حمض النيتريك (Nitric Acid) 58-62%

ما هي عملية التخميل (Passivation)؟ 

تزيل عملية "التخميل" بقايا الحديد ويُحتمل أنها تشكل طبقة أكسيد تعزز مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ (الستانلس ستيل) للتآكل.

وفقاً لمعيار ASTM A380، يُعرَّف التخميل بأنه "إزالة الحديد الدخيل أو مركبات الحديد من على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق الإذابة الكيميائية، وعادةً ما يتم ذلك من خلال المعالجة بمحلول حمضي يزيل التلوث السطحي دون أن يؤثر بشكل كبير على الفولاذ المقاوم للصدأ نفسه". بالإضافة إلى ذلك، يصف التخميل أيضاً بأنه "المعالجة الكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ بمؤكسد خفيف، مثل محلول حمض النيتريك (Nitric Acid)، بغرض تعزيز التكوين التلقائي لطبقة التخميل الواقية".

بعبارات بسيطة، تزيل عملية التخميل تلوث "الحديد الحر" المتبقي على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ نتيجة عمليات التشغيل الآلي والتصنيع. وتعد هذه الملوثات مواقع محتملة للتآكل تؤدي إلى حدوث صدأ مبكر وتؤدي في النهاية إلى تدهور المكون إذا لم تتم إزالتها. بالإضافة إلى ذلك، تُسهل عملية التخميل تكوين طبقة أكسيد رقيقة وشفافة تحمي الفولاذ المقاوم للصدأ من الأكسدة الانتقائية (التآكل). فما هي عملية التخميل؟ هل هي تنظيف؟ هل هي طلاء واقٍ؟ إنها مزيج من الاثنين معاً.

طريقة التخميل العامة
لتخميل الفولاذ المقاوم للصدأ سهل التشغيل الآلي بفعالية، طورت شركة Carpenter عملية A-A-A (قلوي-حمضي-قلوي) التي تعادل الحمض المحتجز. يمكن إنجاز طريقة التخميل هذه في أقل من ساعتين. إليك الإجراء خطوة بخطوة:
بعد إزالة الشحوم، انقع الأجزاء لمدة 30 دقيقة في محلول هيدروكسيد الصوديوم (Sodium Hydroxide) بتركيز 5% عند درجة حرارة من 160[درجة] فهرنهايت إلى 180[درجة] فهرنهايت (71[درجة] مئوية إلى 82[درجة] مئوية). ثم اشطف الجزء جيداً بالماء. بعد ذلك، اغمر الجزء لمدة 30 دقيقة في محلول حمض النيتريك بتركيز 20% حجماً يحتوي على 3 أونصات لكل جالون (22 جم/لتر) من ثنائي كرومات الصوديوم (Sodium Dichromate) عند 120[درجة] فهرنهايت إلى 140[درجة] فهرنهايت (49[درجة] مئوية إلى 60[درجة] مئوية). بعد إخراج الجزء من هذا الحمام، اغسله جيداً بتدفق الماء، ثم اoptions/اغمره في محلول هيدروكسيد الصوديوم لمدة 30 دقيقة أخرى. اشطف الجزء مرة أخرى بالماء وجففه، وبذلك تكتمل طريقة A-A-A. وتظهر فوائد هذه الطريقة في الشكل 3.

أو

وفقاً لمعايير ASTM للفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 :::: أولاً وقبل كل شيء، أزل الشحوم من الأجزاء ثم اغسلها في حمام قلوي لمدة 10 دقائق. بعد 10 دقائق تُشطف الأجزاء بالماء النظيف قبل غمرها في محلول نيتريك 2 بنسبة 20 إلى 45% حجماً من حمض النيتريك. ثم تُغمر الأجزاء لمدة 30 دقيقة في نطاق درجة حرارة من 70 إلى 90 درجة فهرنهايت. وتُشطف بعد ذلك بالماء وتُترك لتجف في الهواء.

احتياطات: 1 > تجنب الكلوريدات التي يمكن أن تسبب، في حال زيادتها، هجوماً سريعاً ضاراً (flash attack). وعند الإمكان، استخدم فقط درجة جيدة من الماء تحتوي على أقل من حوالي 50 جزءاً في المليون (ppm) من الكلوريدات. ومياه الصنبور كافية عادةً، وفي بعض الحالات يمكن تحمل ما يصل إلى عدة مئات من الأجزاء في المليون من الكلوريدات. 2> يجب إزالة جزيئات الحديد السائبة أو الجزيئات الغريبة الأخرى وإلا ستظهر على شكل بقع صدأ أو تلطخات قد تصبح ممسوحة أو مغروسة في سطح أجزاء الفولاذ المقاوم للتآكل.

عملية التخميل بحمض الستريك (CITRIC ACID):
أصبح التخميل بحمض الستريك (Citric Acid) شائعاً بشكل متزايد لدى المصنّعين الذين يرغبون في تجنب استخدام الأحماض المعدنية أو المحاليل التي تحتوي على ثنائي كرومات الصوديوم، إلى جانب مشاكل التخلص منها والمخاوف الأكبر المتعلقة بالسلامة والمرتبطة باستخدامها. ويُعتبر حمض الستريك صديقاً للبيئة من جميع النواحي.

على الرغم من أن التخميل بحمض الستريك يقدم مزايا بيئية جذابة، فإن الورش التي تحقق نجاحاً مع التخميل بالأحماض المعدنية ولا تواجه أي مشاكل تتعلق بالسلامة قد تفضل الاستمرار في نفس النهج. قد لا تكون هناك حاجة حقيقية للتغيير إذا كان لدى هؤلاء المستخدمين ورشة نظيفة، ومعدات نظيفة وخاضعة لصيانة جيدة، وسوائل تبريد خالية من شوائب الورش المحتوية على الحديد، وعملية تعطي نتائج جيدة.

لماذا ثنائي كرومات الصوديوم (SODIUM DICHROMATE)؟؟ 

بعد التنظيف الشامل، يصبح الجزء المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ جاهزاً للغمر في حمام حمضي للتخميل. ويمكن استخدام أي من الطرق الثلاث التالية: التخميل بحمض النيتريك، والتخميل بحمض النيتريك مع ثنائي كرومات الصوديوم، والتخميل بحمض الستريك. ويعتمد النهج الذي يتم اتباعه على درجة الفولاذ المقاوم للصدأ ومعايير القبول المحددة.

يمكن تخميل درجات الكروم والنيكل الأكثر مقاومة في حمام حمض النيتريك بتركيز 20% حجماً (الشكل 2). وكما هو موضح في نفس الجدول، يمكن تخميل درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأقل مقاومة عن طريق إضافة ثنائي كرومات الصوديوم إلى حمام حمض النيتريك لجعل المحلول أكثر أكسدة وقدرة على تكوين طبقة خاملة على السطح. وهناك خيار آخر، يُستخدم بدلاً من حمض النيتريك مضافاً إليه ثنائي كرومات الصوديوم، وهو زيادة تركيز حمض النيتريك إلى 50% حجماً. وتعمل إضافة ثنائي كرومات الصوديوم وتركيز حمض النيتريك الأعلى كلاهما على تقليل فرصة حدوث هجوم وميضي سريع غير مرغوب فيه.

طريقة اختبار التخميل (TEST METHOD for PASSIVATION)
هل يمكن لأحد اقتراح اختبار بسيط وسريع يمكنه التمييز بين قطعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 420 الخاضعة للتخميل بحمض النيتريك وقطعة غير مخملة؟

الإجابة: 1. لا توجد طريقة بسيطة معروفة للتمييز بين قطعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 420 الخاضعة للتخميل بحمض النيتريك وقطعة غير مخملة. 

الإجابة: 2. نظراً للطريقة التي يعمل بها التخميل بحمض النيتريك، لا توجد طريقة سهلة لاختبار ما إذا كان قد تم إجراؤه أم لا. يقوم حمض النيتريك ببساطة بإذابة الأكاسيد من على السطح وتشكيل طبقة شبه كاملة من الأكسيد، والتي تحمي المعدن الأساسي من التعرض لمزيد من الأكسدة. ونظراً لعدم ترسب أي مادة كيميائية، ولأنه يُعتبر طريقة تخميل ضعيفة نسبياً، سيكون من الصعب جداً اختباره. يمكنك مقارنة الألواح قبل وبعد في غرفة التآكل لرؤية النتائج، ولكنني لست متأكداً من أنه يمكنك اختبار الألواح الفردية وتحديد ما إذا كانت قد خضعت للتخميل بشكل قاطع.

الإجابة: 3. كان من المفهوم لدي أنه يمكنك بسهولة التحقق من حالة التخميل لجزء ما باستخدام محلول كبريتات النحاس وحمض الكبريتيك المخفف. وسيظهر الجزء غير المخمل ترسباً للنحاس.
الاختبارات البسيطة للتخميل هي اختبار كبريتات النحاس المحمض (المشار إليه أعلاه) واختبار سيانيد الحديديك - وكلاهما محدد في مواصفة ASTM ASTM A380 [الرابط يشير إلى المواصفة على TechStreet]. وتتحقق هذه الاختبارات في المقام الأول من وجود الحديد الحر على السطح ولا يمكنها تأكيد إجراء التخميل بحمض النيتريك على وجه التحديد.

كيف يعمل اختبار كبريتات النحاس للتخميل؟ 

لقد سمعت أن إحدى طرق فحص وجود الحديد على سطح جزء من الفولاذ المقاوم للصدأ المخمل هي اختبار كبريتات النحاس. ومما يمكنني فهمه، فإن النحاس يحل محل الحديد نظراً لحقيقة أن الحديد يتأكسد بسهولة أكبر. ويتأكسد الكروم بسهولة أكبر من الحديد، فلماذا لا يحل النحاس أيضاً محل الكروم؟

الإجابة: لن يتم استبدال الكروم والنيكل بواسطة محلول اختبار كبريتات النحاس (الذي يحتوي أيضاً على حمض الكبريتيك)، بل سيتم استبدال Fe (الحديد) فقط أو غيره من المعادن الأقل نبلاً. وإذا كان هناك حديد حر على السطح، فسيتم استبداله بالنحاس، مشكلاً لون النحاس المميز على السطح في هذا الاختبار الذي يستغرق 6 دقائق.

وبالطبع، يجب استخدام هذا الاختبار فقط على الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. ويستخدمه بعض الأشخاص على درجات أخرى، ولكن قد تحصل على نتائج فشل خاطئة.

كيف تفصل الحديد عن الفولاذ المقاوم للصدأ؟

حمض الهيدروكلوريك (Hydrochloric Acid). سوف يطلق فقاعات عند ملامسته للحديد، ويذيبه في النهاية، مما يتيح لك تحديد أيهما هو أو ببساطة إزالة الحديد. "الفولاذ المقاوم للصدأ" هو فولاذ تمت إزالة معظم أو كل الكربون منه.