Passivation ay Ang proseso ng passivation ng mga metal ay nangangahulugan ng paglikha ng mga manipis na pelikula sa ibabaw upang maprotektahan laban sa kaagnasan

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang mga tradisyonal na paraan ng pagprotekta sa mga metal mula sa kaagnasan ay mas maliit at mas maliit ang posibilidad na matugunan ang mga teknikal na kinakailangan na nalalapat sa mga katangian ng pagganap ng mga kritikal na istruktura at materyales. Ang mga bearing beam sa mga frame ng bahay, mga linya ng pipeline at mga cladding ng metal ay hindi magagawa nang walang mekanikal na proteksiyon ng kalawang lamang pagdating sa pangmatagalang paggamit ng produkto. Ang isang mas epektibong diskarte sa proteksyon ng kaagnasan ay ang electrochemical method at, lalo na, ang passivation. Isa ito sa mga paraan ng paggamit ng mga aktibong solusyon na bumubuo ng proteksiyon at insulating film sa ibabaw ng workpiece.

Pangkalahatang-ideya ng teknolohiya

Passivation ay dapat na maunawaan bilang ang proseso ng pagbuo ng isang manipis na pelikula sa isang metal na ibabaw, ang istraktura kung saannailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagtutol. Bukod dito, ang mga pag-andar ng patong na ito ay maaaring magkakaiba - halimbawa, sa mga electrolyte ng baterya, hindi lamang nito pinahaba ang buhay ng serbisyo ng mga electrodes, ngunit binabawasan din ang intensity ng self-discharge. Mula sa punto ng view ng proteksyon ng kaagnasan, ang passivation ay isang paraan upang madagdagan ang paglaban ng isang materyal sa isang agresibong kapaligiran na naghihikayat sa pagbuo ng kalawang. Ang parehong mekanismo ng pagbuo ng isang protective-insulating coating ay maaaring magkakaiba. Sa panimula ay magkaiba ang mga pamamaraan ng electrochemical at kemikal, ngunit sa parehong mga kaso, ang huling resulta ay ang paglipat ng panlabas na istraktura ng workpiece sa isang hindi aktibong estado ng kemikal.

Principle of electrochemical anti-corrosion protection

Ang pangunahing salik sa electrochemical passivation ay ang epekto ng isang panlabas na kasalukuyang sa target na ibabaw. Sa sandali ng pagpasa ng kasalukuyang cathode sa pamamagitan ng corroding metal na istraktura, ang mga potensyal na pagbabago nito sa negatibong direksyon, na nagbabago din sa likas na katangian ng proseso ng ionization ng mga molekula ng workpiece. Sa ilalim ng mga kondisyon ng anodic exposure mula sa gilid ng isang panlabas na polarizer (karaniwan para sa acid media), maaaring kailanganin ang pagtaas ng kasalukuyang. Ito ay kinakailangan upang sugpuin ang polarizer at pagkatapos ay makamit ang ganap na proteksyon laban sa kaagnasan. Gayunpaman, sa pagtaas ng passivation ng ibabaw dahil sa panlabas na kasalukuyang, ang pagpapalabas ng hydrogen ay tumataas, na humahantong sa hydrogenation ng metal. Bilang resulta, magsisimula ang proseso ng hydrogen dissolution sa istruktura ng metal, na sinusundan ng pagkasira sa mga pisikal na katangian ng workpiece.

Cathodeparaan ng proteksyon

Ito ay isang uri ng electrochemical anti-corrosion insulation na gumagamit ng technique ng paglalagay ng cathodic current. Ngunit ang pamamaraang ito ay maaaring ipatupad sa iba't ibang paraan. Halimbawa, sa ilang mga kaso sa produksyon, ang isang sapat na potensyal na paglilipat ay ibinibigay sa pamamagitan ng pagkonekta sa bahagi sa isang panlabas na kasalukuyang pinagmumulan bilang isang katod. Ang anode ay isang inert auxiliary electrode. Ang pamamaraang ito ay nagsasagawa ng passivation ng mga seams pagkatapos ng hinang, pinoprotektahan ang mga platform ng metal ng mga istruktura ng pagbabarena at mga pipeline sa ilalim ng lupa. Kabilang sa mga bentahe ng cathodic passivation method ang kahusayan sa pagsugpo sa iba't ibang uri ng mga proseso ng kaagnasan.

Bilang karagdagan sa pangkalahatang pinsala sa kalawang, ang pitting at intergranular corrosion ay pinipigilan. Ang ganitong mga pamamaraan ng cathodic electrochemical action bilang proteksiyon at galvanic ay ginagawa din. Ang pangunahing tampok ng mga pamamaraang ito ay ang paggamit ng isang mas electronegative na metal bilang isang polarizer. Ang elementong ito ay nakikipag-ugnayan sa protektadong produkto at nagsisilbing anode, na nawasak sa panahon ng operasyon. Karaniwang ginagamit ang mga katulad na paraan kapag nag-insulate ng maliliit na istruktura, bahagi ng mga gusali at istruktura.

Paraan ng proteksyon ng anode

Sa anodic insulation ng mga bahaging metal, ang potensyal ay nagbabago sa isang positibong direksyon, na nag-aambag din sa paglaban ng ibabaw sa mga proseso ng kaagnasan. Ang bahagi ng enerhiya ng inilapat na kasalukuyang anode ay ginugol sa ionization ng metalmga molekula, at ang iba pang bahagi - upang sugpuin ang cathodic reaction.

Kabilang sa mga negatibong salik ng diskarteng ito ay ang mataas na rate ng pagkatunaw ng metal, na hindi maihahambing sa rate ng pagbabawas ng reaksyon ng kaagnasan. Sa kabilang banda, magkano ang nakasalalay sa metal kung saan inilalapat ang passivation. Ang mga ito ay maaaring parehong aktibong dissolving mga materyales at mga bahagi na may hindi kumpletong mga elektronikong layer, ang istraktura kung saan sa passive state ay nag-aambag din sa pagpepreno at mga reaksyon ng pagkawasak. Ngunit sa anumang kaso, upang makamit ang isang makabuluhang epekto ng proteksyon laban sa kaagnasan, ang paggamit ng malalaking anode na alon ay kinakailangan.

Mula sa puntong ito ng view, ang paraang ito ay hindi ipinapayong gamitin para sa panandaliang pagpapanatili ng pagkakabukod, gayunpaman, ang mababang gastos sa enerhiya para sa pagpapanatili ng superimposed na kasalukuyang ganap na nagbibigay-katwiran sa anodic passivation. Siyanga pala, ang nabuong sistema ng proteksyon sa hinaharap ay nangangailangan ng kasalukuyang lakas na 10-3 A/m lang2.

Paggamit ng mga chemical inhibitor

Isang alternatibong teknolohikal na diskarte sa pagtaas ng resistensya ng mga metal kapag tumatakbo sa mga agresibong kapaligiran. Ang mga inhibitor ay nagbibigay ng chemical passivation, na nagpapababa sa intensity ng dissolution ng mga metal at, sa iba't ibang antas, nag-aalis ng mga mapaminsalang epekto ng corrosion damage.

Sa kanyang sarili, ang isang inhibitor ay, sa isang kahulugan, isang analogue ng superimposed na kasalukuyang, ngunit may pinagsamang pagkilos ng kemikal o electrochemical. Ang mga organic at inorganic na sangkap ay kumikilos bilang mga activator ng proteksiyon na pelikula, at mas madalas -espesyal na napiling kumplikadong mga compound. Ang pagpasok ng isang inhibitor sa isang agresibong kapaligiran ay nagdudulot ng mga pagbabago sa istraktura ng ibabaw ng metal, na nakakaapekto sa mga kinetic electrode reactions.

Ang pagiging epektibo ng proteksyon ay depende sa uri ng metal, mga panlabas na kondisyon at ang tagal ng buong proseso. Kaya, sa pangmatagalang panahon, ang pagpapatahimik ng hindi kinakalawang na asero ay mangangailangan ng mas maraming mapagkukunan ng enerhiya upang malabanan ang isang agresibong kapaligiran kaysa sa kaso ng tanso o bakal. Ngunit ang mekanismo ng pagkilos ng inhibitor mismo ay gaganap pa rin ng mahalagang papel.

Inhibitors-passivators

Active corrosion protection ayon sa mga prinsipyo ng pagbuo ng passive resistance ay maaaring mabuo ng iba't ibang inhibitor. Kaya, ang mga compound ng adsorption sa anyo ng mga anion, cation, at neutral na molekula ay malawakang ginagamit, na maaaring magkaroon ng kemikal at electrostatic na epekto sa ibabaw ng metal. Ang mga ito ay unibersal na paraan ng proteksyon laban sa kaagnasan, ngunit ang epekto nito ay nababawasan sa mga kapaligiran kung saan nangingibabaw ang polarisasyon ng oxygen. Halimbawa, ang isang espesyal na inhibitor na may mga katangian ng oxidizing ay dapat gamitin upang ipasa ang hindi kinakalawang na asero. Kabilang dito ang mga molybdates, nitrite, at chromates, na lumilikha ng oxide film na may positibong polarization shift na sapat upang makapaglabas ng mga molekula ng oxygen. Sa ibabaw ng metal, nangyayari ang chemisorption ng mga nagreresultang oxygen atoms, na humaharang sa mga pinakaaktibong bahagi ng coating at lumilikha ng karagdagang potensyal na pabagalin ang dissolution reaction ng metal structure.

Ang paggamit ng passivation sa proteksyon ng semiconductors

Ang pagpapatakbo ng mga elemento ng semiconductor sa ilalim ng mataas na boltahe ay nangangailangan ng isang espesyal na diskarte sa proteksyon ng kaagnasan. Kaugnay ng mga ganitong kaso, ang passivation ng metal ay ipinahayag sa pabilog na paghihiwalay ng aktibong rehiyon ng bahagi. Ang isang proteksyon sa gilid ng kuryente ay nabuo gamit ang mga diode at bipolar transistors. Ang planar passivation ay nagsasangkot ng paglikha ng isang proteksiyon na singsing, pati na rin ang patong sa mala-kristal na ibabaw na may salamin. Ang isa pang paraan ng mesa passivation ay nagsasangkot ng pagbuo ng isang groove upang mapataas ang maximum na pinapayagang antas ng stress sa ibabaw ng isang structural metal crystal.

Pagbabago ng anti-corrosion film

Ang coating na nabuo bilang resulta ng passivation ay nagbibigay-daan sa iba't ibang karagdagang reinforcement. Maaari itong maging plating, chrome plating, pagpipinta at paggawa ng conservation film. Ginagamit din ang mga paraan ng pantulong na pagpapalakas ng proteksyon laban sa kaagnasan. Para sa zinc coatings, ang mga espesyal na solusyon ay binuo batay sa mga bahagi ng polymer at chromium. Para sa isang regular na galvanized na balde, maaaring gumamit ng flushing non-reactive additives.

Konklusyon

Ang kaagnasan ay isang mapanirang proseso na maaaring magpakita mismo sa iba't ibang paraan, ngunit sa bawat kaso ito ay nag-aambag sa pagkasira ng ilang mga katangian ng pagpapatakbo ng metal. Posibleng ibukod ang paglitaw ng mga naturang proseso sa iba't ibang paraan, pati na rin ang paggamit ng mga marangal na metal, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang nabawasan sa una.sensitivity ng kalawang. Gayunpaman, dahil sa ilang partikular na pinansyal at teknolohikal na dahilan, ang paggamit ng karaniwang proteksyon laban sa kaagnasan o ang paggamit ng mga metal na may mataas na resistensya sa kaagnasan ay hindi laging posible.

Ang pinakamainam na solusyon sa mga ganitong kaso ay ang pagpapatahimik - ito ay medyo abot-kaya at epektibong paraan ng pagprotekta sa mga metal ng iba't ibang uri. Ayon sa ilang kalkulasyon, ang isang elektrod na may tamang napiling inhibitor ay maaaring sapat na upang maprotektahan laban sa kaagnasan ang isang 8-kilometrong linya ng pipeline sa ilalim ng lupa. Tulad ng para sa mga disadvantages, ang mga ito ay ipinahayag sa teknikal na kumplikado ng paggamit ng mga electrochemical passivation na pamamaraan sa prinsipyo.