Passivering är Processen för passivering av metaller innebär skapandet av tunna filmer på ytan för att skydda mot korrosion

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Traditionella metoder för att skydda metaller från korrosion är mindre och mindre benägna att uppfylla de tekniska krav som gäller för prestandaegenskaper hos kritiska strukturer och material. Lagerbalkar i husramar, rörledningar och metallbeklädnader klarar sig inte utan enbart mekaniskt rostskydd när det gäller långvarig användning av produkten. Ett mer effektivt tillvägagångssätt för korrosionsskydd är den elektrokemiska metoden och i synnerhet passivering. Detta är ett av sätten att använda aktiva lösningar som bildar en skyddande och isolerande film på arbetsstyckets yta.

Tekniköversikt

Passivering ska förstås som processen att bilda en tunn film på en metallyta, vars strukturkännetecknas av högt motstånd. Dessutom kan funktionerna hos denna beläggning vara olika - till exempel i batterielektrolyter förlänger det inte bara elektrodernas livslängd utan minskar också intensiteten av självurladdning. Ur korrosionsskyddssynpunkt är passivering ett sätt att öka ett materials motståndskraft mot en aggressiv miljö som provocerar utvecklingen av rost. Samma mekanism för bildandet av en skyddande isolerande beläggning kan vara olika. Elektrokemiska och kemiska metoder är fundament alt olika, men i båda fallen blir det slutliga resultatet övergången av arbetsstyckets yttre struktur till ett kemiskt inaktivt tillstånd.

Principen för elektrokemiskt korrosionsskydd

Nyckelfaktorn vid elektrokemisk passivering är effekten av en extern ström på målytan. I ögonblicket för passage av katodströmmen genom den korroderande metallstrukturen ändras dess potential i negativ riktning, vilket också förändrar arten av joniseringsprocessen av arbetsstyckets molekyler. Under förhållanden med anodexponering från sidan av en extern polarisator (typiskt för sura medier), kan en ökning av strömmen krävas. Detta är nödvändigt för att undertrycka polarisatorn och därefter uppnå fullt korrosionsskydd. Men med ökad passivering av ytan på grund av extern ström ökar frisättningen av väte, vilket leder till hydrering av metallen. Som ett resultat börjar processen för väteupplösning i metallstrukturen, följt av en försämring av arbetsstyckets fysikaliska egenskaper.

Katodskyddsmetod

Detta är en sorts elektrokemisk rostskyddsisolering som använder tekniken att applicera katodisk ström. Men denna metod kan implementeras på olika sätt. Till exempel, i vissa fall i produktionen, tillhandahålls en tillräcklig potentialförskjutning genom att ansluta delen till en extern strömkälla som en katod. Anoden är en inert hjälpelektrod. Denna metod utför passivering av sömmar efter svetsning, skyddar metallplattformar av borrkonstruktioner och underjordiska rörledningar. Fördelarna med den katodiska passiveringsmetoden inkluderar effektivitet i att undertrycka olika typer av korrosionsprocesser.

Förutom allmänna rostskador förhindras gropbildning och intergranulär korrosion. Sådana metoder för katodisk elektrokemisk verkan som skyddande och galvaniska praktiseras också. Huvuddragen i dessa tillvägagångssätt är användningen av en mer elektronegativ metall som en polarisator. Detta element är i kontakt med den skyddade produkten och fungerar som en anod, som förstörs under operationen. Liknande metoder används vanligtvis vid isolering av små konstruktioner, delar av byggnader och konstruktioner.

Anodskyddsmetod

Med anodisolering av metalldelar skiftar potentialen i positiv riktning, vilket också bidrar till ytans motståndskraft mot korrosionsprocesser. En del av energin hos den applicerade anodströmmen spenderas på jonisering av metallmolekyler och den andra delen - för att undertrycka den katodiska reaktionen.

Bland de negativa faktorerna med detta tillvägagångssätt är den höga upplösningshastigheten för metallen, som är ojämförlig med hastigheten för reduktion av korrosionsreaktionen. Å andra sidan kommer mycket att bero på den metall som passivering tillämpas på. Dessa kan vara både aktivt upplösande material och delar med ofullständiga elektroniska lager, vars struktur i passivt tillstånd också bidrar till broms- och destruktionsreaktioner. Men i alla fall, för att uppnå en betydande effekt av korrosionsskydd, krävs användning av stora anodströmmar.

Ur denna synvinkel är denna metod inte tillrådlig att använda för kortvarigt underhåll av isolering, men låga energikostnader för att bibehålla den överlagrade strömmen motiverar fullt ut anodpassivering. Förresten, det bildade skyddssystemet i framtiden kräver en strömstyrka på endast 10-3 A/m2.

Användning av kemiska hämmare

Ett alternativt tekniskt tillvägagångssätt för att öka motståndskraften hos metaller vid drift i aggressiva miljöer. Inhibitorer ger kemisk passivering, vilket minskar intensiteten av upplösning av metaller och i varierande grad eliminerar de skadliga effekterna av korrosionsskador.

I sig själv är en inhibitor på sätt och vis en analog till den överlagrade strömmen, men med en kemisk eller elektrokemisk kombinerad verkan. Organiska och oorganiska ämnen fungerar som aktivatorer av skyddsfilmen, och oftare -speciellt utvalda komplexa föreningar. Införandet av en inhibitor i en aggressiv miljö orsakar förändringar i metallytans struktur, vilket påverkar de kinetiska elektrodreaktionerna.

Skyddets effektivitet beror på typen av metall, yttre förhållanden och hela processens varaktighet. Passiveringen av rostfritt stål kommer alltså på sikt att kräva mer energiresurser för att motverka en aggressiv miljö än vad gäller mässing eller järn. Men verkningsmekanismen för själva hämmaren kommer fortfarande att spela en nyckelroll.

Inhibitors-passivators

Aktivt korrosionsskydd enligt principerna för bildandet av passivt motstånd kan bildas av olika inhibitorer. Således används i stor utsträckning adsorptionsföreningar i form av anjoner, katjoner och neutrala molekyler, som kan ha en kemisk och elektrostatisk effekt på en metallyta. Dessa är universella medel för korrosionsskydd, men deras effekt minskar i miljöer där syrepolarisering dominerar. Till exempel måste en speciell inhibitor med oxiderande egenskaper användas för att passivera rostfritt stål. Dessa inkluderar molybdater, nitriter och kromater, som skapar en oxidfilm med en positiv polarisationsförskjutning som är tillräcklig för att frigöra syremolekyler. På metallens yta sker kemisorption av de resulterande syreatomerna, vilket blockerar de mest aktiva områdena av beläggningen och skapar en ytterligare potential att bromsa upplösningsreaktionen av metallstrukturen.

Användningen av passivering i skyddet av halvledare

Funktion av halvledarelement under hög spänning kräver en speciell strategi för korrosionsskydd. I förhållande till sådana fall uttrycks passiveringen av metallen i den cirkulära isoleringen av den aktiva delen av delen. Ett elektriskt kantskydd bildas med hjälp av dioder och bipolära transistorer. Planpassivering involverar skapandet av en skyddande ring, samt beläggning av den kristallina ytan med glas. En annan metod för mesa-passivering involverar bildandet av ett spår för att öka den maxim alt tillåtna spänningsnivån på ytan av en strukturell metallkristall.

Modifiering av korrosionsskyddsfilm

Beläggningen som bildas som ett resultat av passivering tillåter en mängd ytterligare förstärkningar. Det kan vara plätering, kromplätering, målning och att skapa en konserveringsfilm. Metoder för hjälpförstärkning av korrosionsskydd som sådant används också. För zinkbeläggningar utvecklas speciallösningar baserade på polymer- och kromkomponenter. För en vanlig galvaniserad hink kan spolande icke-reaktiva tillsatser användas.

Slutsats

Korrosion är en destruktiv process som kan yttra sig på olika sätt, men i varje enskilt fall bidrar den till att vissa driftsegenskaper hos metallen försämras. Det är möjligt att utesluta förekomsten av sådana processer på olika sätt, liksom användningen av ädelmetaller, som kännetecknas av en initi alt reduceradrostkänslighet. På grund av vissa ekonomiska och tekniska skäl är det inte alltid möjligt att använda standardkorrosionsskydd eller metaller med hög korrosionsbeständighet.

Den optimala lösningen i sådana fall är passivering - det är en relativt prisvärd och effektiv metod för att skydda metaller av olika slag. Enligt vissa beräkningar kan en elektrod med en korrekt vald inhibitor räcka för att skydda mot korrosion av en 8 kilometer lång underjordisk rörledning. När det gäller nackdelarna uttrycks de i den tekniska komplexiteten i att använda elektrokemiska passiveringsmetoder i princip.