Passivasi adalah Proses pasivasi logam berarti pembuatan lapisan tipis pada permukaan untuk melindungi dari korosi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Metode tradisional untuk melindungi logam dari korosi semakin kecil kemungkinannya untuk memenuhi persyaratan teknis yang berlaku untuk sifat kinerja struktur dan material kritis. Bantalan balok di rangka rumah, saluran pipa, dan pelapis logam tidak dapat dilakukan tanpa perlindungan karat mekanis saja dalam hal penggunaan produk dalam jangka panjang. Pendekatan yang lebih efektif untuk perlindungan korosi adalah metode elektrokimia dan, khususnya, pasivasi. Ini adalah salah satu cara untuk menggunakan larutan aktif yang membentuk film pelindung dan penyekat pada permukaan benda kerja.

Ikhtisar teknologi

Pasifasi harus dipahami sebagai proses pembentukan lapisan tipis pada permukaan logam, yang strukturnyaditandai dengan resistensi yang tinggi. Selain itu, fungsi lapisan ini bisa berbeda - misalnya, dalam elektrolit baterai, tidak hanya memperpanjang masa pakai elektroda, tetapi juga mengurangi intensitas self-discharge. Dari sudut pandang perlindungan korosi, pasivasi adalah cara untuk meningkatkan ketahanan material terhadap lingkungan agresif yang memicu perkembangan karat. Mekanisme pembentukan lapisan pelindung-isolasi yang sama bisa berbeda. Metode elektrokimia dan kimia pada dasarnya berbeda, tetapi dalam kedua kasus tersebut, hasil akhirnya adalah transisi struktur luar benda kerja ke keadaan tidak aktif secara kimiawi.

Prinsip perlindungan anti korosi elektrokimia

Faktor kunci dalam pasivasi elektrokimia adalah efek arus eksternal pada permukaan target. Pada saat arus katoda melewati struktur logam yang terkorosi, potensinya berubah ke arah negatif, yang juga mengubah sifat proses ionisasi molekul benda kerja. Di bawah kondisi paparan anodik dari sisi polarizer eksternal (khas untuk media asam), peningkatan arus mungkin diperlukan. Ini diperlukan untuk menekan polarizer dan selanjutnya mencapai perlindungan anti-korosi penuh. Namun, dengan peningkatan pasivasi permukaan karena arus eksternal, pelepasan hidrogen meningkat, yang mengarah pada hidrogenasi logam. Akibatnya, proses pelarutan hidrogen dalam struktur logam dimulai, diikuti dengan penurunan sifat fisik benda kerja.

Katodametode perlindungan

Ini adalah sejenis isolasi anti korosi elektrokimia yang menggunakan teknik penerapan arus katodik. Tetapi metode ini dapat diterapkan dengan cara yang berbeda. Misalnya, dalam beberapa kasus dalam produksi, pergeseran potensial yang cukup disediakan dengan menghubungkan bagian ke sumber arus eksternal sebagai katoda. Anoda adalah elektroda bantu inert. Metode ini melakukan pasivasi jahitan setelah pengelasan, melindungi platform logam dari struktur pengeboran dan pipa bawah tanah. Keuntungan dari metode pasivasi katodik antara lain efisiensi dalam menekan berbagai jenis proses korosi.

Selain kerusakan karat umum, korosi pitting dan intergranular dicegah. Metode aksi elektrokimia katodik seperti itu sebagai pelindung dan galvanik juga dipraktekkan. Fitur utama dari pendekatan ini adalah penggunaan logam yang lebih elektronegatif sebagai polarizer. Elemen ini bersentuhan dengan produk yang dilindungi dan bertindak sebagai anoda, dihancurkan selama operasi. Metode serupa biasanya digunakan saat mengisolasi struktur kecil, bagian bangunan dan struktur.

Metode perlindungan anoda

Dengan insulasi anodik bagian logam, potensi bergeser ke arah positif, yang juga berkontribusi pada ketahanan permukaan terhadap proses korosi. Bagian dari energi arus anoda yang diterapkan dihabiskan untuk ionisasi logammolekul, dan bagian lainnya - untuk menekan reaksi katodik.

Di antara faktor negatif dari pendekatan ini adalah tingginya laju pelarutan logam, yang tidak dapat dibandingkan dengan laju reduksi reaksi korosi. Di sisi lain, banyak yang akan tergantung pada logam yang diterapkan pasivasi. Ini dapat berupa bahan yang larut secara aktif dan bagian dengan lapisan elektronik yang tidak lengkap, yang strukturnya dalam keadaan pasif juga berkontribusi pada reaksi pengereman dan penghancuran. Tetapi bagaimanapun juga, untuk mencapai efek perlindungan anti-korosi yang signifikan, penggunaan arus anoda yang besar diperlukan.

Dari sudut pandang ini, metode ini tidak disarankan untuk digunakan untuk pemeliharaan isolasi jangka pendek, namun, biaya energi yang rendah untuk mempertahankan arus yang ditumpangkan sepenuhnya membenarkan pasivasi anodik. Omong-omong, sistem proteksi yang terbentuk di masa depan membutuhkan kekuatan saat ini hanya 10-3 A/m2.

Penggunaan inhibitor kimia

Pendekatan teknologi alternatif untuk meningkatkan ketahanan logam saat beroperasi di lingkungan yang agresif. Inhibitor memberikan pasivasi kimia, yang mengurangi intensitas pelarutan logam dan, pada berbagai tingkat, menghilangkan efek berbahaya dari kerusakan korosi.

Dalam pengertiannya sendiri, inhibitor adalah analog dari arus yang ditumpangkan, tetapi dengan aksi gabungan kimia atau elektrokimia. Zat organik dan anorganik bertindak sebagai penggerak film pelindung, dan lebih sering -senyawa kompleks yang dipilih secara khusus. Pengenalan inhibitor ke dalam lingkungan yang agresif menyebabkan perubahan struktur permukaan logam, yang mempengaruhi reaksi elektroda kinetik.

Efektivitas perlindungan akan tergantung pada jenis logam, kondisi eksternal, dan durasi keseluruhan proses. Dengan demikian, dalam jangka panjang, pasivasi baja tahan karat akan membutuhkan lebih banyak sumber daya energi untuk melawan lingkungan yang agresif daripada dalam kasus kuningan atau besi. Tetapi mekanisme kerja dari inhibitor itu sendiri akan tetap memainkan peran kunci.

Inhibitors-passivators

Perlindungan korosi aktif sesuai dengan prinsip-prinsip pembentukan resistensi pasif dapat dibentuk oleh inhibitor yang berbeda. Dengan demikian, senyawa adsorpsi dalam bentuk anion, kation, dan molekul netral banyak digunakan, yang dapat memiliki efek kimia dan elektrostatik pada permukaan logam. Ini adalah cara universal perlindungan anti-korosi, tetapi efeknya berkurang di lingkungan di mana polarisasi oksigen mendominasi. Misalnya, inhibitor khusus dengan sifat pengoksidasi harus digunakan untuk mempasifkan baja tahan karat. Ini termasuk molibdat, nitrit, dan kromat, yang membuat film oksida dengan pergeseran polarisasi positif yang cukup untuk melepaskan molekul oksigen. Pada permukaan logam, terjadi chemisorption dari atom oksigen yang dihasilkan, menghalangi area paling aktif dari lapisan dan menciptakan potensi tambahan untuk memperlambat reaksi pelarutan struktur logam.

Penggunaan pasivasi dalam proteksi semikonduktor

Pengoperasian elemen semikonduktor di bawah tegangan tinggi memerlukan pendekatan khusus untuk perlindungan korosi. Sehubungan dengan kasus tersebut, pasivasi logam dinyatakan dalam isolasi melingkar dari daerah aktif bagian tersebut. Perlindungan tepi listrik dibentuk menggunakan dioda dan transistor bipolar. Pasif planar melibatkan pembuatan cincin pelindung, serta melapisi permukaan kristal dengan kaca. Metode lain dari pasivasi mesa melibatkan pembentukan alur untuk meningkatkan tingkat tegangan maksimum yang diijinkan pada permukaan kristal logam struktural.

Modifikasi film anti korosi

Lapisan yang terbentuk sebagai hasil pasivasi memungkinkan berbagai penguatan tambahan. Ini bisa berupa pelapisan, pelapisan krom, pengecatan dan pembuatan film konservasi. Metode penguatan tambahan perlindungan anti-korosi seperti itu juga digunakan. Untuk pelapis seng, solusi khusus sedang dikembangkan berdasarkan komponen polimer dan kromium. Untuk ember galvanis biasa, aditif non-reaktif pembilasan dapat digunakan.

Kesimpulan

Korosi adalah proses destruktif yang dapat memanifestasikan dirinya dengan cara yang berbeda, tetapi dalam setiap kasus itu berkontribusi pada penurunan sifat operasional tertentu dari logam. Dimungkinkan untuk mengecualikan terjadinya proses semacam itu dengan berbagai cara, serta penggunaan logam mulia, yang dicirikan oleh pengurangan awalnyasensitivitas karat. Namun, karena alasan keuangan dan teknologi tertentu, penggunaan perlindungan anti-korosi standar atau penggunaan logam dengan ketahanan korosi yang tinggi tidak selalu memungkinkan.

Solusi optimal dalam kasus seperti itu adalah pasif - ini adalah metode yang relatif terjangkau dan efektif untuk melindungi logam dari berbagai jenis. Menurut beberapa perhitungan, satu elektroda dengan inhibitor yang dipilih dengan benar dapat cukup untuk melindungi saluran pipa bawah tanah dari korosi sepanjang 8 kilometer. Adapun kerugiannya, mereka dinyatakan dalam kerumitan teknis menggunakan metode pasivasi elektrokimia pada prinsipnya.