ITALINOX Polska
PL EN

Powrót

Warstwa pasywna stali nierdzewnej

Cienka warstwa tlenku, która powstaje po zetknięciu się tlenu z powierzchnią stali nierdzewnej to tak zwana warstwa pasywna.

Warstwa pasywna stali nierdzewnej

W artykule


# warstwa pasywna na stali nierdzewnej # pasywacja metali # pasywacja stali nierdzewnej # trawienie stali # na czym polega pasywacja

Podczas jej powstawania atomy chromu zawarte w stali tworzą razem z atomami tlenu gęstą warstwę tlenku. Ma ona za zadanie zapobiegać dalszemu utlenianiu metalu, a co za tym idzie zmniejszać ryzyko procesu rdzewienia.

Ciekawostką jest fakt, że zewnętrzna warstwa ochronna (pasywna) ma grubość zaledwie od jednego do trzech nanometrów. Należy pamiętać, że w dużej mierze jej właściwości i trwałość zależne są od składu stopu stali. 

Pasywacja stali

Najprościej mówiąc proces pasywacji polega na przejściu metalu ze stanu aktywnego w stan pasywny. Głównym celem takiego działania jest zminimalizowanie podatności stali na korozję. Pasywacja może być zarówno procesem chemicznym jak i elektrochemicznym. 

Etapy pasywacji stali

Bardzo ważne jest w pierwszej kolejności nałożenie kwasu reagującego z żelazem (usunięcie żelaza z powierzchni). Pozwoli to na dokładne czyszczenie wstępne - bardzo ważny etap. Jest on  konieczny do wyeliminowania zanieczyszczeń, które mogłyby zakłócić proces pasywacji.

W trakcie procesu pasywacji cząstki żelaza mogą się ścierać z narzędzia tnącego i przenosić na powierzchnię materiału obrabianego ze stali nierdzewnej.

Kolejnym krokiem jest umieszczenie stalowego elementu w specjalnym pojemniku przeznaczonym do wykonania procesu pasywacji. Najczęściej jest to kosz z siatki drucianej, powstały specjalnie do tej operacji.

Następnie należy umieścić pojemnik z zawartością w kąpieli chemicznej.  Zazwyczaj jest to pasywacja kwasem cytrynowym.

Ostatnim krokiem jest wynurzenie elementów z kąpieli oraz ich osuszenie, które ma na celu usunięcie nadmiaru chemikaliów. 

Należy pamiętać, że:

  • substancje obecne w zakładach produkcyjnych jak smar czy płyn chłodzący również mogą przedostać się na powierzchnię obrabianego materiału, co może zakłócić proces pasywacji
  • proces powinno wykonywać się w specjalnie do tego przeznaczonym pojemniku
  • czas oraz temperatura w jakiej elementy stalowe mają przechodzić proces  pasywacji zależne są od rodzaju stopu metalu
  • warstwa pasywna stali może zostać uszkodzona przez ścieranie, duże zmiany temperatur lub reakcje chemiczne

Pasywacja kwasem cytrynowym

Zaletą kwasy cytrynowego jest fakt, iż może on służyć do pasywacji różnych stopów stali nierdzewnej. Dzięki temu może być stosowany przy bardzo szerokiej gamie materiałów.

Dodatkowym atutem jest również niska szkodliwość procesu dla środowiska, ponieważ kwas cytrynowy jest znacznie mniej toksyczny i niebezpieczny. Ponadto jest biodegradowalny (znacznie łatwiejsza utylizacja).

Warto zwrócić uwagę, iż w wyniku procesu pasywacji może niekiedy dojść do usunięcia części niklu i chromu ze stopów, a także żelaza, które rozrzedza warstwę pasywną. Stosowanie kwasu cytrynowego minimalizuje skalę szkodliwego usuwania, pozostawiając grubszą warstwę tlenku.

Trawienie stali

Proces trawienia stali często mylony jest z pasywacją. Trawienie stali to usuwanie powierzchniowej warstwy metalu lub oczyszczanie powierzchni przedmiotów metalowych między innymi z  tlenków, rdzy oraz zgorzeliny.

Proces ten wykonuje się  wszędzie tam gdzie została zmniejszona zawartość chromu na powierzchni stali. Jest on skuteczny tylko wtedy, gdy używa się do niego mocnych kwasów utleniających np. kwasu azotowego lub kwasu fluorowodorowego w odpowiednim stężeniu oraz często z dodatkiem soli ułatwiających trawienie.

Taki zabieg wykonuje się przy użyciu specjalnie przygotowanych past lub żelu (miejscowo), a także przy pomocy tak zwanych kąpieli trawiących (cała powierzchnia).

Efektem jest równomierne utlenienie, czyli powstanie warstwy tlenków na całej powierzchni. 

Trawienie stali, a pasywacja

Zarówno w procesie trawienia stali, jak i pasywacji efektem końcowym jest zabezpieczenie powierzchni, powstałą warstwą tlenku. Występuje jednak kilka różnic między tymi dwoma zabiegami.

Podczas trawienia stali istnieje możliwość wykonania procesu miejscowo, w przypadku pasywacji nie ma takiej możliwości. Dodatkowo pasywacja następuje pod wpływem utleniaczy (np. tlenu atmosferycznego) lub w procesach elektrochemicznych i jest procesem wieloetapowym.

Z kolei do trawienia stali używane są mocne kwasy utleniające.

Najczęstsze pytania

1. Dlaczego zwykła stal rdzewieje?

Zwykła stal rdzewieje z uwagi na dużą zawartość żelaza, które reaguje chemicznie z wodą i tlenem. Ponieważ tlenek wodoru i tlen występują niemalże wszędzie w środowisku naturalnym, stal narażona jest na ich niekorzystne działanie praktycznie wszędzie.

Warto podkreślić, że stale nierdzewne (tj. 304 czy 316) są odporne na korozję z uwagi na kluczowe składniki, których nie posiada tak zwana zwykła stal.

2. Jaka jest najważniejsza zaleta procesu tworzenia stali nierdzewnej?

W procesie powstawania stali nierdzewnej tworzona jest wewnętrzna warstwa chroniąca przed niszczeniem i korozją.

3. Czy może wystąpić korozja stali nierdzewnej? 

Tak. Pierwszym objawem powstawania korozji na stali nierdzewnej jest jej zmatowienie. 

Przyczyną najczęściej mogą być drobne nierówności powierzchni, delikatne wgłębienia oraz zanieczyszczenia cząstkami żelaza.  

Italinox Polska

Zobacz inne

Stal nierdzewna, a kwasoodporna 2019-06-25

Stal nierdzewna, a kwasoodporna

Nazwy te bardzo często, błędnie, używane są zamiennie. W istocie produkty te posiadają dość znaczne różnice. Czym zatem charakteryzuje się stal kwasówka, a czym stal nierdzewka?
Największe zalety stali nierdzewnej 2022-04-21

Największe zalety stali nierdzewnej

Produkty ze stali nierdzewnej stanowią trzon oferty ITALINOX. Połączenie wielu unikalnych właściwości tego materiału sprawia, iż jest to rozwiązanie idealne dla wielu zastosowań.