Пассивирование металла это

Химическое пассивирование металлов Дезоксилом-ОФ

• Описание
• Преимущества
• Применение
• Фотографии
• Как купить?
• Ответственность

«Дезоксил-ОФ» — средство предназначено для одновременного обезжиривания, пассивации и аморфного фосфатирования стальных и алюминиевых поверхностей методом погружения или протирки перед нанесением лакокрасочных покрытий, в том числе порошковых. Рекомендуем химическое пассивирование металлов Дезоксилом-ОФ, которое гарантирует надежную защиту от ржавчины. Вы узнаете, пассивация металлов это что такое и зачем её используют на производстве? Что понимают под термином пассивация металлов?

Пассивация металлов это что такое и зачем?

Итак, пассивация металлов – это что такое? Под пассивацией металлов принято понимать технологический процесс, обеспечивающий их антикоррозийную защиту при помощи специальных составов. Эффект пассивации достигается, как правило, за счет добавления в раствор солей или окислов (в том числе нитрата натрия). При помощи химических препаратов металлическую поверхность делают неактивной к воздуху и воздействию других атмосферных факторов. Химическое пассивирование металлов производят методом нанесения или полного погружения в раствор с выбранным химическим веществом. В результате этого на поверхности изделия образуется защитная пленка, которая представляет собой плотный водонепроницаемый барьер. Она и препятствует в дальнейшем появлению ржавчины. Теперь вы получили общее представление, что понимают под термином пассивация металлов, а более детальную информацию о нужном вам препарате вы можете получить у нашего консультанта в сплывающем окне.

Пассивирование металлов перед покраской

Дезоксил-ОФ позволяет одномоментно произвести пассивацию металла и его обезжиривание перед покраской. Его нанесение на металлическую область выполняется при помощи валика и/или кисти. Наносить пассиватор и обезжириватель металла однородным одним слоем без дефектов можно как на сухую, так и на влажную поверхность. После завершения работ, необходимо дать высохнуть раствору в течение 2,5 часов при 18-22 градусной температуре. Высохшая область пассивации металла не должна быть влажной. Только тогда можно наносить грунтовку и прочие материалы. При промышленном пассировании металлов в больших объемах, гарантированно исключается образование взрывных взвесей в воздухе.

Обезжириватель и пассиватор в одном флаконе

Состав для обезжириваний и пассивации металлов «Дезоксил-ОФ» купить вы можете на сайте или в одном из представительств компании. Стоят он недорого. «Дезоксил» ОФ представляет собой концентрированное жидкое пенное средство на основе ортофосфорной кислоты, пассивирующих составов и ингибиторов коррозии. Водорастворим, биоразлагаем. Взрыво-, пожаробезопасен. При пассивирование металлов Дезоксилом-ОФ происходит одновременное обезжиривание и очистка от загрязнений обрабатываемой поверхности, удаление продуктов коррозии. На изделии образуется цинко-фосфатное аморфное покрытие массой 0,2-1,0 г/кв.м, которое значительно улучшает защитные и физико-механические свойства ЛКП. Пассивацию металлов рекомендуется применять в технологических процессах подготовки поверхностей перед нанесением лакокрасочных покрытий на машиностроительных, судостроительных и ремонтных предприятиях, в строительстве, на транспорте и других отраслях промышленности.

Хранить средство химического пассивирования металлов «Дезоксил-ОФ» следует в плотно закрытой упаковке при плюсовой температуре. При попадании раствора на кожу незамедлительно смыть проточной водой, и/или обратиться к врачу.

• В химическом отношении стабильно в воде и на воздухе, не разлагается с выделением вредных веществ.
• Не токсично. Является негорючей жидкостью.
• Не замерзает при отрицательных температурах.

Одновременное обезжиривание – фосфатирование и пассивация стальных поверхностей методом погружения:

• концентрация раствора «Дезоксил» ОФ — 1-10%
• температура — 30-60 гр.С,
• рН -3,8-4,3
• время обработки — 5-10 минут.

По окончании обработки поверхности промыть водой, провести пассивацию средством «Антэкс ПС» в концентрации 0,4-1,0 %. Затем просушить.

Одновременное обезжиривание – фосфатирование поверхностей из алюминиевых сплавов методом погружения

• концентрация раствора «Дезоксил» ОФ — 1-10%
• концентрация калия фтористокислого 0,2-1,5 г/л
• температура — 30-60 гр.С,
• рН -3,8-4,3
• время обработки — 5-10 минут.

Кислотное обезжиривание металлов

• концентрация раствора «Дезоксил» ОФ — 3-10%
• температура — 25-60гр.С,
• рН -1,5-2,0
• время обработки — 5-10 минут.

Примечание: при обезжиривании стальных поверхностей после промывки водой обязательно провести пассивацию средством «Антэкс ПС» в концентрации 0,4-1,0 %.

При обработке поверхностей методом протирки использовать влажную ветошь, обильно смоченную в рабочем растворе. Время выдержки на поверхности – 5-15 минут.

При проведении работ использовать спецодежду и средства защиты органов дыхания- респираторы, глаз- герметичные очки, рук- защитные перчатки. При попадании средства в глаза- немедленно промыть под струей воды и обратиться за помощью к врачу. В случае попадании на кожу, смыть водой с мылом.

Условия хранения. Хранить в герметичной таре с плотно закрытой крышкой при плюсовой температуре. Беречь от детей! Срок годности составляет 2 года.

Оформить заказ на товар, который заинтересовал вас, вы можете несколькими способами:

1. Нажмите на кнопку «Заказать» и далее выберите необходимый вам объем тары, как в обычном Интернет-магазине.
2. Напишите нам по email: [email protected] или позвоните по телефонам +7 (495) 1234-765 .

Мы можем доставить купленный у нас товар по Москве или Московской области собственным транспортом. Доставка по России осуществляется транспортными компаниями. Возможна безналичная форма оплаты.

Компания ООО «Конферум» имеет представительства в следующих городах:

Электролитическое и химическое пассивирование металлов

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.

Пассивирование металла можно рассматривать как образование своего рода ржавчины на его поверхности. Только «ржавчина» эта рукотворная и с заранее заданными свойствами.

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.

Типичная картина может выглядеть так:

• зачистка поверхности металла, предназначенного для пассивации, абразивными материалами;
• обезжиривание поверхности едким натром или кальцинированной содой;
• удаление обезжиривающий веществ вместе с растворёнными ими соединениями напором горячей, а затем холодной воды;
• пассивирование подходящим к данному металлу составом в заранее рассчитанном времени»
• нейтрализация химического реагента-пассиватора кальцинированной содой;
• промывка в проточной холодной воде»
• сушка обдувом тёплого или горячего воздуха;
• визуальный и инструментальный контроль поверхности, в т. ч. и с помощью оптических датчиков, настроенных на типичную структуру получившейся оксидной плёнки.

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.

При анодной пассивации поляризующий ток должен превысить некоторую критическую величину, при которой природа металл, электролита, его температура и концентрация начинают работать на покрытие погружённого в ванну металла защитной плёнкой. Которая не даёт возникнуть обратному «ионному току». Этот момент и является началом образования «непробиваемого» оксидного слоя, перед которым оказываются бессильными вещества-окислители. Кроме самых агрессивных, для которых будут предусмотрены особые режимы пассивации и особые вещества для неё.

Пассивирование стали

Входящее в состав любых видов сталей железо, как её основа, подвержена коррозии больше, чем какой-бы то ни было металл. Лучшей защитой от коррозии для железосодержащих материалов является добавление легирующих добавок в железный расплав, которые делают сталь нержавеющей. Но нержавеющая сталь дорога. Поэтому защитить более простые марки стали от ржавчины можно обработкой их в электролитических ваннах с добавлением в электролит ингибиторных пигментов в виде суриков – железных или свинцовых.

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

На алюминии оксидная и очень прочная плёнка образуется в естественных условиях под воздействием кислорода воздуха. Многие помнят школьный опыт, когда с алюминиевой проволоки, опущенной в ртуть, надфилем снимается небольшой слой , а потом этот обработанный надфилем кончик вынимался из ртути. И обработанный конец на воздухе мгновенно покрывался «шубой» из кристаллов окисла. Но в обычных условиях атмосферного воздействия оксида на алюминии образуются не столь быстро и имеют вид прозрачной плёнки толщиной всего несколько мМк. По своим свойствам она очень близка к химически-инертному оксиду алюминия корунду. Недостаток такой природной плёнки – её неустойчивость при значительном повышении температуры или при длительном воздействии активных кислот.

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.

По этой же причине домохозяйкам ни в ком случае не стоит чистить посуду из полированной нержавейки абразивными составами, да ещё с примесью хлора. Пример? «Комет». Очистит эффективно, это да. Но параллельно запустит процесс коррозии металла.

Пассивация металла — принцип, назначение, виды

Нержавеющая сталь – это особый металл, длительное время не поддающийся коррозии. Из нее изготавливаются различные детали и декоративные предметы. Но если изделие будет использоваться в сложных условиях, в которых коррозия грозит даже ему, то обязательно проводится пассивирование металла.

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 замедляется 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.

Химическое пассивирование

Химическое пассивирование проводят окунанием либо непосредственным нанесением реагентов на саму поверхность без применения электрического тока. В зависимости от используемых веществ, химическое пассивирование может проводиться при комнатной температуре или с подогревом электролита.

Причины устойчивости металла

Процесс коррозии характеризуется тем, что постепенно окисляясь под воздействием негативных факторов, поверхность нержавеющей стали разрушается. Если не предпринимать никакие меры, то деструкция будет поражать более глубокие его слои.

Таблица устойчивости металлов в разных средах

Пассивирование металла позволяет избежать представленной проблемы. Поверхность изделия покрывается защитной оксидной пленкой, а специальные добавки, входящие в раствор для обработки, улучшают свойства нержавейки. Новый материал не имеет повреждений.

В промышленных условиях есть возможность получить идеальный по толщине и однородности слой защиты от коррозии. Если условия, в которых будет использоваться изделие, не слишком агрессивные, то дополнительная обработка ему не нужна. Важно помнить, что механическое повреждение стали дает толчок коррозионным процессам.

Электрохимическое пассивирование

Проводят в растворах окислителей при воздействии электрического тока. Под воздействием тока частицы оседают на поверхности защищаемого изделия, создавая защитный слой. Этот слой, состоящий из малорастворимых соединений, получается более равномерный, чем при использовании метода химического пассивирования.

Пассивация меди проводится чаще всего с применением хроматных растворов, т.к. после обработки наблюдается хорошая коррозионная стойкость металла в растворах нейтральных солей и средах, содержащих SO2.

Пассивация алюминия проводится в растворе бихромата калия (около 200 г/л) с добавлением 2 г/л HF.

Пассивирование оцинкованных изделий проводят в растворах, содержащих 200 г/л Na2Cr2O7•2H2O и 8 – 10 мл/л H2SO4. Обработку производится чаще всего методом окунания в раствор на 5 – 30 секунд. При выдержке 5 секунд пленка получается радужная с зеленоватым оттенком. При длительности 30 секунд – коричневая.

Виды пассивации

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

Электрохимическая пассивация

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.

Химическая пассивация

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.

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).

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.

Пассивация литиевых источников тока

Под пассивацией понимается процесс образования на литиевом аноде тонкой плёнки с высоким сопротивлением. Эта плёнка формируется в результате взаимодействия электролита с литиевым анодом. Данная плёнка замедляет процесс разряда и разложения лития, уменьшает скорость саморазряда и продлевает срок хранения аккумулятора. Негативным последствием пассивации является задержка напряжения. При приложении к ячейке нагрузки высокое сопротивление пассивационной плёнки вызывает резкое падение (задержку) напряжения. Процесс разряда постепенно разрушает плёнку, тем самым, снижая внутреннее сопротивление ячейки. Это приводит к увеличению напряжения ячейки, которое должно оставаться стабильным во время разряда при неизменных прочих условиях протекания процесса. При увеличении нагрузки после стабилизации напряжения оно может снова упасть до того момента, когда пассивационная плёнка вновь не будет полностью удалена. Если убрать или уменьшить нагрузку пассивационная плёнка восстановится и станет влияющим фактором при следующем использовании. Существует несколько факторов, влияющих на степень пассивации и на длину и глубину задержки напряжения:

• нагрузочная способность ячейки. При высоком токе нагрузки задержка увеличивается, при малом — почти не ощутима;
• химический состав. Даже незначительные изменения химического состава влияют на пассивацию;
• длительность хранения. Обычно длительность хранения прямо пропорционально степени пассивации. Поэтому старые ячейки более подвержены эффекту задержки напряжения;
• температура хранения. Слишком высокая температура хранения увеличивает степень пассивации. Особенно серьёзные проблемы могут возникнуть при хранении ячеек в непроветриваемом помещении при высокой температуре. Рекомендуется хранить ячейки в помещениях с контролем климата;
• температура разряда. Подобно хранению при высокой температуре разряд при низкой температуре способствует пассивации;
• условия предыдущего разряда. Частичный разряд, а затем удаление нагрузки увеличивают степень пассивации по сравнению с новой ячейкой. Поэтому при вторичном использовании задержка напряжения бывает более ярко выраженной.

Обычно задержка напряжения, вызванная пассивацией, не доставляет проблем пользователям литиевых ячеек. Однако, эффект пассивации необходимо учитывать.

Применение пассивации

• Пассивация используется для металлических деталей под покраску. Она не только защищает от коррозии, но и обезжиривает изделия. Применяется в сфере машиностроения.
• Пассивация паровых турбин. Но зачем нужна пассивация нержавеющей стали, ведь она и так не поржавеет? Оказывается, если сплав находится в непрекращающемся контакте с агрессивной средой, то он может разрушиться. В качестве примера выступает сварной шов. Иногда на нём присутствуют частички железа. И тогда подвергается коррозии даже нержавейка.
• Стоматологическая область. Обрабатываются нижняя часть имплантов — винты, которые вмонтируются в челюсть. Пассивация используется для исключения разрушения импланта в челюстной кости.
• Химическая пассивация часто проводится с декоративной целью. При кратковременной обработке на поверхности появляется радужная плёнка. Яркие предметы использования — краны, дверные ручки.
• Пассивация украшений из бижутерии используется во избежание аллергических реакций.

Химическая пассивация заметно продлевает срок службы изделий из металла и заслуживает широкого применения в самых разнообразных областях.

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.

Пассивирование

ПАССИВИРОВАНИЕ электрохимическое, процесс, в результате которого металл делается неспособным к своим обычным реакциям и уподобляется благородным металлам. Например, железо, будучи обработано концентрированной азотной кислотой, теряет способность растворяться в кислотах, выделять медь из раствора медного купороса, растворяться на аноде при электролизе и т. д. Способностью пассивироваться кроме железа обладают в большей или меньшей степени никель, кобальт, хром, свинец, марганец, алюминий, олово, ванадий, ниобий, молибден, вольфрам, рутений, золото. Пассивирование металла часто наблюдается при электролизе; например, если анодно поляризовать железо в разведенной серной кислоте, то при небольших плотностях тока оно ведет себя нормально и переходит в раствор, давая сернокислое железо; если же путем повышения подводимого напряжения увеличивать плотность тока, то при достижении известной величины плотности тока, зависящей от природы раствора, в который погружено железо, сила тока начинает внезапно падать и в некоторых случаях может стать даже равной нулю. Если однако, приложенное напряжение достаточно для поддержания на анодной поверхности потенциала, необходимого для выделения кислорода, то прохождение тока, разумеется, не прекратится, но за его счет будет лишь выделяться кислород, а железо растворяться не будет.

Следует отметить, что ставшее пассивным железо не будет растворяться и в том случае, если плотность тока будет вновь снижена до значения меньшего того, при котором пассивность наступила. Если ток прекратить, то в кислой среде пассивность обычно через некоторый промежуток времени прекращается, в нейтральной удерживается в течение значительно большего времени, а в щелочной восстановления активного состояния обыкновенно не наступает. Присутствие в растворе хлоридов значительно ускоряет процесс восстановления активности, наоборот, присутствие окислителей (хромовые соли, перекись водорода и проч.) обычно ускоряет процесс пассивирования. Низкая температура благоприятно влияет на процесс пассивирования, в то время как при повышенной температуре пассивирование наступает при гораздо больших плотностях тока.

Процесс пассивирования вызывает соответствующие изменения потенциала металла, погруженного в раствор, причем это изменение всегда таково, что потенциал металла становится более электроположительным (благородным); часто это ведет к тому, что пассивированный металл начинает переходить в раствор в виде ионов своей высшей степени окисления. Типичный пример этому имеет место у хрома. Нормально он должен растворяться, давая Сг» аналогично Fe», однако если хромовый анод поляризовать в щелочном растворе, то только по достижении потенциала E_h = 0,62 V начинается растворение металла и притом в виде шестивалентных ионов Cr V I . Последние немедленно реагируют со щелочью:

Cr VI + 8ОН’ = СгO₄» + 4 Н₂О,

в результате чего получается хромовокислая соль. Аналогично этому железо в щелочном растворе дает ионы FeO₄«, соответствующие солям железной кислоты (ферраты).

Наиболее общепризнанной теорией процесса пассивирования металлов является в настоящее время теория, предложенная в свое время еще Фарадеем, объясняющая процесс пассивирования возникновением на поверхности металла оксидной пленки. Основанием для такого воззрения являются следующие факты. 1) Пассивирование всегда связано с окислительным процессом либо с непосредственным воздействием окислителей, как кислород, озон, крепкая азотная кислота, соли хромовой кислоты, перекись водорода, либо с анодной поляризацией, что также связано с действием кислорода, выделяющегося на аноде, в то время как водород, восстановители, а также катодная поляризация металла способствуют обратному процессу — переходу металлов в активное состояние. 2) Разница в условиях, при которых пассивируются различные металлы, а именно: железо и никель лучше всего сохраняют свою пассивность в присутствии щелочей, в то время как кислоты способствуют удержанию активного состояния или облегчают переход в активное состояние, если мы имеем дело уже с пассивированным металлом. Правда, в очень крепких растворах щелочей анодно поляризованное железо может оставаться активным, что объясняется большой растворимостью окиси железа в концентрированной щелочи; то же самое имеет место у кобальта, который в разбавленной щелочи легко пассивируется, а в концентрированном растворе (8 N) легко растворяется под действием тока, давая растворимые кобальтиты . Металлы же, подобные вольфраму и молибдену, окислы которых имеют кислый характер, легко растворимы в щелочах и очень трудно в кислотах, ведут себя противоположно железу и никелю и пассивируются лучше всего в кислых растворах. 3) Возможность устранения пассивного состояния металла механическим путем (очистка металлической щеткой), после чего металл становится снова активным.

Возражения против этой теории обычно сводятся к следующему. 1) Металлы при пассивировании часто сохраняют свою поверхность блестящей, что заставляет сомневаться в наличии на их поверхности пленки окисла, тем более, что Мюллером и Кенигсбергером были произведены очень точные исследования оптических свойств пассивированных и непассивированных поверхностей металлов, не давшие никаких доказательств разницы в их оптических свойствах. 2) Для того чтобы объяснить пассивирование металлов азотной кислотой, надо допустить, что оксидная пленка в ней нерастворима, что представляется маловероятным, ибо обычно окислы металлов хорошо растворимы в кислотах. В одной из работ последнего времени теория оксидной пленки нашла себе подтверждение, устраняющее в основном все возражения против нее. Фрейндлих, Пачеке и Цохер показали, что если получить железо в вакууме без доступа кислорода (они получали железное зеркало на стекле термическим разложением паров пентакарбонила железа в вакууме), то оно не пассивируется концентрированной азотной кислотой, если же то же железо подвергнуть действию концентрированной азотной кислоты в присутствии воздуха, то пассивирование наступает. Следовательно, роль кислорода при процессе пассивирования можно считать окончательно установленной; авторам удалось также доказать, что на поверхности пассивированного железа получается тонкая пленка окисла, нерастворимого в азотной кислоте. Из других теорий пассивности можно указать на следующие. Леблан объясняет наступление пассивности уменьшением скорости образования ионов, что происходит вследствие поглощения поверхностью металла кислорода, но последний не образует с металлом окисной пленки, а дает твердый раствор; по Тамману такого рода поглощение кислорода объясняется насыщением свободных валентностей атомов металла, лежащих на поверхности, кислородом, но характер кристаллической решетки как для насыщенных кислородом атомов металла, так и ненасыщенных, лежащих под ними, остается по Тамману одинаковым. Эту форму поверхностного поглощения кислорода Эванс назвал «двухмерной окисью». По теории «значности» Крюгера и Финкельштейна у металлов, которые образуют ионы различной валентности, ионы существуют уже в металле и находятся между собой в известном равновесии; так, например, в случае железа имеет место равновесие между Fe’’- и Fе’’’-ионами. При нарушении равновесия вследствие перехода в раствор двухвалентных ионов восстановление его происходит не моментально, что ведет к тому, что на поверхности металла, граничащей с раствором, остаются только Fе’’’-ионы. Это вызывает соответствующее изменение потенциала металла и обусловливает более благородный характер пассивированного металла. Еще дальше такого рода взгляды развиты в теории Смитса, которым дана общая схема равновесия между атомами металла и ионами как в самом металле, так и в прилегающем к металлу слое раствора.

Пассивирование металла чрезвычайно благоприятствует сохранению металлов, т. к. оно парализует т. н. гальванокоррозию металлических предметов. Пассивированием объясняется также устойчивость таких металлов, как алюминий и магний, против действия кислорода и воды: слой окисла, образующегося на поверхности металла, предохраняет его от дальнейшего окисления; так как окись алюминия и магния нерастворима в воде, то эти металлы в силу этого не разлагают воды с выделением водорода, как это они должны были бы делать по своему положению в ряду напряжений. Образованием оксидной пленки на поверхности алюминия объясняется также способность алюминиевого электрода пропускать ток только в одном направлении, что находит себе применение в устройстве электролитических выпрямителей переменного тока. Существование оксидной пленки дает возможность пользоваться некоторыми металлами в качестве нерастворимых электродов при электролизе (железо, никель при электролизе щелочных растворов, свинец при сернокислотных). Использование железных сосудов для транспортирования концентрированной серной кислоты, железных баллонов для жидкого хлора и т.п. также основано на явлении пассивирования.

Пассивирование адсорбционное , явление понижения скорости реакции на твердых поверхностях кристаллов и металлов, например, понижение скорости их растворения в воде или кислотах, вызванное образованием на данной поверхности адсорбционного слоя полярных молекул поверхностно-активных веществ. Пассивирование адсорбционное — явление отрицательного гетерогенного (контактного) катализа. В технике уже давно известно, что скорость растворения металлов в водных кислотах сильно понижается (в 10—100 раз) от прибавления к водной среде фенола, углеводов, сульфокислот, нафтеновых и жирных кислот и др., чем и пользуются практики, например, для предохранения от потерь металла (при очистке поверхности листового железа от окислов) опусканием металла в кислую ванну (H₂SО₄ или НСl) — патент Фогеля, или, например, присадка антр , выработанная Степановым и Комовским в Химическом институте им. Карпова в Москве, и др.

Пассивирование адсорбционное вызывается веществами, поверхностно-активными по отношению к пассивируемой поверхности (адсорбируемыми ею). Механизм адсорбционного пассивирования тот же, что и при понижении скорости кристаллизации поверхностно-активными веществами, растворенными во внешней среде — явлении, исследованном ранее Фрейндлихом и Марком. Полярные молекулы поверхностно-активных веществ, адсорбируясь на поверхности металла, покрывают ее при достаточной концентрации как бы кристаллической мономолекулярной пленкой, препятствующей ионам металла переходить в раствор и замедляющей установление равновесия между металлом и раствором. С увеличением концентрации поверхностно-активного пассиватора скорость растворения металла понижается, стремясь к минимальному пределу, соответствующему образованию насыщенного адсорбционного слоя на металлической поверхности. Для количественного исследования пассивирования адсорбционного надо измерять кинетику растворения металла в чистой водной кислоте (например, в 10—20% H₂SО₄, НСl) сначала в отсутствии (фиг. 1, кривая а) пассиватора, а затем в его присутствии при разных концентрациях (кривые b, с, d, е) с сохранением постоянства объема раствора и при условии, что пассиватор не изменяет практического состояния минеральной кислоты в растворе.

Для измерения скорости растворения металла или кристалла, например, кальцита (СаСО₃), в кислотах удобно измерять число пузырьков газа (Н₂ или СО₂), выделяющихся при постоянных условиях температуры и давления из остро обрезанного капиллярного кончика определенного диаметра в единицу времени (за 1 мин.). При этом N пропорционально скорости реакций где m масса вещества, перешедшего в раствор в г, а τ время в сек. Схема установки для измерения скоростей представлена на фиг. 2.

Растворение происходит в пробирке Р; капельная воронка А служит для добавления поверхностно-активного вещества, а кран Н для сообщения прибора с атмосферой. Пробирка Р при измерениях обыкновенно помещается в водяной термостат t. Для перемешивания раствора в пробирке служит электромагнитная мешалка Е из согнутой толстой платиновой проволоки, заканчивающаяся внизу площадкой из платиновой сетки; на эту площадку помещается кристалл кальцита или к мешалке тонкой платиновой проволочкой привязывают полоски из листового металла. В верхней части мешалки помещается платинированный железный полый цилиндрик с (толщина стенок в 0,5 мм). Мешалка приводится в действие сильным электромагнитом М, между полюсными наконечниками которого помещается пробирка. Постоянный ток, питающий электромагнит, прерывается посредством маятникового прерывателя-реле В, позволяющего изменять число перемешиваний (колебаний мешалки) от 30 до 120 и более в мин. Кроме того перемешивание можно ослабить или усилить перемещением электромагнита М вдоль пробирки или изменением силы тока с помощью реостата R. Пузырьки газа при растворении вещества в пробирке Р выходят из кончика капилляра К, погруженного в ванну-термостат Т. Пузырьки газа должны выделяться в жидкости, насыщенной данным газом и практически его больше не растворяющей (например, в крепком водном растворе NaCl).

Прекрасными пассиваторами являются чистые фенолы, ароматические углеводороды (бензол, толуол) в тех ничтожных концентрациях, в которых они растворимы в водной среде, спирты, жирные кислоты, сульфокислоты, камфара и разнообразные смеси этих веществ (Ребиндер), могущие служить для изготовления новых рецептур присадок. На фиг. 1 видно, что вначале скорость растворения металла как в присутствии пассиватора (кривые b, с и d), так и без него (кривая а), обычно растет со временем, очевидно благодаря увеличению поверхности при разъедании (поверхностному диспергированию — разрыхлению). При этом пассиватор, уменьшая скорость растворения, уплощает всю кривую кинетики (кривая е). В дальнейшем же (при малом количестве кислоты) она быстрее расходуется в отсутствии пассиватора, что в таком случае влечет за собой пересечение кривых кинетики (фиг. 3).

И. И. Жуковым и его сотрудниками было показано, что поверхностно-активные пассиваторы затрудняют установление нормального потенциала на границе «металл—раствор», чем и объясняется известное явление отравления, например, водородного электрода, поверхностно-активными веществами.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 15 — 1931 г.

Пассивация металлов

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 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.

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:

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.