Pasivacija je Proces pasiviranja kovin pomeni ustvarjanje tankih filmov na površini za zaščito pred korozijo

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Za tradicionalne metode zaščite kovin pred korozijo je vse manj verjetno, da bodo izpolnjevale tehnične zahteve, ki veljajo za zmogljivostne lastnosti kritičnih struktur in materialov. Nosilni nosilci v hišnih okvirjih, cevovodih in kovinskih oblogah ne morejo brez mehanske zaščite pred rjo, ko gre za dolgotrajno uporabo izdelka. Učinkovitejši pristop k protikorozijski zaščiti je elektrokemična metoda in zlasti pasivacija. To je eden od načinov uporabe aktivnih raztopin, ki tvorijo zaščitno in izolacijsko folijo na površini obdelovanca.

Pregled tehnologije

Pasivacijo je treba razumeti kot proces oblikovanja tankega filma na kovinski površini, katerega strukturaza katero je značilna visoka odpornost. Poleg tega so funkcije tega premaza lahko različne - na primer v elektrolitih akumulatorjev ne samo, da podaljša življenjsko dobo elektrod, ampak tudi zmanjša intenzivnost samopraznjenja. Z vidika protikorozijske zaščite je pasivizacija način za povečanje odpornosti materiala na agresivno okolje, ki izzove razvoj rje. Enak mehanizem nastanka zaščitno-izolacijskega premaza je lahko drugačen. Elektrokemijske in kemične metode se bistveno razlikujejo, vendar bo v obeh primerih končni rezultat prehod zunanje strukture obdelovanca v kemično neaktivno stanje.

Načelo elektrokemične protikorozijske zaščite

Ključni dejavnik pri elektrokemični pasivizaciji je učinek zunanjega toka na ciljno površino. V trenutku prehoda katodnega toka skozi korodirano kovinsko strukturo se njegov potencial spremeni v negativno smer, kar spremeni tudi naravo procesa ionizacije molekul obdelovanca. V pogojih anodne izpostavljenosti s strani zunanjega polarizatorja (tipično za kisle medije) bo morda potrebno povečanje toka. To je potrebno za zatiranje polarizatorja in posledično doseganje popolne protikorozijske zaščite. Vendar pa se s povečano pasivizacijo površine zaradi zunanjega toka sproščanje vodika poveča, kar vodi do hidrogeniranja kovine. Posledično se začne proces raztapljanja vodika v kovinski strukturi, čemur sledi poslabšanje fizikalnih lastnosti obdelovanca.

katodanačin zaščite

To je nekakšna elektrokemična protikorozijska izolacija, ki uporablja tehniko uporabe katodnega toka. Toda ta metoda se lahko izvaja na različne načine. Na primer, v nekaterih primerih v proizvodnji je zadosten potencialni premik zagotovljen s priključitvijo dela na zunanji vir toka kot katodo. Anoda je inertna pomožna elektroda. Ta metoda izvaja pasiviranje šivov po varjenju, ščiti kovinske ploščadi vrtalnih konstrukcij in podzemne cevovode. Prednosti metode katodne pasivizacije vključujejo učinkovitost pri zatiranju različnih vrst korozijskih procesov.

Poleg splošnih poškodb zaradi rje je preprečena luknjasta in intergranularna korozija. Izvajajo se tudi takšne metode katodnega elektrokemičnega delovanja, kot sta zaščitna in galvanska. Glavna značilnost teh pristopov je uporaba bolj elektronegativne kovine kot polarizatorja. Ta element je v stiku z zaščitenim izdelkom in deluje kot anoda, ki se med delovanjem uniči. Podobne metode se običajno uporabljajo pri izolaciji majhnih konstrukcij, delov zgradb in objektov.

Način zaščite anode

Pri anodni izolaciji kovinskih delov se potencial premakne v pozitivno smer, kar prispeva tudi k odpornosti površine na korozijske procese. Del energije uporabljenega anodnega toka se porabi za ionizacijo kovinemolekule, drugi del pa - za zatiranje katodne reakcije.

Med negativnimi dejavniki tega pristopa je visoka stopnja raztapljanja kovine, ki je neprimerljiva s hitrostjo zmanjšanja korozijske reakcije. Po drugi strani pa bo veliko odvisno od kovine, na katero je uporabljena pasivizacija. To so lahko tako aktivno topljivi materiali kot deli z nepopolnimi elektronskimi plastmi, katerih struktura v pasivnem stanju prav tako prispeva k reakcijam zaviranja in uničenja. V vsakem primeru pa je za dosego pomembnega učinka protikorozijske zaščite potrebna uporaba velikih anodnih tokov.

S tega vidika te metode ni priporočljivo uporabljati za kratkotrajno vzdrževanje izolacije, vendar nizki stroški energije za vzdrževanje superponiranega toka v celoti opravičujejo anodno pasivizacijo. Mimogrede, oblikovani zaščitni sistem v prihodnosti zahteva trenutno moč le 10-3 A/m2.

Uporaba kemičnih inhibitorjev

Alternativni tehnološki pristop za povečanje odpornosti kovin pri delovanju v agresivnih okoljih. Inhibitorji zagotavljajo kemično pasivizacijo, ki zmanjša intenzivnost raztapljanja kovin in v različni meri odpravi škodljive učinke korozijskih poškodb.

Sam po sebi je inhibitor v nekem smislu analog superponiranega toka, vendar s kemičnim ali elektrokemičnim kombiniranim delovanjem. Organske in anorganske snovi delujejo kot aktivatorji zaščitnega filma, pogosteje pa -posebej izbrane kompleksne spojine. Vnos inhibitorja v agresivno okolje povzroči spremembe v strukturi kovinske površine, kar vpliva na kinetične reakcije elektrod.

Učinkovitost zaščite bo odvisna od vrste kovine, zunanjih pogojev in trajanja celotnega postopka. Tako bo dolgoročno pasivacija nerjavnega jekla zahtevala več virov energije za boj proti agresivnemu okolju kot v primeru medenine ali železa. Toda mehanizem delovanja samega zaviralca bo še vedno imel ključno vlogo.

Inhibitorji-pasivatorji

Aktivno protikorozijsko zaščito po principih oblikovanja pasivne odpornosti lahko tvorijo različni inhibitorji. Tako se široko uporabljajo adsorpcijske spojine v obliki anionov, kationov in nevtralnih molekul, ki imajo lahko kemični in elektrostatični učinek na kovinsko površino. To so univerzalna sredstva protikorozijske zaščite, vendar se njihov učinek zmanjša v okoljih, kjer prevladuje polarizacija kisika. Na primer, za pasiviranje nerjavnega jekla je treba uporabiti poseben inhibitor z oksidacijskimi lastnostmi. Sem spadajo molibdati, nitriti in kromati, ki ustvarjajo oksidni film s pozitivnim polarizacijskim premikom, ki zadostuje za sproščanje molekul kisika. Na površini kovine pride do kemisorpcije nastalih atomov kisika, ki blokira najbolj aktivna področja prevleke in ustvarja dodaten potencial za upočasnitev reakcije raztapljanja kovinske strukture.

Uporaba pasivizacije pri zaščiti polprevodnikov

Delovanje polprevodniških elementov pod visoko napetostjo zahteva poseben pristop k protikorozijski zaščiti. V takih primerih se pasivacija kovine izraža v krožni izolaciji aktivnega območja dela. Električna robna zaščita je oblikovana s pomočjo diod in bipolarnih tranzistorjev. Planarna pasivacija vključuje ustvarjanje zaščitnega obroča in prekrivanje kristalne površine s steklom. Druga metoda mešane pasivizacije vključuje oblikovanje utora za povečanje največje dovoljene stopnje napetosti na površini strukturnega kovinskega kristala.

Sprememba protikorozijske folije

Prevleka, ki nastane kot posledica pasiviranja, omogoča različne dodatne ojačitve. To je lahko prevleka, kromiranje, barvanje in ustvarjanje konzervacijskega filma. Uporabljajo se tudi metode pomožne krepitve protikorozijske zaščite kot take. Za cinkove premaze se razvijajo posebne rešitve na osnovi polimernih in kromovih komponent. Za navadno pocinkano vedro se lahko uporabijo splakovalni nereaktivni dodatki.

Sklep

Korozija je destruktiven proces, ki se lahko manifestira na različne načine, vendar v vsakem primeru prispeva k poslabšanju določenih operativnih lastnosti kovine. Pojav takšnih procesov je mogoče izključiti na različne načine, pa tudi uporabo žlahtnih kovin, za katere je značilna sprva zmanjšanaobčutljivost na rjo. Vendar pa zaradi določenih finančnih in tehnoloških razlogov uporaba standardne protikorozijske zaščite ali uporaba kovin z visoko korozijsko odpornostjo ni vedno mogoča.

Optimalna rešitev v takih primerih je pasivacija – je relativno ugodna in učinkovita metoda zaščite kovin različnih vrst. Po nekaterih izračunih je lahko ena elektroda s pravilno izbranim inhibitorjem dovolj za zaščito pred korozijo 8-kilometrskega podzemnega cevovoda. Slabosti pa se izražajo v načelni tehnični zahtevnosti uporabe metod elektrokemične pasivacije.