2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26
Perinteiset menetelmät metallien suojaamiseksi korroosiolta ovat yhä vähemmän todennäköisiä, että ne täyttävät kriittisten rakenteiden ja materiaalien suorituskykyä koskevat tekniset vaatimukset. Talon runkojen, putkilinjojen ja metallipäällysteiden laakeripalkit eivät tule toimeen ilman mekaanista ruostesuojausta tuotteen pitkäaikaisessa käytössä. Tehokkaampi lähestymistapa korroosiosuojaukseen on sähkökemiallinen menetelmä ja erityisesti passivointi. Tämä on yksi tavoista käyttää aktiivisia liuoksia, jotka muodostavat suojaavan ja eristävän kalvon työkappaleen pintaan.
Teknologian yleiskatsaus
Passivointi tulee ymmärtää prosessina, jossa metallipinnalle muodostuu ohut kalvo, jonka rakenneominaista korkea vastus. Lisäksi tämän pinnoitteen toiminnot voivat olla erilaisia - esimerkiksi akkuelektrolyyteissä se ei vain pidennä elektrodien käyttöikää, vaan myös vähentää itsepurkauksen voimakkuutta. Korroosiosuojauksen näkökulmasta passivointi on tapa lisätä materiaalin kestävyyttä aggressiiviselle ympäristölle, joka aiheuttaa ruosteen kehittymistä. Sama suojaavan eristävän pinnoitteen muodostusmekanismi voi olla erilainen. Sähkökemialliset ja kemialliset menetelmät ovat pohjimmiltaan erilaisia, mutta molemmissa tapauksissa lopputuloksena on työkappaleen ulkoisen rakenteen siirtyminen kemiallisesti inaktiiviseen tilaan.
Sähkökemiallisen korroosiosuojauksen periaate
Avaintekijä sähkökemiallisessa passivoinnissa on ulkoisen virran vaikutus kohteen pintaan. Katodivirran kulkiessa syövyttävän metallirakenteen läpi sen potentiaali muuttuu negatiiviseen suuntaan, mikä muuttaa myös työkappaleen molekyylien ionisaatioprosessin luonnetta. Ulkoisen polarisaattorin anodisessa altistuksessa (tyypillistä happamille väliaineille) virran lisääminen saattaa olla tarpeen. Tämä on tarpeen polarisaattorin tukahduttamiseksi ja täyden korroosiosuojan saavuttamiseksi. Kuitenkin pinnan lisääntyneen passivoitumisen seurauksena ulkoisesta virrasta vedyn vapautuminen lisääntyy, mikä johtaa metallin hydraukseen. Tämän seurauksena metallirakenteessa alkaa vedyn liukenemisprosessi, jota seuraa työkappaleen fysikaalisten ominaisuuksien heikkeneminen.
Katodisuojausmenetelmä
Tämä on eräänlainen sähkökemiallinen korroosionestoeristys, jossa käytetään katodisen virran syöttötekniikkaa. Mutta tämä menetelmä voidaan toteuttaa eri tavoin. Esimerkiksi joissain tapauksissa tuotannossa riittävä potentiaalisiirtymä saadaan aikaan kytkemällä osa ulkoiseen virtalähteeseen katodina. Anodi on inertti apuelektrodi. Tämä menetelmä suorittaa saumojen passivoinnin hitsauksen jälkeen, suojaa porausrakenteiden metallialustoja ja maanalaisia putkistoja. Katodisen passivointimenetelmän etuja ovat tehokkuus erilaisten korroosioprosessien estämisessä.
Yleisten ruostevaurioiden lisäksi estetään pistekorroosio ja rakeiden välinen korroosio. Myös sellaisia katodisen sähkökemiallisen toiminnan menetelmiä, kuten suojaava ja galvaaninen, harjoitetaan. Näiden lähestymistapojen pääominaisuus on elektronegatiivisemman metallin käyttö polarisaattorina. Tämä elementti on kosketuksessa suojatun tuotteen kanssa ja toimii anodina, joka tuhoutuu toiminnan aikana. Samanlaisia menetelmiä käytetään yleensä pienten rakenteiden, rakennusosien ja rakenteiden eristämisessä.
Anodisuojausmenetelmä
Metalliosien anodisella eristyksellä potentiaali siirtyy positiiviseen suuntaan, mikä myös edistää pinnan korroosionkestävyyttä. Osa käytetyn anodivirran energiasta kuluu metallin ionisaatioonmolekyylejä, ja toinen osa - katodisen reaktion tukahduttamiseksi.
Tämän lähestymistavan negatiivisten tekijöiden joukossa on metallin korkea liukenemisnopeus, jota ei voi verrata korroosioreaktion vähenemisnopeuteen. Toisa alta paljon riippuu metallista, johon passivointi sovelletaan. Nämä voivat olla sekä aktiivisesti liukenevia materiaaleja että epätäydellisiä elektronikerroksia sisältäviä osia, joiden rakenne passiivitilassa myötävaikuttaa myös jarrutus- ja tuhoutumisreaktioihin. Mutta joka tapauksessa, jotta saavutettaisiin merkittävä korroosionestovaikutus, tarvitaan suuria anodivirtoja.
Tästä näkökulmasta tätä menetelmää ei suositella käytettäväksi eristyksen lyhytaikaiseen ylläpitoon, mutta alhaiset energiakustannukset päällekkäisen virran ylläpitoon oikeuttavat täysin anodisen passivoinnin. Muodostettu suojajärjestelmä muuten vaatii tulevaisuudessa vain 10-3 A/m virranvoimakkuuden2.
Kemiallisten estäjien käyttö
Vaihtoehtoinen teknologinen lähestymistapa metallien kestävyyden lisäämiseen käytettäessä aggressiivisia ympäristöjä. Inhibiittorit aikaansaavat kemiallisen passivoitumisen, mikä vähentää metallien liukenemisen intensiteettiä ja eliminoi vaihtelevassa määrin korroosiovaurioiden haitallisia vaikutuksia.
Inhibiittori on itsessään tietyssä mielessä päällekkäisen virran analogi, mutta jolla on kemiallinen tai sähkökemiallinen yhteisvaikutus. Orgaaniset ja epäorgaaniset aineet toimivat suojakalvon aktivaattoreina, ja useammin -erityisesti valitut kompleksiyhdisteet. Inhibiittorin joutuminen aggressiiviseen ympäristöön aiheuttaa muutoksia metallipinnan rakenteeseen, mikä vaikuttaa kineettisiin elektrodireaktioihin.
Suojauksen tehokkuus riippuu metallityypistä, ulkoisista olosuhteista ja koko prosessin kestosta. Näin ollen pitkällä aikavälillä ruostumattoman teräksen passivointi vaatii enemmän energiaresursseja aggressiivisen ympäristön torjumiseksi kuin messingin tai raudan tapauksessa. Mutta itse estäjän vaikutusmekanismilla on silti keskeinen rooli.
Inhibiittorit-passivaattorit
Aktiivinen korroosiosuojaus passiivisen vastuksen muodostusperiaatteiden mukaisesti voidaan muodostaa erilaisilla inhibiittoreilla. Siten anionien, kationien ja neutraalien molekyylien muodossa olevia adsorptioyhdisteitä käytetään laaj alti, joilla voi olla kemiallinen ja sähköstaattinen vaikutus metallipintaan. Nämä ovat yleisiä korroosiosuojakeinoja, mutta niiden vaikutus heikkenee ympäristöissä, joissa happipolarisaatio hallitsee. Esimerkiksi ruostumattoman teräksen passivointiin on käytettävä erityistä inhibiittoria, jolla on hapettavia ominaisuuksia. Näitä ovat molybdaatit, nitriitit ja kromaatit, jotka luovat oksidikalvon, jonka positiivinen polarisaatiosiirtymä riittää vapauttamaan happimolekyylejä. Metallin pinnalla tapahtuu syntyvien happiatomien kemisorptio, joka tukkii pinnoitteen aktiivisimmat alueet ja luo lisäpotentiaalin metallirakenteen liukenemisreaktion hidastamiseen.
Passivesoinnin käyttö puolijohteiden suojauksessa
Puolijohdeelementtien käyttö korkealla jännitteellä vaatii erityistä lähestymistapaa korroosiosuojaukseen. Tällaisissa tapauksissa metallin passivointi ilmaistaan osan aktiivisen alueen pyöreänä eristyksenä. Sähköinen reunasuojaus muodostetaan diodeista ja bipolaarisista transistoreista. Tasomaiseen passivointiin kuuluu suojarenkaan luominen sekä kiteisen pinnan pinnoittaminen lasilla. Toinen mesa-passivointimenetelmä sisältää uran muodostamisen, jotta voidaan lisätä rakenteellisen metallikiteen pinnan suurinta sallittua jännitystasoa.
Korroosionestokalvon muutos
Passivoinnin seurauksena muodostunut pinnoite mahdollistaa erilaisia lisävahvistuksia. Tämä voi olla pinnoitusta, kromausta, maalausta ja säilytyskalvon luomista. Myös korroosiosuojan lisävahvistusmenetelmiä sellaisenaan käytetään. Sinkkipinnoitteisiin kehitetään polymeeri- ja kromikomponentteihin perustuvia erikoisratkaisuja. Tavallisessa galvanoidussa sangossa voidaan käyttää huuhtelevia ei-reaktiivisia lisäaineita.
Johtopäätös
Korroosio on tuhoisa prosessi, joka voi ilmetä eri tavoin, mutta joka tapauksessa se vaikuttaa os altaan metallin tiettyjen käyttöominaisuuksien huononemiseen. On mahdollista sulkea pois tällaisten prosessien esiintyminen eri tavoin sekä jalometallien käyttö, joille on ominaista alun perin pelkistettyruosteherkkyys. Tietyistä taloudellisista ja teknologisista syistä johtuen tavallisen korroosiosuojauksen tai korkean korroosionkestävyyden omaavien metallien käyttö ei kuitenkaan ole aina mahdollista.
Tällaisissa tapauksissa optimaalinen ratkaisu on passivointi – se on suhteellisen edullinen ja tehokas menetelmä erilaisten metallien suojaamiseen. Joidenkin laskelmien mukaan yksi elektrodi, jossa on oikein valittu inhibiittori, voi riittää suojaamaan korroosiolta 8 kilometriä maanalaista putkilinjaa. Mitä tulee haitoihin, ne ilmenevät sähkökemiallisten passivointimenetelmien käytön teknisessä periaatteessa monimutkaisessa käytössä.
Suositeltava:
Kulutuspinnan suoja korroosiota vastaan. Tärkeimmät tavat suojata putkistoja korroosiolta
Suojaava korroosiosuoja on universaali ratkaisu, kun sitä tarvitaan lisäämään metallipintojen kestävyyttä kosteutta ja muita ulkoisia tekijöitä vastaan
Alumiinin ja sen seosten korroosio. Menetelmät alumiinin torjuntaan ja suojaamiseen korroosiolta
Alumiini, toisin kuin rauta ja teräs, kestää melko korroosiota. Tätä metallia suojaa ruosteelta sen pinnalle muodostunut tiheä oksidikalvo. Kuitenkin, jos jälkimmäinen tuhotaan, alumiinin kemiallinen aktiivisuus kasvaa suuresti
Pistekorroosio: syyt. Menetelmät metallien suojaamiseksi korroosiolta
Metallituotteiden käytön aikana ne altistuvat erilaisille tuhoisille vaikutuksille, joista pistekorroosio erottuu vaarallisimpana ja arvaamattomimpana
Mitä on tinaus? Menetelmät metallin suojaamiseksi korroosiolta
Tinausta käytetään laaj alti sellaisilla teollisuudenaloilla kuin ilmailu, radiotekniikka ja sähkötekniikka. Myös ruoanlaittoon ja -säilytykseen käytettävät tuotteet altistetaan tälle prosessille. Mikä on tinaus, mihin sitä käytetään ja kuinka tämä toimenpide suoritetaan oikein, ja tarkastelemme tässä artikkelissa
Tehokkaat menetelmät kaasuputken suojaamiseksi korroosiolta
Kaasuputkien suojaaminen korroosiolta: tehokkaat menetelmät, ominaisuudet, erikoiskoostumukset, valokuvat. Kaasuputkien aktiivinen ja passiivinen suojaus korroosiolta: tyypit, käsittelytekniikka, vaikutuksen kesto. Kuinka suojata maanalaisia kaasuputkia korroosiolta?
