Пассивирование металла это

Что такое Пассивирование

Пассивирование металла это

Пассивирование — Создание тонкой пленки окислов на поверхности металлов с целью предохранения их от коррозии.

Значение слова Пассивирование по словарю Ушакова:

ПАССИВИРОВАНИЕ
пассивирования, мн. нет, ср. (от латин. passivus — страдательный) (тех.). Особая обработка поверхности металла, в результате к-рой он делается неспособным к своим обычным реакциям (напр. к окислению) и уподобляется благородным металлам.

Определение слова «Пассивирование» по БСЭ:

Пассивирование — пассивация металлов, переход поверхности металла в пассивное состояние, при котором резко замедляется Коррозия. П. вызывается поверхностным окислением металлов. Практическое значение П. исключительно велико, так как все конструкционные металлы без их самопроизвольного П. подвергались бы быстрой коррозии не только в агрессивных химических средах, но и во влажной земной атмосфере или пресной воде.
Если погрузить металл, склонный к П.

, в неокислительный водный раствор электролита, подключить его к источнику тока, позволяющему задавать любые значения потенциала (так называемому потенциостату) и записать зависимость плотности тока растворения металла от задаваемого потенциала, то получится поляризационная кривая, близкая к представленной на рисунке. Кривая показывает, что П. металла начинается при потенциале пассивации Еп и критической плотности тока iп.

С увеличением потенциала от Еп до Епп (потенциала полной пассивации) плотность тока не увеличивается, а снижается в результате П. иногда в 104-105 раз (до iпп) и далее сохраняется почти без изменений вплоть до потенциала перепассивации Епер.
Наблюдаемое затем новое ускорение растворения связывают с перепассивацией, или транспассивным состоянием. Интервал от Епп до Епер называют областью пассивного состояния. В присутствии ионов Cl&minus., Br&minus., I&minus.

местное сильное растворение
(«питтинг») некоторых пассивных металлов начинается ещё при потенциале Епит < Епер.
Все перечисленные величины являются важными характеристиками поведения металлов и при коррозии под действием окислителей. Так, металл коррелирует с минимальной скоростью (эквивалентной плотности тока в полностью пассивном состоянии iпп) тогда, когда Окислительно-восстановительный потенциал среды Ео-в удовлетворяет условию Епп < Ео-в < Епер. Для того чтобы П.

было самопроизвольным (при отсутствии внешних источников тока), скорость восстановления окислителя при Еп должна быть не меньше iп. Например, разбавленные растворы азотной кислоты в отношении хрома удовлетворяют обоим этим условиям, а в отношении железа -только первому.
Соответственно Cr в них пассивируется сам, a Fe только может сохранять пассивное состояние, созданное каким-то способом ранее.

Поскольку для Cr iп и iпп в сотни раз меньше, чем для Fe, а Епп и Епер — на 0,4-0,5 в отрицательнее, Cr несравненно устойчивее Fe в слабо окислительных средах, но вследствие перепассивации значительно сильнее разрушается в сильных окислителях (дымящей азотной кислоте, кислотах с добавками перманганатов, хроматов и др.). Сильное повышение концентрации кислоты или щёлочи обычно ведёт к увеличению iп и iпп, и в таких средах устойчивы лишь некоторые металлы.

Среди них наибольшее значение имеют Cr, Ni и богатые ими сплавы, Ti, Zr. В нейтральных средах к П. в той или иной мере склонна большая часть металлов. В неводных растворах П. часто оказывается возможным только в присутствии влаги. В теории П. важная роль отводится как адсорбции кислорода, так и образованию окисных слоев.

Перепассивация вызывается образованием высших кислородных соединений металла, которые либо растворяются целиком, давая анионы (CrO42-), либо отдают в раствор свои катионы, распадаясь с выделением кислорода (NiO2). Источниками кислорода, участвующего в образовании пассивирующих слоев, могут быть некоторые окислители (H2O2, HNO3). П. могут способствовать анионы, дающие с металлом труднорастворимые соли или смешанные окислы.

Однако наиболее универсальным источником пассивирующего кислорода является химически или электрохимически взаимодействующая с металлом вода.
В технике термин «П.» означает также специальную химическую или электрохимическую обработку металла в подходящем растворителе, повышающую стойкость его исходного пассивного состояния (П. алюминиевой посуды в 30%-ной HNO3, цинковых покрытий в хроматных растворах и т.д.).

Читайте также  Полиуретановое покрытие для металла

Вещества, главным образом окислители, с помощью которых производится П., называются пассиваторами.
Лит.: Томашов Н. Д., Чернова Г. П., Пассивность и защита металлов от коррозии, М., 1965. Скорчеллетти В. В., Теоретические основы коррозии металлов, Л., 1973. Новаковский В. М., Обоснование и начальные элементы электрохимической теории растворения окислов и пассивных металлов, в сборнике: Коррозия и защита от коррозии, т. 2, М., 1973.В. М. Новаковский.

Рис. к ст. Пассивирование.

Источник: http://xn----7sbbh7akdldfh0ai3n.xn--p1ai/passivirovanie.html

Особенности проведения пассивирования металлов

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.

Пассивирование металлов

Даже нержавеющая сталь, не может сохранять свои свойства вечно. Есть негативные внешние факторы, которые способствуют постепенному ее окислению и разрушению.

Иногда процессы деструкции заходят настолько далеко, что деталь или изделие становится полностью непригодным для использования.

Пассивация стали – специальная процедура, позволяющая защитить ее от коррозии. Внутри любого металла содержится большое количество таких элементов, как марганец, ниобий, молибден, никель. Но основным веществом, которое используется в технологическом процессе, является хром.

Чтобы придать нержавеющей стали те или иные свойства, специалисты добавляют в ее состав разные элементы. Но защитить материал от коррозии способен хром. Свойства нержавеющего металла зависят от количественного соотношения представленного элемента в нем:

Влияние хрома на свойства нержавеющей стали

  • 12% – материал будет устойчивым только к губительному воздействию воздуха;
  • 17% – сталь не повреждается азотной кислотой;
  • 18% и более – деталь станет устойчивой к разрушительному влиянию более агрессивных веществ.

Но не только содержание определенных химических веществ увеличивает пассивность нержавеющей стали к коррозии. Защитная пленка на ее поверхности не должна быть повреждена. Лучше, если она имеет одинаковую толщину и химический состав.

Области пассивирования

Чтобы нержавеющая сталь не разрушалась длительное время, нужно обязательно пассивировать такие области:

  • конструкции из труб (чаще всего они обрабатываются при помощи сварки);
  • места, где присутствуют крепежи (тут детали поддаются механической обработке);
  • конструкции, контактирующие с соленой водой (их разрушение происходит быстрее).

Пассивация труб и трубопроводов

Однако, такая процедура не всегда необходима. Если на изделие не будут воздействовать слишком агрессивные внешние факторы, то нет надобности в проведении такой обработки. Иногда процедура может сделать только хуже.

Свойства металла после обработки

Химическое пассивирование, или другие его способы, обеспечивают такие свойства стали:

Химическое пассивирование

  • При добавлении хрома: 12–14% – нержавейка может использоваться в условиях, где наблюдается повышенное количество водяного пара, есть возможность попадания на поверхность изделия уксусной или азотной кислоты.
  • При добавлении 16–18% указанного элемента обеспечивает устойчивость к коррозии при температуре до 900 градусов, к парам серы, мылу, растворам органических кислот.
  • При использовании марганца, хрома и никеля. Нержавейка становится неуязвимой для уксусной и молочной кислот. Это позволяет использовать ее в пищевой промышленности.
  • При добавлении молибдена. На детали не смогут подействовать серная и уксусная кислоты.
  • Другие добавки позволяют избежать коррозии нержавейки в малоагрессивной среде, а также при нагрузках растяжения. Важно помнить, что она способна разрушаться не только извне, но и изнутри.

Требования к химическому покрытию

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.

Причины появления коррозии на металле

Коррозия – разрушение поверхности стали под воздействием внешних негативных факторов. Даже химическая обработка поверхности не всегда способна защитить материал от развития деструктивных процессов во внутренних слоях. Существуют такие причины развития коррозии нержавеющего металла:

Читайте также  Как пользоваться пастой гои на металле

Ржавление и коррозия

  • низкое содержание хрома в составе стали;
  • прямой контакт с материалом, не обладающим таким же уровнем устойчивости к окислению и коррозии;
  • очищение посуды или деталей при помощи хлорсодержащих средств тоже повреждает оксидную пленку;
  • соединение частей нержавейки при помощи сварки (защитный слой в этом месте разрушается во время обработки).

Чтобы ржавчина не появилась на нержавеющей стали после процедуры, то шов должен быть тщательно очищен, отшлифован и отполирован. Только в этом случае можно устранить остатки тех материалов, которые разрушаются быстрее.

Частички неустойчивых к коррозии металлов часто попадают на нержавеющую поверхность, если рядом производилась их резка или шлифовка. Лучше не использовать для обработки пассивированного металла инструменты, которые контактировали с обычными материалами. Тут уже лучше использоваться однотипными изделиями.

Виды коррозии

Пассивирование нержавейки поможет защитить ее от таких видов коррозии:

  • Щелевой. Она чаще проявляется в местах соприкосновения материалов, например: в области крепежа. Развивается такой деструктивный процесс вследствие механического повреждения защитной пленки.
  • Гальванической. Коррозионная устойчивость нержавеющего металла снижается при соприкосновении с другим материалом в условиях токопроводящей среды. Ситуация ухудшается, если деталь постоянно находится в морской воде.
  • Межкристаллитной. Такое разрушение металла появляется в том случае, если изделие несколько раз сильно перегревалось. Этот процесс способствует формированию карбидов железа и хрома на кристаллической решетке нержавейки.
  • Эрозивной. Она может развиваться в том случае, если на металл периодически воздействует абразивный материал. Оксидная пленка просто не успевает быстро восстановиться, появляется ржавчина.

Чтобы такие проблемы не возникали, нужно обязательно пройти пассивирование материала.

Технология процесса пассивирования

Пассивирование нержавейки производится с помощью химического раствора, в составе которого присутствует азотная кислота. Перед такой обработкой металл нужно хорошо очистить и подготовить. Сварные швы сначала шлифуются при помощи специальной щетки и машинки с абразивным кругом.

Подготовка к процедуре

Чтобы проверить, содержит ли нержавеющая сталь примеси каких-либо других материалов, способствующих процессу коррозии, можно использовать один из следующих способов:

Обработка составом на основе ферроцианида калия и азотной кислоты. Если нанести эту смесь на поверхность изделия, то все ненужные включения приобретут синий цвет. Таким способом не получится воспользоваться в домашних условиях, так как он исключительно промышленный.

Нанесение воды. Этот способ можно использовать дома, но изделие придется подержать в этой среде несколько дней. В течение этого времени включения свободного железа покроются ржавчиной.

Виды пассивации

Пассиваторы – это вещества для обработки поверхностей нержавеющего металла для предотвращения коррозии. Для обработки потребуются вещества, обеспечивающие окислительные свойства. Существуют такие виды пассивации:

  • Химическое пассивирование. В этом случае изделие полностью окунается в раствор или же состав наносится на ее поверхность тонким слоем. Процесс может проводиться при комнатной температуре или же с применением нагрева.
  • Электрохимический. Тут тоже понадобится раствор окислителя, но для создания прочного защитного слоя потребуется еще и электрический ток. Такой способ пассивации является более качественным.

Растворы для окисления должны изготавливаться из веществ, которые трудно растворяются в воде.

Особенности самого процесса пассивирования

После очистки можно приступить к самому процессу. Поверхность изделия покрывается смесью, в состав которой входит лимонная или азотная кислота. Чтобы улучшить свойства нержавеющего металла и его коррозийную устойчивость в раствор следует добавить немного бихромата натрия.

Процесс электрохимической пассивации нержавеющего материала состоит из таких этапов:

Пассивация в барабанах

  1. Подготовка изделия. Поверхность нужно ошкурить и промыть обезжиривающим средством.
  2. Приготовление раствора электролита.
  3. Проведение тока. Он должен проходить под небольшим напряжением. Источник тока обязан быть постоянным.
  4. Дополнительная обработка после процедуры. Тут необходимо проверить, насколько прочным является материал в итоге.

Прежде чем проводить химическое пассивирование, необходимо удостовериться, что это действительно необходимо. То есть мастер обязан проанализировать те условия, при которых будет использоваться изделие из нержавеющего металла. Пассивирование обычно производится в том случае, если защитить нужно верхний слой материала.

Нанесение защитной оксидной пленки позволяет нержавеющему материалу длительное время оставаться невредимым под воздействием негативных факторов внешней среды. Но и его нужно использовать тогда, когда есть необходимость.

Читайте также  Как правильно заточить сверло по металлу

по теме: Пассивация нержавеющей стали

Источник: https://promzn.ru/obrabotka-metalla/passivirovanie-metallov.html

Воронение, фосфатирование, пассивирование и травление стальных деталей, технологии применяемые при производстве ножей

Антикоррозионные и декоративные покрытия предохраняют сталь ножей от ржавления. Используются различные способы покрытия стальных деталей, такие как воронение, фосфатирование, оксидирование, химическое никелирование и так далее. 

Воронение и оксидирование

Это покрытие стальной детали пленкой окислов, которая предотвращает коррозию металла. Вороненые детали имеют приятный цвет от синих до черных тонов. При воронении деталь шлифуют и, если надо, полируют. Затем тщательно обезжиривают промывкой в щелочах, прогревают до 60-70 градусов. Затем деталь нагревают в печи до температуры 220-325 градусов и протирают ветошью, смоченной конопляным маслом. Другие растительные масла дают менее приятные цвета воронения.

Ровная окраска поверхности получается только при равномерном прогреве детали. После смазки деталь снова слегка прогревают и вытирают насухо. Закаленные детали, у которых температура отпуска ниже 220-325 градусов, не воронятся во избежание потери ими механических свойств.

«Синение» стали

Стальным деталям ножей можно придать красивый синий цвет. Для этого составляют два раствора : 140 гр гипосульфита на 1 литр воды и 35 гр уксуснокислого свинца («свинцовый сахар») также на 1 литр воды. Перед использованием растворы смешивают и нагревают до кипения.

Изделия предварительно очищают, полируют до блеска, после чего погружают в кипящую жидкость и держат до тех пор, пока не получат желаемого цвета. Затем деталь промывают в горячей воде и сушат, после чего слегка протирают тряпкой, смоченной касторовым или чистым машинным маслом. Детали, обработанные таким способом, меньше подвержены коррозии.

Фосфатирование стали

В процессе фосфатирования на поверхности стальной детали ножа образуется защитная пленка, обладающая высокими антикоррозионными свойствами. Зачищенная, отполированная, обезжиренная и декапированная (в течение 1 минуты в 5% растворе серной кислоты) стальная деталь погружается в горячий раствор (35 г/л) мажефа (фосфорно-кислые соли марганца и железа). Температура раствора должна быть 97-99 градусов.

Процесс проходит бурно, выделяется большое количество водорода. Через 1-1,5 часа выделение водорода прекращается, но деталь выдерживается в растворе еще 10-15 минут, после чего тщательно промывается горячей водой, сушится и смазывается маслом.

Лаки и краски очень хорошо ложатся на фосфатированные детали. Если по каким-либо причинам невозможно применить фосфатирование с подогревом, то используют процесс холодного фосфатирования. Фосфатные пленки при холодном фосфатировании менее качественные, однако хорошо идут как грунт под краску.

Существует масса растворов для холодного фосфатирования, например серия КФ (1, 2, 3, 12, 14). Фосфатирование происходит при температуре 48-55 градусов.

Пассивирование стали

Процесс пассивирования позволяет создать на поверхности стальной детали ножа защитную пленку, препятствующую коррозии металла. Углеродистые стали пассивируют при комнатной температуре в 10% растворе калиевого хромпика в течение 60 минут. Высокоэффективным является процесс пассивирования стальных деталей в 60-90% растворе нитрита натрия. Температура 30-40 градусов, время обработки до 20 минут. Обработанные таким образом детали могут храниться, не ржавея, до двух лет.

Травление стали

Иногда возникает необходимость вытравить на стальной детали ножа надпись. Автолюбители например маркируют таким образом некоторые детали перед сдачей автомобиля в сервис. Вот несколько рецептов составов для травления. Для углеродистых и низколегированных сталей применяют 15% раствор серной кислоты. Температура раствора должна быть 50-70 градусов, время обработки до 40 минут.

Высоколегированные стали травят в 20% растворе соляной кислоты при комнатной температуре. Время обработки до 15 минут. Поверхность детали покрывают горячим стеарином от свечи и по стеарину делают острым предметом необходимую надпись, после чего погружают в травильный раствор.

Для первого раствора можно применять вместо стеарина перхлорвиниловые краски или лаки с добавлением 5-8% талька. Можно поступить и наоборот — нанести на деталь надпись кислотоустойчивым лаком с помощью иглы от шприца подходящего диаметра, припаянной к обычному ученическому перу. Вокруг надписи нужно сделать что-то вроде валика из стеарина, внутрь которого налить травильный раствор. В этом случае надпись получится выпуклой.

Не стоит забывать, что нужно вливать кислоту в воду, а не наоборот, иначе вода моментально закипит и образовавшимися брызгами может обжечь вам кожу. При попадании кислоты на кожу нужно немедленно присыпать место ожога содой и промыть в проточной воде.

Источник: https://kombat.com.ua/voronenie-fosfatirovanie-passivirovanie-travlenie-stalnyih-detaley-nozhey/

Понравилась статья? Поделить с друзьями: