Pasivación es El proceso de pasivación de metales significa la creación de películas delgadas en la superficie para proteger contra la corrosión

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Los métodos tradicionales para proteger los metales de la corrosión tienen cada vez menos probabilidades de cumplir con los requisitos técnicos que se aplican a las propiedades de rendimiento de estructuras y materiales críticos. Las vigas de apoyo en los marcos de las casas, las tuberías y los revestimientos metálicos no pueden prescindir de la protección mecánica contra el óxido cuando se trata de un uso a largo plazo del producto. Un enfoque más efectivo para la protección contra la corrosión es el método electroquímico y, en particular, la pasivación. Esta es una de las formas de utilizar soluciones activas que forman una película protectora y aislante en la superficie de la pieza de trabajo.

Descripción general de la tecnología

La pasivación debe entenderse como el proceso de formación de una película delgada sobre una superficie metálica, cuya estructuracaracterizado por una alta resistencia. Además, las funciones de este recubrimiento pueden ser diferentes; por ejemplo, en los electrolitos de las baterías, no solo prolonga la vida útil de los electrodos, sino que también reduce la intensidad de la autodescarga. Desde el punto de vista de la protección contra la corrosión, la pasivación es una forma de aumentar la resistencia de un material a un ambiente agresivo que provoca el desarrollo de óxido. El mismo mecanismo de formación de un revestimiento protector-aislante puede ser diferente. Los métodos electroquímicos y químicos son fundamentalmente diferentes, pero en ambos casos, el resultado final será la transición de la estructura externa de la pieza de trabajo a un estado químicamente inactivo.

Principio de protección anticorrosión electroquímica

El factor clave en la pasivación electroquímica es el efecto de una corriente externa en la superficie del objetivo. En el momento del paso de la corriente catódica a través de la estructura metálica corroída, su potencial cambia en dirección negativa, lo que también cambia la naturaleza del proceso de ionización de las moléculas de la pieza. En condiciones de exposición anódica desde el lado de un polarizador externo (típico para medios ácidos), puede ser necesario aumentar la corriente. Esto es necesario para suprimir el polarizador y, posteriormente, lograr una protección anticorrosiva completa. Sin embargo, con el aumento de la pasivación de la superficie debido a la corriente externa, aumenta la liberación de hidrógeno, lo que conduce a la hidrogenación del metal. Como resultado, comienza el proceso de disolución del hidrógeno en la estructura metálica, seguido de un deterioro de las propiedades físicas de la pieza de trabajo.

Cátodométodo de protección

Este es un tipo de aislamiento anticorrosión electroquímico que utiliza la técnica de aplicación de corriente catódica. Pero este método se puede implementar de diferentes maneras. Por ejemplo, en algunos casos de producción, se proporciona un cambio de potencial suficiente al conectar la pieza a una fuente de corriente externa como cátodo. El ánodo es un electrodo auxiliar inerte. Este método realiza la pasivación de las costuras después de la soldadura, protege las plataformas metálicas de las estructuras de perforación y las tuberías subterráneas. Las ventajas del método de pasivación catódica incluyen la eficiencia en la supresión de varios tipos de procesos de corrosión.

Además del daño general por oxidación, se evitan las picaduras y la corrosión intergranular. También se practican tales métodos de acción electroquímica catódica como protectora y galvánica. La característica principal de estos enfoques es el uso de un metal más electronegativo como polarizador. Este elemento está en contacto con el producto protegido y actúa como ánodo, siendo destruido durante la operación. Normalmente se utilizan métodos similares para aislar estructuras pequeñas, partes de edificios y estructuras.

Método de protección del ánodo

Con el aislamiento anódico de las partes metálicas, el potencial se desplaza en una dirección positiva, lo que también contribuye a la resistencia de la superficie a los procesos de corrosión. Parte de la energía de la corriente del ánodo aplicada se gasta en la ionización del metal.moléculas, y la otra parte - para suprimir la reacción catódica.

Entre los factores negativos de este enfoque está la alta velocidad de disolución del metal, que es incomparable con la velocidad de reducción de la reacción de corrosión. Por otro lado, mucho dependerá del metal al que se aplique la pasivación. Estos pueden ser tanto materiales que se disuelven activamente como piezas con capas electrónicas incompletas, cuya estructura en el estado pasivo también contribuye a las reacciones de frenado y destrucción. Pero en cualquier caso, para lograr un efecto significativo de protección anticorrosión, se requiere el uso de grandes corrientes de ánodo.

Desde este punto de vista, no es aconsejable utilizar este método para el mantenimiento a corto plazo del aislamiento, sin embargo, los bajos costos de energía para mantener la corriente superpuesta justifican plenamente la pasivación anódica. Por cierto, el sistema de protección formado en el futuro requiere una intensidad de corriente de solo 10-3 A/m2.

Uso de inhibidores químicos

Un enfoque tecnológico alternativo para aumentar la resistencia de los metales cuando operan en ambientes agresivos. Los inhibidores proporcionan pasivación química, lo que reduce la intensidad de la disolución de los metales y, en diversos grados, elimina los efectos nocivos del daño por corrosión.

En sí mismo, un inhibidor es, en cierto sentido, un análogo de la corriente superpuesta, pero con una acción química o electroquímica combinada. Las sustancias orgánicas e inorgánicas actúan como activadores de la película protectora y, con mayor frecuencia,compuestos complejos especialmente seleccionados. La introducción de un inhibidor en un ambiente agresivo provoca cambios en la estructura de la superficie del metal, afectando las reacciones cinéticas del electrodo.

La eficacia de la protección dependerá del tipo de metal, las condiciones externas y la duración de todo el proceso. Así, a largo plazo, la pasivación del acero inoxidable requerirá más recursos energéticos para contrarrestar un entorno agresivo que en el caso del latón o el hierro. Pero el mecanismo de acción del propio inhibidor seguirá desempeñando un papel clave.

Inhibidores-pasivadores

La protección activa contra la corrosión según los principios de formación de resistencia pasiva puede estar formada por diferentes inhibidores. Por lo tanto, se utilizan ampliamente compuestos de adsorción en forma de aniones, cationes y moléculas neutras, que pueden tener un efecto químico y electrostático en una superficie metálica. Estos son medios universales de protección contra la corrosión, pero su efecto se reduce en entornos donde domina la polarización del oxígeno. Por ejemplo, se debe usar un inhibidor especial con propiedades oxidantes para pasivar el acero inoxidable. Estos incluyen molibdatos, nitritos y cromatos, que crean una película de óxido con un cambio de polarización positivo suficiente para liberar moléculas de oxígeno. En la superficie del metal, se produce la quimisorción de los átomos de oxígeno resultantes, lo que bloquea las áreas más activas del recubrimiento y crea un potencial adicional para ralentizar la reacción de disolución de la estructura metálica.

El uso de la pasivación en la protección de semiconductores

La operación de elementos semiconductores bajo alto voltaje requiere un enfoque especial para la protección contra la corrosión. En relación a tales casos, la pasivación del metal se expresa en el aislamiento circular de la región activa de la pieza. Una protección de borde eléctrica se forma utilizando diodos y transistores bipolares. La pasivación plana implica la creación de un anillo protector, así como el recubrimiento de la superficie cristalina con vidrio. Otro método de pasivación de mesa implica la formación de una ranura para aumentar el nivel de tensión máximo permitido en la superficie de un cristal de metal estructural.

Modificación de película anticorrosión

El recubrimiento formado como resultado de la pasivación permite una variedad de refuerzos adicionales. Esto puede ser enchapado, cromado, pintado y creando una película de conservación. También se utilizan métodos de refuerzo auxiliar de la protección anticorrosión como tal. Para los recubrimientos de zinc, se están desarrollando soluciones especiales basadas en componentes de polímero y cromo. Para una cubeta galvanizada regular, se pueden usar aditivos no reactivos de lavado.

Conclusión

La corrosión es un proceso destructivo que puede manifestarse de diferentes formas, pero en cada caso contribuye al deterioro de ciertas propiedades operativas del metal. Es posible excluir la ocurrencia de tales procesos de varias maneras, así como el uso de metales nobles, que se caracterizan por un inicialmente reducidosensibilidad al óxido. Sin embargo, debido a ciertas razones financieras y tecnológicas, el uso de protección anticorrosión estándar o el uso de metales con alta resistencia a la corrosión no siempre es posible.

La solución óptima en tales casos es la pasivación: es un método relativamente económico y efectivo para proteger metales de varios tipos. Según algunos cálculos, un electrodo con un inhibidor correctamente seleccionado puede ser suficiente para proteger contra la corrosión una línea de tubería subterránea de 8 kilómetros. En cuanto a las desventajas, se expresan en la complejidad técnica de utilizar métodos de pasivación electroquímica en principio.