Pasivace: co to je, popis procesu pasivace, složení

Pasivace (pasivace) kovů je potahování kovu tenkým filmem oxidu tohoto kovu nebo jeho kombinace s jinými látkami. Totéž platí pro pasivaci slitin. V tomto případě může pasivační film obsahovat pouze jednu ze slitinových složek.

Pasivace se nejčastěji provádí k ochraně kovu před povrchovou korozí způsobenou stykem se vzduchem nebo agresivním prostředím. V některých případech se pasivační fólie používají pro dekorativní účely. Pasivace elektrických kontaktů se provádí za účelem snížení přechodového odporu, ale k tomu dochází pouze u určitých typů kovů a fólií.

Některé kovy, například hliník, zirkonium, berylium, titan, mají vlastnost samopasivace, tzn. při kontaktu se vzduchem se na nich vytvoří oxidový film. Tloušťka takových filmů je 1–10 nm a může se časem zvětšovat. Tvorba takových oxidových filmů může být zpravidla urychlena zahříváním kovu v atmosféře s vysokým obsahem kyslíku.

Přitom ochrana slitin takových samopasivujících kovů s jinými již vyžaduje další pasivaci.

Slitiny, které mají heterogenní, tzn. sestávající z krystalitů, struktury s nerovnoměrným rozložením složek, jsou náchylnější ke korozi. Ke korozi mohou přispívat i vlivy, které lokálně mění složení nebo strukturu kovu nebo slitiny, jako je svařování a dokonce i mechanické namáhání.

Existuje chemická a elektrochemická pasivace

Chemické

Při chemické pasivaci je povrch kovu vystaven působení roztoku silného oxidačního činidla s přísadami. Volba oxidačního činidla, přísad a způsobu zpracování závisí jak na typu kovu, tak na vnějších vlivech, před kterými je potřeba jej chránit. Záporně nabité oxidační ionty interagují s kladnými ionty zpracovávaného kovu a vytvářejí film oxidů a nerozpustných solí.

Příkladem chemické pasivace je modření oceli a litiny, při kterém je výrobek vystaven působení koncentrované kyseliny, obvykle kyseliny sírové, s tvorbou oxidů železa (Fe) na povrchu.₃O₄ atd.) tloušťka 1-10 mikronů.

Elektrochemické

Při elektrochemické pasivaci je účinek oxidačního roztoku s přísadami zesílen vlivem elektrického pole. K tomu se zpracovávaný kovový produkt umístí do elektrolytické lázně s oxidačním roztokem a produkt se připojí na kladný pól zdroje stejnosměrného proudu. Záporná elektroda může být buď přídavná elektroda nebo kovové tělo lázně. Filmy získané elektrochemickou metodou se tvoří rychleji a mají lepší hustotu. Samotný proces se však stává složitějším a energeticky náročnějším.

Technologie elektrochemické pasivace je podobná technologii elektrochemického leštění kovů. Pokud se však pro pasivaci používají hlavně elektrolyty na bázi kyseliny dusičné, pak se pro leštění používají roztoky kyseliny sírové a kyseliny ortofosforečné.

Rozšířila se ruční modifikace elektrochemické metody, při které se záporná elektroda zdroje proudu nanáší na povrch obrobku houbou navlhčenou oxidačním roztokem a kladná elektroda se přikládá na výrobek. Tato metoda umožňuje rychle a levně zpracovat jednotlivé povrchové plochy např. po elektrickém svařování.

Slitiny nazývané nerezové oceli mají podle definice vysokou odolnost vůči různým prostředím. K tomu byly vlastně stvořeny. Ale tato odolnost není absolutní. Pasivace korozivzdorných ocelí je důležitým doplňkovým prvkem ochrany těchto slitin v různých aplikacích.

Druhy nerezových ocelí

Vlastnosti a účel

12 – 14 % Cr, do 0,45 % C

Odolává vodní páře, kyselině dusičné a octové

16 – 18 % Cr, asi 0,1 % C

Vysoká odolnost vůči korozi při teplotách do 900 0C, odolnost vůči síře a studeným organickým kyselinám

Vysoká odolnost proti korozi při teplotách do 1150 0C,

Na kyseliny dusičné, koncentrované sírové, fosforečné a další.

18 % Cr, 8 % Ni 1,5 % Mo

Zvýšená odolnost vůči kyselině sírové a octové

18 % Cr, 8 % Ni 3 % Cu

Odolnost vůči prostředí s nízkou aktivitou za přítomnosti mechanického namáhání

18 % Cr, 8 % Ni 2 – 3 % Si %

Zvýšená odolnost vůči kyselinám sírovým a chlorovodíkovým

Dobrá odolnost vůči mléčné, octové a dalším potravinářským kyselinám

Hlavní složkou nerezové oceli, která zabraňuje její korozi, je chrom, který je v ní vždy přítomen s obsahem minimálně 7 %. Při interakci se vzdušným kyslíkem nebo jinými oxidačními činidly se na povrchu nerezové oceli vytvoří jednotný hustý film oxidu chromitého Cr.₂O_3.

Vysoký obsah chrómu (17 % a více) zvyšuje odolnost nerezové oceli vůči různým agresivním prostředím.

Dalším kovem, který má ve své čisté formě vysokou schopnost samopasivace a je součástí mnoha nerezových ocelí, je titan.

Při mechanické aplikaci na povrch se ochranný film z nerezové oceli poruší, ale poté se snadno obnoví při kontaktu se vzduchem. Při absenci kontaktu se vzduchem, například při zakopání výrobku pod zem, může dojít ke zničení ochranného filmu a nerezová ocel pak zreziví, možná ještě rychleji než běžná ocel.

Korozi nerezové oceli je podporována povrchovou kontaminací, stykem s běžnou (černou) ocelí, dokonce i jejími zbytky po mechanické povrchové úpravě. Zdrojem koroze jsou také místní poruchy složení, ke kterým dochází při svařování. Svarové spoje jsou předmětem zvláštní pozornosti při pasivaci nerezové oceli. Tvorbu pasivačního filmu, ke které dochází jak přirozeně, tak pod zvláštním vlivem, lze ovlivnit i způsobem povrchové úpravy. Například je známo, že mechanické leštění nerezové oceli poskytuje lepší ochranný film.

Podle složení nerezové oceli a účelu jejího použití používám různé pasivační metody.

Existuje mnoho druhů (složení) nerezových ocelí, stejně jako receptů na řešení jejich chemické a elektrochemické pasivace. Některé z nich lze nalézt v průvodním dokumentu RD 1994-302-07-19, vydaném již v roce 92. Základem všech leptacích roztoků je kyselina dusičná. Pokud nejsou zvýšené požadavky na pasivaci, pak pro chemickou pasivaci všech jakostí nerezové oceli můžete použít roztok kyseliny dusičné o koncentraci 250 – 350 g/l. Používají se také kombinace dusičné (o koncentraci 150 – 250 g/l) s kyselinou fluorovodíkovou a ortofosforečnou.

Oxidační činidlo může obsahovat další přísady, mezi nimiž hrají zvláštní roli sloučeniny chrómu. Chromany (soli kyselin chromových) alkalických kovů a Mg jsou rozpustné ve vodě, Ca a Ba jsou rozpustné částečně. Jiné kovy tvoří nerozpustné chromany, které jsou součástí pasivačních filmů. Do oxidačního činidla lze přidat chromany sodné nebo draselné nebo anhydrid chromitý (oxid chromitý CrO).₃).

Při práci se sloučeninami chrómu je třeba věnovat zvláštní pozornost bezpečnostním opatřením kvůli jejich vysoké toxicitě.

Technologie elektrochemické pasivace nerezových ocelí s technologií elektrochemického leštění. Pokud se však pro pasivaci používají elektrolyty na bázi kyseliny dusičné, pak se pro leštění používají roztoky kyseliny sírové a kyseliny ortofosforečné.

V současné době si můžete koupit hotové kompozice pro pasivaci nerezové oceli. Výrobci přitom nejčastěji nezveřejňují jejich složení, poskytují pouze návod na způsoby jejich použití. Pro lokální povrchovou úpravu jsou k dispozici přípravky ve formě past, gelů nebo sprejů. Použití pasty nebo gelu umožňuje dlouhodobý kontakt ošetřovaného povrchu s pasivační kompozicí, aniž by došlo k jejímu rozšíření.

Při pasivaci, chemické i elektrochemické, je velmi důležité dodržet technologii, včetně přípravy produktu do procesu a jeho vymytí od chemických činidel po procesu. Přibližný diagram celého cyklu zpracování vypadá takto:

— mechanické čištění, včetně odstranění vodního kamene a stop koroze

– oplach v horké vodě

– oplach studenou vodou

– oplach studenou vodou

— neutralizace zbytků kyselin roztokem sody

– oplach horkou vodou

– oplach studenou vodou

Pasivace se provádí při teplotě roztoku 18 – 30 0 C. Doba trvání procesu pro chemickou pasivaci je 0,5 – 10 hodin v závislosti na požadované tloušťce ochranného filmu a teplotě procesu. Při elektrochemické pasivaci se výrazně zkracuje doba zpracování a závisí na stejných parametrech plus použité proudové hustotě. Závislost proudové hustoty na napětí přivedeném do lázně má složitý nelineární charakter. Závislost proudu v okruhu elektrolytické lázně na přiloženém napětí je složitá (obr . )

Pro dosažení optimálních výsledků musí být použité napětí v určitém rozsahu (E_str – E’_str). Obvykle je to do 12 V.

Snad nejoblíbenější aplikací pasivace nerezové oceli je úprava svarových spojů. Svařování místně mění distribuci ocelových součástí obsažených v jeho složení a také zavádí cizí materiály. Proto je pasivace svarových spojů velmi důležitá. Ošetření celého povrchu výrobku v tomto případě většinou není nutné. Navíc velikost a tvar výrobků často neumožňují úplné ponoření do vany. Pasivace svarových spojů se provádí převážně lokálně. Pro chemickou pasivaci je vhodné použít pasty a gely, ale pro elektrochemickou pasivaci existuje speciální zařízení.

Konec elektrody, který má plochý, špičatý tvar, se obalí kouskem plsti nebo látky a navlhčí se pasivačním roztokem. Jedním vodičem je tato elektroda připojena k zápornému pólu zdroje stejnosměrného proudu a druhý vodič připojuje samotný produkt ke kladnému pólu stejného zdroje. Pro ošetření švu se elektroda s obalem navlhčeným roztokem pevně přitlačí ke švu a pohybuje se po něm (viz obrázek). Síla proudu by měla být nastavena v závislosti na oblasti kontaktu elektrody s produktem a obal elektrody by měl být pravidelně dodatečně zvlhčován roztokem.

Stejným způsobem můžete provádět místní zpracování jakéhokoli povrchu malé oblasti.

Po ukončení pasivačního procesu se obvykle kontroluje kvalita výsledné ochranné vrstvy. Existují různé způsoby takové kontroly. Povrch je například ošetřen roztokem ferrokyanidu draselného v kyselině dusičné. V místech, kde je vrstva velmi tenká nebo chybí, se v důsledku interakce se železem, které je součástí nerezové oceli, objeví charakteristická modrá barva.

Pro ovládání stačí výrobek umístit do vody. Po delším pobytu ve vodě se na špatně ošetřených místech objevuje rez. Tato metoda ale vyžaduje podstatně více času.

Pasivace – Jedná se o postup pokrytí povrchu kovu tenkým, korozi odolným filmem pro ochranu produktu. Tento povlak zabraňuje kontaktu kovového podkladu s kyslíkem a agresivním prostředím. V moderních výrobních podmínkách se pasivace používá k dodání vlastností kovu, díky kterému vypadá jako ušlechtilý kov. Po zpracování není náchylný k oxidaci a dalším faktorům, které jej negativně ovlivňují. Když se vytvoří film a upevní se na kovovém podkladu, chemická reaktivita produktu se výrazně sníží. Každý, kdo pracuje s kovovými konstrukcemi a ocelovými výrobky, ví o potřebě a důležitosti tohoto druhu ochrany. Specialisté na Čistič kovů se opakovaně setkali se situacemi, kdy byla ve výrobních provozech našich klientů provozována potrubí, nádrže a nádrže, kotelny a další zařízení, která nebyla pasivována. Služby moření a pasivace nerezové oceli byly poskytnuty okamžitě a naši odborníci důrazně vyzývají k okamžité pozornosti ke stavu používaných produktů.

Pasivace kovů: podstata procesu

Co je to kovový pasivátor?

Pasivace se provádí pomocí speciálních prostředků tzv “pasivátory”. Během postupu je kovový výrobek ošetřen takovým výrobkem, po kterém se stane neaktivním. Přímo pasivátor je jakousi překážku vzniku korozivní vrstvy na povrchu kovu.

Etapy pasivačního řízení

1. Příprava produktu: písek ze všech stran, opláchněte odmašťovačem;
2. Smíchá se elektrolytický roztok obsahující kovový pasivátor;
3. Kontakty jsou připojeny ze zdroje konstantního proudu k samotnému produktu a nádrži (musíte se ujistit, že napětí je dostatečné a není nadměrné);
4. Obrobek je vystaven po odhadovanou dobu;
5. Provádí se dodatečné dodatečné zpracování, které je doprovázeno kontrolou kvality a jednotnosti aplikované oxidové ochrany.

Pasivační mechanismus

Pasivace oceli, železa a dalších kovů je založena na metodách založených na chemické interakci povrchové vrstvy kovu s různými roztoky jiných kovů. V důsledku toho na povrchu se vytvoří pasivační vrstva, který má nové chemické a fyzikální vlastnosti. Tato vrstva tvoří spolehlivou bariéru, která zabraňuje oxidaci, čímž vytváří spolehlivou ochranu proti rzi.

Pro chemické reakce se používají různé druhy kovů v závislosti na primárním materiálu součásti. Pro získání nových specifických vlastností se pro pasivaci používají tyto materiály: chrom, kobalt, nikl atd. Na základě jejich procentuálního zastoupení se připraví roztok a vybere se vhodné zařízení.

Například pro vytvoření spolehlivého antikorozního filmu na povrchu oceli se používá oxid chrómu. Provádí se postup chromování, v důsledku čehož se zcela změní fyzikální a chemické vlastnosti povrchu. Pokud bylo zpracování provedeno správně, vrstva bude rovnoměrná a hustá.

Navíc různé kyseliny pro pasivaci. Ve většině případů je roztok vytvořen na bázi kyseliny dusičné. Pomocí solí této látky je vytvořen ochranný film s vysokými ochrannými vlastnostmi na povrchu oceli.

Aplikace pasivace kovů

Pomocí pasivační technologie můžete:

• Zlepšit vodivost proudu v oblasti elektrického kontaktu;
• Zabránit rozvoji a dalšímu šíření rzi na povrchu materiálu;
• Chraňte svary (a další místa nově vytvořených spojů) před zničením;
• Proveďte mikroleptání v souladu s připravenými šablonami;
• Proveďte dokončovací zpracování, změňte dekorativní vlastnosti produktu.

Pasivační kontrola

Po technologickém procesu se posuzuje kvalita nanesené vrstvy. K tomu se používají různé metody ověřování. Například, chemická metoda: povrch je ošetřen roztokem ferrokyanidu draselného v kyselině dusičné. Postup umožňuje identifikovat oblasti nekvalitního zpracování. V oblasti, kde je výsledná vrstva docela tenká nebo žádná, se objeví modrý odstín. Tato metoda se používá především v továrních laboratořích. S jeho pomocí jsou selektivně kontrolovány produkty hotové šarže.

Druhá cesta jednodušší, ale dost časově náročné. Výrobek je umístěn na dlouhou dobu do obyčejné vody. V oblastech špatného obrábění se nakonec objeví koroze.

Typy pasivace

Chemická pasivace

Během procesu zpracování se používají speciální chemická činidla. Pasivační vrstva se nanáší ponořením kovu do nádoby naplněné roztokem nebo nástřikem. Hlavní výhodou této metody je kov potažený Chem. Přihrávka. se stává těžší.

Metal Cleaner doporučuje použití následujících pasivačních produktů:

• Pasivátor pro nerezovou ocel SteelGuard InoxPass Spray (metoda ponoru);
• Prostředek pro obnovu pasivních vrstev nerezové oceli SteelGuard InoxPass (metoda spreje).

Elektrochemická pasivace

Kov je ošetřen kyselými roztoky, jsou na něj aplikovány soli a elektrolyty. Proces zpracování využívá proud. Elektrolyt se zahřívá. Na povrchu součásti se tvoří nabité částice, načež se postupně usazují. Po správném postupu na materiálu se vytvoří stabilní, rovnoměrně rozprostřený ochranný film.

Výhody pasivace

Po pasivaci získává produkt následující pozitivní vlastnosti:

1. Vytvoří se vrstva, která má nové chemické vlastnosti;
2. Prezentace se zlepšuje, spotřebitelské vlastnosti se zvyšují;
3. Objeví se lesk, vzhled se stává estetičtějším;
4. Antikorozní aktivita klesá;
5. Zlepšují se fyzikální vlastnosti povrchu materiálu;
6. Zvyšuje se mechanická pevnost.

Pasivace různých druhů kovů

Pasivace nerezové oceli

Tento typ zpracování se aktivně používá v oblasti výroby. Použití tohoto druhu přístupu je dáno potřebou důkladně odmastit povrch produktu. Pomocí této technologie je možné výrazně zvýšit ochranu materiálu před vnějšími agresivními faktory a dobu jeho provozu.

Pasivace nerezových svarů

Ilustrovaný (foto, video) případ naší společnosti v Gamma Design Bureau si můžete prohlédnout v článku
„Jak trojnásobně zrychlíme zpracování svarů“.

Jakákoli kvalita nerezové oceli, i té nejvyšší kvality, může po svařování korodovat. Nejčastěji se korozní procesy na nerezové oceli vyvíjejí v oblasti svarů. Zpracování svarových spojů se tak stává jedním z nejdůležitějších úkolů při práci s nerezovou ocelí.

Naše společnost doporučuje pasivaci nerezových svarů pomocí zařízení na čištění svarů Steelguard. Elektrochemické instalace se snadno používají a zpracovávají šev ve vysoké kvalitě, což mu dodává „zrcadlový“ vzhled. To druhé bylo možné díky skutečnosti, že zařízení poskytují možnost elektrochemického leštění.

Pasivace mědi

Během procesu zpracování se používají speciální roztoky chrómu. Je poměrně obtížné vytvořit hustý ochranný film na měděném základu a právě díky takovým řešením je to možné. Vytvoří se hustá ochranná vrstva, která se následně nesmaže.

Pasivace hliníku

Na hliníkovém materiálu V přirozených podmínkách se vlivem kyslíku vytváří silný oxidový film. Většina si vzpomene na zkušenost svých školních let v hodinách chemie: hliníkový drát se ponoří do rtuti, načež se z něj pomocí jehlového pilníku odstraní malá vrstva. Poté se ošetřený konec vyjme z nádoby se rtutí a na vzduchu se okamžitě pokryje takzvaným „kožíškem“. Při vystavení atmosférickým podmínkám se však oxid hlinitý nemůže tvořit tak rychle, ale film je průhledný a jeho tloušťka nepřesahuje několik milimikronů (mmk). Hlavní nevýhoda přírodního filmu je, že je nestabilní při dlouhodobém vystavení aktivním kyselinám a náhlému zvýšení teploty.

Pro zajištění trvalé ochrany na hliníkovém výrobku je nutné podstoupit eloxovací proceduru, jejímž výsledkem jsou ochranné fólie (pasivní vrstva) o tloušťce 5-20 mm. Některé režimy umožňují vytvořit superpevnou fólii, která vydrží zatížení do 1500 kg na mm.

Pasivace stříbra

K ochraně vrchní vrstvy stříbra Materiál je zpracován v chromu, známém také jako dichroman draselný. K tomu se 60 g látky zředí 1 litrem vařené vody. Teplota výsledného roztoku by měla být v rozmezí 25-40 stupňů.

Stříbrný produkt se během procesu zpracování ponoří na 30 minut do nádoby s roztokem. Roztok je nutné čas od času promíchat. Pokud zředěný objem chrómu nestačí k úplnému pokrytí výrobku (objemné stříbrné svícny apod.), neměli byste praktikovat střídavé zpracování jeho povrchu. Nejlepší je naředit činidlo v požadovaném množství vody na příslušný objem.

Pasivace mosazi

Pasivace mosazi se používá pro výrobky používané při výrobě zbraní, letectví a lékařství. Dobrá odolnost proti korozi a trvanlivost při používání přitahují klenotníky a umělce, stejně jako osvětlovače.

Pasivace mosazi na díly zlatá barva. Tento způsob si osvojili rybáři, kteří takto pasivují rotačky vyrobené z mosazi. Film vytvořený na rybářském náčiní je stabilní a nepropouští vlhkost.

Chromová pasivace

Ve většině případů se používá pro zpracování pozinkovaných dílů. Kovové výrobky procházejí tímto způsobem zpracování pouze ve specializovaných výrobních zařízeních, které mají drenážní a čisticí systémy.

Pasivace potrubí

Více o chemickém čištění potrubí a jeho fázích (odmašťování, leptání a pasivace) se dočtete v článku „Čištění potrubí“ v sekci „Služby“.

Aby se zabránilo zničení nerezové oceli, je nutné pasivovat následující konstrukce:

• Trubka (často zpracovaná svařováním);
• Ti, kteří jsou v kontaktu se slanou vodou (těm, kterým nejvíce hrozí zničení);
• S přítomností spojovacích prvků (zde jsou díly obrobeny).

Skladby pro pasivaci

Každý roztok je aditiv kombinovaný s hlavním činidlem. Hrát klíčovou roli chromany je anhydrid, draslík a sodík. Pro vytvoření vhodného prostředí je nutné smíchat kyseliny a soli – společně urychlují reakci a podporují rovnoměrné vysrážení užitečných částic.

Pro zpracování neželezných kovů se používají pasivační sloučeniny na bázi sodíku a draslíku. Pro vytvoření kyselého prostředí se do elektrolytů přidávají soli a kyseliny, které urychlují tvorbu ochranného filmu a podporují jeho rovnoměrné rozložení v celém materiálu.

K pasivaci oceli se často používá sůl a kyselina dusičná. Měď se upravuje kyselinou sírovou, hliník kyselinou fosforečnou a při pasivaci zinku se používají přísady kyseliny sírové a dusičné.

Závěr

Při analýze hlavních důvodů vzniku koroze na nerezové oceli se ukazuje, že důvodem je destrukce oxidového filmu přírodního původu na povrchu oceli. Další ochranou materiálu je jeho úprava kyselinami jako je dusičná, chlorovodíková, sírová. Po vytvoření ochranné vrstvy na kovu je nutné ocel neutralizovat. Neutralizátor se smyje vodou a produkt se vytře do sucha.

Po úpravě pouze silné mechanické poškození vzniklé pasivační vrstvy spustí korozní mechanismus.