Kemisk ytbehandling av rostfritt stål
Kemisk ytbehandling av rostfritt stål omfattar processer som betning, passivering och elektropolering. Betning använder syror för att avlägsna oxider och förbättra korrosionsbeständigheten, men kan öka ytans grovhet. Passivering förstärker stålets naturliga skyddande skikt utan att påverka ytjämnheten, vilket är idealiskt för släta ytor. Elektropolering, som kräver en extern strömkälla, jämnar ut mikroskopiska ojämnheter och ger en blank, korrosionsbeständig yta. Dessa behandlingar säkerställer att rostfritt stål behåller sina skyddande egenskaper och estetiska kvalitet.
All mekanisk bearbetning av rostfritt stål medför en risk för att stålets naturliga korrosionsbeständighet försvagas. Om försämringen blir större än vad man räknat med då materialet valdes, måste beständigheten återupprättas. Det gör man säkrast – och ofta billigast – genom kemisk ytbehandlig.
Blåaktig, missfärgad svets från en tank byggd i 4301. I sådana missfärgningar är förlusten av korrosionsbeständighet avgörande, och för att förnya den måste missfärgningarna tas bort. Detta gör man bäst och billigast genom betning.
Betning av rostfritt stål
Betning är den i särklass viktigaste kemiska efterbehandlingen av rostfritt stål. Själva betningsmedlet består i allmänhet av 10–20 % salpetersyra (HNO3) och 1–8 % flussyra (HF). Höglegerat stål kräver en aggressiv betning, där man har en hög halt av flussyra, medan man får bäst resultat för vanligt rostfritt stål i 4301- och 4401-klasserna om halten av HF är lägre.
Teoretiskt kan saltsyra (HCI) ersätta flussyra. Detta leder emellertid dels tlll en mer aggressiv betning (kungsvatten!), dels till större risk för följdskador i form av punktfrätning. Betning med innehåll av saltsyra kan därmed inte rekommenderas.
Betningstiden kan i rumstemperatur variera mellan 30 minuter och flera timmar beroende på graden av anlöpningar (ju mörkare desto mer tid tar det) och koncentrationen av metallföroreningar i badet. Efter betningen får man åter ett rent stål utan något slag av korrosionsbaserad försvagning.
Den främsta nackdelen med betning är det faktum att vi har att göra med vad som i praktiken är etsning. Detta innebär att ytskrovligheten hos stålet ökar, särskilt när det handlar om mycket släta ämnen, något som kan vara synnerligen bekymmersamt inom läkemedels- och livsmedelsbranschen. I dessa branscher krävs att skrovligheten hålls nere på grund av risken för mikroorganismer. Ofta arbetar man här med en maximal skrovlighet (uttryckt som Ra) på 0,6 µm.
Dessutom kan variationer i ytskrovligheten göra att ämnet verkar mindre homogent, något som dock mest har kosmetisk betydelse.
Betad svetssöm i ett ämne av 4404. Observera att stålet får ett matt utseende. Detta beror på att betning innebär etsning av stålet, vilket ökar ytskrovligheten.
Det enklaste sättet att applicera betningen är att doppa ämnet i betbadet. Om detta inte är möjligt kan man applicera en förtjockad betningspasta som ”målas på” ämnet med en borste. Detta är extremt användbart till exempel vid montagesvetsar, där det inte är önskvärt att beta hela anläggningen utan bara svetsningen.
Observera att de lägst legerade ferritiska ståltyperna (till exempel 4003 och 4512) inte är lämpade för betning. Varken svavellegerat bearbetningsstål eller martensitisk knivstål kan betas. Mer höglegerade ferriter, som 4509 eller 4521, kan betas, men man bör då applicera en mildare och mindre aggressiv betning jämfört med motsvarande austeniter.
Notera vidare att användning av flussyra i Danmark kräver gifttillstånd (som utfärdas av polisen).
Passivering av rostfritt stål
Syftet med passivering är att förbättra stålets naturliga, skyddande passivfilm. Dessutom löser den upp en del av stålets exponerade inneslutningar och andrakorrosionsmässiga svagheter. Bägge delarna är bra för korrosionsbeständigheten.
Badet är ofta rent, består av 18–25 % salpetersyra, och behandlingstiden är normalt en timme. Svavellegerat bearbetningsstål (4305) och låglegerat ferritiskt stål kan endast passiveras i dikromatinhiberad salpetersyra.
En stor fördel med passivering är att ytjämnheten inte påverkas, och passivering är därför utmärkt för behandling av till exempel slipade eller glasblästrade ytor. En stor nackdel är emellertid att anlöpningar runt svetsen inte kan tas bort. Om anlöpningen är uppenbar slipper man alltså inte undan endera betning eller finslipning innan det är dags för betning eller passivering.
Dekontaminering av rostfritt stål
”Dekontaminering” innebär sanering – och det är precis vad det handlar om. Alla föroreningar tas bort, men den påverkar inte alls själva stålet – varken anlöpningar, det avkromade skiktet eller de fria ytorna. Dekontaminering är ett slags avancerad rengöring som varken påverkar stålets ytjämnhet eller de vanligaste gummi- och plastmaterialen. Detta gör processen särskilt lämpad för rengöring av utrustning för medicinsk utrustning eller andra föremål där betning eller passivering inte kan användas på grund av själva stålet eller känsliga packningar. De flesta plaster får problem med salpetersyra eller andra syraoxidanter.
Dekontaminering utförs vanligtvis med en 2–10 % upplösning bestående av en halvsvag syra (fosforsyra, citronsyra, salpetersyra, myrsyra, oxalsyra eller liknande). Temperaturen kan variera mellan 20 och 90 °C och bearbetningstiden vara upp till många timmar om syftet är att ta bort något mer motståndskraftigt.
Så kallad rouge är ett speciellt problem som ofta kan hanteras med dekontaminering. Rouge (järnoxid och hydroxider) tar lång tid att lösa i salpetersyra. En varm blandning av citronsyra och fosforsyra fungerar mycket bättre. Metalliskt järn löses dock bättre upp i salpetersyra.
Elektropolering av rostfritt stål
Elektropolering är den enda ytbehandling som kräver en yttre strömkälla. Badet består vanligen av en kraftig blandning av svavelsyra och fosforsyra, temperaturen är ofta över 50 °C, och själva ämnet ansluts anodiskt med hjälp av en likriktare.
Under processen sönderdelas en del av stålet, och eftersom upplösningen huvudsakligen sker längst upp på ytans mikroskopiska ojämnheter leder behandlingen till en långsam utjämning. Detta ger i sin tur en förbättrad ytjämnhet och därmed en blankare yta (se bild i kapitel 6). Teoretiskt kan elektropolering upplösa även anlöpningar, men så är långt ifrån alltid fallet. Vill man få bort anlöpningar är det bättre att genomför en betning före elektropoleringen
Utöver att ge stålet en vacker och blank yta, ökar elektropolering också dess korrosionsbeständighet. Elektropolering är faktiskt den enda process som markant kan höja korrosionsbeständigheten jämfört med en normal 2B-yta. Det beror på den fina ytjämnheten, som gör att ytan inte alls lämpar sig för att samla klorid och andra föroreningar. Ovanför vattenytan gör den fina ytjämnheten att salter och andra korrosiva ämnen inte fastnar så lätt på stålet. Det finns också exempel på att elektropolerat 4301 klarar sig minst lika bra i marin atmosfär som 4401, 2B.
Nackdelen med elektropolering är särskilt priset. Det är en komplicerad och dyr process, delvis på grund av svårigheten att montera katoderna på rätt ställen. Elektropolering används därför nästan uteslutande för mycket kritisk utrustning, till exempel inom läkemedelsbranschen. Där är man specifikt ute efter en så fin ytjämnhet som möjligt eftersom det underlättar rengöring och minskar risken för mikrobiell tillväxt.
Vill du veta mer? Kontakta våra produktspecialister.
Per Carlsson
Account Manager
Produktspecialist
+46(0)40 - 59 69 07
pca@damstahl.com
Anders Bergstrand
Account Manager
Produktspecialist
0706 - 18 01 94
abe@damstahl.com
THREE-TIME WINNER OF E-COMMERCE AWARD 2023
