Пассивация (пассивирование) металлов: технология и методы

Одним из эффективных методов защиты поверхности металла от воздействия коррозии является обработка поверхности с помощью специальных химических растворов.

При их взаимодействии с металлом протекает химическая реакция, в результате которой на поверхности образуется нейтральное (пассивное) соединение способное противостоять протеканию коррозийных процессов. Такая обработка называется пассивация металла. После завершения этого процесса на поверхности образуется оксидная плёнка.

Она обладает химическими свойствами не вступать в реакцию окисления и тем самым предотвращает разрушение не только поверхностного слоя, но и всей детали.Наиболее распространён этот вид обработки для стали, алюминия, никеля, меди и их сплавов. Кроме задач защиты от коррозии с помощью пассивации осуществляют декоративную обработку поверхности готового изделия и снижают удельное сопротивление контактов в электрических соединениях.

Описание технологии

В основу пассивации положены принципы химического взаимодействия поверхностного слоя металла с различными растворами других металлов, в результате, которого, на поверхности образуется поверхностный слой с новыми физическими и химическими свойствами. Процесс пассивации предполагает создание абсорбционных (фазовых) слоёв, которые изменяют структуру первоначального металла. Слой пассивации создаёт надёжный барьер, который препятствует процессу окисления и служит надёжной защитой от коррозии.

Для проведения подобных химических реакций используется различный металл. Это зависит от состава исходного металла, из которого изготовлена деталь. Для придания ей специфических свойств могут применяться: хром, никель, кобальт, марганец, молибден и другие редкоземельные металлы. В зависимости от их процентного содержания готовят раствор для пассивации и выбирают необходимое оборудование.

При пассивации нержавеющей стали в процессе её производства в её состав добавляют различные легирующие металлы. Они обеспечивают лучшее взаимодействие с химическими элементами, входящих в состав пассивирующего раствора.

Например, для создания на поверхности стали надёжной антикоррозийной плёнки применяют оксид хрома. Производится операция хромирования.Она полностью меняет физико-химические свойства поверхностного слоя.

При правильном проведении обработки получают ровный и одинаковый по плотности слой. Для проведения пассивации применяют различные кислоты. Чаще всего создаётся раствор на основе азотной кислоты.

Именно созданные соли на основе этой кислоты создают на поверхности стали защитную плёнку с высокими защитными характеристиками.

После завершения технологического процесса проводят проверку качества полученного слоя. Это необходимо для оценки поверхности обработанной детали. На практике используют различные методы проверки. Например, используют химический метод: обрабатывают поверхность раствором ферроцианида калия в азотной кислоте.

Такое воздействие позволяет визуально определить места некачественной обработки. В местах, где слой достаточно тонкий или отсутствует, то есть присутствует большое количество свободного железа, появиться характерный синий цвет. Этот способ применяется в заводских лабораториях.

Им проверяют выборочные детали из готовой партии.

Технология проведения пассивации цветных металлов практически не отличается от технологии обработки стали. Основным отличием является состав применяемых растворов. Например, для обработки алюминия, меди, никеля применяют хроматы калия и натрия или хромовый ангидрид.

Ускорения процесса обработки осуществляется при добавлении в состав раствора различных солей и кислот.

Пассивация меди производится в растворах серной кислоты, обработка поверхности меди производится в растворе фосфорной кислоты, цинка и кадмия в растворах соляной и азотной кислоты.

В некоторых случаях процесс взаимодействия раствора с металлом применяют для решения других важных технических задач.Процесс разложения металла под воздействием окислов применяется для изготовления печатных плат в радиотехнике. Эта процедура называется травление.

В этом случае на поверхность металлизированной текстолитовой пластины наносится с помощью краски рисунок будущих токопроводящих полос и мест размещения радиодеталей.

Затем пластину с нанесённым рисунком опускают в ванну с раствором, под воздействием которого происходит химическое удаление слоя металла с поверхности текстолита. В результате пассивации на поверхности остаётся только метал, защищённый краской.

После этого пластину промывают в проточной воде и с помощью растворителей удаляют слой нанесённой краски. Результатом такой пассивации (травления) становиться готовая печатная плата для конкретного радиоэлектронного устройства.

Технология нанесения на основной слой изделия декоративного слоя не отличается от общего процесса пассивации. При создании ювелирных украшений на поверхность серебряной заготовки наносят тонкий слой золотой плёнки. Она формируется аналогичным образом. Таким образом, получают изделие с характерным золотым цветом.

Важным моментом для получения качественной плёнки при пассивации является финишная обработка. Во всех случаях необходимо после извлечении детали из ванны с раствором качественно её промыть. Это необходимо для того, чтобы прекратить процесс пассивации.

Если оставить часть активного раствора или даже его разбавленные компоненты, будет нарушена технология и качество полученной плёнки значительно снижается. После тщательной промывки рекомендуется просушить готовую деталь.

Это можно осуществить при естественной сушке или с применением специальных фенов. На производстве применяют сушильные камеры, которые обеспечивают равномерный поток тёплого воздуха.

Качественная подготовка поверхности, соблюдение всех режимов обработки, соблюдение времени пассивации, качественная промывка исушка позволяют получить качественный равномерный защитный слой, способный прослужить достаточно длительный срок.

Применение пассивации

К основным задачам пассивации относятся:

• предотвращение коррозийных процессов, протекающих в верхних слоях металла;
• защита от разрушения вновь созданных соединений, например, в месте сварочного шва (пассивациясварных швов);
• повышение электропроводности в месте электрического контакта;
• создание печатных плат по подготовленным шаблонам (травление);
• обработка готового изделия с целью придания новых декоративных и потребительских свойств.

Первая задача решается для большого количества металлов и их сплавов.Одним вариантов такой защиты является воронение. Во втором случае для создания прочного сварного соединения применяется пассивация анодов и конечная обработка полученного соединения после сварки. Проведение пассивации позволяет значительно повысить герметичность, полученных соединений.

Это особенно важно припрокладке трубопроводов. Такая обработка очень полезна при проведении сварки трудно свариваемых металлов, например алюминия. Пассивация меди или латуни производится для создания временной защиты от потускнения поверхности изделия на определённый срок (обычно около месяца).

Иногда это используется как временная консервация подготовленных деталей для хранения между операциями дальнейшей обработки или сборки.

Данный вид обработки необходим при эксплуатации изделий из металлов в следующих случаях:

• применение крепёжных элементов, особенно в условиях агрессивных сред и больших механических нагрузок;
• при сборке трубопроводов, особенно в местах сварных швов;
• для защиты котельного оборудования;
• деталей машин и механизмов, контактирующих с морской водой;
• элементы конструкций, работающих при изменении температурных режимов;
• отдельные элементы ручного и механического инструмента;
• готовые изделия, применяемые в быту (дверные ручки, мебельная фурнитураи тому подобное);
• декоративные поделки для интерьера;
• в радиоэлектронике для улучшения качества контактов;
• ювелирные украшения.

Решение задач повышения электропроводности решается с помощью нанесения наповерхность изготовленных контактов тонкого слоя металл, обладающего повышенной электропроводностью, например золота или серебра.

Виды пассивации

Основными и наиболее хорошо отработанными видами пассивации являются:

• химическая;
• электрохимическая.

Химическая

Химическая пассивацияпредполагает применение растворов солей различных металлов.Наиболее эффективно пассивация производится азотной кислотой. Кроме неё для формирования раствора пользуются серной кислотой или лимонной.

Для повышения качества процесса в раствор добавляют небольшое количество бихромата натрия. Его количество не превышает 6% от общей массы. Состав раствора подбирается индивидуально и во многом зависит от марки обрабатываемого металла.

Например, для пассивации железа применяют соли металлов, растворённые в серной кислоте высокой концентрации.

Для пассивации обязательно проводят предварительную подготовку поверхности изделия. Её тщательно зачищают механическими и химическими методами.От качества этой процедуры зависит конечный результат и надёжность образованной плёнки.Большое значение это имеет при пассивации цветных металлов: латуни, меди, бронзы.

Электрохимическая

Этот вид пассивации основан на принципах, заложенных в технике гальванической обработки изделий. Ускорение обработки осуществляется благодаря воздействию постоянного тока, который протекает через раствор, ускоряя химическую реакцию. Такая пассивация называется электрохимическая.

В состав такой установки кроме ванны, в котором размещают электролит, используется источник постоянного тока, соединительные провода и один электрод. Вторым электродом является сама деталь.

Другим вариантом контактов являются один электрод и корпус ванной (она должна быть изготовлена из металла, стойкого к воздействию электролита и электрического тока).

На практике применяют электрические установки с относительно невысоким уровнем напряжения. Его величина не превышает 12В.

В обоих случаях при включении установки через раствор пропускают электрический ток. Он является стимулятором протекания процесса пассивации на поверхности заготовки. На практике различаю анодную и катодную пассивацию.

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.Под его действием защитная пленка получается равномерной. Именно так формируется плёнка на поверхности медных заготовок. Ток пропускают через растворы с растворёнными в них солями хрома.

Именно в них медь приобретает наибольшую стойкость к коррозии.

Важными параметрами в этом процессе является время протекания пассивации, плотность и состав электролита, критическая величина тока пассивации. Эти параметры рассчитаны для различных металлов и приведены в специальных таблицах. На основании этих данных рассчитывают допустимое время обработки.

Свойства металла после обработки

Основной задачей пассивации является улучшение физико-химических и механических характеристик поверхностного слоя материала, из которого изготовлена деталь. Остальные характеристики более глубоких слоёв сохраняются неизменными. Поэтому после завершения пассивации в поверхностном слое изменяются следующие свойства и характеристики:

• возникает слой с новым химическим составом;
• изменяется антикоррозийная активность (она значительно замедляется);
• улучшаются физические характеристики материала (только поверхностного слоя);
• в отдельных случаях повышается механическая прочность изделия;
• изменяется цвет детали (она приобретает более эстетичную форму);
• повышаются потребительские свойства, и улучшается товарный вид.

Пассивация нержавеющей стали позволяет значительно повысить антикоррозийные свойства и придать готовой детали совершенно другой цвет. Применение хрома или никеля в составе пассивирующего раствора позволяет получить блестящий металлический цвет.

Пассивация железа близкими к нему химическими элементами позволяет создать достаточно стойкий к коррозии внешний слой. Таки образом расширяется область применения таких изделий. Их можно использовать даже в активных и агрессивных средах. Кроме различных марок стали пассивации подвергают чугун.

Основной задачей является создание защитной плёнки от коррозии. В отдельных случаях при применении загущенного нитрата натрия поверхностный слой приобретает некоторую эластичность. В этом случае добиваются снижения хрупкости всей детали. Одним из видов стали является так называемое воронение.

В результате обработки получается надёжный внешний слой чёрного цвета

Аналогичным образом изменяются свойства поверхностного слоя цветных металлов. В результате пассивации образуются определённой толщины адсорбционные или фазовые слои. Помещение заготовки из алюминия стимулирует процесс естественной пассивации поверхностного слоя этого металла. При воздействии кислотных растворов защитные свойства поверхностного слоя алюминия увеличиваются.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/passivaciya-metalla.html

Что такое пассивация? Описание, особенности и применение пассивации

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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

• 
• 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

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:

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/

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.

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 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.

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.

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/

ПОИСК

    При потенциостатических измерениях изучают зависимость тока от времени при постоянном потенциале электрода, поддерживаемом при помощи потенциостата. В определенной области потенциалов ток анодного растворения металла по прошествии некоторого промежутка времени резко падает, что свидетельствует о наступлении пассивного состояния.

При помощи потенциостатического метода измеряют также зависимость тока от потенциала электрода. Типичная поляризационная кривая при пассивации металла приведена на рис. 191.

На этой кривой можно выделить область увеличения тока с ростом анодного потенциала (I) (активная область) область перехода от активного состояния к пассивному (II) область пассивации (III), в которой ток растворения металла мал и часто практически не зависит от потенциала, и, наконец, область анодного выделения кислорода (IV).

Если раньше анодного выделения кислорода наступает вновь растворение металла, то область IV называется областью перепассивации или транс-пассивности. Механизмы растворения металла в активной области [c.

В применении к исследованию питтинговой коррозии метод анодной поляризации от внешнего источника тока используется для обнаружения склонности к этому виду разрушения [1—3]. В более поздних работах [4, 5] были применены потенциостатические методы исследования, позволившие выяснить влияние хлор-ионов на процессы пассивации и активации ряда металлов.

В частности, установлено, что при анодной поляризации нержавеющих сталей типа 18Сг—в кислых растворах с увеличением концентрации хлор-ионов происходит увеличение плотности тока пассивации и тока растворения в пассивной области, смещение потенциала пассивации к более положительным значениям, а потенциалов питтингообразования к более отрицательным [4—6]. [c.

3]

    Посвящена проблеме организации противокоррозионной защиты оборудования химических производств. Приведены данные о коррозионной агрессивности водных сред к конструкционным материалам оборудования. Описаны основные методы предупреждения коррозии, основанные на обескислороживании воды, химической пассивации металлов, электрохимической защите, создании защитных покрытий и др. Дана характеристика методов консервации аппаратов. [c.2]

    Рассмотрены методы определения коррозии металлов и их сплавов в расплавленных солях весовой, аналитический, стационарных потенциалов и поляризационных кривых, а также коррозия металлов под воздействием газов (кислорода, хлористого водорода), растворенных в расплавленных солях.

Обсуждаются процессы бестокового переноса металла катионами низших валентностей. Значительное внимание уделено термодинамике и кинетике коррозионных процессов. Приводятся данные по пассивации металлов и защите их от коррозии при высоких температура в расплавах. [c.

213]

    Новый метод анодной электрохимической защиты может успешно использоваться для повышения коррозионной стойкости углеродистых сталей, нержавеющих сталей, титана и других промышленных сплавов. Следующие условия необходимы для успешного применения этого метода защиты 1) принципиальная возможность пассивации металла при анодной поляризации в реагенте, действию которого он подвергается 2) небольшой ток для поддержания пассивного состояния (это обеспечит высокую коррозионную стойкость и малый расход электроэнергии) 3) обеспечение автоматической подачи на установку больших анодных токов, необходимых для первичной пассивации системы или для репассивации после ее случайного нарушения (например, вследствие перерыва защиты) 4) достаточно большая область потен- [c.151]

    Метод вращающегося дискового электрода с кольцом был применен для изучения механизма электровосстановления кислорода на твердых электродах, реакций с участием органических веществ, пассивации металлов и т, п, [c.175]

    Потенциостатический метод используют при изучении анодного поведения и пассивации металлов и определении энергии активации электрохимических реакций. [c.38]

    В соответствии с рассмотренными ранее механизмами коррозию металлов можно затормозить изменением потенциала металла, пассивацией металла, снижением концентрации окислителя, изоляцией поверхности металла от окислителя, изменением состава металла и др. При разработке методов защиты от коррозии используют указанные способы снижения скорости коррозии, которые меняются в зависимости от характера коррозии и условий ее протекания. Выбор спосо- [c.327]

    Исследование кинетики анодной реакции ионизации металла методом гальваностатической поляризации в буферном электролите (pH = 9) показало, что при добавке 1 г/л вольфрамата наблюдается сильная анодная поляризация стали (рис. 5,13).

Это подтверждает вывод, сделанный при изучении этого же вопроса методом химической пассивации, о преимущественном влиянии малых концентраций ингибитора на эффективность катодного процесса. [c.168]

    Гальваностатический метод снятия поляризационных кривых применяется, главным образом, при изучении процессов электроосаждения металлов, при установлении зависимости потенциала от времени.

Потенциостатический метод используется при исследовании анодного растворения и пассивации металлов и определении энергии активации электрохимических реакций.

Для практического осуществления этих методов используются как простые лабораторные установки, так и выпускаемые промышленностью специальные приборы, например, потенциостат П-5827. [c.347]

    Дальнейшее развитие метода позволит проследить кинетику образования пассивирующих слоев и уточнить количество кислорода, необходимого для пассивации металла. [c.35]

    На установках по производству водорода наиболее широко применяют горячие поташные растворы, активированные трехокисью мышьяка или аминами, способствующими увеличению скорости абсорбции и десорбции двуокиси углерода.

Роль активирующих добавок— пассивация металла, от сильной коррозии, вызываемой раствором. При очистке горячим раствором поташа (105—115°С) расход тепла на процесс и капиталовложения меньше, чем при использовании этаноламинового метода.

 [c.236]

    Если выход катионов металла из металлической поверхности, все еще находящейся под действием электрического поля, прекращается, то можно сказать, что наступила полная анодная пассивация металла. Полного прекращения растворения металла или образования пленки достигнуть, по-видимому, невозможно.

Однако в ряде случаев химическими методами удавалось достигать близкое к этому состояние.

Наступление анодной пассивации, конечно, проще всего и сразу же фиксируется по изменению электрических параметров системы, например по быстрому смещению в положительную сторону потенциала анода при постоянной плотности тока или по быстрому падению анодной плотности тока при постоянном потенциале. [c.305]

    Бихромат калия. Пассивация металлов — один из методов антикоррозионной защиты. В качестве пассивирующего реагента в травильных цехах часто применяют растворы бихромата калия, концентрация которого с течением времени падает, а раствор загрязняется механическими примесями и окислами железа.

Нейтрализацию растворов производят бисульфитом натрия, с тем чтобы перевести шестивалентный хром в трехвалентную форму, а затем осаждают известковым молоком. Метод неудобен из-за высокого расхода реагентов, продолжительности и необходимости больших площадей очистных сооружений возврат продуктов в производство отсутствует.

 [c.106]

    Легирование металлов — эффективный (хотя и дорогой) метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивацию металла. В качестве таких компош итов применяют хром, никель, вольфрам и др. Широкое применение нашло легирование [c.234]

    ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВАЦИИ МЕТАЛЛОВ КИСЛОРОДОМ МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНОЙ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ [c.603]

    Очень удобным и эффективным методом пассивации металлов, получившим широкое практическое применение, является введение в агрессивную среду окислителей. В работах Я. М.

Колотыр-кина > ° показано, что степень пассивности металла (или скорость его растворения) определяется электродным потенциалом и не зависит от того, поддерживается данное значение потенциала за счет поляризации металла внешним анодным током или за счет одновременно протекающих реакций (например, выделение водорода, восстановление молекулярного кислорода или других веществ).  [c.206]

    На этом основании в брошюру включены краткие сведения по теоретической разработке и реализации новых методов предупреждения коррозии, основанных на химической пассивации металла (данные Я. М. Колотыркина, Г. М.

Флорианович), по применению комплексонов и других водно-химических режимов и по контролю за их осуществлением (данные Т. X. Маргуловой, О. И. Мартыновой, Ю. М. Кострикина), а также сведения по применению эффективных ингибиторов и способов коррекционной обработки воды (данные В.

М. Кадек, А. А. Кота, М. Е. Шицмана). [c.4]

    В последнее время получило развитие представление, согласно которому при пассивации металла на его поверхности первоначально происходит адсорбция кислородсодержащих частиц, а затем образуется фаьовый слой. По мнению Швабе применившего метод исследования пассивации [c.797]

    Основные научные исследования посвящены разработке количественных электрохимических методов исследования и способов пассивации металлов. Внес существенный вклад в развитие иотенциометрии и технику измерения pH развил теорию стеклянных электродов в применении к процессам контроля. Установил механизм пассивации [c.565]

    Следует учитывать, что данный метод позволяет уменьшить скорость коррозии в случае значительных пауз между поляризующими импульсами (т поляр Тпаузы). Скорость КОррОЗИИ бу-дет увеличиваться с уменьшением времени пауз и уменьшаться с увеличением их длительности. Описанный метод позволяет широко применять электронику для искусственной пассивации металлов. [c.91]

Для изучения растворения и пассивации металлов потенциостатические методы были впервые применены во второй половине сороковых — начале пятидесятых годов Бартлетом в США и особенно успешно Франком и Бонгоффером в Германии и Я. М. Колотыркиным с сотрудниками в Научно-исследовательском физико-химическом институте (НИФХИ) им. Л. Я. Карпова.

В нашей стране работы по созданию конструкций электронных потенциостатов, проводившиеся в НИФХИ им. Л. Я.

Карпова, Центральной лаборатории автоматики МЧМ СССР (сейчас ВНИИАЧермет) и в других организациях, позволили не только оснастить опытными и мелкосерийными образцами таких приборов определенный круг ведущих исследовательских организаций, но и начать широкий промышленный выпуск потенциостатов. Можно ожидать, что [c.5]

    Необходимость использовать второй метод обычно связана со специфическим характером изучаемого параметра или методики его определения.

Например, если исследуют влияние потенциала на число и глубину образующихся питтингов или на глубину слоя металла, подвергшегося селективной коррозии (как при обесцинковании латуни), то электрод после выдержки при ф = onst приходится вынимать из ячейки для изучения.

Для опыта нри следующем потенциале берут уже другой электрод (или тот же, но заново зачищенный и подготовленный).

Подобная ситуация возникает и при определении зависимости толщины окисной пленки от потенциала методом катодного восстановления электрода после анодной поляризации при различных постоянных потенциалах фь фг, фз и ф , а также [199] нри строгом изучении кинетики пассивации металла при ф = = onst, когда исходная поверхность ИЭ при всех задаваемых Ф должна быть свободна от пассивирующего кислорода. [c.144]

Важно только, чтобы изменение тока во времени при начальном потенциале было пренебрежимо мало. Такой прием расширяет область применимости метода потенциостатической хроноамперометрии.

Он позволяет, например, обойти неустойчивую (и поэтому непригодную для измерений) область пассивации металлов и исследовать концентрационную поляризацию сразу на запассивированном металле. [c.84]

    Таким образом, с помощью потенциогальваностатического метода и метода определения баланса вещества можно количественно определить нестехиометрический состав пассивирующих пленок на различных металлах и исследовать явления пассивации металлов. [c.93]

    Создан прибор, который был применен в потенциогальваностатическом методе изучения анодной пассивации и катодной активации металлов в электролитах. Метод заключается в измерении кинетики пассивации металла при постоянном потенциале с последующим измерением кинетики восстановления окисной пленки пр 1 постоянной плотности тока. [c.216]

    Применение потенциостатических измерений показывает, что процесс самопасси-вации практически идентичен процессу анодной пассивации металла при наложении внешнего тока [11—15]. Поляризационная кривая схематически показана на рис. 10.35,0.

Если такая кривая получена без применения потенциостатического метода, то часть кривой, выражающая активный процесс растворения металла,, скачком переходит в область кривой, выраженной на диаграмме отрезком ОЕ по-кривым АРЕ или АРО.

Показанный на диаграмме отрезок кривой СОЕ, определенный при анодной поляризации, не был известен до тех пор, пока не был применен потенциостатический метод. [c.604]

Источник: https://www.chem21.info/info/748020/