Passivierung von Edelstahl: Für verbesserte Haltbarkeit und Vielseitigkeit (2024)

Vom Bau über Autos bis hin zu Kochgeschirr. Edelstahl findet man überall. Aufgrund seiner scheinbaren Langlebigkeit, Leistung und hervorragenden Festigkeit ist das Material die perfekte Wahl für eine Vielzahl von Situationen.

Edelstahl unterliegt jedoch immer noch einer sehr langsamen Korrosion. Es gibt viele inhärente Eigenschaften der Legierung, die sie vor Korrosion schützen, aber die Passivierung von Edelstahl ist ein Prozess, den alle Arten von Edelstahlteilen durchlaufen müssen.

In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Passivierung von Edelstahl und diskutieren deren Verfahren, Vorteile und in der Branche vorherrschende Standards.

Was ist Edelstahlpassivierung?

Im einfachsten Sinne ist die Passivierung von Edelstahl der Prozess, bei dem jegliche Eisenmoleküle von der Oberfläche entfernt werden. Stahl ist eigentlich eine Legierung aus Eisen, Chrom, Kohlenstoff und verschiedenen anderen Elementen. Allerdings ist Eisen das Hauptelement und anfällig für Korrosion.

Chrom ist ein Hauptbestandteil von Edelstahl, da es hauptsächlich für die Korrosionseigenschaften verantwortlich ist. Der Chromgehalt bestimmt zusammen mit der Kombination anderer Zusatzstoffe die Haltbarkeit und Formbarkeit des von Ihnen verwendeten Stahls.

Stahl wird durch seine korrosionsbeständige Oberfläche, die aus nahezu inerten Elementen wie Chrom und Nickel besteht, rostfrei, also korrosionsfrei. Diese Elemente bilden auf der Oberfläche eine extrem dünne Passivierungsschicht, die das Eisen im Inneren vor allen Arten von Verunreinigungen schützt, die den Oxidationsprozess auslösen können.

Allerdings erfordert Chrom keinerlei Oberflächenverunreinigung, da es eine sehr dünne Schicht um den Stahl bildet, um Korrosion zu verhindern. Der Stahlpassivierungsprozess ermöglicht dies und ermöglicht den Schutz, der dafür sorgt, dass Stahl länger hält und vielseitigen Bedingungen standhält.

Durch den Passivierungsprozess wird die Bildung der Inertschicht aktiviert. Kleine Eisenmoleküle können an der Oberfläche verbleiben und den Korrosionsprozess auslösen. Die Passivierung entfernt das Eisen von der Oberfläche und sorgt für eine längere, haltbarere Schutzschicht auf der Stahloberfläche.

Die Geschichte der Passivierung von Edelstahl

Eisen ist seit Jahrtausenden ein Teil unseres Lebens. Von Anfang an war klar, dass Eisen in seiner natürlichen Form aufgrund seiner Oxidationseigenschaften, die zu Korrosion führen, nicht geeignet ist. Während Legierungen wie Edelstahl eine bessere Leistung erbringen, korrodieren sie dennoch, wenn sie keinen Prozessen wie Passivierung unterzogen werden.

Die Passivierung von Stahl begann im 1800. Jahrhundert, als ein Chemiker namens Christian Friedrich Schönbein entdeckte, dass rostfreier Stahl wenig bis gar keine Aktivität zeigte, wenn er in eine konzentrierte Salpetersäurelösung getaucht wurde. Er verglich die Leistung des neuen behandelten Stahls mit der regulären Alternative und stellte den verbesserten Korrosionsschutz der neuen Probe fest.

Seitdem ist die Passivierung durch Salpetersäure weltweit weit verbreitet und zum Industriestandard geworden. Allerdings hatte Salpetersäure aufgrund ihrer Toxizität und Umweltschädlichkeit viele Nachteile.

Die Verwendung von Salpetersäure zur Passivierung von Stahl dauerte bis ins 1900. Jahrhundert, als ein deutsches Brauereiunternehmen Zitronensäure als alternative Chemikalie für den Prozess identifizierte. Im Jahr 1990 wurde die Salpetersäure aufgrund ihrer scheinbar ungiftigen Natur in verschiedenen Bereichen effektiv durch Zitronensäure ersetzt.

Heutzutage sind die Industriestandards viel weiter fortgeschritten und basieren sowohl auf Salpeter- als auch auf Zitronensäurebädern, um die Stahlpassivierung sicher durchzuführen.

Warum Edelstahl passivieren?

Eisen hat die richtigen Eigenschaften, ist leicht verfügbar und formbar genug, um ohne allzu große Komplikationen verschiedene Formen zu bilden. Diese Eigenschaften machen es zum perfekten Metall für eine Vielzahl wichtiger Anwendungen. Allerdings lassen die korrosionsbeständigen Oberflächeneigenschaften zu wünschen übrig.

Edelstahl schneidet besser ab als Eisen (Davon kann man etwas lernen Der Vergleichsführer zwischen Gusseisen und Stahl). Es kann jedoch auch weiterhin korrodieren. Die Wirksamkeit seiner Korrosionsbeständigkeit hängt von zwei Hauptfaktoren ab; die Zusammensetzung der Legierung und die Passivierungsbehandlung.

Hier sind einige Gründe, warum es so wichtig ist, Edelstahl zu passivieren.

Korrosionsanfälligkeit von Eisen

Eisen ist ein wesentlicher Bestandteil von allem Art von Edelstahl. Darüber hinaus gibt es zweifellos mehrere Vorteile, aber es stimmt auch, dass Eisen schnell korrodiert, insbesondere wenn es Wasser und Sauerstoff ausgesetzt ist. Überall in der Luft gibt es beides, was praktisch bedeutet, dass Korrosion unvermeidlich ist.

Allerdings im Fall von Stahl. Mikropartikel auf der Oberfläche können den Korrosionsprozess auslösen, der sich langsam aber sicher auf das gesamte Teil ausbreitet. Bei passiviertem Edelstahl tritt dieses Problem nicht auf, da der Prozess die Oberfläche reinigt und die Bildung einer inerten Schutzschicht auf der Oberfläche für eine bessere Leistung ermöglicht.

Chrom verhindert Korrosion

Eine Änderung der Zusammensetzung ist nicht immer eine praktikable Lösung, da sie sich direkt auf die Formbarkeit und andere Leistungsparameter des Stahls auswirkt. Daher ist die Passivierung von Edelstahl äußerst wichtig, um diese Haltbarkeit aufrechtzuerhalten.

Die Passivierung von Edelstahl erleichtert die Bildung einer Chromschicht auf der Oberfläche. Chrom ist inert und verhindert Korrosion, selbst in Gegenwart von Wasser und anderen Verunreinigungen. Dadurch hält das Edelstahlteil unter dem Schutz von Chrom länger.

Verunreinigungen im Herstellungsprozess

Unabhängig davon, wie sorgfältig Sie vorgegangen sind, bleiben bei jedem Herstellungsprozess Verunreinigungen zurück, die zu Korrosion führen können. Sogar das Bearbeitungswerkzeug kann einige Komponenten auf der Oberfläche auslassen, die unter bestimmten Bedingungen eine Oxidation verursachen und zu Korrosion führen können. Der Passivierungsprozess beginnt mit einer gründlichen Reinigung und minimiert das Risiko von Problemen aufgrund von Verunreinigungen auf der Oberfläche.

Verbesserte Bearbeitbarkeit

Wie bereits erwähnt, besteht Edelstahl außer Eisen, Kohlenstoff und Chrom aus vielen anderen Elementen. Bei der Materialauswahl müssen Sie sehr vorsichtig sein und die Wirkung aller Komponenten berücksichtigen.

Betrachten Sie das Beispiel des Kohlenstoffgehalts, um es besser zu verstehen. Alle Stähle haben etwas Kohlenstoff und die Menge bestimmt die physikalischen Eigenschaften. Im Allgemeinen bedeutet mehr Kohlenstoff eine höhere Zugfestigkeit und Härte. Dies bedeutet jedoch auch eine geringere Duktilität und einen schwierigeren Bearbeitungsprozess. Chrom hat eine ähnliche Wirkung und ist in erster Linie für die korrosionsbedingten Eigenschaften von Stahl verantwortlich.

Die Passivierung von Edelstahl verändert die Zusammensetzung nicht und beeinträchtigt daher nicht die Bearbeitbarkeit des Metalls. Stattdessen wird das in der Legierung vorhandene Chrom genutzt, um den Korrosionsschutz zu maximieren und die Gesamthaltbarkeit zu verbessern.

Ein Überblick über den Prozess zur Passivierung von Edelstahl

Wenn man sich den Prozess anschaut, sieht er von der Oberfläche aus recht einfach aus. Sie müssen sich jedoch darüber im Klaren sein, dass der Prozess äußerst wichtig ist und dass jedes Missgeschick später viele Probleme für Sie nach sich ziehen kann. Edelstahl wird regelmäßig in zahlreichen sensiblen Anwendungen verwendet und jedes Verarbeitungsproblem kann schnell zu kostspielig und ressourcenintensiv werden, um richtig gelöst zu werden.

Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass der Passivierungsprozess einwandfrei verläuft.

Der Passivierungsprozess

Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich bei der Stahlpassivierung um einen dreistufigen Prozess. Zunächst stellen Sie sicher, dass keine Verunreinigungen vorhanden sind. Anschließend können Sie die Bildung der Schutzschicht durch verschiedene Chemikalien erleichtern und schließlich die Ergebnisse testen. Hier ein kurzer Überblick über den gesamten Prozess.

Alkalische Reinigung von Edelstahlteilen

Der erste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass das Stahlteil frei von jeglichen Verunreinigungen auf der Oberfläche ist. Hierfür ist ein alkalischer Entfetter oder Oberflächenreiniger die beste Wahl, da er mild ist und Fremdkörper wie Ölpartikel, Chemikalien und andere Ablagerungen effektiv entfernt.

Passivierung in Zitronensäure oder Salpetersäurebad

Der nächste Schritt besteht darin, mit einem Säurebad sämtliche Eisenspuren von der Oberfläche zu entfernen. Hierzu haben Sie die Möglichkeit, zwei Passivatoren aus Edelstahl zu verwenden. Die erste Wahl ist Zitronensäure und die zweite Wahl ist Salpetersäure, die auch mit Natriumdichromat verwendet werden kann.

Die Passivierung mit Zitronensäure ist eine kostengünstige und sichere Möglichkeit, den Passivierungsprozess einzuleiten. Es stößt keine giftigen Gase aus und stellt weder für die Umwelt noch für die daran arbeitenden Bediener eine Gefahr dar. Allerdings ist Zitronensäure nicht allzu beliebt, da sie dazu neigt, organische Verbindungen wie Schimmel zu bilden. Jüngste Fortschritte in der Technologie haben dieses Problem minimiert, aber das Problem besteht weiterhin.

Die andere Alternative, die Passivierung mit Salpetersäure, ist eine gängige Alternative, die in der Branche traditionell beliebt ist. Es sorgt für eine effektivere Molekularverteilung und sorgt für eine längere Haltbarkeit. Allerdings gehen diese Eigenschaften zu Lasten der Bearbeitungszeit. Darüber hinaus ist Salpetersäure als gefährlich eingestuft und erzeugt giftige Dämpfe, die die Umwelt schädigen.

Um der langen Verarbeitungszeit entgegenzuwirken, haben Sie die Möglichkeit, Salpetersäure mit Natriumdichromat zu kombinieren. Bedenken Sie jedoch, dass dadurch die Toxizität noch verstärkt und weitere Probleme für Sie entstehen würden.

Egal für welchen Ansatz Sie sich entscheiden. Das Eintauchen würde zu einer Passivierung des Edelstahls führen, die eine Schutzschicht um die Oberfläche bildet und Ihr Stahlteil sehr lange vor Verschmutzung und Korrosion schützt.

Prüfung passivierter Teile

Sobald der Passivierungsprozess abgeschlossen ist, besteht der letzte Prozess lediglich darin, die entsprechenden Tests durchzuführen, um sicherzustellen, dass Sie die richtige Arbeit geleistet haben. Es gibt zahlreiche Standards, die in der gesamten Branche vorherrschen, und der richtige hängt von Faktoren wie Ihrer Anwendung, Ihrem Standort und der Zielbranche ab.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Passivierung von Edelstahl

Hier finden Sie eine schrittweise Aufschlüsselung des gesamten Prozesses zur Passivierung von Edelstahlteilen:

• Entfetten Sie die gesamte Oberfläche gründlich, um alle chemischen oder physikalischen Verunreinigungen zu entfernen
• Spülen Sie das Teil mit Wasser ab, um alle von Ihnen verwendeten Entfettungs- oder Reinigungsmittelreste zu entfernen
• Tauchen Sie das Teil in das Passivierungsbad aus Salpeter- oder Zitronensäure, um den Prozess zu starten
• Wenn Sie fertig sind, spülen Sie das Teil erneut mit Wasser ab, um alle Spuren der Säure zu entfernen
• Trocknen Sie das gereinigte Teil vollständig ab
• Führen Sie den Test gemäß den von Ihnen befolgten Standards durch

Vor- und Nachteile der Passivierung von Edelstahl

Obwohl die Passivierung von Edelstahl einen einfachen Prozess erfordert, gibt es dennoch einige bewährte Vorgehensweisen und Dinge, die es zu vermeiden gilt. Wenn Sie diese befolgen, können Sie konsistent die besten Ergebnisse erzielen. Hier ist ein kurzer Blick auf die wichtigsten Vor- und Nachteile des Passivierungsprozesses.

Praxisbeispiele

• Stellen Sie vor Beginn immer sicher, dass das Stahlteil ordnungsgemäß gereinigt ist
• Verwenden Sie zum Spülen nach Möglichkeit entchlortes Wasser
• Ersetzen Sie die Säurebäder regelmäßig, um eine ordnungsgemäße Passivierung sicherzustellen
• Minimieren Sie die Kontamination aus allen Quellen durch getrennte Vorgänge
• Verwenden Sie spezielle Geräte und Maschinen für die Herstellung von Edelstahlteilen
• Implementieren Sie ein Regallagersystem, das den Kontakt von Metall auf Metall vermeidet

Dinge zu vermeiden

• Passivieren Sie niemals Teile mit Nitridelementen. Die Behandlung kann dazu führen, dass auch die Säure in den Passivierungstanks den Oxidationsprozess in Gang setzt
• Vermeiden Sie Werkzeuge mit Eisengehalt in der Maschinenwerkstatt. Verwenden Sie stattdessen Hartmetallwerkzeuge
• Unterschätzen Sie niemals die Rolle der Wärmebehandlung
• Stellen Sie sicher, dass die Salpetersäure die richtige Konzentration hat, um den Passivierungsprozess zu optimieren

Sorten von passiviertem Edelstahl

Wie alle Legierungen gibt es auch Edelstahl in verschiedenen Qualitäten mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften und Gesamtanwendungen. Edelstahl lässt sich je nach den Legierungsbestandteilen und der Gesamtzusammensetzung in drei Hauptkategorien einteilen.

Die 3 Klassen sind:

1 – Austenitischer Grad

Die gebräuchlichste Edelstahlsorte für verschiedene Anwendungen. Diese Legierungszusammensetzung verfügt über einen Chromanteil im Bereich von 16 bis 30 % und etwas Nickel, was bedeutet, dass sie über einen langen Zeitraum einen erheblichen Korrosionsschutz bietet. Darüber hinaus ist austenitischer Edelstahl nicht magnetisch und kann keiner Wärmebehandlung unterzogen werden, was bedeutet, dass seine mechanische Festigkeit begrenzt ist.

2 – Ferritischer Grad

Ferritische Edelstahllegierungen weisen ebenfalls einen hohen Chromgehalt auf. Der Bereich liegt zwischen 10 und 30 %, die Legierung weist jedoch auch einen erheblichen Anteil an Kohlenstoff auf, dessen Obergrenze bei 20 % liegt. Ferritischer Stahl ist wie die Vorgängersorte nicht dafür geeignet Wärmebehandlung sowie. Darüber hinaus funktionieren andere Methoden wie das Kaltwalzen, die bei austenitischem Stahl funktionieren, nicht bei ferritischem Stahl.

3 – Martensitischer Grad

Dies ist eine vielseitige Sorte, die magnetisch und wärmebehandelbar ist und für viele Manipulations- und Alterungsprozesse geeignet ist. Diese Eigenschaften gehen jedoch zu Lasten der Gesamtwirksamkeit der Korrosionsbeständigkeit, da martensitischer Edelstahl einen Chromgehalt im Bereich von 12 % bis 17 % aufweist.

Industriestandards für die Passivierung von Edelstahl

Eine der besten Möglichkeiten, eine gleichbleibende Qualität und Zuverlässigkeit sicherzustellen, ist die Einhaltung der in der Branche vorherrschenden Standards. Abgesehen von spezifischen Unternehmensstandards befolgen die meisten Global Player entweder die ASTM- oder AMS-Standards für die Passivierung von Edelstahl.

ASTM-Standards

ASTM International ist ein weltweit tätiges Standardisierungsgremium mit mehr als 14,000 Standards für Materialspezifikationen, Prozesse und Tests. Die folgenden Normen sind für die Prüfung und den Passivierungsprozess von Edelstahl relevanter.

• ASTM A96: Zur Stahlpassivierung mit 5 Kombinationen für Zitronen- und Salpetersäuretechniken.
• ASTM A380: Reinigen, Entkalken, Entfetten und abschließendes Passivieren von Edelstahlteilen sowie Testen der Qualität der Oberfläche und sogar der Schritte zur Vermeidung spezifischer Probleme.
• ASTM 380: Nur Edelstahlteile entkalken und passivieren.
• ASTM F86: Oberflächenvorbereitung von Edelstahlteilen vor der Passivierung.

AMS-Standards

Aerospace Material Specifications (AMS) ist ein weiteres Standardgremium, das sich hauptsächlich mit den Prozessen, Materialien und Standards für befasst Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Da jedoch bei allen Luft- und Raumfahrtanwendungen die besten Materialien und Verfahren zum Einsatz kommen, ist die Verwendung von AMS-Standards kann Ihnen dabei helfen, die Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.

Für Edelstahl gelten folgende zwei Normen:

• AMS 2700:Passivierungsstandards für Edelstahl, die sowohl Zitronen- als auch Salpetersäuremethoden abdecken.
• AMS-QQ-P-35:Standards beschränken sich auf die Salpetersäuremethode und bieten 4 verschiedene Kombinationen.

Arten von Geräten zur Passivierung von Edelstahl

Der Passivierungsprozess erfordert bestimmte Geräte, die Ihnen helfen können, den 4-stufigen Prozess aus Reinigen, Spülen, Passivieren und schließlich erneutem Spülen zu optimieren. Sie haben die Möglichkeit, die folgenden Gerätetypen für den Prozess auszuwählen.

Kleine Tischpassivierungsausrüstung

Manuelle Passivierungssysteme sind ideal für Bereiche mit begrenzten Platzverhältnissen. In dieser Gerätekategorie werden grundsätzlich Kleinteile und Proben passiviert.

Nassbank-Passivierungsausrüstung

Ein integriertes System, das wie ein Fließband aussieht. Sie haben ausreichend Platz für alle Passivierungsschritte und Sicherheitsfunktionen wie Durchfluss im Tank, Abluft für die Salpetersäuremethode und vieles mehr. Auch diese Geräteklasse ist manuell.

Automatisierte Passivierungssysteme

Wie der Name schon sagt, funktionieren automatisierte Passivierungssysteme nach dem gleichen Prinzip, machen jedoch während des gesamten Prozesses keinen menschlichen Eingriff erforderlich.

Aktivierte Immersionspassivierungssysteme

Halbautomatische oder automatisierte Geräte, die das Teil mithilfe von Pneumatik bewegen und eine außergewöhnliche Reinigungsleistung bieten. Eher geeignet für hochsensible Anwendungen, bei denen Sie höchste Haltbarkeit und Langlebigkeit wünschen.

RapidDirect: Der perfekte Fertigungspartner für die Passivierung von Edelstahl

Wenn es um Fertigungsdienstleistungen geht, ist Outsourcing für kleine und mittlere Unternehmen immer die bessere Option. Sie erhalten Zugang zu Spitzentechnologie und arbeiten mit erfahrenen Teams zusammen, die ähnliche Probleme für viele Branchen auf globaler Ebene gelöst haben.

Für jede Fertigungsdienstleistung von der Teilefertigung bis zur Passivierung von Edelstahl. Aufgrund unseres Engagements für Qualität und strenger Standards, die konsistente Ergebnisse gewährleisten, gehört RapidDirect mit Sicherheit zu den ersten Wahlen.

Alles beginnt mit dem richtigen Material und den richtigen Prozessen. Wir verstehen das und verfügen über ein optimiertes System für Edelstahl und alle anderen Metallteile. Von der Edelstahlpassivierung bis hin zu allem anderen Oberflächenveredelung Sie müssen die Haltbarkeit und Leistung Ihres Teils verbessern. Unser Team bei RapidDirect verfügt über die Fähigkeiten, die Erfahrung und das Wissen, um alle Ihre Anforderungen zu erfüllen und in kürzester Zeit Ergebnisse zu liefern.

Häufig gestellte Fragen zur Passivierung von Edelstahl