Пассивации металла

Пассивация металла — это покрытие его поверхности тонкой оксидной или солевой пленкой, устойчивой к коррозии, для его надежной защиты. Она препятствует контакту металлической основы с кислородом и другими агрессивными внешними факторами. В современной производственной сфере пассивация — один из наиболее эффективных способов придания обрабатываемому металлу качеств, придающих ему схожесть с благородными.

Что такое пассивирование

Пассивирование, или пассивация металла — это поэтапное нанесение на поверхность конструкции тонкой оксидной или солевой пленки. Это способствует снижению его химической активности, защите от окисления и коррозии.

Защитный пласт образовывается на поверхности детали двумя методами — натуральным и искусственным. Первый вариант предполагает наличие в составе оксидов основных элементов, содержащихся в самом металле, второй — оксидов с солями других химических веществ.

Пассивация широко используется для обеспечения защиты стальных, медных, алюминиевых и никелевых поверхностей, а также элементов из их сплавов. Обработке с помощью солей хрома подвергаются также цинковые и кадмиевые покрытия, что повышает показатели их механической и коррозионной устойчивости.

Обработка способствует возникновению на металлических элементах солевого или оксидного слоя, имеющего толщину не больше нескольких микрон. Благодаря этому он не оказывает никакого влияния на параметры конструкций. Но нужно учитывать, что он может негативно сказываться на контактной проводимости основного металла.

Особенности процесса обработки

В процессе пассивирования материала на металлические элементы наносят растворы веществ, имеющих окислительное действие. В большинстве случаев обработка проводится нитритами, кислотами, растворами солей хрома или молибдена.

Для обработки металлическую конструкцию погружают в химический раствор или же наносят его вручную. Обычно в состав такого раствора входит основной реагент и различные добавки, активизирующие и нормализующие пассивирование.

Основные этапы пассивации:

• механическое очищение металлической детали;
• устранение жировой пленки раствором кальцинированной соды или едким натром;
• промывание под струей проточного кипятка и погружение в прохладную жидкость;
• пассивация в течение требуемого срока;
• процесс нейтрализации кальцинированной содой;
• промывание неоднократным погружением под струю прохладной жидкости;
• просушивание с помощью обдува теплым воздушным потоком или в сушильном шкафу;
• проверка результата на обработанной поверхности визуально или с использованием специальных инструментов.

Если результат процедуры оказался низкокачественным, все этапы проводят повторно.

Качества обработанных металлов и сфера использования

После окончания всех этапов пассивирования поверхность обработанной детали покрывается тонким пластом, высокоустойчивым к коррозионному процессу и обладающим повышенной механической прочностью.

Определенная группа металлов со сплавами имеет склонность к натуральному пассивированию. Эта особенность относится к алюминию и нержавейке с добавлением хрома. Но если структура и химический состав нанесенной пленки будут нарушены, они становятся уязвимыми перед коррозионными изменениями.

Особенности пассивирования разных металлов:

1. Для нержавеющей стали защитный пласт на поверхности создается ее собственным хромом, соединяющимся с молекулами кислорода. Любые стальные конструкции и элементы, которые будут использоваться в агрессивной среде, в обязательном порядке подвергают пассивированию для предотвращения их коррозии.
2. Пассивирование железа чаще всего осуществляется на никелевых, цинковых или кадмиевых покрытиях солями хрома. Данная обработка способствует укреплению поверхностного пласта и обеспечивает продолжительный срок эксплуатации железных деталей без риска коррозии.
3. Пассивация меди, латуни, бронзы проводится как с защитной, так и с эстетической целью с использованием хроматного раствора. В результате обработки поверхность медного элемента покрывается прозрачной пленкой, сохраняющей внешний вид основного материала и защищающей его от окислительного процесса.
4. Процесс пассивации серебра осуществляется с использованием аналогичной техники и с такими же целями — защитными и эстетическими.

Типы пассивации

В зависимости от того, как именно наносится защитное покрытие, пассивация делится на две основные разновидности:

1. Химическая — является результатом притяжения отрицательных солевых ионов, растворенных в воде, к металлической детали, атомы которой обладают положительным потенциалом. Для этой цели конструкции из металла очищают и обезжиривают, после чего погружают в специальный резервуар с химическим раствором, насыщенным солями металла, из которых и формируется защитный слой на поверхности. Проведение химического пассивирования допускается непосредственно в месте установки конструкции — для этого все этапы процедуры осуществляются исключительно вручную.
2. Электрохимическая — суть процесса заключается в использовании принципов гальванотехники. Изделия из металла погружают в электролит в специальной емкости, после чего проводится осаживание пассивирующей пленки в активном режиме током, пропускаемым через электролит. При использовании такой технологии пассивирования конструкции передается положительный потенциал, а в ванну — отрицательный. В таком случае слой получается значительно ровнее и формируется намного быстрее. Минусом технологии считается более высокая стоимость, обусловленная сложным и дорогостоящим оборудованием.

Отдельно выделяется естественное пассивирование — формирование защитного слоя на некоторых металлах и сплавах в результате влияния атмосферного кислорода, растворенного в жидкости.

Также обработка делится на несколько типов в зависимости от используемых химических веществ, соединения которых формируют поверхностную защитную пленку. Речь идет о никелировании, хроматировании, молибденировании.

Используемые составы

Составы для пассивирования чаще всего содержат хроматы натрия и калия с хромовым ангидридом, выступающие в качестве основного реагента. В такие электролитические растворы добавляются различные соли и кислоты, создающие кислую среду. Они обусловливают высокие темпы скорости создания и равномерность защитного покрытия:

• для пассивации медных заготовок используют растворы, в состав которых входит минимальная концентрация серной кислоты;
• при работе с алюминием в электролит дополнительно входит фосфорная кислота;
• для обработки цинковых и кадмиевых изделий добавляют серную и азотную кислоту;
• пассивирование заготовок из нержавеющей стали обычно подразумевает добавление азотной кислоты и ее солей.

При работе с солями хрома необходимо учитывать их высокую токсичность. Именно поэтому такие технологии применяются только на производственных предприятиях, оснащенных высококачественными системами очистки и водоотведения и имеющих квалифицированный персонал.