Что такое пассивация: подробно и доступно о пассивировании металлов

Пассивация | это… Что такое Пассивация?

ТолкованиеПеревод

Пассивация

Оцинкованное ведро — изделие из стали, защищённое цинковым покрытием от коррозии. Цинк выполняет роль протектора, а так как в обычных условиях он покрыт тонким пассивным слоем, покрытие растворяется не слишком быстро.

Пассивация металлов — переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии.

• В технике пассивацией называют технологический процесс защиты металлов от коррозии с помощью специальных растворов.

Содержание 1 Механизм пассивации 2 Виды пассивации 3 Пассивация металлов в технике 3.1 Пассивация 3.2 Наполнение пассивированных покрытий 3. 3 Дополнительные операции 4 Литература 5 Внешние ссылки 5.1 На английском языке

Механизм пассивации

При взаимодействии металлов с теми или иными компонентами растворов (расплавов) в определённом диапазоне потенциалов на поверхности металла образуются адсорбционные или фазовые слои (плёнки). Эти слои образуют плотный, почти непроницаемый барьер, благодаря чему коррозия сильно тормозится или полностью прекращается.

Пассивация проводится химически или электрохимически. В последнем случае создаются условия, когда ионы защищаемого металла под действием тока переходят в раствор, содержащий ионы, способные к образованию очень малорастворимых соединений.

Виды пассивации

• Анодная
• Катодная

Пассивация металлов в технике

Пассивация является одним из методов защиты металлов от коррозии. Часто используется образование на поверхности металла (металлические изделий) защитных слоев — пленок оксидов при действии окислителей.

• Одним из технологических вариантов пассивирования является воронение.

• Для пассивации многих металлов используют растворы на основе окисляющих агентов, способных к образованию труднорастворимых соединений (хроматы, молибдаты, нитраты в щелочной среде и др.)

Пассивация

Наполнение пассивированных покрытий

Дополнительные операции

После пассивации или наполнения пассивирующего покрытия поверхность металла нередко подвергают дополнительной обработке — ингибиторами, окрашиванию или лакированию и др.

Литература

• Томашов Н. Д., Чернова Г. П., Пассивность и защита металлов от коррозии, М., 1965;
• Скорчеллетти В. В., Теоретические основы коррозии металлов, Л., 1973;
• Новаковский В. М., Обоснование и начальные элементы электрохимической теории растворения окислов и пассивных металлов, в сборнике: Коррозия и защита от коррозии, т. 2, М., 1973.

Внешние ссылки

На английском языке

• Henkel Surface Technologies Current owner of Parco-Lubrite (a manganese phosphating process, Parkerizing process) and other conversion coatings/passivation processes. (Parco is a registered trademark of Henkel Surface Technologies.)
• MacDermid Industrial Products, Inc. Owner of numerous trademarked passivation processes.

Wikimedia Foundation.
2010.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Синонимы:

пассивизация, пассивирование

• Пасси Фредерик
• Пассивирование

Полезное

Пассивация металла: особенности и способы проведения

Сегодня огромное распространение получили технологии, позволяющие защитить различные виды металлических изделий от образования ржавчины. Одной из них является пассивация металла, представляющая собой процесс обработки металлического материала в специальных химических растворах, называемых пассиваторами. Чаще всего это вещества неорганического типа, обладающие высокими окислительными свойствами. При контакте с металлом пассиватор переводит его поверхность в так называемое пассивное состояние.

В результате на металлическом изделии появляется защитная ультратонкая пленка, предотвращающая процесс его окисления. Ее толщина может варьироваться исходя из типа металла, а также того, какой именно пассиватор используется. После своего появления защитная пленка (фазовая или адсорбционная) становится своего рода неприступным барьером на пути распространения ржавчины. Это позволяет не только эффективно замедлить коррозийные процессы, но и в некоторых случаях полностью остановить их течение.

Какие виды пассивации существуют?

Пассивация металлов может проводиться с использованием различных принципов, а именно:

• Химического. В этом случае металлическое изделие окунают в специальный химический раствор (или наносят последний на поверхность детали с применением соответствующего инструмента). При этом электрический ток не используется. В некоторых случаях химическое пассивирование металлов может проводиться в условиях комнатной температуры воздуха. В других же случаях требуется подогрев пассиватора.
• Электрохимического. Этот тип пассивации предполагает применение окислительных химических растворов и электрического тока. При воздействии последнего защитный слой образуется из микроскопических частиц вещества, оседающих на поверхности металлического изделия. Особенностью этой технологии является то, что в итоге удается получить более равномерную по своей структуре пленку, обладающую высокой стойкостью к растворению.

Как проводится пассивация различных видов металла?

В первую очередь следует выделить процесс пассивации стального сплава, так как он широко применяется в различных вилах промышленности. В начале поверхность обезжиривают, а затем покрывают ее специальным химическим составом, состоящим из активных веществ. В результате это позволяет сделать металл пассивным, повысив его долговечность и стойкость к атмосферному воздействию. Нередко для этого используется 70-80% раствор нитрита натрия.

Если же речь касается процесса пассивирования меди, то для такой цели, как правило, используют растворы, основным компонентом которых является хром. Это химическое вещество способствует образованию прочной, долговечной пленки. При этом материал будет обладать высокой стойкостью к появлению ржавчины при нахождении в среде, содержащей значительное количество оксидов серы.

Когда нужно провести пассивацию цинка, то следует отметить, что такая процедура требует максимальной концентрации внимания, ведь очень важно, чтобы защитная пленка была настолько тонкой, насколько это возможно. Это вызвано тем, что у цинковых изделий, как правило, и так очень небольшая толщина чистого металла. Поэтому при значительной толщине пленки слой чистого цинка будет еще уменьшен.

Кроме того, в некоторых случаях может потребоваться и процедура пассивации железа. Этот металл особо подвержен образованию ржавчины. Для создания на его поверхности защитной пленки применяют различные виды химических веществ, в том числе раствор серной кислоты.

Отличное советское видео про особенности процесса:

Что такое пассивация? Как пассивировать нержавеющую сталь и зачем. | Stellar Solutions

Почему необходимо пассивировать нержавеющую сталь?

Нержавеющая сталь представляет собой сплав, устойчивый к естественной коррозии. Основным компонентом нержавеющей стали, обеспечивающим коррозионную стойкость, является хром, который в присутствии кислорода образует коррозионностойкий (также известный как пассивный) слой на поверхности нержавеющей стали. Этот слой оксида хрома защищает металл под ним от взаимодействия с окружающей средой вокруг него, вызывающего коррозию. В то время как хром, обычно присутствующий на поверхности, естественным образом создает пассивный слой, сплаву присуще значительное количество железа (около 60-70%, в зависимости от марки нержавеющей стали), которое ограничивает коррозионную стойкость. Также обычным явлением является попадание дополнительного загрязнения железом на поверхность во время производственных процессов, например, через железную пыль в воздухе цеха или контакт с инструментами из углеродистой стали, что еще больше снижает коррозионную стойкость. Решением этих проблем является процесс пассивации.

Что такое пассивация?

Что такое пассивация? Проще говоря, пассивация — это преднамеренное удаление железа с поверхности нержавеющей стали, и существуют разные типы пассивации. Удаление поверхностного железа и загрязнения железом приводит к получению поверхности из нержавеющей стали с низким содержанием железа и высоким содержанием хрома. При большем количестве хрома на поверхности можно получить более толстый слой оксида хрома, что приводит к значительному повышению коррозионной стойкости из-за отсутствия железа, способного реагировать с окружающей средой.

Как безопасно и экономично пассивировать нержавеющую сталь?

Пассивирование нержавеющей стали можно проводить азотной или лимонной кислотой. Однако есть много причин, по которым лучше использовать лимонную кислоту. Многие тесты показали, что пассивация лимонной кислотой более эффективна, чем азотная, потому что она удаляет только железо, оставляя нетронутыми весь хром, никель и другие «хорошие» компоненты. Напротив, азотная кислота также удалит некоторое количество хрома и никеля вместе с железом. Пассивирование лимонной кислотой также намного безопаснее и лучше для окружающей среды. Азотная кислота чрезвычайно токсична для человека, животных и окружающей среды. Для тех, кто считает, что безопасность рабочих имеет первостепенное значение, пассивация лимонной кислотой является очевидным выбором.

CitriSurf для пассивации нержавеющей стали

Мы производим и продаем полную линейку продуктов Citrisurf® для пассивации нержавеющей стали. Пассивирование нержавеющей стали с помощью CitriSurf безопасно, просто, экономично и безвредно для окружающей среды. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить рекомендацию по продукту, адаптированному для вашего конкретного применения, или просмотрите наш список продуктов.

Как насчет металлов, кроме нержавеющей стали?

Это во многом зависит от конкретного контекста. Некоторые другие виды обработки поверхности или покрытия, предназначенные для предотвращения коррозии или разрушения других материалов, также иногда называют «пассивацией». Кроме того, удаление поверхностного загрязнения железом из сплавов, которые в остальном содержат мало железа или вообще не содержат его, с использованием того же процесса, что и для нержавеющей стали, обычно называется пассивацией.

Что такое пассивация и когда она необходима

В физико-химической инженерии это относится к покрытию материала, чтобы он стал пассивным, так что он не подвергается воздействию окружающей среды и не подвергается коррозии. Пассивация включает в себя создание внешнего слоя защитного материала, который наносится в качестве микропокрытия, образующегося в результате химической реакции с основным материалом или образующегося в результате самопроизвольного окисления на воздухе. В качестве метода пассивация представляет собой использование сверхзащитного материала с легким покрытием, такого как оксид металла, для создания защиты от коррозии. Kemet предлагает процесс пассивации на автоматических линиях ультразвуковой очистки.

Какие материалы можно пассивировать

Существует немало материалов, которые можно пассивировать.

• Анодирование алюминия и титана.
• Черные материалы, такие как сталь, где можно использовать конверсионные покрытия, такие как фосфатирование или черное оксидирование, пример изображения напротив обработки черным оксидом.
• Нержавеющая сталь, поверхность которой может быть покрыта оксидом хрома.
• Никель, некоторые приложения содержат фторид никеля.
• Силикон, у вас есть диоксид кремния, который используется в полупроводниковой промышленности.

Пассивация нержавеющей стали

Как вы пассивируете детали из нержавеющей стали после механической обработки и обработки поверхности для предотвращения коррозии? На картинке напротив у вас есть пример микроскопического изображения обработанной поверхности из нержавеющей стали, на правом участке деталь не пассивирована, а на левой стороне пассивирована, как вы можете видеть, не пассивированная образец имеет небольшие пятна коррозии на поверхности нержавеющей стали.

Пассивация — это широко используемый процесс отделки металла для предотвращения коррозии нержавеющей стали, в процессе пассивации используется азотная или лимонная кислота для удаления свободного железа с поверхности, химическая обработка приводит к образованию защитного оксидного слоя, который с меньшей вероятностью вступает в химическую реакцию с воздухом и вызвать коррозию, пассивированная нержавеющая сталь устойчива к ржавчине.

Процесс пассивации основан на стандартах, и два наиболее распространенных стандарта — ASTM A967 и AMS 2700, оба разработаны в США, но они также широко используются в Европе.

В этих стандартах есть определения пассивации. ASTM A967 утверждает, что это химическая обработка нержавеющей стали мягким окислителем, таким как азотная кислота, для удаления свободного железа. В другом стандарте, ASTM A380, говорится, что пассивация представляет собой удаление экзогенного железа или соединений железа с поверхности нержавеющей стали посредством химического растворения, чаще всего путем обработки IO кислотным раствором, который удалит поверхностное загрязнение, но не окажет существенного влияния. самой нержавеющей стали с целью усиления самопроизвольного образования защитной пассивной пленки.

История пассивации

Открыт в 1850-х годах немецким химиком Шёнбейном, который экспериментировал с погружением железа в концентрированную азотную кислоту. Он обнаружил, что железо практически не обладало химической реактивностью по сравнению с железом, которое не подвергалось такой же обработке, и назвал это явление из-за отсутствия химической реактивности «пассивным» состоянием.

Опасения по поводу здоровья и безопасности, связанные с пассивацией нержавеющей стали азотной кислотой, привели к тому, что немецкая компания определила лимонную кислоту как эффективную альтернативу, и многие производители начали применять процесс лимонной кислоты как более безопасную и экологически чистую альтернативу азотной кислоте. Сегодня стандарты для пассивации предлагают методы азотной кислоты, лимонной кислоты или азотной кислоты с дихроматом натрия — три различных варианта, выбор метода в зависимости от требований. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.

Как работает пассивация?

Нержавеющая сталь представляет собой сплав на основе железа, обычно состоящий из железа, никеля и хрома, его коррозионностойкие свойства обусловлены содержанием хрома, когда хром подвергается воздействию кислорода, воздух образует тонкую пленку оксида хрома, которая покрывает нержавеющую сталь. -стальная поверхность и защищает нижележащее железо от ржавчины. Целью пассивации является усиление и оптимизация образования слоя оксида хрома.

Погружение нержавеющей стали в ванну с кислотой растворяет свободное железо с поверхности, оставляя хром нетронутым. Кислота химически удаляет свободное железо, оставляя после себя однородную поверхность с более высокой долей хрома, чем основной материал, поэтому поверхность становится богатой хромом.

Под воздействием кислорода в воздухе после кислотной ванны нержавеющая сталь образует слой оксида хрома в течение следующих 24–48 часов, более высокая доля хрома на поверхности позволяет формировать более толстый более защитный оксид хрома. слой. Удаление свободного железа с поверхности устраняет возможность возникновения коррозии.

Полученный пассивный слой образует химически нереактивную поверхность, защищающую от ржавчины, толщина слоя оксида хрома составляет всего 1-3 нанометра.

Зачем нужна пассивация?

Это постобрабатывающий процесс, который выполняется после шлифовки, сварки, резки и других операций механической обработки, которые воздействуют на нержавеющую сталь. В идеальных условиях нержавеющая сталь естественным образом противостоит коррозии, что может означать, что пассивация не требуется, вы бы считали нержавеющую сталь нержавеющей, но из-за процессов изготовления это не обязательно, поэтому в нормальных условиях любое из следующего может препятствовать коррозии. образование оксидной пленки, предохраняющей его от коррозии.

• Посторонние материалы в производственной среде
• Цеховая грязь и шлифовальная стружка режущие инструменты, встроенные на поверхность деталей из нержавеющей стали, поэтому шлифовка или резка могут привести к попаданию частиц железа

Такие загрязнения должны быть удалены до границ зерен поверхности, чтобы восстановить однородную коррозионно-стойкую поверхность, процесс пассивации устраняет эти проблемы.

Пассивация и травление

В чем разница между пассивацией и травлением? При травлении используются кислоты, которые удаляют поверхность металла для обработки примесей на подуровне, при этом используются довольно сильные кислоты, такие как фтористоводородная кислота, которая является действительно сильной кислотой, травление оставляет большие изменения в металле, поэтому оно намного более агрессивно, в то время как для пассивации используется более мягкая азотная или лимонная кислота. Пассивация не является методом удаления оксидной окалины, которая возникает после сварки, для удаления оксидной окалины требуется травление. Пассивирование обычно не проникает ниже поверхности металла и не изменяет свойства металла, а оксидный слой очень тонкий.

Перед травлением

После травления

Как пассивировать нержавеющую сталь

Стандарты, определяющие процессы пассивирования нержавеющей стали, титана и других материалов, почти во всех спецификациях используют следующие этапы

Сначала , вы очищаете компоненты, поэтому вы удаляете любые загрязнения с поверхности, такие как жир и масла, затем вы пассивируете, поэтому вы выполняете химическую обработку путем погружения в кислотную ванну, обычно азотную или лимонную кислоту, и в-третьих, вы проверяете компоненты на предмет обеспечить эффективность процесса.

В некоторых спецификациях по пассивации нержавеющей стали требуется добавление дихромата натрия в ванну с азотной кислотой, чтобы обеспечить более быстрое образование оксидного слоя или пассивирующей пленки. Однако дихромат натрия является высокотоксичным соединением шестивалентного хрома, поэтому в качестве альтернативы они включают использование ультразвуковых аппаратов и лимонной кислоты для стимулирования образования кислорода на поверхности металла, пока материал все еще погружен в кислотную ванну, поэтому комбинация лимонной кислоты а ультразвук представляет собой более безопасный и экологически чистый метод.

Резервуары для обработки обычно находятся в резервуаре с кислотой в течение 20–30 минут при температуре от комнатной до примерно 65 градусов Цельсия.

Процесс пассивации для предотвращения коррозии

Как правило, вы начинаете с щелочной очистки с помощью ультразвука, чтобы удалить все загрязнения, масла и другие посторонние материалы. Обезжиренный чистый компонент затем тщательно промывают деионизированной или обратноосмотической водой, затем иммерсионной ванной с азотной или лимонной кислотой для стадии пассивации, чтобы полностью растворить любое свободное железо и сульфиты и ускорить образование пассивной пленки или оксидного слоя, а затем деионизированной водой. В высокоточных производствах обычно следует каскадная или двухступенчатая промывка, затем сушка, а затем тестирование результата пассивации с использованием соляного тумана, высокой влажности и т. д. или проверка процессов пассивации на желаемое качество.

Важно, чтобы в кислотном растворе не было загрязняющих веществ, так как возможно явление, называемое внезапным воздействием, которое портит внешний вид деталей. Также важно обеспечить чистую воду, RO или DI воду без хлоридов.

Тщательная очистка деталей перед кислотной ванной, ультразвуковая очистка является очень хорошим способом очистки деталей, поэтому наличие этапа ультразвуковой очистки с щелочным очистителем в начале гарантирует тщательную чистоту перед этапом пассивации и позволяет избежать многих проблем.

Избегайте смешивания различных марок стали в партии, обычно резервуары и корзины изготавливаются из 316 для обеспечения согласованности, чтобы было меньше различий между марками оборудования и обрабатываемых материалов.

Когда требуется пассивация?

Из-за нормативных требований, например, в аэрокосмической, медицинской и пищевой промышленности, у вас есть нормативные требования или оборудование, изготовленное из определенных материалов, которое должно быть пассивировано в соответствии с определенным стандартом и процессом. В аэрокосмической промышленности типы компонентов, которые могут потребовать пассивации;

• Детали из нержавеющей стали
• Приводы
• Гидравлические приводы
• Компоненты шасси
• Тяги управления
• Компоненты выхлопа реактивных двигателей
• Крепления кабины 900 32

В медицинской промышленности типы компонентов, для которых может потребоваться пассивация;

• Ортопедические имплантаты
• Хирургические инструменты
• Минимально инвазивные устройства (например, искусственный сердечный клапан)

Ряду материалов, используемых в медицинской промышленности, потребуется пассивация, нержавеющая сталь, кобальт-хром и титан, и это лишь некоторые из них.