Пассивация металла это кратко

Обновлено: 01.06.2024

Технология пассивации – это одно из современных средств, помогающих бороться с коррозией. О необходимости такой защиты знают все, кому приходится работать со стальными деталями и металлоконструкциями.

Намного проще сразу защитить от ржавения, чем бороться с последствиями или искать замену для окончательного испорченного и вышедшего из строя изделия.

В этой статье расскажем о методе подробнее – затронем область применения технологии, условия пассивации, этапы, виды обрабатываемых материалов. Это позволит вам получить четкое представление о том, на что способен процесс и где его применяют.

Что такое пассивация

Так называют процесс, направленный на появление на поверхности металлического изделия оксидной пленки.

В основе технологии лежит представление о том, что металл начинает портиться из-за постоянного контакта с агрессивными средами, в том числе, с водой и воздухом.

Когда пленка образуется и закрепляется на металле, химическая активность сырья становится намного меньше. Важно понимать, что использование процесса напрямую связано с разрушением верхнего слоя материала.

Но затрагивается минимум поверхности, всего несколько нанометров. Коррозия, появившаяся при контакте с другими металлами или агрессивными средами, не распространяется глубже. Это помогает не допустить потери прочности и постепенного разрушения.

Так как при пассивации происходит химическая реакция, важно правильно подобрать окислитель, а также учитывать, какие металлы подойдут для такой обработки, а какие нет. Обо всем этом расскажем далее.

Как проходит процедура

При проведении процедуры важно следить за соблюдением алгоритма процесса.

Пассивацию разделяют на 4 этапа:

Подготовка. Необходима для того, чтобы окислитель вступил в реакцию со сплавом. Наносить состав можно только после того, как поверхность подготовлена. Деталь промывают и обезжиривают. Не должно быть следов краски, растворителей и других посторонних химических веществ, которые могли бы повлиять на реакцию. Также допускается проведение ошкуривания, при котором зачищаются мелкие неровности. После просушки и осмотра металлического изделия, приступают ко следующему этапу.
Нанесение окислителя. В работе используются различные типы реагентов, создающие на изделии защитную пленку. В ее составе преобладают продукты окисления и соль – это безопасно для материала, но сами защитные показатели увеличиваются в разы. Степень эффективности пассивации будет зависеть от того, внимательно ли специалисты подошли к процессу и какие составы они использовали. Учитывается рецептура раствора, тип сплава. В промышленности при проведении пассивации хорошо показывают себя стали высоколегированного типа, в том числе, хромникилевые. С углеродистыми разновидностями сложнее – защитная пленка хоть и образуется на них, но держится меньше.
Зачистка поверхности. Выполняется стандартная промывка для того, чтобы удалить с изделия задержавшиеся на его поверхности соли.
Нейтрализация окислов. Выполняется с использованием двух или трехпроцентного раствора аммиака. Также в него входит гидроксид натрия, олеиновая кислота. Обработка занимает не более трех минут. Процедура требует поддержания фиксированного нагрева среды до температуры в 90 градусов.

Эффект пассивации станет заметен быстро. На поверхности изделия появляется окисленный слой с характерным цветом. Есть стали, которые со временем начинают темнеть, есть также те, для которых удается удержать определенный оттенок.

Особенности используемых в процессе растворов

Как мы уже отметили выше, при пассивации происходит химическая реакция. Это значит, что специалисту нужно знать, с каким сплавом и раствором он работает.

В таблице ниже мы распишем особенности растворов и типы сталей, с которыми они работают:

Раствор

Тип сплава

Серная и азотная кислота.

Коррозийностойкие высоколегированные сплавы.

Азотная кислота, двухромовокислый калий.

Фосфорная кислота, хромовый ангидрид.

Гидроксид натрия, хромовый ангидрид, двухромовокислый калий.

Класс сплава также влияет на используемые в работе температуры и длительность процесса. Стандартный диапазон нагрева при обработке составляет от 18 до 90 градусов. Короткие процессы занимают около трех минут, но на сложные задачи может потребоваться и до часа.

Скорость протекания процесса также связана с температурой.

Виды процедуры

Выше мы рассмотрели, какие металлы пассивация делает более устойчивыми к коррозии. Теперь стоит определиться с видом процесса, который используют.

Выделяют два основных вида процедуры:

Электрохимическая. В этом случае на металл наносятся как электролиты, так и соли, а также кислые растворы. При таком процессе, удается сформировать на поверхности заряженные частицы и добиться их постепенного оседания. Если процесс проведен правильно, то на материале возникнет ровная и стойкая защитная пленка. В процессе используется ток.
Химическая. В таком случае используются специальные химические реагенты. В их составе такие элементы, как никель и хром. Само нанесение проводится методом напыления, либо при окунании в заполненную раствором емкость. Преимущество такого подхода заключается в том, что сам металл становится тверже. Электролит подогревается.

Особенности обработки разных типов материалов

Рассмотрим примеры пассивации при использовании распространенных металлов.

Среди них такие, как:

Сталь. Пассивация стали активно применяется в производстве. Использование такого подхода связано с необходимостью тщательного обезжиривания поверхности. Доказано, что технология помогает увеличить максимальную длительность использования материала, его защищенность от внешних агрессивных факторов.
Медь. В работе применяются растворы хрома. На меди не так просто создать пленку высокой плотности, но именно такие растворы помогают сделать это. При этом сам защитный слой прочный и не стирается.
Цинк. Получает все большее распространение в последнее время. Обычно изделия из цинка тонкие, потому важно чтобы пленка не была слишком толстой. Процесс окисления затрагивает поверхностный участок. Благодаря этому сохраняются все характеристики изделия.
Железо. При использовании железа, есть большой риск появления коррозии. Стандартное пассивирующее средство – это раствор серной кислоты. Он способствует образованию тонкой пленки, позволяет применять железные детали на открытом воздухе с гарантией высокого уровня защиты.

Области применения технологии

Использование метода зарекомендовало себя в следующих случаях:

Окраска. На созданный защитный слой могут легко наноситься полимерные составы. Таким образом, удается достичь не только повышенной устойчивости к коррозии, но и обезжиривания.
Создание паровых турбин и других изделий, контактирующих с нагретым до высоких температур паром. В таком случае возможна обработка нержавеющей стали. Причина в том, что это добавляет прочности даже если с агрессивными средами нужно контактировать постоянно. Особенно хорошо это работает на примере защиты самой уязвимой части конструкции – сварных швов.
Требуется защитить от коррозии стоматологические изделия. Пассивация применяется в промышленности при создании двухкомпонентных имплантов. Так обрабатывают специальные опорные части имплантов, штифты, на которые ставится коронка. Мера гарантирует, что находясь в челюсти пациента, основание не будет постепенно разрушаться.
Декорирование. Благодаря созданию особой пленки на изделии, его удается не только защитить от ржавения, но и сделать красивее. Причина – в цвете поверхностного слоя и его приятных радужных переливах.

Технология широко распространена и со временем становится только более востребованной. Это далеко не все примеры ее применения в промышленности.

Наша компания также готова предложить и еще один метод защиты от коррозии – оцинковку изделий на качественном оборудовании.

Все что нужно – обратиться к нам по телефону или оставить заявку на сайте.

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.

Пассива́ция мета́ллов — 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 на поверхности металла (Cu, Ti, Zn, Cr, Al и т. д.).

Пассивирование, (или пассивация) металлов является особой обработкой, в ходе которой внешний слой материала приобретает новые свойства, делающие металлы похожим на благородные – то есть не поддающимися окислению и каким-либо другим негативно влияющим на него действиям.

В ходе обработки получаются оксидные плёнки на поверхности. И если эта плёнка не будет как-то нарушена грубым физическим воздействием, то любой метал, ранее требовавших особых условий эксплуатации, делается перед ними защищённым и стойким.

Суть и описание процесса

Для защиты от коррозии или других видов химических разрушений на поверхности металла формируют фазовый или адсорбционный слой (плёнку). Технически это выглядит как нанесение такого защитного покрытия с помощью специальных растворов (химическое пассивирование) или к созданию защитного барьера прибегают другими способами (электролитическая пассивация).

Электролитическая является более предпочтительной как химически более стойкая.

Целью процесса является снижение химической активности металлов с возможностью их сохранения. Ведь убытки от коррозии как от атмосферных воздействий, так и от реагентов в технологических процессах во всём мире может достигать величин десятков миллиардов долларов. И для защиты этих металлов практически к каждому из них придуман свой механизм нанесения защитных слоёв (потому что универсальных методов не существует, каждый металл требует своего подхода). На практике это вылилось в разработку особых режимов воздействия, уникальных составов электролитов и расчёта напряжения и силы тока для каждого конкретного случая нанесения плёнок на металл.

Химическая пассивация

Это обработка металлов растворами соединений, которые способны быстро образовать оксидную поверхность. Но чтобы процесс не пошёл вглубь, особенно активно разрушая слабые места в кристаллических решётках металлов. На определённой стадии его останавливают, применяя вещества-нейтрализаторы, а затем подвергая металл промывке в разных средах и при разной температуре.

При неудовлетворительном качестве полученных результатов процесс повторяют, начиная с абразивной зачистки.

Электролитическая пассивация

Основана на свойстве металлов переходить через электролит с приложенным напряжением на поверхность обрабатываемого металла. Для каждого конкретного вида металла подбирается присущий только ему электролит. А в качестве анода также используется металл, подходящий по своим физико-химическим показателям.

Пассивирование стали

Указанные пигменты могут работать и как химические пассиваторы, без применения сложного механизма их соединения с покрываемым металлом. Нанесение таких пигментов осуществляется обычными малярными принадлежностями, и связано обычно с большими габаритами обрабатываемых поверхностей, которые не поместишь в электролитическую ванну (корпуса судов всех видов). Но в этом случае защитное действие будет слабее.

При анодном же покрытии с помощью пигментов в пограничном обрабатываемом внешнем слое возникает высокая плотность тока в порах образуемой защитной плёнки. В железе как части стального сплава защитные оксидные плёнки в естественных условиях образоваться не могут, то пассивирование возможно только в случае включения в механизм покрытия пигментов-ингибиторов.

Но основное различие в образовании защитных слоёв на металле методами химической и электролитической пассивации заключается в скорости процесса и прочности образуемой фазовой плёнки. Ведь и в химической ванне, и в ней же, но с добавленным к процессу электрическим током и напряжением процесс образования оксидной или солевой плёнки идёт по одному сценарию.

Пассивация конструкционных и специальных сталей

Для надёжной пассивации сталей их желательно предварительно покрыть, все или частично (те их элементы, которые будут испытывать наибольшее воздействие неблагоприятных факторов) никелем, цинком или кадмием с использованием хромовых солей. Пассивирование этими солями выгодно тем, что после укрепления поверхностного слоя изделия эксплуатируются без опасности возникновения коррозий очень длительное время. А в случае начала ржавления отдельных участков их можно, не разбирая и не снимая с места конструкцию, пассивировать этим же составом с солями хрома прямо на месте, методом аппликации пропитанных растворами накладок.

Пассивация алюминия

Для стойкой защиты не обойтись без процесса анодирования, результатом которого бывает получение защитных плёнок толщиной от 5 до 20 мМк. А в отдельных режимах можно получить и сверхпрочные плёнки,(выдерживающие нагрузку до 1500 кг на мм, то есть выше, чем у инструментальной стали.

Пассивация серебра

Серебро относится к благородным металлам, несмотря на изменение его свойств на свету (оно темнеет). До наступления эры цифровой фотографии эта способность серебра использовалась в создании светочувствительных материалов (фотоплёнки и фотобумаги).

Но потемнение изделий из серебра в быту – процесс часто нежелательный, и для его предотвращения используют химические способы предохранения верхнего, пограничного с воздухом, слоя металла, от воздействия света и воздуха. Лучше же всего предотвращает такие изменения пассивация методом обработки серебра в хромпике – двухромовокислый калий K₂ Cr₂ O_7.

Для его осуществления хромпик в количестве 60 г разводят в 1 литре кипячёной нежёсткой воды. Рабочая температура раствора от 25 до 40 градусов, это не критично. Пассивацию проводят, просто погрузив серебряное изделие в ванну полностью на 20 минут и периодически перемешивать раствор. В случаях, когда разведённое количество хромпика не покрывает изделие полностью (статуэтка сложной формы или объёмный серебряный канделябр) попеременное обрабатывание поверхности частями лучше не практиковать, а развести реактив в необходимом для нормального объёма количестве воды.

Химическое пассивирование нержавейки

Несмотря на то, что нержавеющая сталь как в своей массе, так и в поверхностном слое уже инактивирована в смысле воздействия на неё неблагоприятных условий среды, иногда коррозия находит у этой стали слабые места.

Сталью железо делают легирующие добавки. А основной такой добавкой, делающей сталь нержавеющей, является хром. Но при его 12% в составе сплава он защитит сталь только от атмосферных воздействий. При 17% выдержит уже обработку азотной кислотой, одной из самых агрессивных кислот.

Дело ещё и в состоянии поверхности нержавеющего материала. И если поверхностный слой нарушен, если на нём есть глубокие царапины, задиры, микроскопические ударные кратеры, то даже легированный металл будет подвержен коррозии.

А иногда достаточно сварного шва на поверхности. И пусть сварка тоже выполняется специальными электродами и в специальном режиме, образующееся в шве чистое железо станет центром коррозии, которая примет цепной характер. Да что сварка? Даже если резать или пилить рядом с нержавеющей конструкцией обычную, нелегированную сталь, то опилки, стружки и любой формы частички от неё, попавшие на нержавейку, тоже быстро станут такими центрами.

Заключение

А в итоге, когда начинаешь разбирать причины появления ржавчины на нержавеющей стали, выясняется, что виной было уничтожение естественной для этого вида стали оксидной плёнки. Поэтому дополнительной защитой, которая нужная нержавейке – это обработка кислотами: серной, соляной, азотной с последующей нейтрализацией её остатков после того, как она уже образовала химически-нейтральный защитный слой на металле. И смыть остатки нейтрализатора водой, а потом вытереть насухо. Теперь только очередное грубое механическое нарушение оксидной плёнки способно запустить механизм коррозии.

Пассивацией металла называют особые виды обработки, при которых на его поверхности образуются тонкие слои антикоррозийных соединений. В зависимости от метода пассивизации, для создания такой оксидной поверхностной плёнки могут быть использованы химические растворы или электрохимические процессы.

Бело-голубая пассивация
9-12 мкм

Желто-радужная пассивация 9-12 мкм

Черная пассивация
9-12 мкм

Бело-голубая пассивация 9-12 мкм

Желто-радужная пассивация 9-12 мкм

Черная пассивация 9-12 мкм

Коррозия – главная причина снижения срока эксплуатации изделий из металла

Несмотря на прочность большинства металлов, они подвержены окислению в результате воздействия влаги и кислорода. Влияние агрессивной среды приводит к образованию налета на поверхности материала, который разрушает его структуру, постепенно поражая более глубокие слои. В результате металл теряет свои прочностные свойства, и изделие становится непригодным для дальнейшего применения.

Пассивизация: сталь приобретает свойства золота

В ходе этой процедуры внешний слой обрабатываемых материалов приобретает характеристики, которые делают их сходными с благородными металлами – они становятся устойчивыми к окислению и другим агрессивным воздействиям.

Нужно отметить, что универсальных способов пассирования не существует – каждому металлу нужен свой подход. На практике это отражается в составлении специальных составов электролитов, разработке индивидуальных режимов воздействия и расчете показателей тока для каждой отдельной процедуры пассивизации металла.

Для создания фазовых или адсорбционных плёнок, образующих плотный барьер для коррозии, используется электрохимический или химический метод.

Электрохимический способ: использование электролита и тока

Данный метод основан на изменении свойств металлов при их погружении в электролит и гальванизации. При этом для каждого отдельного случая электролит подбирается индивидуально. Анодом служит металл, который по своим химико-физическим параметрам отвечает задачам пассирования.

Электрохимический метод применяют для пассирования меди с помощью хромосодержащих составов. Для создания оксидной плёнки на цинке используют серную кислоту и дихромат натрия, для алюминия – фторводородный состав.

Химический способ: окислить, чтобы защитить от окисления

Этот метод подразумевает использование растворов окислителей, которые при взаимодействии с металлом образуют на его поверхности оксидную плёнку. Чтобы процесс был контролируемым, и окисление не затронуло более глубокие слои, применяются специальные составы-нейтрализаторы.

Процедура химического пассирования включает в себя следующие этапы:

зачистка поверхности при помощи абразивных материалов с последующим обезжириванием;
смывание обезжиривающих составов сначала горячей, затем холодной водой;
нанесение реагента на заданный период времени;
использование кальцинированной соды в качестве нейтрализатора химического пассиватора;
промывка в холодной воде поточным методом, сушка тёплым воздухом;
использование оптических датчиков для контроля свойств поверхности.

Если инструментальный и визуальный контроль даёт неудовлетворительные результаты, то процедуру повторяют заново, начиная с первого шага.

Свойства металла после пассирования

Данная процедура приводит к образованию на поверхности металла химически стабильного слоя, устойчивого к коррозии. Изделия из пассивированного металла имеют более длительный срок службы. Если пассирование проводилось с использованием хроматов, то их поверхность, ко всему прочему, будет обладать повышенной устойчивостью к механическим воздействиям. Нужно отметить, что у оксидного слоя есть свой предел прочности и его механическое повреждение приводит к последующему появлению коррозии.

Услуги ПЗКИ по пассивизации металла

В частности, наше предприятие проводит:

Черную пассивизацию. Процедура проводится по электрохимическому методу – изделия и материалы с цинковым покрытием погружаются в составы на основе хроматов, при гальванизации на поверхности образуется защитная оксидная плёнка. Она представляет собой химически устойчивый барьер от воздействия атмосферных и иных факторов, а также улучшает внешний вид изделия. Толщина слоя – 9-12 мкм.

Бело-голубую пассивацию металла. Для этой цели используют специальный состав, который при погружении в него металлоконструкции приводит к образованию на ней защитной глянцевой плёнки голубого цвета. Покрытие имеет толщину 9-12 мкм и отличается равномерностью, устойчиво к воздействию влаги и обесцвечиванию.

Желто-радужную пассивацию. Данный вид обработки оцинкованной поверхности изделий из металла может сочетаться с хроматированием, что и приводит к её окрашиванию в желто-радужный цвет. При этом металл погружается в специальный состав, содержащий хроматы и биохроматы. Защитный слой имеет толщину 9-12 мкм.

Всю необходимую информацию по специфике проведения указанных процедур, их стоимости, сроках выполнения заказа вы можете получить по телефону, указанному на сайте. Воспользуйтесь услугой заказа звонка, и наши специалисты вам перезвонят в самое короткое время.

Читайте также: