drugi postupci nagrizanja, koji se primjenjuju za posebne aplikacije. Pasta za postupak nagrizanja se obično primjenjuje za čišćenje zavara te zona utjecaja topline u okolini zavara.

Članak: Procesi za povišenje korozijske otpornosti nehrđajućih čelika