Passivazione è Il processo di passivazione dei metalli significa la creazione di sottili film sulla superficie al fine di proteggere dalla corrosione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

È sempre meno probabile che i metodi tradizionali di protezione dei metalli dalla corrosione soddisfino i requisiti tecnici che si applicano alle proprietà prestazionali di strutture e materiali critici. Le travi portanti nei telai delle case, nelle tubazioni e nei rivestimenti metallici non possono fare a meno della protezione meccanica contro la ruggine quando si tratta di un uso a lungo termine del prodotto. Un approccio più efficace alla protezione dalla corrosione è il metodo elettrochimico e, in particolare, la passivazione. Questo è uno dei modi per utilizzare soluzioni attive che formano una pellicola protettiva e isolante sulla superficie del pezzo.

Panoramica della tecnologia

La passivazione dovrebbe essere intesa come il processo di formazione di un film sottile su una superficie metallica, la cui strutturacaratterizzato da un'elevata resistenza. Inoltre, le funzioni di questo rivestimento possono essere diverse: ad esempio, negli elettroliti delle batterie, non solo prolunga la durata degli elettrodi, ma riduce anche l'intensità dell'autoscarica. Dal punto di vista della protezione dalla corrosione, la passivazione è un modo per aumentare la resistenza di un materiale ad un ambiente aggressivo che provoca lo sviluppo della ruggine. Lo stesso meccanismo di formazione di un rivestimento protettivo-isolante può essere diverso. I metodi elettrochimici e chimici sono fondamentalmente diversi, ma in entrambi i casi il risultato finale sarà la transizione della struttura esterna del pezzo in uno stato chimicamente inattivo.

Principio della protezione anticorrosione elettrochimica

Il fattore chiave nella passivazione elettrochimica è l'effetto di una corrente esterna sulla superficie del bersaglio. Al momento del passaggio della corrente catodica attraverso la struttura metallica in corrosione, il suo potenziale cambia nella direzione negativa, il che cambia anche la natura del processo di ionizzazione delle molecole del pezzo. In condizioni di esposizione anodica dal lato di un polarizzatore esterno (tipico per mezzi acidi), potrebbe essere necessario un aumento della corrente. Ciò è necessario per sopprimere il polarizzatore e successivamente ottenere una protezione anticorrosione completa. Tuttavia, con l'aumento della passivazione della superficie dovuta alla corrente esterna, aumenta il rilascio di idrogeno, che porta all'idrogenazione del metallo. Di conseguenza, inizia il processo di dissoluzione dell'idrogeno nella struttura metallica, seguito da un deterioramento delle proprietà fisiche del pezzo.

Catodometodo di protezione

Questo è un tipo di isolamento elettrochimico anticorrosivo che utilizza la tecnica dell'applicazione della corrente catodica. Ma questo metodo può essere implementato in diversi modi. Ad esempio, in alcuni casi nella produzione, viene fornito uno spostamento di potenziale sufficiente collegando la parte a una fonte di corrente esterna come catodo. L'anodo è un elettrodo ausiliario inerte. Questo metodo esegue la passivazione delle cuciture dopo la saldatura, protegge le piattaforme metalliche di strutture di perforazione e condotte sotterranee. I vantaggi del metodo di passivazione catodica includono l'efficienza nella soppressione di vari tipi di processi di corrosione.

Oltre ai danni generali causati dalla ruggine, vengono prevenuti pitting e corrosione intergranulare. Vengono anche praticati metodi di azione elettrochimica catodica come protettiva e galvanica. La caratteristica principale di questi approcci è l'uso di un metallo più elettronegativo come polarizzatore. Questo elemento è a contatto con il prodotto protetto e funge da anodo, venendo distrutto durante il funzionamento. Metodi simili vengono solitamente utilizzati per isolare piccole strutture, parti di edifici e strutture.

Metodo di protezione dell'anodo

Con l'isolamento anodico delle parti metalliche, il potenziale si sposta in una direzione positiva, il che contribuisce anche alla resistenza della superficie ai processi di corrosione. Parte dell'energia della corrente anodica applicata viene spesa per la ionizzazione del metallomolecole e l' altra parte - per sopprimere la reazione catodica.

Tra i fattori negativi di questo approccio c'è l' alto tasso di dissoluzione del metallo, che è incomparabile con il tasso di riduzione della reazione di corrosione. D' altra parte, molto dipenderà dal metallo a cui viene applicata la passivazione. Questi possono essere sia materiali che dissolvono attivamente sia parti con strati elettronici incompleti, la cui struttura nello stato passivo contribuisce anche a reazioni di frenatura e distruzione. Ma in ogni caso, per ottenere un effetto significativo di protezione anticorrosione, è necessario l'uso di grandi correnti anodiche.

Da questo punto di vista, questo metodo non è consigliabile utilizzare per il mantenimento a breve termine dell'isolamento, tuttavia, i bassi costi energetici per il mantenimento della corrente sovrapposta giustificano pienamente la passivazione anodica. A proposito, il sistema di protezione formato in futuro richiede una forza attuale di soli 10-3 A/m2.

Uso di inibitori chimici

Un approccio tecnologico alternativo per aumentare la resistenza dei metalli quando si opera in ambienti aggressivi. Gli inibitori forniscono una passivazione chimica, che riduce l'intensità della dissoluzione dei metalli e, in varia misura, elimina gli effetti dannosi dei danni da corrosione.

Di per sé, un inibitore è, in un certo senso, un analogo della corrente sovrapposta, ma con un'azione combinata chimica o elettrochimica. Le sostanze organiche e inorganiche agiscono come attivatori del film protettivo e più spesso -composti complessi appositamente selezionati. L'introduzione di un inibitore in un ambiente aggressivo provoca cambiamenti nella struttura della superficie metallica, influenzando le reazioni cinetiche degli elettrodi.

L'efficacia della protezione dipenderà dal tipo di metallo, dalle condizioni esterne e dalla durata dell'intero processo. Pertanto, a lungo termine, la passivazione dell'acciaio inossidabile richiederà più risorse energetiche per contrastare un ambiente aggressivo rispetto al caso dell'ottone o del ferro. Ma il meccanismo d'azione dell'inibitore stesso giocherà ancora un ruolo chiave.

Inibitori-passivatori

La protezione attiva dalla corrosione secondo i principi di formazione della resistenza passiva può essere formata da diversi inibitori. Pertanto, sono ampiamente utilizzati composti di adsorbimento sotto forma di anioni, cationi e molecole neutre, che possono avere un effetto chimico ed elettrostatico su una superficie metallica. Questi sono mezzi universali di protezione anticorrosione, ma il loro effetto è ridotto in ambienti in cui domina la polarizzazione dell'ossigeno. Ad esempio, per passivare l'acciaio inossidabile è necessario utilizzare uno speciale inibitore con proprietà ossidanti. Questi includono molibdati, nitriti e cromati, che creano un film di ossido con uno spostamento di polarizzazione positivo sufficiente per rilasciare molecole di ossigeno. Sulla superficie del metallo si verifica il chemiassorbimento degli atomi di ossigeno risultanti, bloccando le aree più attive del rivestimento e creando un ulteriore potenziale per rallentare la reazione di dissoluzione della struttura metallica.

L'uso della passivazione nella protezione dei semiconduttori

Il funzionamento di elementi semiconduttori ad alta tensione richiede un approccio speciale alla protezione dalla corrosione. In relazione a tali casi, la passivazione del metallo si esprime nell'isolamento circolare della regione attiva del pezzo. Una protezione del bordo elettrico è formata utilizzando diodi e transistor bipolari. La passivazione planare comporta la creazione di un anello protettivo, oltre a rivestire la superficie cristallina con il vetro. Un altro metodo di passivazione della mesa prevede la formazione di un solco per aumentare il livello di sollecitazione massimo consentito sulla superficie di un cristallo metallico strutturale.

Modifica del film anticorrosivo

Il rivestimento formato a seguito della passivazione consente una varietà di rinforzi aggiuntivi. Questo può essere placcatura, cromatura, pittura e creazione di un film di conservazione. Vengono utilizzati anche metodi di rinforzo ausiliario della protezione anticorrosione in quanto tale. Per i rivestimenti di zinco sono in fase di sviluppo soluzioni speciali basate su componenti polimerici e cromo. Per un normale secchio zincato, è possibile utilizzare additivi di lavaggio non reattivi.

Conclusione

La corrosione è un processo distruttivo che può manifestarsi in diversi modi, ma in ogni caso contribuisce al deterioramento di alcune proprietà operative del metallo. È possibile escludere il verificarsi di tali processi in vari modi, nonché l'uso di metalli nobili, che sono caratterizzati da un inizialmente ridottosensibilità alla ruggine. Tuttavia, a causa di alcuni motivi finanziari e tecnologici, l'uso di una protezione anticorrosione standard o l'uso di metalli con elevata resistenza alla corrosione non è sempre possibile.

La soluzione ottimale in questi casi è la passivazione: è un metodo relativamente conveniente ed efficace per proteggere metalli di vario tipo. Secondo alcuni calcoli, un elettrodo con un inibitore opportunamente selezionato può essere sufficiente per proteggere dalla corrosione una condotta sotterranea di 8 chilometri. Per quanto riguarda gli svantaggi, si esprimono nella complessità tecnica dell'utilizzo di metodi di passivazione elettrochimica in linea di principio.