2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30
A fémek korrózió elleni védelmének hagyományos módszerei egyre kevésbé felelnek meg a kritikus szerkezetek és anyagok teljesítménytulajdonságaira vonatkozó műszaki követelményeknek. A házvázak, csővezetékek és fémburkolatok csapágygerendái nem nélkülözhetik önmagában a mechanikus rozsdavédelmet, ha a termék hosszú távú használatáról van szó. A korrózióvédelem hatékonyabb megközelítése az elektrokémiai módszer, és különösen a passziválás. Ez az egyik módja az aktív megoldások alkalmazásának, amelyek védő- és szigetelő filmet képeznek a munkadarab felületén.
Technológiai áttekintés
A passziválás alatt azt a folyamatot kell érteni, amelynek során vékony filmet képeznek egy fémfelületen, amelynek szerkezetenagy ellenállás jellemzi. Sőt, ennek a bevonatnak a funkciói eltérőek lehetnek - például akkumulátor-elektrolitokban nemcsak az elektródák élettartamát hosszabbítja meg, hanem csökkenti az önkisülés intenzitását is. A passziválás a korrózióvédelem szempontjából egy módja annak, hogy növeljük az anyag ellenállását a rozsda kialakulását kiváltó agresszív környezettel szemben. A védő-szigetelő bevonat kialakításának ugyanaz a mechanizmusa eltérő lehet. Az elektrokémiai és a kémiai módszerek alapvetően különböznek egymástól, de mindkét esetben a végeredmény az lesz, hogy a munkadarab külső szerkezete kémiailag inaktív állapotba kerül.
Az elektrokémiai korrózióvédelem elve
Az elektrokémiai passziválás kulcstényezője a külső áramnak a célfelületre gyakorolt hatása. Abban a pillanatban, amikor a katód áram áthalad a korrodáló fémszerkezeten, annak potenciálja negatív irányba változik, ami megváltoztatja a munkadarab molekulák ionizációs folyamatának jellegét is. Külső polarizátor oldaláról történő anódos expozíció esetén (jellemzően savas közegeknél) az áramerősség növelésére lehet szükség. Ez szükséges a polarizátor elnyomásához, és ezt követően a teljes korrózióvédelem eléréséhez. Azonban a felület fokozott passziválásával a külső áram hatására megnő a hidrogén felszabadulása, ami a fém hidrogénezéséhez vezet. Ennek eredményeként megindul a hidrogén feloldódási folyamata a fémszerkezetben, amit a munkadarab fizikai tulajdonságainak romlása követ.
Katódvédelmi módszer
Ez egyfajta elektrokémiai korróziógátló szigetelés, amely a katódos áram alkalmazásának technikáját használja. De ez a módszer többféleképpen is megvalósítható. Például a gyártás során bizonyos esetekben elegendő potenciáleltolódást biztosítanak, ha az alkatrészt katódként külső áramforráshoz csatlakoztatják. Az anód egy inert segédelektróda. Ez a módszer a varratok passziválását végzi a hegesztés után, védi a fúrószerkezetek és a föld alatti csővezetékek fémplatformjait. A katódos passziválási módszer előnyei közé tartozik a különböző típusú korróziós folyamatok elnyomásának hatékonysága.
Az általános rozsdakárosodáson túlmenően a lyukasztás és a szemcseközi korrózió is megelőzhető. A katódos elektrokémiai hatás olyan módszereit is alkalmazzák, mint a védő és a galván. E megközelítések fő jellemzője egy elektronegatívabb fém polarizátorként való használata. Ez az elem érintkezik a védett termékkel és anódként működik, ami a művelet során megsemmisül. Általában hasonló módszereket alkalmaznak kisméretű szerkezetek, épületrészek és építmények szigetelésénél.
Anódvédelmi módszer
A fém alkatrészek anódos szigetelésénél a potenciál pozitív irányba tolódik el, ami szintén hozzájárul a felület korróziós folyamatokkal szembeni ellenállásához. Az alkalmazott anódáram energiájának egy részét a fém ionizálására fordítjákmolekulák, a másik rész pedig a katódos reakció elnyomására.
Ennek a megközelítésnek a negatív tényezői közé tartozik a fém nagy oldódási sebessége, amely összehasonlíthatatlan a korróziós reakció csökkenésének sebességével. Másrészt sok függ attól a fémtől, amelyre a passziválást alkalmazzák. Ezek egyaránt lehetnek aktívan oldódó anyagok és hiányos elektronikai rétegű alkatrészek, amelyek szerkezete passzív állapotban szintén hozzájárul a fékezési és roncsolási reakciókhoz. De mindenesetre a korrózióvédelem jelentős hatásának eléréséhez nagy anódáramok használata szükséges.
Ebből a szempontból ezt a módszert nem célszerű a szigetelés rövid távú karbantartására használni, azonban a szuperponált áram fenntartásának alacsony energiaköltsége teljes mértékben indokolja az anódos passziválást. A kialakított védelmi rendszer egyébként a jövőben mindössze 10-3 A/m áramerősséget igényel2.
Kémiai inhibitorok használata
Alternatív technológiai megközelítés a fémek ellenállásának növelésére agresszív környezetben történő működés esetén. Az inhibitorok kémiai passziválást biztosítanak, ami csökkenti a fémek oldódásának intenzitását, és különböző mértékben kiküszöböli a korróziós károk káros hatásait.
Önmagában az inhibitor bizonyos értelemben a szuperponált áram analógja, de kémiai vagy elektrokémiai kombinált hatású. A szerves és szervetlen anyagok a védőfólia aktivátoraiként működnek, és gyakrabban -speciálisan kiválasztott komplex vegyületek. Ha egy inhibitort agresszív környezetbe juttatunk, a fémfelület szerkezete megváltozik, ami befolyásolja a kinetikus elektród reakciókat.
A védelem hatékonysága a fém típusától, a külső körülményektől és a teljes folyamat időtartamától függ. Így hosszú távon a rozsdamentes acél passziválása több energiaforrást igényel az agresszív környezet ellensúlyozására, mint a sárgaréz vagy a vas esetében. De magának az inhibitornak a hatásmechanizmusa továbbra is kulcsszerepet fog játszani.
Inhibitorok-passzivátorok
A passzív ellenállás kialakításának elvei szerinti aktív korrózióvédelmet különböző gátlókkal lehet kialakítani. Így széles körben alkalmazzák az anionok, kationok és semleges molekulák formájában megjelenő adszorpciós vegyületeket, amelyek kémiai és elektrosztatikus hatást fejthetnek ki fémfelületen. Ezek univerzális korrózióvédelmi eszközök, de hatásuk csökken olyan környezetben, ahol az oxigén polarizáció dominál. Például a rozsdamentes acél passziválásához speciális oxidáló tulajdonságú inhibitort kell használni. Ide tartoznak a molibdátok, nitritek és kromátok, amelyek pozitív polarizációs eltolódású oxidfilmet hoznak létre, amely elegendő az oxigénmolekulák felszabadításához. A fém felületén a keletkező oxigénatomok kemiszorpciója megy végbe, ami blokkolja a bevonat legaktívabb területeit, és további potenciált teremt a fémszerkezet oldódási reakciójának lelassításához.
A passziválás alkalmazása a félvezetők védelmében
A félvezető elemek nagyfeszültségű működése speciális korrózióvédelmi megközelítést igényel. Ilyen esetekben a fém passzivációja az alkatrész aktív tartományának körkörös izolációjában fejeződik ki. Az elektromos élvédelem diódák és bipoláris tranzisztorok felhasználásával jön létre. A síkbeli passziválás magában foglalja egy védőgyűrű létrehozását, valamint a kristályos felület üveggel való bevonását. A mesa passziválás egy másik módszere egy horony kialakítása a szerkezeti fémkristály felületén a megengedett maximális feszültségszint növelése érdekében.
Korróziógátló fólia módosítása
A passziválás eredményeként kialakult bevonat számos további megerősítést tesz lehetővé. Ez lehet bevonat, krómozás, festés és konzerváló fólia létrehozása. A korrózióvédelem kiegészítő erősítésére szolgáló módszereket is alkalmaznak. A horganybevonatokhoz speciális megoldásokat fejlesztenek ki polimer és króm komponensek alapján. Normál horganyzott vödör esetén öblítő, nem reakcióképes adalékok használhatók.
Következtetés
A korrózió egy roncsoló folyamat, amely többféleképpen nyilvánulhat meg, de minden esetben hozzájárul a fém bizonyos működési tulajdonságainak romlásához. Különböző módokon kizárható az ilyen folyamatok előfordulása, valamint a nemesfémek használata, amelyeket kezdetben csökkentettrozsdaérzékenység. Bizonyos pénzügyi és technológiai okok miatt azonban nem mindig lehetséges a szabványos korrózió elleni védelem vagy a magas korrózióállóságú fémek használata.
Az optimális megoldás ilyen esetekben a passziválás – ez egy viszonylag megfizethető és hatékony módszer a különböző típusú fémek védelmére. Egyes számítások szerint egy 8 kilométeres földalatti vezeték korrózió elleni védelmére elegendő lehet egy elektróda megfelelően kiválasztott inhibitorral. Ami a hátrányokat illeti, azok az elektrokémiai passziválási módszerek elvi alkalmazásának technikai bonyolultságában fejeződnek ki.
Ajánlott:
A futófelület korrózió elleni védelme. A csővezetékek korrózió elleni védelmének fő módjai
A korrózióvédő védelem egy univerzális megoldás, amikor a fémfelületek nedvességgel és egyéb külső tényezőkkel szembeni ellenállásának növelésére van szükség
Alumínium és ötvözeteinek korróziója. Módszerek az alumínium elleni küzdelemre és a korrózió elleni védelmére
Az alumínium a vassal és az acéllal ellentétben meglehetősen ellenáll a korróziónak. Ezt a fémet a felületén kialakult sűrű oxidfilm védi a rozsdától. Ez utóbbi megsemmisülése esetén azonban az alumínium kémiai aktivitása nagymértékben megnő
Gödörkorrózió: okok. Módszerek a fémek korrózió elleni védelmére
A fémtermékek működése során különféle pusztító hatásoknak vannak kitéve, amelyek közül a pontkorrózió a legveszélyesebb és legkiszámíthatatlanabb
Mi az ónozás? Módszerek a fémek korrózió elleni védelmére
Az ónozást széles körben használják olyan iparágakban, mint a repülés, rádiótechnika és elektrotechnika. Az ételek főzésére és tárolására használt termékek is alá vannak vetve ennek az eljárásnak. Mi az ónozás, mire használják, és hogyan kell helyesen végrehajtani ezt a műveletet, és ebben a cikkben megvizsgáljuk
Hatékony módszerek a gázvezeték korrózió elleni védelmére
Gázvezetékek korrózió elleni védelme: hatékony módszerek, jellemzők, speciális kompozíciók, fotók. Gázvezetékek aktív és passzív védelme a korrózió ellen: típusok, feldolgozási technika, hatástartam. Hogyan védjük meg a föld alatti gázvezetékeket a korróziótól?
