CHEMISCHE AFWERKINGSTECHNIEKEN VAN ROESTVAST STAAL

BEITSEN EN PASSIVEREN NADERBIJ BEKEKEN

Roestvast staal is een van die materialen die nog nabehandeling vereisen. Na de mechanische bewerking(en) kan rvs ontdaan worden van alle mogelijke on­zuiverheden, bijvoorbeeld door te beitsen in een mengsel van zuren en vervolgens te passiveren, waardoor er een beschermende dichte chroomoxidehuid wordt gevormd. Het roestvast staal verkrijgt zo een mooie egale satijngrijze finish. In dit artikel staan we stil bij beide chemische afwerkingstechnieken.

BEITSEN EN PASSIVEREN

De definitie omschrijft beitsen als een behandeling tot het bekomen van een zuiver oppervlak van metaal, vrij van vuil, thermische verkleuringen en oxides, zodat het materiaal een volledige passiviteit en corrosiebestendigheid kan bekomen. Concreet verliezen onzuiverheden, lasverkleuring en ingedrukte ijzerdeeltjes hun hechting met het basismateriaal door inwerking van de beitszuren. De techniek komt meestal voor in het productieproces na de constructiefase en verwijdert de chroom­verarmde zones en vreemd ijzer. Bovendien wordt de corrosiebestendigheid van het werkstuk hersteld naar het oorspronkelijke niveau van het basismateriaal.

Na het beitsen en spoelen volgt doorgaans het passiveren. Die bewerkingstechniek zorgt ervoor dat het oppervlak van het werkstuk voorzien wordt van een passieve laag dichroomtrioxide (Cr2O3). Na het beitsproces passiveert roestvast staal spontaan aan de lucht, doordat zuurstof zich met chroom bindt. Een goede passivatie is onder andere afhankelijk van de kwaliteit van het spoelwater. Aangeraden is om gedemineraliseerd water te gebruiken. Na het spoelen bereikt het roestvast staal een volledig passieve staat na 24 uur.

Is het niet mogelijk om het werkstuk of onderdeel na te spoelen met kwaliteitsvol spoelwater of laat de omgevingslucht het niet toe om te passiveren (niet proper), dan is chemisch passiveren aan te raden. De gepassiveerde laag bij roestvast staal vormt zich met tussenkomst van een zuurstofrijk medium, op voorwaarde dat het oppervlak grondig is gereinigd en ontkalkt.

WERKWIJZE

Ontvetten

Het is aanbevolen om voor het beitsen het oppervlak te vrijwaren van vervuiling, zoals conserveringsolie, bewerkingsolie, vetten, slijp- en polijstpasta’s, lijmresten, eventuele verflagen en corrosieproducten en vreemde metaaldeeltjes. Het oppervlak moet met andere woorden eerst gereinigd worden door het te ontvetten. Dit kan op twee manieren:

• Alkalische ontvetting: dit vereist naspoeling vooraleer het werkstuk in het beitsbad wordt ondergedompeld;
• Zure ontvetting: dit vereist geen naspoeling en het werkstuk kan rechtstreeks in het beitsbad worden ondergedompeld.

Beitsen

Het eigenlijke beitsen kan op verschillende manieren verlopen. Veruit de meest gebruikte methode is het werkstuk of onderdeel onderdompelen in een tank (= beitsbad). Ook circulatie in buizen (= inwendig circuleren) behoort tot de mogelijkheden, evenals sproeibeitsen (= innevelen) of het aanbrengen van gels of borstelpasta bij lokale behandeling van complexe en grote objecten die niet (helemaal) ondergedompeld kunnen worden.

Voor dit proces worden mengsels van salpeterzuur (HNO3) en waterstoffluoride (HF als katalysator) gebruikt. Hierdoor worden carbides, ijzerdeeltjes, maar ook gloei-, wals-, smeed- en giethuid van het oppervlak verwijderd. Ook de hittetint van verkleuring die ontstaat bij het lassen, wordt op die manier verwijderd.

Spoelen

Na de beitsbehandeling worden de delen goed nagespoeld met gedemineraliseerd water om alle zuren, resten en vervuiling volledig van het oppervlak te verwijderen. Het roestvast staal blijft op die manier vlekvrij en de chroomoxidelaag (passivering) kan zich op natuurlijke weg vormen, met als doel een maximale corrosieweerstand te bereiken.

Opgepast! Het spoel- en afvalwater moet verwijderd en geloosd worden volgens de plaatselijke richtlijnen en de wettelijke bepalingen.

Neutraliseren

Om chemische aantastingen te voorkomen, wordt het roestvast staal geneutraliseerd. Dit dient om eventuele achtergebleven resten zuur of alkali in spleten en holtes tot een neutrale pH-waarde (pH=7) te brengen. Neutraliseren gebeurt ofwel door het neutraliseren van het spoelwaterbad, neutralisatiepoeder of het neutraliseren van het werkstuk.

Passiveren

We spreken van passiveren wanneer het ontvette, behandelde en nagespoelde zuivere ‘actieve’ oppervlak van rvs wordt blootgesteld aan zuivere lucht, voor een natuurlijke passivatie of het vormen van een natuurlijke oxidelaag. De passivatiegraad van het oppervlak van roestvast staal kan eenvoudig gemeten worden. Dit geldt ook voor chemische snelpassivatie.

Nabehandelen of finishen

Een finishbehandeling zorgt voor een reinigende, glanzende en beschermende afwerking van het oppervlak van het werkstuk. Dit omvat het streeploos verwijderen van vinger­afdrukken, vet, vuil en lichte kalkaanslag.

AANDACHTSPUNTEN

In de industrie wordt roestvast staal dat chemische afwerking vereist, vaak uitbesteed aan een gespecialiseerde partner voor nabehandeling. Anderen kiezen dan weer om het proces van beitsen en passiveren in eigen huis uit te voeren. Welke keuze u ook maakt, het kan alvast geen kwaad om u nog te informeren met enkele aandachtspunten bij het beitsen en passiveren.

•  Verwar beitsen niet met de ‘scaling’. Dit is het verwijderen van een dikke en schilferige oxideschaal van het oppervlak. Deze oxidelaag is meestal donkergrijs en wordt routinematig ver­wijderd in staalfabrieken, vooraleer het staal geleverd wordt.
• Weet ook dat chemische passivering niet hetzelfde is als beitsen. Chemische passivering is een proces om de beschermende passieve laag te verdikken en te versterken. Die laag bepaalt de corrosiebestendigheid van roestvast staal.
• Beitsen is niet altijd geschikt voor het verwijderen van vrije ijzerdeeltjes. Als, vanwege de omgeving (bv. vuile werkplaats), vrije ijzerdeeltjes te diep zijn ingebed om te worden verwijderd door zuur te beitsen, kunnen agressievere chemicaliën worden gebruikt die de deeltjes volledig kunnen verwijderen. In de praktijk worden in dit geval de werkstukken meestal nog eens mechanisch bewerkt, indien de maatuitvoering dit nog toelaat. Het is belangrijk dat alle vrije ijzerdeeltjes worden verwijderd, zodat die zich niet kunnen verspreiden naar andere delen van de constructie of het werkstuk in roestvast staal.
• Beitsen is bovendien niet bedoeld om ruwe lasnaden of het oppervlak van rvs glad te maken. Noch dient het proces om oppervlakteveranderingen te corrigeren zoals korrelvervorming of -modificatie, die het gevolg kunnen zijn van het koud vormen van roestvrijstalen componenten. Hiervoor kan een oppervlakteslijper beter geschikt zijn.
• Let op met ferritisch en martensitisch roestvast staal. Beitsen is hier niet altijd toegestaan, zeker niet in het geval van gehard martensitisch roestvast staal.
• Bij austenitisch roestvast staal waar Molybdeen (Mo) aanwezig is, zal het passiveren sneller verlopen dan bij ferritisch roestvast staal. De regel is dat passiveren gebeurt in een oxiderend milieu, uitgevoerd met verdund salpeterzuur. Voordeel is dat het sporen van ijzerdeeltjes ver­wijdert, ook in geconcentreerd en koud salpeterzuur, hetzij trager.
• Passiveerpasta’s werken plaatselijk, bijvoorbeeld enkel op de laszone.
• Door te beitsen met mengsels van salpeterzuur en waterstoffluoride, wordt een kleine hoeveelheid metaal van het oppervlak verwijderd. Gebruik dit dus met mate. Sterk beitsende zuren kunnen een onaanvaardbare oppervlakte-ets veroorzaken. De vuistregel hierbij is ‘overdaad schaadt’. Buitensporige blootstelling aan beitsende zuren moet worden vermeden. HF is bovendien erg schadelijk voor de mens.
• Sommige beitsprocedures kunnen op onaanvaardbare wijze een glimmend oppervlak aantasten. Het is aan te raden om de gewenste oppervlakteafwerking vooraf te specifiëren. Kwantificering van het effect gebeurt door het meten van reflectiviteit en glansparameters.