Что такое пассивация и как пассивировать нержавеющую сталь

Пассивация-это техника, используемая вУслуги по обработке с ЧПУДля обработки поверхности металлов для повышения их коррозионной стойкости, продления срока их службы и улучшения их внешнего вида. Процесс пассивации включает покрытие или изменение поверхности металла до слоя соединений, которые менее восприимчивы к коррозии, и обычно осуществляется путем погружения металла в раствор для химической обработки. Этот метод обычно используется для обработки металлов, таких как железо, алюминий, магний, цинк и нержавеющая сталь, чтобы защитить их от коррозии и окисления в окружающей среде.

Принципы процесса пассивации

Основным принципом процесса пассивации является образование на поверхности металла тонкой пленки или слоя пленки, которая обладает следующими свойствами:

Коррозионная стойкость: пленка защищает поверхность металла от агрессивных веществ, таких как вода, кислород, кислоты, щелочи и т. Д.

Повышенная адгезия: пленка и металлическая поверхность плотно сочетаются, нелегко упасть или отслаиться.

Улучшенная электропроводность: хорошая пассивирующая пленка не должна препятствовать проводимости электрического тока, что очень важно в некоторых приложениях, таких как производство электронного оборудования.

Повышенная износостойкость: пассивация также увеличивает износостойкость металла и продлевает срок его службы.

Эстетика: пассивация может улучшить внешний вид металлической поверхности, делая ее более привлекательной.

Для достижения этих свойств процесс пассивации обычно включает погружение металлической части в раствор, содержащий конкретное химическое вещество, что вызывает реакцию металлической поверхности с компонентами раствора, тем самым образуя тонкую пленку с желаемыми свойствами на металлической поверхности.

Типы процессов пассивации

Процессы пассивации можно разделить на различные типы, в зависимости от используемых химических веществ и условий процесса. Ниже приведены некоторые из распространенных типов процессов пассивации:

Гальваника: это метод пассивации, достигаемый электрохимическим осаждением пленки металла или сплава на металлической поверхности. Примеры включают хромирование, цинкование, никелирование и т. Д. Эти покрытия не только обеспечивают коррозионную стойкость, но и улучшают внешний вид.

Фосфатирование: Фосфатирование-это процесс превращения металлической поверхности в соединение фосфора. Фосфатные покрытия обеспечивают отличную коррозионную стойкость и обычно используются для обработки поверхности стальных деталей, таких как автомобильные детали.

Анодирование: это процесс электрохимического окисления поверхности металла до оксида, обычно используемого для алюминия. Окисленная алюминиевая поверхность обычно имеет лучшую устойчивость к коррозии и износу.

Покрытие химического преобразования: этот тип процесса пассивации включает в себя реакцию поверхности металла с химическими веществами с образованием слоя химического преобразования. Фосфатирование, хроматная пассивация и пассивация алюминия являются общими типами покрытий для химической конверсии.

Пассивация нержавеющей стали: нержавеющая сталь часто содержит легирующие элементы, отличные от железа, поэтому ржавчина может образовываться во время изготовления и сварки. Пассивация нержавеющей стали-это процесс, который удаляет ржавчину и другие загрязнения с поверхности нержавеющей стали и образует защитную пленку.

Электрохимическая пассивация (электрополировка): это процесс электрохимического удаления небольших неоднородностей с металлической поверхности, что делает ее более гладкой, более устойчивой к коррозии и улучшает ее внешний вид.

Области применения пассивации

Пассивация имеет широкий спектр применения в различных областях, некоторые из основных областей перечислены ниже:

Автомобильная промышленность: процессы пассивации используются при производстве автомобильных деталей для обеспечения коррозионной стойкости и продления срока службы деталей. Это включает в себя процессы цинкования, фосфатирования и покрытия.

Электронная промышленность: Печатные платы и компоненты в электронных устройствах часто требуют хорошей электропроводности, поэтому окисление и другие процессы пассивации используются для улучшения характеристик этих металлов.

Аэрокосмическая промышленность: аэрокосмические и авиационные компоненты требуют высокой степени коррозии и температурыСопротивление ture, поэтому нержавеющая сталь и другие процессы запассивированности важны в этих применениях.

Строительство: процессы пассивации используются при производстве и обработке строительных материалов, таких как стальные конструкции, алюминиевые окна и двери, для повышения их устойчивости к атмосферным воздействиям.

Пищевая и фармацевтическая промышленность: в оборудовании и контейнерах, которые вступают в контакт с пищевыми продуктами и фармацевтическими препаратами, пассивация из нержавеющей стали используется для обеспечения чистоты продукта и предотвращения попадания металлических примесей в продукт.

Из-за коррозионной природы морской воды металлы, используемые в морской технике, часто требуют дополнительной защиты от коррозии, и пассивация играет ключевую роль в этом отношении.

Химическая и нефтяная промышленность: В этих областях сосуды и трубы, работающие с коррозионными химикатами, требуют защиты от коррозии и, следовательно, используются различные процессы пассивации.

Важность пассивации

Пассивация чрезвычайно важна в современной промышленности по следующим причинам:

Увеличенный срок службы: пассивация может значительно продлить срок службы металлических изделий, тем самым снижая стоимость замены и обслуживания оборудования.

Снижение затрат на техническое обслуживание: обеспечивая коррозионную стойкость, пассивация снижает потребность в обслуживании оборудования и конструкций, снижая затраты на ремонт.

Улучшенная производительность: процессы пассивации могут улучшить характеристики металлов, такие как износостойкость, электропроводность и теплопроводность, что делает их более жизнеспособными для различных применений.

Экологичность: пассивация часто является более экологически чистой, чем другие виды обработки поверхности, поскольку она снижает зависимость от вредных химических веществ, сводя к минимуму образование отходов и загрязняющих веществ.

Обеспечение качества продукции: в таких областях, как пищевая промышленность, фармацевтика и электроника, пассивация обеспечивает чистоту и качество продукции в соответствии со строгими отраслевыми стандартами.

Улучшение внешнего вида: пассивация также может улучшить внешний вид продукта, делая его более привлекательным для приложений, требующих высокой степени отделки.

Процессы пассивации играют ключевую роль в нескольких промышленных секторах, не только улучшая производительность и качество продукции, но и снижая затраты и помогая поддерживать устойчивое производство и производственные процессы. Поскольку технология продолжает развиваться, процессы пассивации будут продолжать развиваться, чтобы соответствовать растущим промышленным требованиям и экологическим стандартам.

Конкретные примеры пассивации металла

Гальванизация

Гальванизация является распространенным методом пассивации металла, используемым в основном для защиты железных или стальных поверхностей от коррозии. При цинковании железо или сталь погружают в расплавленный цинк, содержащий ионы цинка, и через него пропускают электрический ток. Это заставляет ионы цинка уменьшаться и осаждать на поверхности железа или стали, образуя прочное цинковое покрытие. Это цинковое покрытие является эффективным барьером для воды и кислорода, тем самым продлевая срок службы изделия из железа или стали.

Оксид алюминия

Анодирование алюминия-это метод пассивации металла, используемый для обработки алюминиевых поверхностей. В этом процессе алюминиевые части погружаются в раствор, содержащий кислотный электролит, а затем окисляются, пропуская через них электрический ток. Это создает пленку оксида алюминия на поверхности алюминия, которая обеспечивает отличную коррозионную стойкость и твердость. Фильмы алюминиевой окиси можно также подкрашивать в цвета для того чтобы отвечать различные астетические и потребности маркировки.

Пассивация нержавеющей стали

Нержавеющая сталь-это металл с хорошей коррозионной стойкостью, но ржавчина и другие примеси могут образовываться на поверхности в процессе производства. Для того, чтобы удалить эти примеси и сформировать защитную оксидную пленку, часто используется пассивация нержавеющей стали. Это включает погружение деталей из нержавеющей стали в раствор, содержащий кислоты и окислители, для удаления примесей и индуцирования образования оксидной пленки.

Фосфатирование

Фосфатирование-это метод, используемый для повышения коррозионной стойкости стальных поверхностей. В процессе фосфатирования стальные детали погружают в кислотный раствор, содержащий фосфаты, с образованием слоя фосфорных соединений на поверхности. Этот фосфатирующий слой обеспечивает хорошую коррозионную стойкость и делает стальные изделия более долговечными.

Какие химические вещества используются для пассивации?

Химические вещества пассивации можно разделить на несколько основных типов, каждый из которых подходит для различных типов металлов и применений. Вот некоторые из распространенных типов пассивирующих химических веществ:

Пассивация на основе кислоты: этот тип пассивата обычно содержит кислый компонент, такой как азотная, фосфорная, серная или соляная кислота. Они в основном используются для нержавеющей стали, никелевых сплавов и других коррозионно-стойких металлов. Кислотные пассивы удаляют загрязнения с поверхности металла и образуют оксидную пленку на поверхности металла для повышения коррозионной стойкости.

Пассивация на щелочной основе: эти пассиваты содержат щелочной компонент, такой как гидроксид натрия или гидроксид калия. Пассиваты на щелочной основе обычно используются для обработки металлов, таких как железо, сталь и алюминий. Они удаляют поверхностные оксиды, удаляют загрязнения и образуют защитную оксидную пленку.

Пассивация на основе хромата: пассиваты на основе хромата содержат шестивалентный хром или трехвалентные соединения хрома, такие как шестивалентная хромовая кислота или трехвалентный хлорид хрома. Эти химикаты в основном используются для пассивации алюминия и магния, а также для герметизации некоторых покрытий. Пленки, которые они образуют, обычно обладают хорошей коррозионной стойкостью и электропроводностью.

Пассивация на основе железа: пассивирующие жидкости на основе железа обычно используются для обработки стали и железа для повышения их коррозионной стойкости. Эти жидкости содержат некоторые соединения железа, такие как феррицианид.

Пассивация на основе цинка: пассивирующие жидкости на основе цинка обычно используются для обработки оцинкованной стали и оцинкованного железа для обеспечения дополнительной защиты от коррозии. Эти жидкости содержат соли цинка или другие соединения цинка.

Пассивация на основе титана: пассивирующие жидкости на основе титана используются для обработки титана и титановых сплавов. Эти жидкости обычно содержат некоторые титановые соединения, такие как титанаты.

Конверсионное покрытие: эти пассивирующие жидкости обычно содержат различные ингредиенты, такие как кислоты, основания и соли металлов. Они используются для производства поверхностных конверсионных покрытий, таких как фосфатирование, хроматная пассивация и цинково-магниевые фосфатные покрытия.

Примеры конкретных химических веществ для пассивации

Теперь давайте более подробно рассмотрим некоторые распространенные химические вещества для пассивации и их применение в пассивации металлов:

Шестивалентные хроматы

Химический состав: шестивалентные хроматы представляют собой соединения, содержащие шестивалентный хром, такие как шестивалентный хромат калия и шестивалентный хромат аммония.

Применения: Хексавалентные хроматы широко использованы для запассивированности нержавеющей стали и алюминия. Они образуют оксидные пленки с отличной коррозионной стойкостью и используются в оборудовании пищевой промышленности, медицинских устройствах и аэрокосмических компонентах.

Соображения по окружающей среде и здоровью: шестивалентные хроматы считаются вредными для окружающей среды и здоровья, поскольку шестивалентный хром является потенциальным канцерогеном. Таким образом, исследования по альтернативам продолжаются.

Азотная кислота

Химический состав: Азотная кислота является кислым пассиватом, обычно в форме концентрированной азотной кислоты.

Применения: Концентрированная азотноводородная кислота обыкновенно использована в кисловочной пассивации нержавеющей стали. Он удаляет загрязнения с поверхности металла и способствует образованию оксидной пленки.

Соображения по окружающей среде и здоровью: Концентрированная азотная кислота является сильной кислотой и должна обрабатываться с осторожностью. Его отходы также должны быть утилизированы в соответствии с соответствующими правилами.

Гидроксид натрия

Химический состав: Гидроксид натрия является щелочным пассиватом, обычно в виде раствора гидроксида натрия.

Применения: Гидроксид натрия обыкновенно использован в запассивированности утюга и стали для того чтобы извлечь окиси и сформировать защитную пленку окиси. Он также используется для пассивации алюминия.

Соображения окружающей среды и здоровья: Гидроксид натрия является агрессивным химическим веществом и требует осторожного использования. Отходы растворов гидроксида натрия должны быть утилизированы должным образом.

Фосфаты

Химический состав: Фосфаты представляют собой группу соединений, которые включают фосфорную кислоту и некоторые соли металлов, такие как ферроцианид натрия.

Применение: Фосфаты обычно используются для пассивации железа и стали для обеспечения коррозионной стойкости. Ферроцианид натрия также используется для синей пассивации железа и стали.

Соображения по окружающей среде и здоровью: Ферроцианид натрия является относительно безопасным химическим веществом, но при его использовании и утилизации по-прежнему требуется осторожность.

Соединения цинка

Химический состав: соединения цинка включают соли цинка и другие соединения, содержащие цинк.

Применения: Смеси цинка обыкновенно использованы в обработке гальванизированной стали для того чтобы обеспечить дополнительную защиту от коррозии. Они также используются для пассивации некоторых алюминиевых сплавов.

Соображения окружающей среды и здоровья: ZЭти соединения, как правило, относительно безопасны, но отходы необходимо утилизировать должным образом, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды.

Что означает пассивация нержавеющей стали?

Пассивация нержавеющей стали является важным процессом обработки поверхности, используемым для повышения коррозионной стойкости и продления срока службы материалов из нержавеющей стали. Сама нержавеющая сталь обладает отличной коррозионной стойкостью, но при некоторых конкретных условиях проблемы с коррозией все еще могут возникать. Благодаря пассивации нержавеющей стали коррозионная стойкость нержавеющей стали может быть дополнительно улучшена, что делает ее более надежной в суровых условиях.

Принцип пассивации нержавеющей стали

Пассивация нержавеющей стали-это процесс, который улучшает коррозионную стойкость нержавеющей стали за счет улучшения слоя оксида хрома на ее поверхности. Принцип этого процесса предполагает следующие аспекты:

Улучшение слоя оксида хрома: коррозионная стойкость нержавеющей стали зависит в первую очередь от слоя оксида хрома на поверхности. Одной из целей пассивации нержавеющей стали является повышение стабильности и однородности слоя оксида хрома. Это может быть достигнуто путем удаления примесей и дефектов с поверхности и путем содействия регенерации слоя оксида хрома.

Устранение реактивных частей: поверхности из нержавеющей стали могут иметь реактивные части, которые особенно чувствительны к коррозии. Процесс пассивации нержавеющей стали помогает устранить эти активные участки, тем самым снижая риск коррозии.

Повышенная устойчивость к хлоридной коррозии: хлорид является распространенным источником коррозии, которая представляет угрозу для коррозионных характеристик нержавеющей стали. Пассивация нержавеющей стали повышает ее устойчивость к хлоридам, тем самым продлевая срок ее службы.

Повышенная стойкость к кислотам: нержавеющая сталь также может подвергаться коррозии в некоторых кислых средах. Благодаря пассивации нержавеющей стали его кислотостойкость может быть улучшена, что делает его пригодным для более широкого спектра применений.

Методы пассивации нержавеющей стали

Существуют различные методы пассивации нержавеющей стали, и выбор метода обычно зависит от требований конкретного применения и условий окружающей среды. Ниже приведены некоторые распространенные методы пассивации нержавеющей стали:

Кислая пассивация нержавеющей стали: кислотные пассивирующие жидкости из нержавеющей стали обычно включают азотную кислоту или нитраты, которые удаляют загрязнения и оксиды с поверхности нержавеющей стали и вызывают образование слоя оксида хрома. Процесс обычно осуществляется в условиях погружения или распыления.

Щелочная пассивация нержавеющей стали: щелочные пассивирующие жидкости из нержавеющей стали включают гидроксид натрия или гидроксид калия, которые обычно используются для удаления оксидов с поверхности нержавеющей стали и повышения стабильности слоя оксида хрома. Этот метод также может быть осуществлен путем окунания или распыления.

Пассивация нержавеющей стали, содержащей хром: для пассивации нержавеющей стали, содержащей хром, используются химические вещества, содержащие шестивалентный хром, такие как шестивалентные хроматы. Эти химические вещества помогают улучшить стабильность слоя оксида хрома, делая его более устойчивым к коррозии. Этот метод обычно используется в высоко коррозионно-стойких средах.

Электрохимическая пассивация нержавеющей стали: Электрохимическая пассивация нержавеющей стали-это метод контроля образования слоя оксида хрома на поверхности нержавеющей стали путем пропускания через него электрического тока. Этот метод полезен в некоторых специализированных приложениях, поскольку он обеспечивает более тонкое управление.

Пассивация фосфатной нержавеющей стали: Пассивация фосфатной нержавеющей стали включает погружение поверхности нержавеющей стали в кислую жидкость, содержащую фосфаты, чтобы вызвать образование соединений фосфора. Этот метод обычно используется для улучшения износостойкости и коррозионной стойкости нержавеющей стали.

Азотированная пассивация из нержавеющей стали: азотированная пассивация из нержавеющей стали-это метод проникновения атомов азота в поверхность нержавеющей стали путем впрыскивания азота в среду с высокой температурой и высоким давлением. Это повышает твердость и коррозионную стойкость нержавеющей стали.

Процессы пассивации играют ключевую роль в нескольких промышленных секторах, не только улучшая производительность и качество продукции, но и снижая затраты и помогая поддерживать устойчивое производство и производственные процессы. Поскольку технология продолжает развиваться, процессы пассивации будут продолжать развиваться, чтобы соответствовать растущим промышленным требованиям и экологическим стандартам.