Pasivace kovů: technologie a metody.

Pasivace kovů je přechod kovového povrchu do neaktivního, pasivního stavu spojený s tvorbou tenkých povrchových vrstev sloučenin, které zabraňují korozi.

Pasivace je ve strojírenství technologický proces ochrany kovů před korozí pomocí speciálních řešení nebo procesů, které vedou k vytvoření oxidového filmu.

Pasivační mechanismus

Při interakci kovů s určitými složkami roztoků (taveninami) v určitém potenciálním rozsahu se na povrchu kovu tvoří adsorpční nebo fázové vrstvy (filmy). Tyto vrstvy tvoří hustou, téměř neprostupnou bariéru, díky které je koroze značně inhibována nebo zcela zastavena. Pasivace se provádí chemicky nebo elektrochemicky. V druhém případě nastávají podmínky, kdy ionty chráněného kovu pod vlivem proudu přecházejí do roztoku obsahujícího ionty schopné tvořit velmi špatně rozpustné sloučeniny.

Pasivace kovů v technologii

Pasivace je jednou z metod ochrany kovů před korozí. Často se na povrchu kovů používají ochranné vrstvy – filmy oxidů pod působením oxidačních činidel.

Jednou z technologických možností pasivace je modření. K pasivaci mnoha kovů se používají roztoky na bázi oxidačních činidel schopných tvořit těžko rozpustné sloučeniny (chromany, molybdenany, dusičnany v alkalickém prostředí atd.).

Pozinkované díly jsou často pasivovány chromátováním.

Pasivace se používá k ochraně potrubí, kotlů a zařízení výměníků tepla před vnitřní korozí. Za tímto účelem je možné pomocí elektrického pole směrovaného radiálně (tj. přes osu potrubí) na potrubí elektricky vytáhnout volné elektrony kovu umístěné na vnitřním povrchu potrubí směrem k vnějšímu povrchu. V důsledku toho nemůže kov na vnitřním povrchu potrubí vstoupit do chemické reakce.

Pasivace nerezové oceli

I přes vysokou odolnost nerezové oceli vůči korozi vyžaduje také dodatečnou ochranu, kterou lze získat technologickým procesem, jako je pasivace.

V případech, kdy jsou i výrobky z nerezové oceli vystaveny velkému riziku, je nutnost pasivačního postupu zřejmá.

Stanovení vysoké korozní odolnosti nerezových ocelí

Podstatou takového jevu, jako je koroze, je to, že povrch kovu se začíná zhoršovat pod vlivem negativních vnějších faktorů a životního prostředí. Typicky koroze v důsledku konstantní oxidace ovlivňuje kov vrstvu po vrstvě a postupně ničí vnitřní strukturu oceli. V mnoha případech již nemá smysl lokalizovat postižená místa vnitřní struktury kovu, takže ocelové výrobky musí být nahrazeny novými.

Pasivace jako technologie, která umožňuje spolehlivou ochranu oceli před korozí, je základem vytvoření tak jedinečného kovu, jakým je nerezová ocel. Chemické složení převážné většiny ocelí patřících do kategorie nerez může obsahovat různé prvky:

Hlavním legujícím prvkem těchto ocelí, jehož množství v jejich složení se může pohybovat mezi 12–20 %, je chrom. Přidání různých legujících prvků do složení korozivzdorných ocelí umožňuje dodat jim požadované fyzikální a chemické vlastnosti, ale za odolnost slitiny oceli proti korozi je zodpovědný chrom.

Aby byl kov odolný vůči ještě agresivnějším prostředím, mezi které patří kyselina chlorovodíková, sírová a další, zvyšuje se nejen kvantitativní obsah chrómu v něm, ale také se do jeho složení přidávají prvky jako měď, molybden, nikl atd. Jinými slovy pasivují kov, to znamená, že zvyšují jeho pasivitu vůči korozním procesům.

Pasivace, při které se k chemickému složení nerezové oceli přidávají vhodné legující prvky, není jedinou podmínkou vysoké korozní odolnosti kovu. Aby ochranné vlastnosti nerezové oceli zůstaly na vysoké úrovni, musí být oxidový film na jejím povrchu, sestávající převážně z oxidu chrómu, neporušený, musí mít jednotné chemické složení a tloušťku.

Příčiny koroze

Navzdory tomu, že chemické složení nerezové oceli musí obsahovat pasivátory, které výrazně zvyšují její korozní odolnost, její povrch a vnitřní struktura mohou podléhat korozi.

Hlavním důvodem, proč se nerezová ocel začíná zhoršovat, je nedostatečný nebo nerovnoměrný obsah chrómu v jejím chemickém složení. Korozi může způsobit i kontakt s kovem, který je výrazně méně odolný vůči oxidaci. Výrobky z nerezové oceli, které byly vzájemně spojeny svařovací technologií, často podléhají zničení. I když je nerezová ocel velmi kvalitní, po svaření se může pokrýt vrstvou rzi. Aby se předešlo takovým negativním jevům, musí být svary používané ke spojování výrobků z nerezové oceli důkladně očištěny a vyleštěny. Tento postup umožňuje odstranit z povrchu svaru a samotných výrobků z nerezové oceli zbytky méně korozivzdorného kovu, který byl použit k provádění svářečských prací.

Velmi často se částice kovu méně odolného vůči korozi dostávají na povrch nerezové oceli v případech, kdy se její zpracování provádí v těsné blízkosti ocelových výrobků. Pokud je v blízkosti řezán, leštěn nebo jinak zpracováván běžný kov, pak se jeho částice, jakmile jsou na nerezové oceli, jistě stanou zdrojem její koroze. Mohou se objevit i na nerezové oceli, pokud se ji rozhodnete zpracovat nástrojem, který dříve interagoval s běžným kovem. Proto je vhodné používat nástroje, zejména ty řezného typu, ke zpracování pouze stejného druhu materiálů.

Nejkritičtějším místem na povrchu nerezových výrobků z hlediska vzniku a rozvoje korozních procesů je svar. Proto je důležité místo vzniklého svarového spoje nejen důkladně vyčistit, vybrousit a vyleštit, ale také pasivovat, k čemuž se používají různé roztoky kyselin.

Zpracování svarových spojů na nerezové oceli, po kterém se provádí chemická pasivace, se provádí pomocí kovového kartáče a brusky. Zároveň je důležité zajistit, aby nástroje používané při pasivaci dříve nereagovaly s běžným kovem, jehož částice se mohou stát zdrojem rozvoje korozních procesů.

Chcete-li zkontrolovat, zda jsou na povrchu nerezové oceli nějaké vměstky obyčejného kovu, můžete použít dvě metody:

• Zpracování vodným roztokem kyseliny dusičné a ferrokyanidu draselného.

Místa na povrchu výrobku, která obsahují inkluze volného železa, po tomto ošetření okamžitě zmodrají. Nutno podotknout, že tato zkušební metoda se používá především ve výrobních laboratořích.

• Smáčení obyčejnou vodou.

Produkt se v tomto stavu udržuje několik hodin. Pokud jsou na nerezové oceli vměstky volného železa, pak se oblasti s takovými vměstky začnou pokrývat rzí.

U nerezových výrobků je téměř nemožné zajistit takové provozní podmínky, aby nepřicházely do styku s jinými kovy a agresivním prostředím a nepodléhaly mechanickému poškození. Proto je nutná výše zmíněná technologická operace – pasivace.

Dodatečný stupeň ochrany poskytovaný pasivací se často snaží zajistit:

• Trubkové konstrukce z nerezové oceli;
• Upevňovací prvky;
• Trupové prvky konstrukcí a mechanismů působících v mořské vodě.

Pasivace není vždy vhodná ani pro produkty podobného účelu.

V mnoha případech je pasivace nepraktická a může dokonce zhoršit ochranné vlastnosti oceli. Před provedením pasivace byste měli analyzovat provozní podmínky produktu, abyste se nakonec rozhodli, zda jeho povrch potřebuje dodatečnou ochranu.

Pasivace, pokud je o jejím provedení rozhodnuto, musí zajistit zhotovení ochranné vrstvy celistvé a tloušťky jednotné, čehož je dosaženo přísným dodržením technologického postupu. Pasivace se zpravidla provádí v případech, kdy je potřeba dodatečná ochrana na vnějším než vnitřním povrchu výrobku z nerezové oceli.

Podstatou procesu jako je pasivace je, že povrch výrobku z nerezové oceli je ošetřen speciálním roztokem na bázi kyseliny dusičné a v některých případech i kyseliny citrónové. Někdy může být takový roztok doplněn malým množstvím (2-6 %) bichromanu sodného. Chemické složení takového roztoku, stejně jako parametry, jako je teplota ohřevu a doba výdrže, závisí na jakosti zpracovávané nerezové oceli.

Podobný

Výhody společnosti

1. Rychlá reakce na vaši žádost
2. Vysoká kvalita odvedené práce
3. Výběr chem. reagencie individuálně pro zákazníka
4. Specialisté s více než 10 lety zkušeností v oboru
5. Nízké ceny, protože pracujeme na nákladech
6. Krátká doba mobilizace a rychlý nástup do práce

• Skutečná adresa Moskva, sv. Bolshaya Pochtovaya 55/59, budova 1, kancelář 436
• telefon+7 (499) 322 – 30 – 62
• E-mail[email protected]
• Naplánovat Po-Pá 09: 00 18 na: 00

Pasivace neboli pasivace kovů je speciální úprava, při které vnější vrstva materiálu získává nové vlastnosti, díky nimž jsou kovy podobné ušlechtilým – tedy nepodléhají oxidaci ani jiným negativním vlivům na ně.

Při zpracování se na povrchu tvoří oxidové filmy. A pokud tato fólie není nějak poškozena hrubým fyzickým nárazem, pak se jakýkoli kov, který dříve vyžadoval zvláštní provozní podmínky, stane chráněným a odolným vůči nim.

• 1 Podstata a popis procesu
  • 1.1 Chemická pasivace
  • 1.2 Elektrolytická pasivace

  Podstata a popis procesu

  K ochraně proti korozi nebo jiným typům chemického poškození se na povrchu kovu vytváří fázová nebo adsorpční vrstva (film). Technicky to vypadá tak, že se takový ochranný nátěr aplikuje pomocí speciálních roztoků (chemická pasivace) nebo se uchýlí k vytvoření ochranné bariéry jinými způsoby (elektrolytická pasivace).

  Elektrolytický je výhodnější, protože je chemicky odolnější.

  Cílem procesu je snížení chemické aktivity kovů s možností jejich konzervace. Vždyť ztráty z koroze jak z atmosférických vlivů, tak z činidel v technologických procesech po celém světě mohou dosáhnout desítek miliard dolarů. A k ochraně těchto kovů má téměř každý z nich svůj vlastní mechanismus nanášení ochranných vrstev (protože neexistují univerzální metody, každý kov vyžaduje svůj vlastní přístup). V praxi to vedlo k vývoji speciálních expozičních režimů, unikátních složení elektrolytů a výpočtu napětí a proudu pro každý konkrétní případ nanášení filmů na kov.

  Pasivaci kovu si lze představit jako vznik jakési rzi na jeho povrchu. Pouze tato „rez“ je umělá a má předem určené vlastnosti.

  

  Chemická pasivace

  Jedná se o úpravu kovů roztoky sloučenin, které mohou rychle vytvořit oxidový povrch. Ale aby proces nešel hlouběji, zejména aktivně ničit slabá místa v krystalických mřížkách kovů. V určité fázi se zastaví použitím neutralizačních látek a poté se kov podrobí praní v různých prostředích a při různých teplotách.

  • čištění povrchu kovu určeného k pasivaci abrazivními materiály;
  • odmaštění povrchu louhem sodným nebo uhličitanem sodným;
  • odstranění odmašťovacích látek spolu s jimi rozpuštěnými sloučeninami tlakem horké a následně studené vody;
  • pasivace složením vhodným pro daný kov v předem vypočítaném čase”
  • neutralizace chemického reagenčního pasivátoru sodou;
  • oplachování pod tekoucí studenou vodou”
  • sušení foukáním teplého nebo horkého vzduchu;
  • vizuální a instrumentální kontrola povrchu, včetně použití optických senzorů vyladěných na typickou strukturu výsledného oxidového filmu.

  Pokud je kvalita získaných výsledků neuspokojivá, proces se opakuje, počínaje abrazivním čištěním.

  

  Elektrolytická pasivace

  Je založen na vlastnosti kovů procházet elektrolytem s aplikovaným napětím na povrch zpracovávaného kovu. Pro každý konkrétní typ kovu je vybrán elektrolyt, který je pro něj jedinečný. A jako anoda se používá i kov vhodný pro své fyzikální a chemické vlastnosti.

  Při anodické pasivaci musí polarizační proud překročit určitou kritickou hodnotu, při které povaha kovu, elektrolyt, jeho teplota a koncentrace začnou působit tak, aby pokryly kov ponořený v lázni ochranným filmem. Což zabraňuje vzniku zpětného „iontového proudu“. Tento okamžik je začátkem tvorby „neproniknutelné“ oxidové vrstvy, proti které jsou oxidační látky bezmocné. Kromě těch nejagresivnějších, pro které budou zajištěny speciální pasivační režimy a speciální látky.

  Pasivace oceli

  Železo, které je součástí jakéhokoli typu oceli, jako její základ, podléhá korozi více než jakýkoli jiný kov. Nejlepší ochranou proti korozi u materiálů obsahujících železo je přidání legovacích přísad do taveniny železa, které činí ocel nerezovou. Ale nerezová ocel je drahá. Jednodušší druhy ocelí lze proto chránit před rzí úpravou v elektrolytických lázních s přídavkem inhibičních pigmentů ve formě červeného olova – železa nebo olova – do elektrolytu.

  Tyto pigmenty mohou fungovat i jako chemické pasivátory, bez použití složitého mechanismu pro jejich spojení s potahovaným kovem. Nanášení takových pigmentů se provádí běžnými malířskými potřebami a je obvykle spojeno s velkými rozměry upravovaných ploch, které nelze umístit do elektrolytické lázně (trupy všech typů lodí). Ale v tomto případě bude ochranný účinek slabší.

  Při anodickém lakování pomocí pigmentů v okrajově upravené vnější vrstvě dochází v pórech vytvořeného ochranného filmu k vysoké proudové hustotě. V železe, jako součásti ocelové slitiny, se za přirozených podmínek nemohou vytvářet ochranné oxidové filmy, takže pasivace je možná pouze tehdy, jsou-li v povlakovém mechanismu obsaženy inhibiční pigmenty.

  Ale hlavní rozdíl ve vytváření ochranných vrstev na kovu metodami chemické a elektrolytické pasivace spočívá v rychlosti procesu a síle vytvořeného fázového filmu. Koneckonců, jak v chemické lázni, tak v ní, ale s elektrickým proudem a napětím přidaným k procesu, proces tvorby oxidu nebo solného filmu probíhá podle stejného scénáře.

  

  Pasivace konstrukčních a speciálních ocelí

  Pro spolehlivou pasivaci ocelí je vhodné je celé nebo částečně (ty prvky, které budou nejvíce zatěžovat nepříznivé faktory) předem potáhnout niklem, zinkem nebo kadmiem pomocí solí chrómu. Pasivace těmito solemi je výhodná v tom, že po zpevnění povrchové vrstvy lze výrobky používat velmi dlouhou dobu bez rizika koroze. A pokud jednotlivé sekce začnou rezivět, lze je pasivovat bez demontáže nebo demontáže konstrukce se stejným složením se solemi chrómu přímo na místě aplikací překryvů nasáklých roztoky.

  Pasivace hliníku

  Na hliníku se za přirozených podmínek vlivem vzdušného kyslíku vytváří oxidový a velmi odolný film. Mnoho lidí si pamatuje školní zkušenost, kdy byla pomocí pilníku odstraněna malá vrstva z hliníkového drátu ponořeného do rtuti a poté byl tento hrot ošetřený pilníkem odstraněn ze rtuti. A ošetřený konec na vzduchu byl okamžitě pokryt „plášťem“ krystalů oxidu. Ale za normálních atmosférických podmínek se oxidy na hliníku tak rychle netvoří a mají podobu průhledného filmu o tloušťce jen pár mikronů. Svými vlastnostmi se velmi blíží chemicky inertnímu oxidu hlinitému korundu. Nevýhodou takového přírodního filmu je jeho nestabilita při výrazném zvýšení teploty nebo při dlouhodobém působení aktivních kyselin.

  Pro trvalou ochranu se neobejdete bez procesu eloxování, jehož výsledkem jsou ochranné fólie o tloušťce 5 až 20 mikronů. A v určitých režimech je možné získat ultrapevné fólie (odolné zatížení až 1500 kg na mm, tedy vyšší než u nástrojové oceli.

  

  Pasivace stříbra

  Stříbro je ušlechtilý kov i přes změny jeho vlastností na světle (tmavne). Před nástupem digitální fotografie byla tato schopnost stříbra využívána při tvorbě světlocitlivých materiálů (film a fotografický papír).

  Ale tmavnutí stříbrných výrobků v každodenním životě je často nežádoucí proces, a aby se tomu zabránilo, používají se chemické metody k ochraně horní vrstvy kovu, hraničící se vzduchem, před vystavením světlu a vzduchu. Nejlepším způsobem, jak takovým změnám zabránit, je pasivace úpravou stříbra v chromu – dichromanu draselného K₂ Cr₂ O_7.

  K tomu se 60 g chrompicu zředí v 1 litru převařené měkké vody. Pracovní teplota roztoku je od 25 do 40 stupňů, to není kritické. Pasivace se provádí jednoduchým úplným ponořením stříbrného předmětu do lázně na 20 minut a periodickým mícháním roztoku. V případech, kdy zředěné množství chrómu zcela nepokryje produkt (figurka složitého tvaru nebo objemný stříbrný svícen), je lepší nepraktikovat střídavou povrchovou úpravu po částech, ale naředit činidlo v množství vody potřebné pro normální hlasitost.

  Chemická pasivace nerezové oceli

  I přesto, že nerezová ocel je jak ve své hmotě, tak v povrchové vrstvě již inaktivována ve smyslu vystavení nepříznivým podmínkám prostředí, někdy koroze najde v této oceli slabá místa.

  Ocel se vyrábí ze železa legováním přísad. A hlavní přísadou, která dělá ocel nerezovou, je chrom. Ale se svým 12% obsahem ve slitině ocel pouze ochrání před atmosférickými vlivy. Při 17% již snese ošetření kyselinou dusičnou, jednou z nejagresivnějších kyselin.

  Záleží také na stavu povrchu nerezového materiálu. A pokud je povrchová vrstva poškozena, pokud má hluboké rýhy, otřepy, mikroskopické krátery, pak i legovaný kov bude náchylný ke korozi.

  A někdy stačí svar na povrchu. A i když se svařování provádí také speciálními elektrodami a ve speciálním režimu, čisté železo vzniklé ve svaru se stane centrem koroze, které nabude řetězového charakteru. A co svařování? I když budete řezat nebo řezat běžnou nelegovanou ocel vedle nerezové konstrukce, pak se takovými středy rychle stanou i piliny, hobliny a jakákoliv forma částic z ní, které dopadnou na nerez.

  

  Závěr

  Ale nakonec, když začnete analyzovat důvody pro výskyt rzi na nerezové oceli, ukáže se, že viníkem bylo zničení oxidového filmu přirozeného pro tento typ oceli. Proto dodatečnou ochranou, kterou nerezová ocel potřebuje, je ošetření kyselinami: sírovou, chlorovodíkovou, dusičnou s následnou neutralizací jejích zbytků poté, co již vytvořila chemicky neutrální ochrannou vrstvu na kovu. Zbývající neutralizátor omyjte vodou a poté vytřete do sucha. Nyní může korozní mechanismus spustit pouze další hrubé mechanické narušení oxidového filmu.

  Ze stejného důvodu by hospodyňky nikdy neměly čistit nádobí z leštěného nerezu abrazivními sloučeninami, zejména pak s příměsí chlóru. Příklad? “Kometa”. Čistí efektivně, ano. Zároveň ale spustí proces koroze kovu.