Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Обогнал время. В 1836-ом году нашелся физик, определивший причину пассивации металлов. Зрил в корень Майкл Фарадей. Это английский экспериментатор. Он предположил, что пассивация связана с окислым налетом на поверхности металлов.

На заявление Фарадея не обратили внимание. Больше повезло Владимиру Кистяковскому. Это уже отечественный физик. Он высказался в поддержку английского коллеги из прошлого спустя 100 лет.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

На фото физик Владимир Кистяковский

Кистяковский развил взгляды Фарадея, оформив в общеизвестную теорию. Однако, есть и вторая теория пассивации… Впрочем, для начала разберемся с самим понятием.

Что такое пассивация?

Процесс пассивации – это снижение химической активности металла. Имеется в виду склонность к коррозии. Не секрет, что изделия на основе железа, никеля, хрома, алюминия и еще ряда металлов вступают в реакцию с кислородом атмосферы и воды.

Во взаимодействии участвуют атомы, соприкасающиеся с ней, то есть, поверхностные. Итогом реакции становится ржавчина. Понятием принято обозначать окиси железа, но налет образуется и на прочих металлах.

Исключением являются благородные элементы, к примеру, золото и платина. Они химически инертны, поэтому и ценятся. Ржавчина не разъедает их, драгоценности хранятся миллионы лет.

Пассивация металлов – это образование той же «ржавчины», но немного в другом виде. Поверхности покрывают не только оксидными пленками, но и фосфатными, сульфатными, хлоридными.

Их состав зависит от того, с каким металлом ведется работа. Химическая пассивация является резким уменьшением скорости его коррозии. С одной стороны, пленка на поверхности – итог разрушения материала. С другой, покрытие защищает нижние слои металла. Чтобы продлить его жизнь достаточно пленки толщиной в несколько десятков нанометров.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

На фото процесс пассивации

Альтернативный взгляд на пассивацию поверхности сводится к абсорбции ею кислорода. Он погружается в поверхностные поры металла. При этом, увеличивается валентность его атомов. Это снижает их химическую активность. Кстати, кислород можно взять не только из атмосферы или воды. Далее, ознакомимся со средами для пассивации.

Среды для пассивации

Разные металлы по-разному реагируют на окислительные среды. Так, пассивация железа осуществляется в концентратах серной и азотной кислот. Это сильные окислители.

Металл вступает в кратковременное взаимодействие с ними, но скорость реакции резко падает с образованием поверхностной пленки или же повышения валентности верхних атомов.

Пассивация азотной кислотой малой насыщенности для железа неэффективна, как и для алюминия, никеля, хрома. Слабые же окислители пассивируют, к примеру, магний и титан.

Коррозию последнего блокирует даже речная вода. Воздействовать ею на металл можно двумя способами. Первый – простой контакт, обмазывание или окунание поверхности.

Второй способ называется электрохимическим. В этом случае через раствор для пассивации пропускают ток. Под его действием защитная пленка получается равномерной.

Именно такую формирует, к примеру, пассивация меди. Ток пропускают через хромосодержащие растворы. Именно в них медь приобретает наибольшую стойкость к коррозии.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Медь после пассивации

Пассивация алюминия связана с бихроматом калия, точнее, его раствором. Требуется малая добавка фтороводорода. Для удовлетворительных результатов достаточно простой химической блокировки поверхности.

Как видно, окислительные растворы для пассивации бывают комплексными. Возьмем, к примеру, 200 граммов дихромата натрия и 10 миллилитров серной кислоты. Это «рецепт» смеси для пассивации цинков.

Пропорции взяты из расчета на 1 литр воды. Но, важно и время выдержки металла в растворе. Так, 5-секундное погружение даст радужную пленку с зелеными всполохами. Полуминутная пассивация цинка приводит уже коричневому, бурому налету.

Подготовка к пассивации

Что понимают под термином «пассивация металлов» разобрали. Из вышесказанного понятно, что окислитель должен взаимодействовать с поверхностью обрабатываемого изделия.

Но, как взаимодействовать, если металл грязный? Реакция пройдет между окислителем и сторонними элементами, а не атомами сплава. Поэтому, пассивация хрома, железа и прочих металлов проводится после их очистки.

Она сводится к мытью или ошкуриванию. Последнее, как правило, делают наждачной бумагой. Уже после готовится электролит, или простой окислительный раствор.

В случае электролитического процесса в подготовительные работы входит отлаживание нужной силы тока. Успешно  пассивация латуни, хрома, железа и прочих металлов проходит при 12-градусной величине напряжения.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

На фото оборудование для пассивации металлов

То есть, поток электронов в растворе должен быть неспешным. Под действием тока, кстати, на поверхность металлов можно завести любые атомы. Можно сделать золотое, платиновое, палладиевое напыления. Потребуются катод и анод.

Пассивация электрохимическая осуществляется на специальных аппаратах. Они имеются в свободной продаже. Установки компактны, но дорогостоящи. Модели дешевле 100 000 рублей продают редко.

Как правило, стоимость аппаратов начинается от 200 000. Ценник обусловлен многофункциональностью техники. Кроме пассивации машины, как правило, выполняют обезжиривание поверхностей, удаляют с них окислы, полируют и даже ставят маркировки.

Применение пассивации

Понятно, что пассивация продлевает век металлических изделий, но каких и в каких случаях. Начнем с машин. В них часто присутствуют элементы, подверженные коррозии. Если эти элементы в зоне видимости, они подлежат покраске.

Нельзя допустить, чтобы из-под декоративно-защитного слоя проступила ржавчина. Поэтому, перед покраской осуществляется пассивация. Ряд растворов для нее не только дает пленку на поверхности деталей, но и обезжиривает их.

Некоторые пассиваторы, не смотря на свою эффективность, под запретом. В Евросоюзе, к примеру, запретили оксид хрома. Он токсичен. Однако, прочие пассиваторы уступают опасному соединению в эффективности.

Европейские производители автомобилей и предметов домашнего обихода вынуждены искать действенные альтернативы. Одна из них – сложные фториды циркония. Это дорогостоящие вещества, что влияет на цену конечной продукции.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

На фото наглядно виден результат пассивации

Пассивация стали осуществляется на паровых турбинах. Оксид хрома здесь не нужен. Интерес в другом. Возникает вопрос, зачем нужна пассивация нержавеющей стали, она ведь нержавеющая.

Однако, и такой сплав может разрушаться, если постоянно контактирует с агрессивными средами. В качестве последних могут выступить детали из иных видов стали, подверженных коррозии, или  элементы сварки.

На швах, порой, остаются частички железа. Этого достаточно, чтобы ржаветь начала даже нержавеющая сталь. Вот и проводятся зачистка и последующая пассивация швов, а иногда, и всех изделий.

Работает метод пассивации и в зуботехническом деле. В частности, обработке подвергаются импланты. Их нижняя часть – винты, вмонтированные в челюстную кость. На винты наносится пломбировочный материал, а сверху – коронка.

Прибегают к имплантированию, когда зуб удален, не осталось даже корней. Так вот, нижний винт выполняется из надежных, но не драгоценных сплавов. Чтобы избежать их разрушения в челюсти, что может привести к заражению, проводят пассивацию.

Пассивация серебра, стали, латуни и прочих металлов часто проводится с декоративной целью. Уже говорилось, что кратковременная выдержка в окислительном растворе дает тонкую, радужную пленку.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

На фото гаечный ключ без применения пассивации металла

Она блестит и переливается. В итоге, краны, ручки дверей, сливы ванн и раковин выглядят привлекательно. К тому же, защитная пленка исключает возможность аллергии на изделие. Во многие сплавы, к примеру, добавляют никель.

Примерно четверть людей не переносят его, наблюдают покраснения кожи и испытывают ее зуд. Подобная реакция бывает на сплавы для бижутерии. Поэтому, добросовестные производители пассивируют украшения.

Кстати, суть понятия сводится к «пассивности». Именно от этого существительного образован термин. Цель метода – сделать металлы химически пассивными, заставить их отказаться от вступления во взаимодействия с прочими веществами.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-passivaciya-opisanie-osobennosti-i-primenenie-passivacii/

Пассивация

В современном мире используется большое количество методов для предотвращения образования коррозии на поверхности разных видов металлов. Вещества, которые для этого применяются, покрывают поверхность тонкой пленкой, которая не дает металлам окисляться.

По толщине защитная пленка быть разной. Она зависит от наносимого на металлы состава. Также для проведения процедуры защиты металлов от коррозии применяются методы, которые основаны на изменении их свойств. Пассивация относится именно к такой категории процессов.

Пассивация поверхностей

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Практически все металлы являются достаточно прочными материалами. Однако на их структуру и общее состояние может повлиять обычный кислород или жидкость.

Под влиянием агрессивной среды на поверхности металлических изделий скапливается налет, который представляет собой коррозию.

Он опасен тем, что под его влиянием структура металла разрушается, и изделие из него становится непригодным для дальнейшего использования.

В современном мире широкое применение нашла пассивация. Она представляет собой не легкую процедуру. С этим справиться без определенных знаний практически невозможно.

Процедура заключается в том, чтобы растворить верхнюю часть металла при помощи анода. При этом молекулы распадаются на вещества, которые обладают разным уровнем заряда.

Для того чтобы ионы приобрели упорядоченный вид к металлу проводят электрический ток с низким уровнем напряжения, который составляет всего 6-12 вольт.

Ионы делятся на положительно заряженные и отрицательно заряженные. Во время прохождения через металл электрического тока положительно заряженные частицы стремятся к катоду, а отрицательно заряженные к аноду.

Именно на аноде образуются оксиды металлов, которые и являются результатом расщепления верхнего металлического слоя.

В итоге на поверхности обрабатываемого металла появляется очень тонкая защитная пленка, которая обладает уникальными защитными качествами.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

В современных отраслях промышленности данная процедура является достаточно востребованной. Она помогает защищать металлические поверхности от появления коррозии.

Процесс пассивации применяется в тех ситуациях, когда есть необходимость в тщательной подготовке поверхности для нанесения лакокрасочного покрытия.

Также данная процедура является незаменимой на тех предприятиях, где металлическим предметам приходится очень часто осуществлять взаимодействие с агрессивной окружающей средой.

Пассивация металлов является полезной процедурой, которая делает эти вещества пассивными. Она позволяет им сохранять свои свойства на длительное время. Тонкая пленка обладает отличным уровнем защиты, который придает металлам дополнительную прочность и твердость.

Процесс пассивации

  • Пассивация металла: принцип, назначение, виды
  • Процедуру пассивации можно осуществлять на производственных предприятиях или в домашних условиях.
  • Она состоит их нескольких этапов:

Перед любыми процедурами по защите металлических поверхностей от коррозии используется их подготовка. Она заключается в том, чтобы сделать поверхность максимально более чистой, чтобы наносимым на поверхность металлов веществам было легче проникать в их структуру. Для начала следует удалить с металла все загрязнения. Сделать это можно путем мыться и отшкуривания при помощи наждачной бумаги.

  • Приготовление электролита
Читайте также:  Техника безопасности при работе на сверлильных станках

На втором этапе необходимо подготовить вещество, которое будет способствовать под воздействием небольшого тока образованию тонкой пленки, защищающей от коррозийного налета.

  • Проведение электрического тока

На данном этапе необходимо провести электрический ток с небольшим уровнем напряжения.

Важно: Для достижения наилучшего результата величина электрического напряжения не должна быть более двенадцати градусов.

  • Обработка металла после процедуры пассивации

На заключительном этапе проводится проверка металла на прочность. Поверяется его устойчивость к влиянию окружающей среды.

Виды пассивации

В настоящее время по способу проведения пассивации выделяются следующие виды пассивации:

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Данный вид пассивации заключается в том, чтобы нанести на поверхность металла солей и кислых растворов наряду с электролитом. В итоге проведения данной процедуры на поверхности металла оседают заряженные частицы, которые образую тонкую пленку, обеспечивающую надежную защиту от коррозии.

Данная процедура подразумевает обработку металлов химическими реагентами, которые образуют на их поверхности защитную пленку. Для этого применяются растворы, которые состоят из никеля, хрома и других элементов. Они делают структуру металла более плотной и твердой.

Пассивация металла

По видам металлов пассивация может быть представлена такими процессами, как:

Данный вид пассивации применяется на многочисленных производственных предприятиях. Он дает возможность после обезжиривания поверхности наносить на поверхность металла активных веществ, которые сделают металла пассивным. Изделия из обработанной таким образом стали получаются прочными долговечными.

Видео пассивации стали.

Для данного вида пассивации характерно использование растворов, сделанных на основе хрома. Данное вещество образует на поверхности плотную пленку, которая делает металла более прочным.

В настоящее время не редко используется пассивации цинка. Стоит отметить, что во время данной процедуры необходимо быть предельно внимательным, чтобы пленка покрытия была максимально тонкой. Это нужно по той причине, что у цинковых изделий толщина материала итак не относится к разряду больших. Если пленка будет толстой, то толщина металла еще уменьшится.

Видео пассивации цинков.

Железо является одним из самых известных металлов, которые подвержены образованию на их поверхности коррозии. Именно по этой причине для защиты изделий из данного материала рекомендуется использовать специализированные методы. Пассивация данного металла проводится в растворе серной кислоты. В результате на поверхности металла образуется тонкая защитная пленка.

Источник: http://lkmprom.ru/clauses/tekhnologiya/passivatsiya-chto-predstavlyaet-soboy-tekhnologiya/

Технология пассивации металла, виды и составы

Пассивация — это формирование на поверхности металла тонких оксидных или солевых пленок, которые защищают его от внешней коррозии. Такое покрытие препятствует контакту металла с кислородом и агрессивными средами.

При пассивировании защитные пленки могут образовываться на металлической поверхности как естественным, так и искусственным путем.

В первом случае они состоят из оксидов химических элементов, входящих в состав самого металла, а во втором могут включать в себя оксиды и соли других химических элементов.

Например, чистый алюминий естественным способом образует очень стойкую оксидную пленку, поэтому устойчив к большинству видов коррозии. А вот изделия из его сплавов, содержащих химически активные компоненты, уже нуждаются в искусственной коррозионной защите и поэтому подвергаются пассивированию в солевых растворах.

Пассивацию широко применяют для защиты поверхностей изделий из стали, меди, никеля, алюминия и их сплавов. Даже защитные цинковые и кадмиевые покрытия пассивируют солями хрома для повышения их коррозионной и механической стойкости.

Пассивирование металла вызывает образование на его поверхности слоя оксидов или солей толщиной в несколько микрон, что практически не влияет на геометрические размеры изделий.

С другой стороны, такие пленки могут снижать контактную проводимость основного материала, но, как правило, в меньшей степени, чем слой корродированного металла.

Суть и описание процесса пассивации металла

При пассивировании поверхности металлических изделий обрабатывают растворами химических соединений, обладающих окислительными свойствами. В этой роли чаще всего выступают кислоты, нитриты и растворы солей хрома (реже — молибдена).

Нанесение раствора на поверхность металлических заготовок производится методом погружения или вручную, с помощью специального оборудования.

Применяемые при пассивировании растворы обычно состоят из основного реагента и нескольких добавок, ускоряющих и стабилизирующих процесс пассивации.

В общем виде процесс пассивирования состоит из следующих этапов:

  1. Механическая очистка поверхностей изделия.
  2. Химическое обезжиривание в растворе едкого натра и кальцинированной соды.
  3. Промывка в проточной горячей, а затем холодной воде.
  4. Пассивирование в течение заданного времени.
  5. Нейтрализация в растворе кальцинированной соды.
  6. Промывка путем многократного погружения в проточную холодную воду.
  7. Сушка в сушильном шкафу или обдувом теплого воздуха.
  8. Контроль качества поверхности после пассивирования производится визуальным или инструментальным способом. При неудовлетворительном результате процесс пассивирования повторяется, начиная с п. 1.

В приведенном примере описан технологический процесс пассивации с использованием стационарного производственного оборудования. Для пассивирования поверхностей изделий на месте их установки применяют ручные приводные инструменты и приспособления (см. фото ниже).

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Свойства пассивированного металла и его применение

После пассивации на поверхности металла образуется устойчивый к коррозии слой, который в случае применения хроматов к тому же имеет повышенную механическую прочность. Некоторые металлы и сплавы склонны к естественной пассивации. Это особенно характерно для алюминия и нержавеющей стали с присутствием хрома.

Но в случае нарушения структуры и химического состава поверхностного слоя они также могут подвергаться коррозии. При пассивировании нержавеющей стали для создания стойкой поверхностной защиты используется ее собственный хром, который, соединяясь с кислородом, образует плотную оксидную пленку.

Все изделия из нержавеющей стали, работающие в агрессивных средах, заранее подвергаются пассивации, что помогает избежать (или отсрочить) их коррозию.

Пассивация железа и его сплавов в виде конструкционных и специальных сталей обычно проводится по покрытию из никеля, цинка или кадмия с использованием солей хрома.

Такое пассивирование укрепляет поверхностный слой и позволяет эксплуатировать стальные изделия в течение длительного периода без опасности коррозии, а в случае ее проявления обрабатывать только пораженные участки.

Пассивирование меди и ее сплавов (бронзы и латуни) выполняется как в защитных, так и в декоративных целях с применением хроматных растворов. В этом случае на поверхности медного изделия образуется тонкая прозрачная пленка, предохраняющая металл от окисления и сохраняющая его товарный вид.

Пассивирование серебра проводят для этих же целей с применением аналогичных технологий.

Виды пассивирования

По методу нанесения покрытия пассивирование бывает двух видов: химическое и электрохимическое.

Кроме того, разновидности этой технологии классифицируют по типу химического элемента, из соединений которого образуется поверхностная пленка (хроматирование, никелирование, молибденирование и другие).

Кроме того, выделяют естественную пассивацию — процесс образования защитного слоя у ряда металлов и сплавов под воздействием атмосферного и растворенного в воде кислорода.

Химическое

Химическое пассивирование происходит в результате притяжения отрицательных ионов растворенных в воде солей к поверхности металла, атомы которого имеют положительный потенциал. Для этого металлические изделия, предварительно очищенные и обезжиренные, помещаются в специальную ванну, заполненную соответствующим раствором.

Основным компонентом в таком электролите является соль металла, образующего защитную пленку на поверхности изделия. Химическая пассивация также может выполняться по месту установки изделия.

В этом случае все процессы, начиная от очистки и заканчивая пассивацией, нейтрализацией и обмывкой, выполняются вручную с помощью специального оборудования.

Электрохимическое

Электрохимическая пассивация основана на принципах гальванотехники. В этом случае металлические заготовки также помещаются в ванну с электролитом, но осаживание пассивирующего слоя происходит не в пассивном режиме, а под воздействием тока, протекающего через электролитический раствор.

При такой пассивации положительный потенциал подается на заготовку, а отрицательный — на корпус ванны. При использовании электрохимического способа защитная пленка образуется быстрее и получается более ровной. Но такая технология дороже химической пассивации, т. к.

в ней применяется более сложное оборудование и происходит расход электроэнергии.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Содержание составов для пассивации

В состав растворов для пассивации цветных металлов в качестве основного реагента чаще всего входят хроматы калия и натрия, а также хромовый ангидрид. Для создания кислой среды в такие электролиты добавляют различные кислоты и соли, состав которых влияет на скорость создания и равномерность защитной пленки.

Пассивирование меди проводят в растворах, содержащих в небольших количествах серную кислоту. При обработке алюминия в состав электролитов включают фосфорную кислоту, а для пассивации цинка и кадмия используют добавки в виде азотной и серной кислот.

Содержание пассивирующих растворов для обработки изделий из стали зависит от их состава и часто включает в себя азотную кислоту и ее соли.

Все соли хрома (особенно шестивалентного) очень токсичны. Поэтому проводить хромовую пассивацию металлических изделий можно только на специализированных производствах, имеющих соответствующие системы очистки и водоотведения, а также специально обученный персонал.

Нигде не пишут, каким образом выполняется пассивирование солями хрома непосредственно в местах установки оборудования. Как в этих случаях удаляют химические реагенты? Или при такой обработке применяют другие составы? Если кто-нибудь располагает информацией по данному вопросу, поделитесь, пожалуйста, в х к нашей статье.

Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/passivatsiya.html

Пассивация металлов

Процесс пассивации металлов означает создание на поверхности тонких пленок с целью защиты от коррозии. Эти пленки, образующиеся под воздействием растворов, создают плотный, почти непроницаемый барьер, благодаря чему коррозия сильно тормозится или полностью прекращается.

Существует несколько теорий механизма пассивации металлов:

  • Пленочная теория причину пассивности поверхности металла процессу коррозии объясняет образованием тончайшего, часто невидимого слоя из соединений металла;
  • По адсорбционной теории механизм защиты металлов объясняется насыщением валентности поверхностных атомов путем образования химических связей с адсорбирующимися атомами кислорода;
  • По электрохимическому механизму предполагается ионизация адсорбированного кислородного атома, вызывающего сдвиг электродного потенциала металла в положительную сторону, что способствует пассивации поверхности.

Процесс пассивации металлов чаще проводят с целью кратковременной защиты стальных деталей от воздействия окружающей среды. Эффективность такого метода защиты от коррозии определяется условиями пассивирования, составом металла, а также состоянием его поверхности.

Читайте также:  Труборезы для стальных труб: виды, особенности, видео

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Травление детали перед пассивацией.

Наибольшее повышение стойкости против коррозии достигается при пассивировании легированных сталей.

Пассивация металлов может проводится химически или электрохимически. Для химической пассивации малоуглеродистых сталей рекомендуется 9 – 10% -ный раствор бихромата калия. При комнатной температуре обработку ведут в течение 1 часа, а при нагреве до 60ºС – в течение 20 минут.

Электрохимически пассивацию металлов проводят для холоднокатаной стали в электролите, содержащем 20 – 30 г/л бихромата калия, 20 – 25 г/л фосфата натрия и 5 г/л едкого натрия, при температуре 80 – 85ºС в течение 3 – 5 секунд. Анодная плотность тока 8 – 10 А/дм2.

Для защиты стальных изделий при межоперационном хранении используют растворы, содержащие  0,2 – 0,5% NaNO2 и 0,3 – 0,5% Na2CO3. При комнатной температуре время обработки 30 – 40 минут, при 60 – 70ºС достаточно 5 – 10 минут.

В нейтральной среде детали можно обрабатывать 25 – 30% — ным раствором NaNO2. После высыхания на поверхности металла остается слой кристаллов нитрита натрия, который хорошо предотвращает коррозию в атмосфере с высокой влажностью.

  • Для временной консервации деталей рекомендуется применять растворы нитрита натрия с добавкой глицерина, что повышает их вязкость и способствует образованию на поверхности металла тонкого пассивирующего слоя.
  • Пассивирование легированных сталей производят в концентрированных растворах азотной кислоты, которая является сильным окислителем, иногда добавляют двухромовокислый калий.
  • Для стали Х18Н9Т раствор содержит азотную кислоту 400 – 800 г/л, время обработки при комнатной температуре 30 – 60 минут; для стали 2Х13 в составе раствора: азотная кислота 270 – 300 г/л, бихромат калия 20 – 25 г/л, температура 40 – 45ºС, время 15 – 20 минут.
  • После пассивации металлов внешний вид поверхности не меняется.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Пассивация поверхности.

Необходимо следить, чтобы во время пассивации металлов  не происходило газовыделения, которое свидетельствует о начале процесса травления.

Перед операцией пассивации металлов необходимо детали подготовить: провести обезжиривание (см. «Обезжиривание поверхности»)  и травление («Травление поверхности. Часть1»). С поверхностей деталей, прошедших термическую обработку, должна быть удалена окалина (см.«Травление поверхности. Часть 2»).

  1. После пассивации металлов проводят тщательную промывку в проточной воде и нейтрализацию слабым (20 – 30 г/л) раствором аммиака.
  2. Процесс пассивирования металлов широко применяется для защиты внутренней поверхности трубопроводов и теплообменного оборудования путем внешнего воздействия электрического поля, в результате чего металл на внутренней поверхности трубопровода пассивируется и не поддается коррозии.
  3. По вопросам разработки технологии пассивации металлов обращайтесь к нам!

Внимание! Учебный курс по гальванике! Узнать подробнее…

Запись опубликована в рубрике В помощь технологам. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Источник: http://blog.tep-nn.ru/?p=3128

Что такое пассиватор металла?

Назад к списку статей

Чтобы придать изделиям красивый внешний вид, защитить их от коррозии и увеличить эксплуатационный период, применяется пассивация. Производится она с помощью специальных средств, называемых пассиваторами.

Ими осуществляется обработка металла, после которой тот становится неактивным. Пассиватор является препятствием к образованию на поверхности металла коррозийного слоя.

Существует технологический процесс, при котором металл защищается от образования оксидной плёнки, в результате которой образовывается ржавчина.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

Что представляет собой пассивации металлов

Все изделия, изготавливаемые из металлов, кроме инертных, при «благоприятных условиях» реагируют с кислородом и водой, в результате чего происходит коррозия. При пассивации снижается химическая активность металлов, они становятся, менее подвержены коррозии.

Можно сказать, что пассивация, это тот же налет, что и ржавчина, но сделанный искусственным путём, происходит покрытие оксидной, фосфатной, сульфатной и хлоридной плёнкой. Состав пассиваторов зависит от типа металла, а сама пассивация значительно снижает скорость появления коррозии.

Для продления жизни нижним слоям металла, достаточно нанести очень тонкий слой плёнки на поверхность изделия.

Пассивация металлов

Все металлы неодинаково реагируют на ту или иную среду. Поэтому для разных типов металлов осуществляется определённая пассивация.

Есть слабые окислители, пассивирующие магний, титан, а также сильные, хорошо воздействующие на алюминий, хром.

Для железа используют серную и азотную кислоты высокой интенсивности, после кратковременного воздействия образуется пленка, и реакция прекращается.

Способы пассивации металлов:

  • 1.Контакт материала с пассиватором осуществляется посредствам вмакивания в жидкость, обмазывания или опрыскивания.
  • 2.При контакте металла с пассиватором через него пропускают электрический ток, это позволяет воспроизвести равномерную и стойкую защиту.

Электрохимический способ применяют, к примеру, для пассивации меди. Для этого используют специальные хромосодержащие составы, через которые пропускают электрический ток.

Для алюминия используется фтороводородная смесь, дихромата натрия и серная кислота применяются для пассивации цинка.

Как видите, для каждого металла существуют свои пассиваторы, более того, зачастую они состоят из нескольких компонентов.

Если вам нужно пассивировать определённый метал, не стоит экспериментировать, лучше купить уже готовый состав. Процесс пассивирования не долгий, иногда достаточно и нескольких секунд.

Стоит знать, что чем дольше вы будете производить пассивацию, тем характернее станут изменения на поверхности.

Но здесь тоже всё индивидуально, к примеру, после погружения цинкового изделия в раствор на 3-5 секунд, образуется радужная плёнка с зеленоватым отливом, а продержав его в растворе 30 секунд, вы получите коричневый налёт. Поэтому сроки выдержки при пассивации крайне важны.

Не следует забывать и о том, что пассивация, это процесс, происходящий на поверхности. Если же металл будет грязным или ржавых, реакция произойдёт не с самим металлом, а примесями и сторонними частицами.

Поэтому перед тем, как производить обработку пассиватором, надлежит обработать изделие, вымыть или зачистить, в зависимости от типа загрязнения. Если задействуется электрохимический способ обработки, здесь должны соблюдаться необходимые условия, к примеру, при пассивации латуни, железа, необходимо определённое напряжение.

Купить качественные пассиваторы металла фирмы ADDAPT можно в компании «Руссо Индастриал», сделав запрос нашем на сайте.

Источник: https://RussoIndustrial.ru/articles/docs/chto-takoe-passivator-metalla/

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.

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

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:

Источник: http://xn--80affkvlgiu5a.xn--p1ai/slovar/passivaciya-metalla-osobennosti/

Пассивация металлов — АСГАРД-Сервис

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

Пассивация металла: принцип, назначение, виды

В технике пассивацией называют технологический процесс защиты металлов от коррозии с помощью специальных растворов или процессов, приводящих к созданию оксидной пленки.

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.

Пассивация металлов в технике

Пассивация является одним из методов защиты металлов от коррозии. Часто на поверхности металлов используется защитные слои – пленки оксидов при действии окислителей.

Читайте также:  Хромель: химический состав, свойства, термопары

Одним из технологических вариантов пассивации 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.)

Оцинкованные детали часто пассивируют, подвергая хроматированию.

Пассивирование применяется для защиты от внутренней коррозии трубопроводов, котельного и теплообменного оборудования.

Для этого, приложив к трубопроводу направленное радиально (то есть поперек оси трубы) электрическое поле, возможно электрически оттянуть свободные электроны металла, находящегося на внутренней поверхности трубы, по направлению к внешней поверхности. В результате металл на внутренней поверхности трубопровода не может вступить в химическую реакцию.

Пассивация нержавеющей стали

Несмотря на высокую устойчивость нержавеющей стали к коррозии, для нее также желательна дополнительная защита, которую позволяет получить такой технологический процесс как пассивация.

В случае, когда большому риску подвержены даже изделия из нержавеющей стали, необходимость в выполнении процедуры пассивации очевидна.

Обусловленность высокой коррозионной устойчивости нержавеющих сталей

Суть такого явления, как коррозия, состоит в том, что поверхность металла под воздействием негативных внешних факторов и окружающей среды начинает разрушаться.

Что характерно, коррозия из-за постоянного окисления поражает металл слой за слоем, постепенно разрушая внутреннюю структуру стали.

Во многих случаях локализовать пораженные участки внутренней структуры металла уже не имеет смысла, поэтому стальные изделия приходится заменять на новые.

Пассивация как технология, позволяющая обеспечить надежную защиту стали от коррозии, лежит в основе создания такого уникального металла, каким является нержавеющая сталь. В химическом составе преимущественного большинства сталей, относящихся к нержавеющей категории, могут содержаться различные элементы:

  • Никель;
  • Молибден;
  • Кобальт;
  • Ниобий;
  • Марганец.

Основным легирующим элементом таких сталей, количество которого в их составе может варьироваться в пределах 12–20%, является хром. Добавление различных легирующих элементов в состав нержавеющих сталей позволяет придать им требуемые физико-химические характеристики, но именно хром отвечает за коррозионную устойчивость стального сплава.

Чтобы сделать металл устойчивым к еще более агрессивным средам, к числу которых относятся соляная, серная и другие кислоты, в нем не только увеличивают количественное содержание хрома, но и добавляют в его состав такие элементы, как медь, молибден, никель и др. Иными словами, выполняют пассивирование металла, то есть увеличивают его пассивность к коррозионным процессам.

Пассивация, при которой в химический состав нержавеющей стали добавляют соответствующие легирующие элементы – не единственное условие высокой коррозионной устойчивости металла. Чтобы защитные свойства нержавеющей стали оставались на высоком уровне, оксидная пленка на ее поверхности, состоящая преимущественно из оксида хрома, должна быть целой, иметь однородный химический состав и толщину.

Причины возникновения коррозии

Несмотря на то, что в химическом составе нержавеющей стали должны содержаться пассиваторы, значительно повышающие ее коррозионную устойчивость, ее поверхность и внутренняя структура могут подвергаться коррозии.

Основной причиной, по которой нержавеющая сталь начинает разрушаться, является недостаточное или неравномерное содержание в ее химическом составе хрома. Вызвать коррозию также может контакт с металлом, который отличается значительно меньшей устойчивостью к окислению.

Часто подвергаются разрушению изделия из нержавейки, которые были соединены между собой по технологии сварки. Даже если нержавеющая сталь отличается очень высоким качеством, после сварки она может покрыться слоем ржавчины.

Чтобы избежать таких негативных явлений, сварные швы, при помощи которых выполнено соединение изделий из нержавейки, необходимо тщательно зачищать и полировать.

Такая процедура позволяет удалить с поверхности сварного шва и самих изделий из нержавейки остатки менее устойчивого к коррозии металла, который был использован для выполнения сварочных работ.

Очень часто на поверхность нержавейки частички менее устойчивого к коррозии металла попадают и в тех случаях, когда его обработка выполняется в непосредственной близости от стальных изделий.

Если рядом пилят, шлифуют или выполняют другие виды обработки обычного металла, то его частички, попав на нержавеющую сталь, обязательно станут источниками ее коррозии. На нержавейке они могут появиться и в том случае, если вы решите выполнить ее обработку инструментом, который до этого взаимодействовал с обычным металлом.

Именно поэтому инструменты, особенно относящиеся к режущему типу, желательно использовать для выполнения обработки только однотипных материалов.

Наиболее критичным местом на поверхности изделий из нержавейки, с точки зрения возникновения и развития коррозионных процессов, является сварной шов. Именно поэтому важны не только тщательная зачистка, шлифовка и полировка места сформированного сварного соединения, но и его пассивация, для чего используются различные кислотные растворы.

Обработка сварных соединений на нержавейке, после которой и выполняется химическое пассивирование, осуществляется при помощи металлической щетки и шлифовальной машинки. При этом важно следить за тем, чтобы используемые при пассивации инструменты не реагировали до этого с обычным металлом, частички которого могут стать источником развития коррозионных процессов.

Чтобы проверить, не присутствует ли на поверхности нержавейки включений обычного металла, можно воспользоваться двумя способами:

  • Обработка водным раствором азотной кислоты и ферроцианида калия.

Места на поверхности изделия, на которых присутствуют включения свободного железа, после выполнения такой обработки сразу окрасятся в синий цвет. Следует отметить, что такой способ проверки используют преимущественно в условиях производственных лабораторий.

  • Смачивание обычной водой.

Изделие выдерживают в таком состоянии на протяжении нескольких часов. Если на нержавейке присутствуют включения свободного железа, то участки с такими включениями начнут покрываться ржавчиной.

Обеспечить такие условия эксплуатации изделий из нержавеющей стали, чтобы они не контактировали с другими металлами и агрессивными средами, а также не подвергались механическим повреждениям, практически невозможно. Именно поэтому необходима упомянутая выше технологическая операция – пассивирование.

Дополнительную степень защиты, которую выполняет пассивация, часто стараются обеспечить:

  • Трубным конструкциям из нержавейки;
  • Крепежным элементам;
  • Корпусным элементам конструкций и механизмов, эксплуатируемых в морской воде.

Между тем пассивация не всегда целесообразна даже для изделий подобного назначения.

Во многих случая пассивирование является нецелесообразным, и даже может ухудшить защитные свойства стали. Прежде, чем выполнять пассивацию, следует проанализировать условия эксплуатации изделия, чтобы окончательно решить – нужна ли его поверхности дополнительная защита.

Пассивация, если решение о ее выполнении принято, должна обеспечивать получение цельного и равномерного по толщине защитного слоя, что достигается строгим соблюдением технологического процесса. Как правило, пассивацию выполняют в тех случаях, когда дополнительная защита необходима внешней, а не внутренней поверхности изделия из нержавеющей стали.

Суть такого процесса, как пассивация, заключается в том, что поверхность изделия из нержавеющей стали обрабатывают специальным раствором, основу которого составляет азотная, а в некоторых случаях и лимонная кислота.

Иногда такой раствор могут дополнять незначительным количеством (2-6%) бихромата натрия.

Химический состав такого раствора, а также такие параметры, как температура нагрева и время выдержки, зависят от марки обрабатываемой нержавеющей стали.

Источник: https://asgard-service.com/terms/passivaciya-metallov/

Пассивация металлов — это… Что такое Пассивация металлов?

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 или процессов, приводящих к созданию оксидной плёнки.

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

Пассивация металлов в технике

Пассивация является одним из методов защиты металлов от коррозии. Часто используется образование на поверхности металла (металлических 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.)
  • Оцинкованные детали часто пассивируют, подвергая хроматированию.
  • Пассивирование применяется для защиты от внутренней коррозии трубопроводов, котельного и теплообменного оборудования. Для этого, приложив к трубопроводу направленное радиально (то есть поперек оси трубы) электрическое поле, возможно электрически оттянуть свободные электроны металла, находящегося на внутренней поверхности трубы, по направлению к внешней поверхности. В результате металл на внутренней поверхности трубопровода не может вступить в химическую реакцию.

Пассивация

Пассивация — это явление снижения скорости газовой коррозии при понижении парциального давления. Пассивация возникает из-за образования на поверхности металла (Cu, Ti, Zr, Cr, Al и т.д.) пленки.

Перепассивация — это нарушение пассивного состояния. Возникает при повышении парциального давления выше критического.

Перепассивация встречается в таких марках сталей как: 08Х18Н10Т, 20Х13, 30Х13, 40Х13, 15Х17.

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.

Ссылки

  • Пассивация при изготовлении полупроводниковых приборов

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.

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1325041

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector