CANADA – ‘Passivation’ hay ‘thụ động hóa’ là một quá trình hóa học làm tăng khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.

Thụ động hóa bằng cách phục hồi và tăng cường lớp oxit crom tự nhiên của thép

Thép không gỉ được ưa chuộng trong sản xuất vì tính thẩm mỹ và khả năng chống ăn mòn. Duy trì các đặc tính này trong suốt quá trình sản xuất là điều quan trọng để đảm bảo bề mặt không chứa vi khuẩn, điều này khiến việc vệ sinh bề mặt đúng cách trở nên rất quan trọng. Khả năng chống ăn mòn của nó phụ thuộc vào lớp oxit crom mỏng trên bề mặt được hình thành khi hàm lượng crom đạt 12,5% trở lên. Khi lớp này bị ảnh hưởng bởi nhiệt, nó có thể dễ bị ăn mòn, đổi màu hoặc rỗ.

Hàn thép không gỉ khiến việc vệ sinh và thụ động hóa vật liệu trở nên quan trọng hơn. Nhiệt của quá trình này phá vỡ lớp oxit crom, tạo ra sự đổi màu (màu nhiệt) và khiến vật liệu có khả năng bị ăn mòn do ô nhiễm từ lớp tiếp xúc với oxy. Vệ sinh đúng cách sau khi hàn sẽ phục hồi bề mặt và đảm bảo tính toàn vẹn của bề mặt.

Mặc dù gia công mài, phun bi và ngâm bột đều có thể làm sạch, nhưng chúng cũng có nhược điểm.

Ông Phil Garland, kỹ thuật viên ứng dụng hàn tại công ty Fronius (Canada), đã nói rằng: “Gia công mài có thể tạo ra bụi và gây ra tình trạng mệt mỏi đối với công nhân. Phun bi cần sự thiết lập cồng kềnh. Trong khi đó, ngâm bột liên quan đến việc sử dụng các hóa chất mạnh có thể gây nguy hiểm khi sử dụng”.

Thụ động hóa bằng hệ thống điện hóa là giải pháp sạch hơn và an toàn hơn.

Thụ động hóa
Thụ động hóa là một quá trình hóa học giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ bằng cách phục hồi và tăng cường lớp oxit crom tự nhiên của thép. Quá trình này thường bao gồm việc làm sạch thép kỹ lưỡng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm như các hạt sắt, mỡ hoặc các tạp chất khác, sau đó xử lý bằng axit (thường là axit nitric hoặc axit citric) hoặc phương pháp làm sạch điện hóa. Quá trình điện hóa hoạt động bằng cách truyền dòng điện qua thép không gỉ bằng chất lỏng điện phân, một loại hóa chất tương đối an toàn hơn so với các loại hóa chất thay thế. Hóa chất, kết hợp với dòng điện, loại bỏ bất kỳ sắt tự do nào bám trên bề mặt và thúc đẩy sự hình thành lớp oxit.

Ông Philip Laforest, Giám đốc sản phẩm cấp cao tại Công ty Walter Surface Technologies, đã nói rằng: “Hệ thống đảm bảo rằng các bề mặt được làm sạch và thụ động hóa phù hợp với các tiêu chuẩn ASTM A967 và ASTM A380, trong đó nêu rõ các yêu cầu về thụ động hóa và làm sạch thép không gỉ để đảm bảo khả năng chống ăn mòn tối ưu. Quy trình này cũng giảm rủi ro vệ sinh quá mức hoặc hư hỏng bề mặt”.

Ông Philip lưu ý rằng điều quan trọng là sử dụng hệ thống tại một thời điểm cụ thể trong quá trình sản xuất và tránh lạm dụng quá mức sẽ làm mài mòn sản phẩm.

Ông Philip nói thêm: “Việc sử dụng các dụng cụ vệ sinh nên được thực hiện sau khi hàn, nhưng trước công đoạn đánh bóng, nếu đánh bóng để có lớp hoàn thiện sáng như gương. Các loại bột được sử dụng trong một số quy trình đánh bóng có thể ảnh hưởng đến quá trình thụ động hóa”.

Sự đa dạng ngày càng tăng
Công nghệ này đang phát triển nhanh chóng khi nhu cầu về quy trình làm sạch này ngày càng tăng. Ví dụ, công ty Fronius đã thay thế một thiết bị 20 ampe bằng tùy chọn là mẫu 15 hoặc 30 ampe, được gọi là MagicCleaner 150 và 300.

So sánh đường cạnh, cho thấy sự khác biệt mà quá trình thụ động hóa có thể tạo ra trên đường hàn

Ông Phil Garland đã nói rằng: “Chúng tôi thấy rằng thị trường quan tâm đến các tùy chọn về kích thước. Mẫu 150 của chúng tôi phù hợp với các nhà máy chỉ thực hiện công việc thụ động hóa không thường xuyên, trong khi mẫu 300 hướng đến sản xuất hàng loạt”. Mẫu 300 được trang bị bình chứa 1,8 lít và một bể chứa để cung cấp chất lỏng cho điện cực, trong khi mẫu 150 có một chai nhỏ được luồn vào đầu tay cầm chổi than, công nhân chỉ cần bóp tay cầm để “sạc” chất lỏng vào chổi than.

Công ty Fronius cũng có một số tùy chọn cho chổi than và điện cực. Bao gồm chổi than có lông carbon để tiếp cận những nơi khó tiếp cận.

Ông Phil Garland chia sẻ: “Có thể kéo dài cọ trên dụng cụ này để có được đầu cọ mảnh hơn hoặc rộng hơn”.

Công ty cũng có một loạt các điện cực graphite có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Chúng bao gồm một lớp nỉ hấp thụ chất lỏng điện phân để phân tán trên vật liệu.

Ông Phil giải thích: “Ví dụ, nếu cần thụ động hóa mối hàn góc, điện cực than chì sẽ phù hợp với hình dạng đó”.

Công ty cũng cung cấp điện cực vonfram, được khuyên dùng cho công việc sản xuất vì độ bền của nó.

Trong khi đó, công ty Walter Surface Technologies đã phát hành thế hệ máy thứ sáu vào năm 2024, lần đầu tiên công ty phát hành một loạt máy cùng một lúc. Năm máy này bao gồm từ mô hình nhúng và làm việc cơ bản với công tắc bật/ tắt đơn giản, đến mô hình công nghiệp lớn với hệ thống dòng chảy động để sử dụng nhiều trong các nhà máy.

Ông Philip Laforest chia sẻ: “Tất cả các máy đều có công suất lớn hơn các mẫu trước đây của chúng tôi. Và tất cả ngoại trừ mẫu TURBO cơ bản, đều có màn hình LCD hướng dẫn công nhân từng bước sử dụng.”

Công suất đầu ra lớn hơn kết hợp miếng đệm rộng 30,48 cm, giúp vệ sinh diện tích bề mặt rộng hơn. Ông Philip nói thêm: “Các mẫu máy trước đây của chúng tôi không thể làm được điều đó”.

Ba mẫu di động yêu cầu người dùng nhúng phụ kiện vệ sinh (miếng đệm hoặc chổi sợi carbon) vào dung dịch vệ sinh để chuẩn bị sử dụng. Hai mẫu còn lại tự động đưa dung dịch đó đến đầu điện cực khi nó tiếp xúc với bề mặt.

Công dụng khác ngoài việc vệ sinh
Hệ thống của công ty Fronius có thể được sử dụng để đánh bóng và đóng dấu trên bề mặt.

Ông Phil Garland chia sẻ: “Hệ thống làm sạch sử dụng dòng điện xoay chiều, trong khi chế độ đánh bóng sử dụng dòng điện một chiều để loại bỏ một phần vật liệu nền và làm sáng bóng bề mặt. Quá trình đánh bóng đòi hỏi phải sử dụng một chất lỏng khác”.

Quá trình đóng dấu bao gồm việc in các dấu hiệu mong muốn trên một mảnh giấy bạc đặc biệt. Sau đó, chất lỏng điện phân được bôi lên giấy bạc và sẽ thấm vào vật liệu bề mặt.

Khả năng thích nghi
Các hệ thống vệ sinh này đủ linh hoạt để có thể sử dụng ở bất cứ đâu. Ông Phil đã thấy các hệ thống được đặt trên xe đẩy để di chuyển quanh nhà máy. Và tất nhiên, nhiều hệ thống dễ dàng mang theo từ công việc này sang công việc khác. Ông Philip lưu ý rằng một khoang chuyên dụng có thể hữu ích cho các ứng dụng sử dụng nhiều chu kỳ.

Ông Philip nói thêm: “Mặc dù công nhân chỉ cần găng tay nitrile và kính bảo hộ khi sử dụng máy, nhưng vẫn cần sử dụng chất lỏng, nếu sử dụng quá lượng, có thể ảnh hưởng đến khu vực xung quanh. Nên thận trọng khi có những công nhân khác trong nhà máy”.

Ông Phil chỉ khuyến cáo không nên sử dụng súng thụ động hóa khi dùng thép không gỉ có lớp oxit dày. Ông chia sẻ: “Thực tế là chất lỏng và dòng điện có thể khó xuyên qua bề mặt đó”.

Để xem các tin bài khác về “Thép không gỉ”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Canadian Metalworking