Sự thụ động hóa – Wikipedia tiếng Việt

Sự thụ động hóa (Passivation), trong hóa học vật lý và kỹ thuật, đề cập đến một vật liệu trở thành “thụ động”, nghĩa là ít bị ảnh hưởng hoặc bị ăn mòn bởi môi trường sử dụng trong tương lai. Sự thụ động liên quan đến việc tạo ra một lớp vật liệu lá chắn bên ngoài được áp dụng như một lớp phủ vi mô, được tạo ra bởi phản ứng hóa học với vật liệu cơ bản hoặc được phép xây dựng từ quá trình oxy hóa tự phát trong không khí.

Là một kỹ thuật, thụ động là việc sử dụng một lớp phủ nhẹ của vật tư bảo vệ, ví dụ điển hình như oxit sắt kẽm kim loại, để tạo ra lớp vỏ chống ăn mòn. Sự thụ động chỉ hoàn toàn có thể xảy ra trong một số ít điều kiện kèm theo nhất định và được sử dụng trong vi điện tử để tăng cường silic. [ 1 ] Kỹ thuật thụ động củng cố và bảo tồn sự Open của sắt kẽm kim loại. Trong giải quyết và xử lý điện hóa nước, thụ động làm giảm hiệu suất cao của việc giải quyết và xử lý bằng cách tăng điện trở mạch và những giải pháp tích cực thường được sử dụng để khắc phục hiệu ứng này, thông dụng nhất là đảo ngược cực, dẫn đến việc vô hiệu lớp vỏ bị hạn chế. Các mạng lưới hệ thống độc quyền khác để tránh thụ động điện cực, 1 số ít tranh luận dưới đây, là chủ đề của nghiên cứu và điều tra và tăng trưởng đang diễn ra .Khi tiếp xúc với không khí, nhiều sắt kẽm kim loại tự nhiên tạo thành một mặt phẳng cứng, tương đối trơ, như trong sự xỉn màu của bạc. Trong trường hợp của những sắt kẽm kim loại khác, ví dụ điển hình như sắt, một lớp xốp hơi thô được hình thành từ những mẫu sản phẩm ăn mòn lỏng lẻo. Trong trường hợp này, một lượng đáng kể sắt kẽm kim loại được vô hiệu, được ngọt ngào hoặc hòa tan trong môi trường tự nhiên. Lớp phủ ăn mòn làm giảm vận tốc ăn mòn theo những mức độ khác nhau, tùy thuộc vào loại sắt kẽm kim loại cơ bản và thiên nhiên và môi trường của nó, và đáng quan tâm là chậm hơn trong không khí ở nhiệt độ phòng so với nhôm, crom, kẽm, titan và silicon ( một á kim ) ; Vỏ ăn mòn ức chế ăn mòn sâu hơn, và hoạt động giải trí như một dạng thụ động. Lớp mặt phẳng trơ, được gọi là ‘ lớp oxit tự nhiên ‘, thường là oxit hoặc nitride, với độ dày của lớp đơn lớp 0,1 – 0,3 nm ( 1-3 ) cho một sắt kẽm kim loại quý như bạch kim, khoảng chừng 1,5 nm ( 15 Å ) so với silic và gần hơn 5 nm ( 50 Å ) so với nhôm sau vài năm. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Đã có nhiều quan tâm trong việc xác định các cơ chế chi phối sự gia tăng độ dày của lớp oxit theo thời gian. Một số yếu tố quan trọng là thể tích oxit so với thể tích của kim loại gốc, cơ chế khuếch tán oxy qua oxit kim loại đến kim loại gốc và tiềm năng hóa học tương đối của oxit. Ranh giới giữa các hạt vi mô, nếu lớp oxit là tinh thể, tạo thành một con đường quan trọng để oxy tiếp cận với kim loại không bị oxy hóa bên dưới. Vì lý do này, lớp phủ oxit thủy tinh – không có ranh giới hạt – có thể làm chậm quá trình oxy hóa.[6] Các điều kiện cần thiết (nhưng không đủ) cho sự thụ động được ghi lại trong sơ đồ Pour Bạchx. Một số chất ức chế ăn mòngiúp hình thành một lớp thụ động trên bề mặt kim loại mà chúng được áp dụng. Một số hợp chất, hòa tan trong dung dịch (cromat, molybdat) tạo thành màng không phản ứng và độ hòa tan thấp trên bề mặt kim loại.

Vào giữa những năm 1800, Christian Friedrich Schönbein đã phát hiện ra rằng khi một miếng sắt được đặt trong axit nitric loãng, nó sẽ hòa tan và tạo ra hydro, nhưng nếu sắt được đặt trong axit nitric đậm đặc và sau đó trở lại axit nitric loãng, ít hoặc không có phản ứng sẽ diễn ra. Schönbein đặt tên trạng thái tiên phong là điều kiện kèm theo hoạt động giải trí và trạng thái thứ hai là điều kiện kèm theo thụ động. Nếu sắt thụ động được chạm vào bởi sắt hoạt động giải trí, nó sẽ hoạt động giải trí trở lại. Vào năm 1920, Ralph S. Lillie đã đo hiệu ứng của một miếng sắt hoạt động chạm vào một sợi dây sắt thụ động và thấy rằng ” một làn sóng kích hoạt quét nhanh gọn ( ở khoảng chừng vài trăm cm một giây ) trên hàng loạt chiều dài của nó “. [ 7 ] [ 8 ]

Vật liệu đơn cử.

Trong nghành nghề dịch vụ vi điện tử, sự hình thành của một oxit thụ động bám dính mạnh là rất quan trọng so với hiệu suất của silicon .Trong nghành quang điện, một lớp mặt phẳng thụ động như silicon nitride, silicon dioxide hoặc titan dioxide hoàn toàn có thể làm giảm tái hợp mặt phẳng – một chính sách mất mát đáng kể trong pin mặt trời .
Nhôm tinh khiết tự nhiên tạo thành một lớp nhôm oxit mỏng dính trên mặt phẳng tiếp xúc với oxy trong khí quyển trải qua quy trình gọi là quy trình oxy hóa, tạo ra một rào cản vật lý để ăn mòn hoặc oxy hóa hơn nữa trong nhiều môi trường tự nhiên. Tuy nhiên, một số ít kim loại tổng hợp nhôm không tạo thành lớp oxit tốt và do đó không được bảo vệ chống ăn mòn. Có những giải pháp để tăng cường sự hình thành lớp oxit cho một số ít kim loại tổng hợp. Ví dụ, trước khi tàng trữ hydro peroxide trong vật chứa bằng nhôm, vật chứa hoàn toàn có thể được thụ động hóa bằng cách rửa nó bằng dung dịch axit nitric và peroxide loãng xen kẽ với nước khử ion. Hỗn hợp axit nitric và peroxide oxy hóa và hòa tan bất kể tạp chất nào trên mặt phẳng bên trong của vật chứa, và nước khử ion rửa sạch axit và tạp chất oxy hóa. [ 9 ]

Nói chung, có hai cách chính để thụ động các hợp kim nhôm (không tính mạ, sơn và các lớp phủ rào cản khác): sơn chuyển đổi cromat và anot hóa. Alclading, mà luyện kim liên kết các lớp mỏng nhôm nguyên chất hoặc hợp kim với hợp kim nhôm cơ sở khác nhau, không phải là sự thụ động của hợp kim cơ sở. Tuy nhiên, lớp nhôm phủ trên được thiết kế để tự phát triển lớp oxit và do đó bảo vệ hợp kim cơ sở.

Lớp phủ chuyển đổi cromat chuyển đổi bề mặt nhôm thành lớp phủ nhôm cromat trong phạm vi độ dày 0,000010100.004 inch (250 đến 1.000 nm). Các lớp phủ chuyển đổi nhôm cromat có cấu trúc vô định hình với thành phần giống như gel ngậm nước.[10] Chuyển đổi crôm là một cách phổ biến để thụ động không chỉ nhôm, mà cả kẽm, cadmium, đồng, bạc, magnesi và hợp kim thiếc.

Anodizing là một quy trình điện phân tạo thành một lớp oxit dày hơn. Lớp phủ anốt gồm có oxit nhôm ngậm nước và được coi là chống ăn mòn và mài mòn. [ 11 ] Lớp triển khai xong này mạnh hơn những quá trình khác và cũng phân phối cách điện, điều mà hai quy trình kia hoàn toàn có thể không làm được .

Vật liệu sắt.

Các vật tư sắt, gồm có thép, hoàn toàn có thể được bảo vệ phần nào bằng cách thôi thúc quy trình oxy hóa ( ” rỉ sét ” ) và sau đó quy đổi quy trình oxy hóa thành metalophosphate bằng cách sử dụng axit photphoric và được bảo vệ thêm bằng lớp phủ mặt phẳng. Vì mặt phẳng không tráng là hòa tan trong nước, nên một giải pháp được ưa thích là hình thành những hợp chất mangan hoặc kẽm bằng một quy trình thường được gọi là chuyển hóa parkerizing hoặc phosphate. Các lớp phủ quy đổi điện hóa cũ hơn, ít hiệu suất cao hơn nhưng tựa như về mặt hóa học gồm có quy trình oxy hóa màu đen, trong lịch sử dân tộc được gọi là bluing hoặc browning. Thép thường thì tạo thành một lớp thụ động trong kiềmmôi trường, như thanh cốt thép làm trong bê tông .

Thép không gỉ.

Phụ kiện bên trái chưa được thụ động, phụ kiện bên phải đã bị thụ động. Thép không gỉ có năng lực chống ăn mòn, nhưng chúng không trọn vẹn không bị rỉ sét. Một chính sách ăn mòn phổ cập trong thép chống ăn mòn là khi những đốm nhỏ trên mặt phẳng mở màn rỉ sét vì ranh giới hạt hoặc những bit nhúng của vật lạ ( như phiến mài ) được cho phép những phân tử nước oxy hóa một số ít sắt trong những điểm đó mặc dầu đã kim loại tổng hợp hóa crom. Điều này được gọi là rouging. Một số loại thép không gỉ có năng lực chống rouging đặc biệt quan trọng ; do đó những bộ phận được làm từ chúng hoàn toàn có thể từ bỏ bất kể bước thụ động nào, tùy thuộc vào những quyết định hành động kỹ thuật. [ 12 ]

Điểm chung giữa tất cả các thông số kỹ thuật và loại khác nhau là các bước sau: Trước khi thụ động, đối tượng phải được làm sạch mọi chất gây ô nhiễm và thường phải trải qua một bài kiểm tra xác nhận để chứng minh rằng bề mặt là ‘sạch’. Đối tượng sau đó được đặt trong một bể thụ động có tính axit đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ và hóa học của phương pháp và loại được chỉ định giữa khách hàng và nhà cung cấp. (Nhiệt độ có thể dao động từ môi trường xung quanh đến 60 độ C hoặc 140 độ F, trong khi thời gian thụ động tối thiểu thường là 20 đến 30 phút). Các bộ phận được trung hòa bằng cách sử dụng dung dịch natri hydroxide, sau đó rửa sạch bằng nước sạch và sấy khô. Bề mặt thụ động được xác nhận bằng cách sử dụng độ ẩm, nhiệt độ cao, chất chống rỉ (phun muối) hoặc kết hợp cả ba. Tuy nhiên, các quá trình thụ động độc quyền tồn tại [13] đối với thép không gỉ martensitic, rất khó bị thụ động, vì sự không liên tục của kính hiển vi có thể hình thành trên bề mặt của một phần gia công trong quá trình thụ động trong dung dịch axit nitric điển hình.[14] Quá trình thụ động loại bỏ sắt ngoại sinh, [15] tạo / phục hồi lớp oxit thụ động ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo (rỉ sét) và làm sạch các phần của bụi bẩn, cặn hoặc các hợp chất tạo hàn khác (ví dụ: oxit).[15] [16]

Các quá trình thụ động thường được trấn áp bởi những tiêu chuẩn ngành, phổ cập nhất trong số đó là ASTM A 967 và AMS 2700. Các tiêu chuẩn công nghiệp này thường liệt kê một số ít quy trình tiến độ thụ động hoàn toàn có thể được sử dụng, với sự lựa chọn chiêu thức đơn cử dành cho người mua và nhà phân phối. ” Phương pháp ” này là bồn tắm thụ động dựa trên axit nitric hoặc bồn tắm có axit citric, những axit này vô hiệu sắt mặt phẳng và rỉ sét, đồng thời vô hiệu crôm. Các ” loại ” khác nhau được liệt kê theo từng giải pháp đề cập đến sự độc lạ về nhiệt độ và nồng độ dung dịch axit. Natri dicromat thường được nhu yếu như một chất phụ gia để oxy hóa crom trong một số ít ‘ loại ‘ axit tắm gốc nitric nhất định, tuy nhiên hóa chất này rất độc. Với axit citric, chỉ cần rửa và làm khô bộ phận và được cho phép không khí oxy hóa nó, hoặc trong 1 số ít trường hợp, việc sử dụng những hóa chất khác, được sử dụng để thực thi thụ động mặt phẳng .Không có gì lạ khi một số ít đơn vị sản xuất hàng không ngoài hành tinh có những hướng dẫn và lao lý bổ trợ khi thụ động hóa những mẫu sản phẩm của họ vượt quá tiêu chuẩn vương quốc. Thông thường, những nhu yếu này sẽ được xếp tầng bằng Nadcap hoặc một số ít mạng lưới hệ thống công nhận khác. Các chiêu thức thử nghiệm khác nhau có sẵn để xác lập sự thụ động ( hoặc trạng thái thụ động ) của thép không gỉ. Các chiêu thức phổ cập nhất để xác nhận tính thụ động của một phần là sự phối hợp giữa nhiệt độ cao và nhiệt trong một khoảng chừng thời hạn, nhằm mục đích mục tiêu gây ra rỉ sét. Các xét nghiệm điện hóa cũng hoàn toàn có thể được sử dụng để xác định kinh doanh thương mại hóa .
Niken hoàn toàn có thể được sử dụng để giải quyết và xử lý flo nguyên tố, do sự hình thành của một lớp niken fluoride thụ động. Thực tế này rất có ích trong giải quyết và xử lý nước và giải quyết và xử lý nước thải ứng dụng