Пассивация
Содержание статьи
В современном мире используется большое количество методов для предотвращения образования коррозии на поверхности разных видов металлов. Вещества, которые для этого применяются, покрывают поверхность тонкой пленкой, которая не дает металлам окисляться. По толщине защитная пленка быть разной. Она зависит от наносимого на металлы состава. Также для проведения процедуры защиты металлов от коррозии применяются методы, которые основаны на изменении их свойств. Пассивация относится именно к такой категории процессов.
Пассивация поверхностей
Практически все металлы являются достаточно прочными материалами. Однако на их структуру и общее состояние может повлиять обычный кислород или жидкость. Под влиянием агрессивной среды на поверхности металлических изделий скапливается налет, который представляет собой коррозию. Он опасен тем, что под его влиянием структура металла разрушается, и изделие из него становится непригодным для дальнейшего использования.
В современном мире широкое применение нашла пассивация. Она представляет собой не легкую процедуру. С этим справиться без определенных знаний практически невозможно. Процедура заключается в том, чтобы растворить верхнюю часть металла при помощи анода. При этом молекулы распадаются на вещества, которые обладают разным уровнем заряда. Для того чтобы ионы приобрели упорядоченный вид к металлу проводят электрический ток с низким уровнем напряжения, который составляет всего 6-12 вольт.
Ионы делятся на положительно заряженные и отрицательно заряженные. Во время прохождения через металл электрического тока положительно заряженные частицы стремятся к катоду, а отрицательно заряженные к аноду. Именно на аноде образуются оксиды металлов, которые и являются результатом расщепления верхнего металлического слоя. В итоге на поверхности обрабатываемого металла появляется очень тонкая защитная пленка, которая обладает уникальными защитными качествами.
Пассивация направлена на то, чтобы сделать активность металла меньше. Он становится пассивным и практически не подвергается влиянию окружающей среды.
В современных отраслях промышленности данная процедура является достаточно востребованной. Она помогает защищать металлические поверхности от появления коррозии. Процесс пассивации применяется в тех ситуациях, когда есть необходимость в тщательной подготовке поверхности для нанесения лакокрасочного покрытия. Также данная процедура является незаменимой на тех предприятиях, где металлическим предметам приходится очень часто осуществлять взаимодействие с агрессивной окружающей средой.
Пассивация металлов является полезной процедурой, которая делает эти вещества пассивными. Она позволяет им сохранять свои свойства на длительное время. Тонкая пленка обладает отличным уровнем защиты, который придает металлам дополнительную прочность и твердость.
Процесс пассивации
Процедуру пассивации можно осуществлять на производственных предприятиях или в домашних условиях.
Она состоит их нескольких этапов:
Перед любыми процедурами по защите металлических поверхностей от коррозии используется их подготовка. Она заключается в том, чтобы сделать поверхность максимально более чистой, чтобы наносимым на поверхность металлов веществам было легче проникать в их структуру. Для начала следует удалить с металла все загрязнения. Сделать это можно путем мыться и отшкуривания при помощи наждачной бумаги.
На втором этапе необходимо подготовить вещество, которое будет способствовать под воздействием небольшого тока образованию тонкой пленки, защищающей от коррозийного налета.
На данном этапе необходимо провести электрический ток с небольшим уровнем напряжения.
Важно: Для достижения наилучшего результата величина электрического напряжения не должна быть более двенадцати градусов.
На заключительном этапе проводится проверка металла на прочность. Поверяется его устойчивость к влиянию окружающей среды.
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.
Пассивация металла
По видам металлов пассивация может быть представлена такими процессами, как:
Пассивация стали
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.
Пассивация меди
Для данного вида пассивации характерно использование растворов, сделанных на основе хрома. Данное вещество образует на поверхности плотную пленку, которая делает металла более прочным.
Пассивация цинков
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.
Пассивация железа
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.
Статьи по теме
Антикоррозионные средства
Антикоррозионные пигменты классифицируются на: цинковые крона, алюминий три-полифосфаты и слюдянистую окись железа.
Пассивирование
Пассивация металла
Статья обновлена и дополнена: 11 Апреля, 2021
Пассивация – это процедура покрытия поверхности металла тонкой устойчивой к коррозии пленкой с целью защиты изделия. Такое покрытие предупреждает контакт металлической основы с кислородом и агрессивными средами. В условиях современного производства пассивирование применяется для того, чтобы придать металлу свойства, которые делают его похожим на благородный. После обработки он не поддается окислению и прочим негативно воздействующим на него факторам.
Когда пленка образуется и закрепляется на металлической основе, химическая активность изделия значительно снижается. Все, кому доводится работать с металлоконструкциями и стальными изделиями, знают о необходимости и важности защиты такого рода. Специалисты “Металл Клинер” неоднократно сталкивались с ситуациями, когда на производстве наших клиентов эксплуатировались не подвергшиеся пассивации трубопроводы, емкости и резервуары, котельное и другие оборудования. Услуги по травлению и пассивации нержавеющей стали были оперативно оказаны, и наши эксперты настойчиво призывают своевременно обращать внимание на состояние эксплуатируемых изделий.
Пассивация металла: суть процесса
Что такое пассиватор металла
Пассивация осуществляется при помощи специальных средств, которые именуются “пассиваторами”. Во время процедуры металлическое изделие обрабатывается таким средством, после чего оно становится неактивным. Непосредственно пассиватор – это своеобразное препятствие к образованию на поверхности металла коррозийного слоя.
Этапы процедуры пассивации
Если вкратце, сам процесс состоит из 5 этапов:
Механизм пассивации
Пассивация стали, железа и других металлов основана на методах, в основе которых лежит химические взаимодействие поверхностного слоя металла с разными растворами прочих металлов. В итоге на поверхности образуется пассивирующий слой, обладающий новыми химико-физическими характеристиками. Такой слой формирует надежный барьер, препятствующий окислению, за счет чего создается надежная защита от ржавчины.
Для химических реакций применяются различного рода металлы в зависимости от первичного материала детали. Чтобы придать ей новые специфические свойства, применяют следующие материалы для пассивации: хром, кобальт, никель и т. д. Исходя из их процентного содержания, готовится раствор и выбирается соответствующее оборудование.
К примеру, чтобы создать на поверхности стали надежную антикоррозийную пленку, используют оксид хрома. Осуществляется процедура хромирования, вследствие чего полностью изменяются физико-химические свойства поверхности. Если обработка была проведена правильно, то слой будет ровным и плотным.
Помимо этого для проведения процедуры используют различные кислоты для пассивации. В большинстве случаев раствор создается на базе азотной кислоты. Защитная пленка с высокими защитными свойствами на поверхности стали создается при помощи солей этого вещества.
Применение пассивации металла
С помощью технологии пассивирования можно:
Проверка пассивации
После проведения технологического процесса проводится оценка качества нанесенного слоя. Для этого используют разные способы проверки. К примеру, химический метод: поверхность обрабатывается раствором ферроцианида калия в азотной кислоте. Процедура дает возможность выявить области некачественной обработки. В области, где полученный слой довольно тонкий или его вовсе нет, появляется синий оттенок. В основном данный метод используют в заводских лабораториях. С его помощью выборочно проверяют изделия готовой партии.
Второй способ более простой, но является достаточно длительным. Изделие помещается в обычную воду на длительное время. В конечном итоге в области некачественной обработки появится коррозия.
Виды пассивации
Химическое пассивирование
В процессе обработки применяются специальные химические реагенты. Нанесение пассивирующего слоя осуществляется методом окунания металла в наполненную раствором емкость или методом напыления. Ключевое преимущество такого способа – металл с покрытием Хим. Пас. становится более твердым.
«Металл Клинер» рекомендует к применению следующие средства для пассивации:
Электрохимическая пассивация
Металл обрабатывается кислыми растворами, солями, на него наносятся электролиты. В процессе обработки используется ток. Электролит нагревается. На поверхности детали образуются заряженные частицы, после чего они постепенно оседают. После правильного проведения процедуры на материале образуется стойкая, равномерно распределенная защитная пленка.
Преимущества пассивирования
Подвергнувшись пассивации, изделие приобретает следующие положительные свойства:
Пассивация различных видов металлов
Пассивация нержавеющей стали
Такой вид обработки активно используется в области производства. Применение подхода такого рода обуславливается необходимостью тщательного обезжиривания поверхности изделия. При помощи этой технологии можно значительно увеличить защиту материала от внешних агрессивных факторов и длительность его эксплуатации.
Пассивация сварных швов нержавеющей стали
Проиллюстрированный (фото, видео) кейс нашей компании на производстве ОКБ «Гамма» можно увидеть в статье
«Как мы ускорили обработку сварных швов в 3 раза».
Нержавеющая сталь любого качества, даже самая высококачественная, может подвергнуться коррозии после сварки. Чаще всего коррозионные процессы на нержавеющей стали развиваются в районе сварных швов. Обработка сварных соединений, вследствие этого, становится одной из наиважнейших задач при работе с нержавейкой.
Пассивацию сварных швов нержавеющей стали наша компания рекомендует производить с использованием аппаратов для очистки сварных швов Steelguard. Электрохимические установки легки в использовании и качественно обрабатывают шов, придавая ему «зеркальность». Последнее стало возможным благодаря тому, что в аппаратах предусмотрена возможность электрохимической полировки.
Пассивация меди
В процессе обработки используются специальные растворы хрома. На медном основании достаточно сложно создать плотную защитную пленку и именно за счет таких растворов это становится возможным. Образуется плотный защитный слой, который в дальнейшем не стирается.
Пассивация алюминия
На алюминиевом материале в естественных условиях под действием кислорода создается прочная оксидная пленка. Большинство вспомнят опыт школьных годов на уроке химии: алюминиевая проволока опускается в ртуть, после чего с нее счищается небольшой слой при помощи надфиля. Далее обработанный конец вынимается из емкости с ртутью, и он на воздухе моментально покрывался так называемой “шубой”. Однако при атмосферном воздействии оксид алюминия не может образоваться так быстро, при этом пленка прозрачная, а ее толщина не превышает нескольких миллимикрон (ммк). Главный минус природной пленки заключается в том, что она неустойчива к длительному воздействию активных кислот и резкому повышению температуры.
Чтобы обеспечить стойкую защиту на изделии из алюминия, необходимо пройти процедуру анодирования, вследствие которой получаются защитные пленки (пассивный слой) толщиной 5-20 ммк. Некоторые режимы позволяют создать сверхпрочную пленку, которая способна выдерживать нагрузки в пределах 1500 кг на мм.
Пассивация серебра
Для защиты верхнего слоя серебра применяется обработка материала в хромпике, он же двухромовокислый калий. Для этого 60 г вещества разводится с 1 л кипяченой воды. Температура полученного раствора должна быть в пределах 25-40 градусов.
В процессе обработки серебряное изделие погружается в емкость с раствором на 30 минут. Раствор необходимо время от времени перемешивать. Если разведенного объема хромпика недостаточно для полного покрытия изделия (объемный серебряный канделябр и т. д.), то не следует практиковать попеременное обрабатывание его поверхности. Лучше всего развести реактив в необходимом для подходящего объема количестве воды.
Пассивация латуни
Популярностью пользуется пассивирование латуни с приданием деталям золотистого цвета. Такой метод взяли на вооружение рыбаки, которые таким образом пассивируют блесны из латуни. Образующаяся на рыболовной снасти пленка устойчива и не пропускает влагу.
Пассивация хрома
В большинстве случаев используется для обработки оцинкованных деталей. Металлические изделия проходят обработку такого типа только в условиях специализированного производства, которое имеет системы водоотвода и очистки.
Пассивация трубопроводов
Подробнее о химической очистке трубопроводов и её этапах (обезжиривании, травлении и пассивации) читайте в статье «Очистка трубопроводов» в разделе «Услуги».
Во избежание разрушения нержавеющей стали, необходимо обязательно пассивировать следующие конструкции:
Составы для пассивации
Каждый раствор – это добавки в сочетании с основным реагентом. Ключевую роль играют хроматы – это ангидрид, калий и натрий. Для создания подходящей среды необходимо смешать кислоты и соли – вместе они ускоряют течение реакции и способствуют равномерному осаждению полезных частиц.
Для обработки цветных металлов используются пассивирующие составы на основе натрия и калия. Чтобы создать кислую среду, к электролитам добавляют соли и кислоты, ускоряющие формирование защитной пленки и способствуют ее равномерному распределению по материалу.
Для пассивирования стали зачастую используются соль и азотная кислота. Медь обрабатывается серной кислотой, алюминий – фосфорной кислотой, а при пассивации цинка применяют добавки серной и азотной кислоты.
Заключение
При анализе основных причины образования коррозии на нержавеющей стали выясняется, что причиной этому является уничтожение на поверхности стали оксидной пленки естественного происхождения. Дополнительная защита материала – это его обработка такими кислотами, как: азотная, соляная, серная. После образования защитного слоя на металле, необходимо произвести нейтрализацию стали. Нейтрализатор смывается водой, а изделие вытирается насухо.
После обработки только грубейшее механическое повреждение полученного пассивирующего слоя спровоцирует запуск механизма коррозии.
Что такое пассивация? Описание, особенности и применение пассивации
На заявление Фарадея не обратили внимание. Больше повезло Владимиру Кистяковскому. Это уже отечественный физик. Он высказался в поддержку английского коллеги из прошлого спустя 100 лет.
На фото физик Владимир Кистяковский
Кистяковский развил взгляды Фарадея, оформив в общеизвестную теорию. Однако, есть и вторая теория пассивации… Впрочем, для начала разберемся с самим понятием.
Что такое пассивация?
Пассивация металлов – это образование той же «ржавчины», но немного в другом виде. Поверхности покрывают не только оксидными пленками, но и фосфатными, сульфатными, хлоридными.
Их состав зависит от того, с каким металлом ведется работа. Химическая пассивация является резким уменьшением скорости его коррозии. С одной стороны, пленка на поверхности – итог разрушения материала. С другой, покрытие защищает нижние слои металла. Чтобы продлить его жизнь достаточно пленки толщиной в несколько десятков нанометров.
На фото процесс пассивации
Альтернативный взгляд на пассивацию поверхности сводится к абсорбции ею кислорода. Он погружается в поверхностные поры металла. При этом, увеличивается валентность его атомов. Это снижает их химическую активность. Кстати, кислород можно взять не только из атмосферы или воды. Далее, ознакомимся со средами для пассивации.
Среды для пассивации
Металл вступает в кратковременное взаимодействие с ними, но скорость реакции резко падает с образованием поверхностной пленки или же повышения валентности верхних атомов.
Коррозию последнего блокирует даже речная вода. Воздействовать ею на металл можно двумя способами. Первый – простой контакт, обмазывание или окунание поверхности.
Второй способ называется электрохимическим. В этом случае через раствор для пассивации пропускают ток. Под его действием защитная пленка получается равномерной.
Именно такую формирует, к примеру, пассивация меди. Ток пропускают через хромосодержащие растворы. Именно в них медь приобретает наибольшую стойкость к коррозии.
Медь после пассивации
Подготовка к пассивации
В случае электролитического процесса в подготовительные работы входит отлаживание нужной силы тока. Успешно пассивация латуни, хрома, железа и прочих металлов проходит при 12-градусной величине напряжения.
На фото оборудование для пассивации металлов
Пассивация электрохимическая осуществляется на специальных аппаратах. Они имеются в свободной продаже. Установки компактны, но дорогостоящи. Модели дешевле 100 000 рублей продают редко.
Применение пассивации
Нельзя допустить, чтобы из-под декоративно-защитного слоя проступила ржавчина. Поэтому, перед покраской осуществляется пассивация. Ряд растворов для нее не только дает пленку на поверхности деталей, но и обезжиривает их.
Некоторые пассиваторы, не смотря на свою эффективность, под запретом. В Евросоюзе, к примеру, запретили оксид хрома. Он токсичен. Однако, прочие пассиваторы уступают опасному соединению в эффективности.
На фото наглядно виден результат пассивации
Пассивация стали осуществляется на паровых турбинах. Оксид хрома здесь не нужен. Интерес в другом. Возникает вопрос, зачем нужна пассивация нержавеющей стали, она ведь нержавеющая.
Прибегают к имплантированию, когда зуб удален, не осталось даже корней. Так вот, нижний винт выполняется из надежных, но не драгоценных сплавов. Чтобы избежать их разрушения в челюсти, что может привести к заражению, проводят пассивацию.
На фото гаечный ключ без применения пассивации металла
Кстати, суть понятия сводится к «пассивности». Именно от этого существительного образован термин. Цель метода – сделать металлы химически пассивными, заставить их отказаться от вступления во взаимодействия с прочими веществами.
Пассивация металла: что это такое и что значит пассивированная сталь
Сегодня уделим внимание одному из способов защиты детали от ржавчины. Рассмотрим, что такое пассивация металла: это создание на поверхности заготовки тонкой солевой или оксидной пленки, предотвращающей коррозию, но как проходит данный процесс? Какие виды и способы достижения результата существуют? Что за материалы при этом используются? Ниже предоставим ответы на эти важные вопросы.
Сразу отметим, что цель данной технологии состоит в снижении химической активности материала заготовки, чтобы он не вступал в реакции с веществами близлежащих поверхностей и не так сильно подвергался разрушению от агрессивных сред окружения. Одновременно такое воздействие не должно критическим образом снижать контактную проводимость (по крайней мере, не сильнее, чем ржавчина).
Суть процедуры и ее общее описание
В стандартной ситуации детали обрабатываются специальными растворами с окислительными свойствами – путем погружения или их нанесения, либо специальным оборудованием, либо вручную, точечно. Для этого используются составы на основе кислот, солей хрома или молибдена, нитритов – с главным реагентом и добавками, необходимыми для ускорения и стабилизации реакции.
Если представить пассирование металла поэтапно, нужно:
Механически очистить заготовку от пыли и загрязнений.
Обезжирить ее, искупав в смеси кальцинированной соды и едкого натра.
Дважды промыть в воде – сначала под горячей проточной, после – в холодной.
Подвергать непосредственному воздействию окислителя на протяжении расчетного времени.
Провести нейтрализацию в растворе на основе кальцинированной соды.
Еще раз промыть, неоднократно помещая под проточную воду, но уже под холодную.
Просушить – в предназначенном для этого шкафу или обдувая теплым воздухом.
Проверить качество полученной поверхности – визуально или инструментально – и при получении неудовлетворительного результата, повторить всю процедуру с первого пункта.
Отсюда ясно, что пассивированный металл – это материал, равномерно покрытый защитной пленкой. Да, она разрушает верхний слой заготовки за счет окисления, но буквально на десяток-другой нанометров (что некритично), зато предотвращает коррозионные повреждения всей остальной части, то есть 99% объема детали. Ее нанесение – непросто «необходимая жертва», а очень полезная и максимально рациональная.
Приведенный выше алгоритм актуален для стали, алюминия, никеля, меди, цинка и даже кадмия, а также для широкого ряда сплавов. И предполагается, что он будет реализован с помощью как стационарного, так и ручного оборудования – инструменты и приспособления помогают обеспечить точность результата.
Применение пассировки металла
Технология решает следующие задачи:
Предотвращает возникновение и распространение ржавчины в верхних слоях материала.
Защищает от механического разрушения сварочные швы (и подобные им места новообразованных соединений).
Улучшает проводимость тока в точках электрического контакта.
Позволяет выполнить микротравление в соответствии с заранее сделанным шаблоном (актуально при производстве печатных плат).
Дает возможность сделать финишную обработку изделия и изменить его потребительские или даже декоративные свойства.
При этом используется сразу несколько методов блокировки коррозии, например, с помощью воронения. Анодный пассивирующий слой – это надежный способ повышения герметичности шовных соединений, особенно при правильной финишной обработке. Его наличие серьезно продлевает срок эксплуатации трубопровода, даже если отдельные элементы коммуникаций сравнительно сложно свариваются между собой.
Выполненное по такой технологии покрытие защищает медные и латунные поверхности от потускнения (на сравнительно небольшой период, от одного до двух-трех месяцев, но все-таки), что позволяет временно законсервировать заготовки и хранить их вплоть до следующей операции обработки, не опасаясь ухудшения их потребительских характеристик.
Чтобы вы лучше понимали, зачем металлы пассивируются, что это дает и тому подобное, приведем практические примеры использования данной группы методов. Итак, многофункциональная пленка чаще всего наносится:
На элементы крепежа, эксплуатируемые в условиях значительных механических нагрузок и постоянного воздействия агрессивных сред.
На части котельного (и вообще отопительного) оборудования – для повышения их сопротивляемости коррозии и нагреву.
При прокладке трубопроводных линий – в точках создания швов.
На узлы механизмов, находящихся в длительном и непосредственном контакте с соленой водой.
На конструкции, испытывающие резкие изменения температурных режимов.
В радиоэлектроники – для повышения качества соединения ЭРЭ.
На бытовые предметы, поделки, декор и даже ювелирные украшения – для сохранения их блеска.
Виды пассивации
Классификаций методов достаточно много. Например, они могут различаться между собой по материалу, обеспечивающему образование пленки (для этого используют никель, хром, молибден или даже серебро с золотом).
Также существует разделение по характеру протекания реакций – на:
Искусственное – результат достигается в лабораторных условиях.
Естественное – защитный слой образуется из-за постоянного воздействия кислорода, содержащегося в воде и атмосфере.
Хотя основной показатель – это способ нанесения, и по нему выделяют два варианта, каждый из которых будет нами сейчас рассмотрен.
Хим пассивирование
Сводится к воздействию на заготовку солевым раствором – азотной, лимонной или серной кислотой с небольшой (до 6%) добавкой бихромата натрия. Состав меняется в зависимости от ситуации, то есть от физических свойств детали и от того, что нужно получить в итоге.
Но в результате такой обработки запускается реакция: отрицательно заряженные ионы притягиваются к положительным атомам металла. За счет диффузии создается защитный слой.
Внимание, пленка ляжет равномерно только в том случае, если верхняя часть изделия будет без впадин, выпуклостей и других подобных дефектов. Поэтому предварительная зачистка необходима: следует тщательно удалить загрязнения и наплывы, а в случае с латунью, бронзой, медью и вообще цветметом еще и выполнить полировку.
Процесс хим пассивации поверхности металлов может проходить:
Или в специальном резервуаре, заполненном солевым раствором, в который заготовку просто окунают.
Или прямо по месту установки и последующей эксплуатации детали – здесь окислитель набирается в специальный шприц (или аналогичное ему оборудование) и наносится точечно.
В каждом из случаев следует смыть водой соли и нейтрализовать остатки кислот. И если для первого нужна лишь обычная проточная вода, то со второй задачей справится состав из гидроксида натрия (2-4 г/л) и олеиновой кислоты (25-30 г/л). Его необходимо нанести на точки контакта, подогрев до 80-90 0С, и дать ему подействовать в течение хотя бы пары минут.
Электрохимическая пассивация оборудования
Данный подвид технологии базируется на основных принципах гальваники, актуальных как для простых изделий, так и для сравнительно сложной техники.
Согласно этому методу, заготовка тоже погружается в емкость с раствором, но при этом подключают ток, причем:
Отрицательный потенциал заводится на корпус резервуара.
Положительный – на саму деталь.
По такой схеме осаживание пленки происходит в активном, а не в пассивном режиме, то есть значительно быстрее. Такое воздействие самым положительным образом сказывается и на состоянии защитного слоя, давая ему все предпосылки становиться максимально равномерным.
Электрический ток помогает получить качественное покрытие, но химическое пассивирование стали обходится значительно дешевле, так как не требует использования габаритного оборудования и не расходует энергию. Поэтому на практике до сих пор востребованы обе технологии: более «медленную» применяют в случаях, когда не требуется высокой скорости протекания реакции и нет строжайших требований по конечной точности.
Теперь, когда понятна принципиальная разница между двумя способами и уже есть какие-то мысли по поводу того, какому отдать предпочтение, давайте обратим внимание на другой момент. А именно на то, почему вообще образуется ржавчина и какой она бывает.
Причины устойчивости металлов
На каждую твердую поверхность в процессе ее эксплуатации воздействуют окислители, из-за чего постепенно разрушается даже нержавеющая сталь. Со временем деструкция становится все более серьезной, поражаются и глубинные слои, что оборачивается появлением трещин, сколов, деформаций и, наконец, преждевременным износом.
Чтобы предотвратить столь негативные последствия, нужно нанести пассивирующее покрытие: пленка не даст оксидам вступать в реакцию с атомами заготовки, а значит серьезно продлит срок ее эксплуатации.
Учтите также, что даже тонкий защитный слой будет уже без повреждений, а если он окажется еще и идеально ровным (чего вполне возможно добиться благодаря актуальным технологиям), ему не понадобится какая-то дополнительная обработка – изделие можно будет сразу пускать в эксплуатацию.
Причины образования коррозии
Факторы влияния могут быть как внешними, так и внутренними, и обычно это:
Изначально слишком малый процент хрома в составе сплава детали.
Частое воздействие хлорсодержащих веществ и средств (в том числе и бытовой химии).
Непосредственный и длительный контакт с материалом, гораздо менее стойким к появлению ржавчины.
Недостаточно качественное сваривание двух частей изделия – шов получился неоднородным или слабым.
Последняя проблема частично решается полировкой и шлифовкой зоны стыка, но все-таки лучшие пассивировать металл, это гораздо надежнее и позволит свести к нулю все вышеперечисленные риски или хотя бы минимизировать их последствия.
Виды коррозии
Щелевая – наблюдается в местах зазоров и соприкосновения двух и более элементов, после появления каких-либо механических повреждений (в том числе и вследствие трения).
Межкристаллитная – возникает после неоднократных перегревов заготовки в течение короткого срока и приводит к появлению карбидов (хрома или железа) в ранее прочной структуре.
Гальваническая – устойчивость материала падает под воздействием тока и особенно при полном или частичном погружении в насыщенную солями морскую воду.
Эрозивная – развивается при постоянном или периодическом контакте с абразивными веществами, разрушающими защитный слой и/или препятствующими его восстановлению.
Как получается пассированная поверхность: технология процесса
В общем случае используется раствор, осаждающийся на заготовке, но для максимально качественного (то есть равномерного его нанесения) следует обеспечить все условия. Расскажем, каким образом это достигается.
Подготовка к процедуре
В первую очередь нужно выяснить, есть ли в сплаве изделия какие-то примеси, которые повышают вероятность образования ржавчины. Для этого используют состав из азотной кислоты и ферроцианида калия: им покрывают деталь, и он сразу показывает посторонние включения, делая их синеватого оттенка. Это исключительно промышленный, но очень действенный способ, который позволяет узнать, куда следует точечно наносить золото, серебро или другие пассивирующие металлы.
Второй метод далеко не такой точный и требует большего времени на реализацию, зато им вполне реально воспользоваться даже в домашних условиях. Нужно просто погрузить заготовку в воду и подержать ее в жидкости в течение пары-тройки дней. За этот срок на проблемных зонах появится легкий налет ржавчины, который впоследствии можно будет счистить.
Как проходит сам процесс
Раньше мы рассматривали его в общем случае, а сейчас предположим, что выбран способ с воздействием током – разобьем его на этапы:
Подготавливаете деталь – со всех сторон ошкуриваете ее и промываете обезжиривателем.
Смешиваете электролитический раствор, содержащий пассиватор металлов (это именно то вещество, которое будет осаждаться и формировать пленку).
Подключаете контакты – от постоянного источника тока к резервуару и к изделию – и убеждаетесь, что напряжение достаточное, но не чрезмерное.
Подвергаете заготовку воздействию в течение расчетного времени.
Выполняете дополнительную постобработку, сопровождающуюся контролем качества и равномерности нанесения оксидной защиты.
Полученный слой позволит конечной продукции в течение длительного срока успешно выдерживать негативные воздействия окружающей среды. Но его создание связано с определенными финансовыми затратами, поэтому наносит его следует только тогда, когда это действительно необходимо.
Какой раствор использовать
Итак, что заливать в ванну пассивации? Это зависит от текущих и желаемых свойств материала детали. Если сплав:
Высоколегированный – подойдет серная или азотная кислота.
Углеродистый – можно выбрать гидроксид натрия или хромовый ангидрид.
Ферритный – хорошим решением окажется двухромовокислый калий.
Среднелегированный – отдавайте предпочтение фосфорной кислоте, и не ошибетесь.
Обратите внимание, основные компоненты всех перечисленных составов являются веществами, труднорастворимыми в воде. Именно поэтому они и оседают на заготовке.
Насколько быстро проходит реакция? Все определяется сопутствующими условиями. Следует помнить, что химическое пассивирование металлов – это процесс, серьезно зависящий от температуры: чем она выше, тем меньше приходится ждать. В общем случае на формирование защитного слоя может уйти и 3 минуты, и час-полтора, при 18-90 градусах Цельсия, но это не та ситуация, в которой стоит гнаться за результатом, иначе итоговое качество рискует оказаться слишком низким.
Свойства изделия после обработки
Цель любого метода – улучшить механические и физические показатели готовой единицы продукции, сохраняя структуру, плотность, надежность ее глубинных слоев. Это справедливо в отношении материала любой твердости, поэтому в конце процедуры та же пассивированная сталь должна получить защитный поверхностный слой, который:
Улучшит прочностные характеристики.
Серьезнейшим образом замедлит коррозионные процессы.
Придаст блеск (изменит оттенок) и предупредит потускнение, сделав внешний вид более эстетичным.
Повысит сопротивляемость деформациям вследствие ударных воздействий.
В целом облагородит товарный вид детали.
Особенно заметный эффект наблюдается при использовании в качестве добавок никеля или хрома – благодаря им поверхность просто сверкает. Ими, а также загущенным нитратом натрия, обрабатывают даже чугун, который становится эластичнее (что востребовано в специфических случаях).
Еще одна группа металлов, которые могут успешно пассивироваться – это цветные. Если алюминий, медь, бронза покрываются фазовыми или адсорбционными пленками, это самым позитивным образом влияет на их долговечность и расширяет границы их применения.
Содержание растворов
Как правило, они состоят из основного реагента и нескольких добавок. Главную роль играют хроматы (натрия, калия, ангидрид). Чтобы создать подходящую среду, к ним примешивают соли и кислоты – по сути, катализаторы, ускоряющие реакцию и способствующие равномерному осаждению полезных частиц. Каких именно? Зависит от материала заготовки.
Так, например, для кадмия или цинка подойдут «серные» электролиты, а химическая пассивация стали – это процесс, для которого лучшим вариантом будет азотная кислота.
Вы уже поняли, что некоторые вещества достаточно токсичны. Поэтому выполнять все работы по формированию защитного слоя следует только в промышленных условиях, на производстве, оборудованном современными системами отведения и очистки. И проводить каждый этап должен профессионал, прошедший профильное обучение.
Мы подробно рассмотрели суть технологии и те методы, которыми она может быть воплощена в жизнь, а также те реагенты, что стоит использовать для ее реализации. Теперь вы получили полное представление об основных терминах и понимаете, что значит «металл пассивирует» и какими свойствами будет тот материал, на котором он осаждается.
