Blog Ko Buijs - Oxidatie van het roestvast staaloppervlak

Als er zonder beschermgas of niet in vacuüm wordt gewerkt, kunnen zich tijdens hoge thermische belastingen zware oxidelagen vormen op het roestvast staal oppervlak. Hierbij wordt dan vooral gedacht aan warmtebehandelingen bij hoge temperaturen maar ook wel in mindere mate aan het lasproces. Bij langdurige verhitten, kunnen deze oxidelagen ontstaan over het gehele oppervlak van het werkstuk. Dergelijke oxiden zijn donker van kleur omdat deze lagen veel dikker zijn geworden door de langere verhittingsduur. Het is van groot belang dat deze ongewenste lagen grondig worden verwijderd. Het verwijderen hiervan doet men namelijk niet alleen voor het uiterlijk, maar vooral om een goede corrosiebestendigheid te verkrijgen. Een andere belangrijke motivatie om deze laag te verwijderen is de chroomverarming die heeft plaatsgevonden aan het oppervlak. Voldoende chroom is nodig om een goede weerstand tegen corrosie te realiseren. Het verwijderen van de ontstane verbrande oxidehuid, kan zowel mechanisch als d.m.v. het beitsproces plaatsvinden.


Blog Ko Buijs - Innomet Consultancy BV


Roestvast staal dankt zijn corrosiebestendigheid aan een taaie dichte oxidehuid die transparant en kleurloos is. Zodra de oxidatie verder gaat, krijgt deze huid uiteindelijk een donkerbruin of zelfs zwartachtig uiterlijk. Deze huid is poreus op microschaal waardoor het niet meer de bescherming tegen corrosie kan geven zoals de bedoeling is. Vooral het kleine chloor-ion zal door deze microporositeit naar binnen dringen om het gezonde materiaal aan te tasten. Het veel grotere zuurstofmolecuul ziet geen kans om ook afdoende binnen te dringen om enige passivatie te bieden. Het gevolg is dan corrosie zodra dit roestvast staal component in een elektrolyt wordt geplaatst. Daarom is het van belang dat deze verbrande huid in zijn geheel gestript wordt.



Voorbeeld van een geoxideerde laag na het atmosferisch gloeien.


De gevormde verdikte oxidehuid, die bij de verhitting is ontstaan, bestaat uit meerdere laagjes. Elke nieuw gevormde laag beschermt de onderliggende lagen in een zekere graad. Deze ongewenste oxidatie is vooral het geval na een atmosferische warmtebehandeling. Tijdens onbeschermd lassen ontstaan deze oxidelagen ook maar die zijn over het algemeen beduidend minder dik. Bij een atmosferische warmtebehandeling ontstaat een gelaagde oxidestructuur met een oxidatiegraad die van buiten naar binnen afneemt. Het meest geoxideerde materiaal van de buitenste laag is echter zeer hard en behoorlijk bestand tegen aantasting van allerlei zuren. Voor het verwijderen van deze laag moeten feitelijk mechanische middelen worden gebruikt. Echter vanwege de hardheid van de toplaag is dit in de praktijk ook veelal een moeizame opgave. Het beitsen van deze lagen is echter wel mogelijk. Door de microscheurvorming kan de beitsvloeistof doordringen in de onderliggende oxidelagen. Deze dieper gelegen lagen zullen veel gemakkelijker oplossen dan de toplagen. Na de beitsbehandeling komen daardoor de buitenste harde lagen los te liggen, die vervolgens gemakkelijk mechanisch kunnen worden verwijderd. Als het beitsen desgewenst enige keren wordt herhaald, is het uiteindelijk mogelijk alle oxiden te verwijderen.


Dat is niet geheel zonder risico want men moet oppassen dat bepaalde plaatsen niet te sterk worden aangetast. Dat noemt men ook wel een overbeitsing. Als er bijvoorbeeld niet gepolijst hoeft te worden, is het meestal efficiënter om een zo groot mogelijke hoeveelheid van de oxiden eerst door stralen te verwijderen en daarna pas te beitsen. Oxiden, die ontstaan door plaatselijke verhitting als gevolg van het lassen, bestaan in het algemeen uit betrekkelijk dunne lagen. Deze kunnen grotendeels worden verwijderd door te schuren met roestvaste staalwol of borstelen met roestvaste staalborstels. Als de oxidelagen hiervoor te dik zijn, kan gekozen worden voor het slijpproces. Eventueel kan in plaats van slijpen een straalbewerking worden toegepast. Indien mocht blijken dat deze mechanische methoden niet afdoende effect hebben, kunnen de laatste oxideresten het beste worden weggenomen door een beitsbehandeling. Omdat deze oxidatie alleen op de lasplaatsen voorkomt, wordt het beitsmiddel in vloeibare vorm met de kwast of als een pasta lokaal aangebracht. Het is dan wel noodzakelijk dat er voor een goede ventilatie wordt gezorgd want de dampen, die er vanaf komen, kunnen zelfs longaandoeningen veroorzaken. Ook kan tegenwoordig gebruikt gemaakt worden van een handzaam apparaat dat deze aanloopkleuren elektrolytisch verwijdert. Het zal verder duidelijk zijn dat genoemde problemen niet zullen ontstaan indien de producten in een inerte omgeving worden gegloeid. Dat wordt ook wel blank gloeien genoemd.