Pasivation ni Mchakato wa kupitisha metali unamaanisha uundaji wa filamu nyembamba juu ya uso ili kulinda dhidi ya kutu

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Njia za kitamaduni za kulinda metali dhidi ya kutu zina uwezekano mdogo wa kukidhi mahitaji ya kiufundi ambayo hutumika kwa sifa za utendakazi za miundo na nyenzo muhimu. Kuzaa mihimili katika muafaka wa nyumba, mistari ya bomba na vifuniko vya chuma haviwezi kufanya bila ulinzi wa kutu wa mitambo peke yake linapokuja matumizi ya muda mrefu ya bidhaa. Njia ya ufanisi zaidi ya ulinzi wa kutu ni njia ya electrochemical na, hasa, passivation. Hii ni mojawapo ya njia za kutumia suluhu amilifu zinazounda filamu ya kinga na ya kuhami juu ya uso wa sehemu ya kazi.

Muhtasari wa teknolojia

Kusisimua kunapaswa kueleweka kama mchakato wa kutengeneza filamu nyembamba kwenye uso wa chuma, muundo ambaoinayojulikana na upinzani wa juu. Zaidi ya hayo, kazi za mipako hii inaweza kuwa tofauti - kwa mfano, katika electrolytes ya betri, sio tu kuongeza maisha ya huduma ya electrodes, lakini pia inapunguza ukubwa wa kutokwa binafsi. Kutoka kwa mtazamo wa ulinzi wa kutu, passivation ni njia ya kuongeza upinzani wa nyenzo kwa mazingira ya fujo ambayo husababisha maendeleo ya kutu. Utaratibu sawa wa malezi ya mipako ya kuhami-kinga inaweza kuwa tofauti. Mbinu za kielektroniki na kemikali ni tofauti kimsingi, lakini katika hali zote mbili, matokeo ya mwisho yatakuwa mpito wa muundo wa nje wa sehemu ya kufanyia kazi hadi katika hali isiyofanya kazi kwa kemikali.

Kanuni ya ulinzi wa kemikali ya kielektroniki dhidi ya kutu

Kipengele kikuu katika upitishaji wa kemikali ya kielektroniki ni athari ya mkondo wa nje kwenye uso unaolengwa. Wakati wa kifungu cha sasa cha cathode kupitia muundo wa chuma unaoharibika, mabadiliko yake yanayoweza kutokea katika mwelekeo mbaya, ambayo pia hubadilisha asili ya mchakato wa ionization ya molekuli za workpiece. Chini ya hali ya mfiduo wa anodic kutoka kwa upande wa polarizer ya nje (kawaida kwa vyombo vya habari vya asidi), ongezeko la sasa linaweza kuhitajika. Hii ni muhimu ili kukandamiza polarizer na hatimaye kufikia ulinzi kamili wa kupambana na kutu. Hata hivyo, kwa kuongezeka kwa passivation ya uso kutokana na sasa ya nje, kutolewa kwa ongezeko la hidrojeni, ambayo inaongoza kwa hidrojeni ya chuma. Matokeo yake, mchakato wa kufutwa kwa hidrojeni katika muundo wa chuma huanza, ikifuatiwa na kuzorota kwa mali ya kimwili ya workpiece.

Cathodembinu ya ulinzi

Hii ni aina ya insulation ya kielektroniki ya kuzuia kutu ambayo hutumia mbinu ya kupaka mkondo wa cathodic. Lakini njia hii inaweza kutekelezwa kwa njia tofauti. Kwa mfano, katika baadhi ya matukio katika uzalishaji, mabadiliko ya kutosha ya uwezo hutolewa kwa kuunganisha sehemu na chanzo cha sasa cha nje kama cathode. Anode ni electrode ya msaidizi ya inert. Njia hii hufanya passivation ya seams baada ya kulehemu, inalinda majukwaa ya chuma ya miundo ya kuchimba visima na mabomba ya chini ya ardhi. Faida za mbinu ya kathodic passivation ni pamoja na ufanisi katika kukandamiza aina mbalimbali za michakato ya kutu.

Mbali na uharibifu wa jumla wa kutu, kutu ya shimo na kati ya punjepunje huzuiwa. Njia kama hizo za hatua ya cathodic electrochemical kama kinga na galvanic pia hufanywa. Sifa kuu ya njia hizi ni utumiaji wa chuma kinachotumia umeme zaidi kama polarizer. Kipengele hiki kinawasiliana na bidhaa iliyolindwa na hufanya kama anode, kuharibiwa wakati wa operesheni. Mbinu sawia hutumiwa wakati wa kuhami miundo midogo, sehemu za majengo na miundo.

Njia ya ulinzi wa anode

Kwa insulation ya anodic ya sehemu za chuma, uwezo hubadilika katika mwelekeo mzuri, ambayo pia huchangia upinzani wa uso kwa michakato ya kutu. Sehemu ya nishati ya sasa ya anode inayotumiwa hutumiwa kwenye ionization ya chumamolekuli, na sehemu nyingine - kukandamiza mmenyuko wa kathodi.

Miongoni mwa sababu hasi za mbinu hii ni kiwango cha juu cha kuyeyuka kwa chuma, ambacho hakilinganishwi na kasi ya kupunguzwa kwa mmenyuko wa kutu. Kwa upande mwingine, mengi itategemea chuma ambacho passivation inatumika. Hizi zinaweza kuwa nyenzo za kutengenezea kikamilifu na sehemu zilizo na tabaka za elektroniki zisizo kamili, muundo ambao katika hali tulivu pia huchangia athari za kuvunja na uharibifu. Lakini kwa hali yoyote, ili kufikia athari kubwa ya ulinzi wa kuzuia kutu, matumizi ya mikondo mikubwa ya anode inahitajika.

Kwa mtazamo huu, njia hii haipendekezi kutumia kwa matengenezo ya muda mfupi ya insulation, hata hivyo, gharama ya chini ya nishati kwa kudumisha mkondo uliowekwa juu inahalalisha kikamilifu uboreshaji wa anodic. Kwa njia, mfumo wa ulinzi ulioundwa katika siku zijazo unahitaji nguvu ya sasa ya 10-3 A/m2..

Matumizi ya vizuizi vya kemikali

Mbinu mbadala ya kiteknolojia ya kuongeza upinzani wa metali inapofanya kazi katika mazingira ya fujo. Vizuizi hutoa upenyezaji wa kemikali, ambayo hupunguza kasi ya kuyeyuka kwa metali na, kwa viwango tofauti, huondoa athari mbaya za uharibifu wa kutu.

Kwenyewe, kizuizi ni, kwa maana fulani, analogi ya mkondo uliowekwa juu zaidi, lakini kwa kitendo cha pamoja cha kemikali au elektroniki. Dutu za kikaboni na isokaboni hufanya kama vianzishaji vya filamu ya kinga, na mara nyingi zaidi -misombo ngumu iliyochaguliwa maalum. Kuanzishwa kwa kizuizi katika mazingira ya fujo husababisha mabadiliko katika muundo wa uso wa chuma, na kuathiri miitikio ya elektrodi ya kinetiki.

Ufanisi wa ulinzi utategemea aina ya chuma, hali ya nje na muda wa mchakato mzima. Kwa hiyo, kwa muda mrefu, passivation ya chuma cha pua itahitaji rasilimali nyingi za nishati ili kukabiliana na mazingira ya fujo kuliko katika kesi ya shaba au chuma. Lakini utaratibu wa utendaji wa kizuia yenyewe bado utachukua jukumu muhimu.

Vizuizi-passiva

Kinga inayofanya kazi kutu kulingana na kanuni za uundaji wa upinzani tulivu inaweza kuundwa na vizuizi tofauti. Kwa hivyo, misombo ya adsorption kwa namna ya anions, cations, na molekuli zisizo na upande hutumiwa sana, ambayo inaweza kuwa na athari ya kemikali na umeme kwenye uso wa chuma. Hizi ni njia za ulimwengu wote za ulinzi wa kuzuia kutu, lakini athari zao hupunguzwa katika mazingira ambapo mgawanyiko wa oksijeni hutawala. Kwa mfano, kiviza maalum kilicho na mali ya oksidi lazima kitumike kupitisha chuma cha pua. Hizi ni pamoja na molybdati, nitriti na kromati, ambazo huunda filamu ya oksidi yenye mabadiliko chanya ya ugawanyiko wa kutosha kutoa molekuli za oksijeni. Juu ya uso wa chuma, chemisorption ya atomi za oksijeni inayotokea hutokea, kuzuia maeneo yenye kazi zaidi ya mipako na kuunda uwezekano wa ziada wa kupunguza kasi ya mmenyuko wa kufutwa kwa muundo wa chuma.

Matumizi ya passivation katika ulinzi wa semiconductors

Uendeshaji wa vipengele vya semicondukta chini ya voltage ya juu unahitaji mbinu maalum ya ulinzi wa kutu. Kuhusiana na matukio hayo, passivation ya chuma inaonyeshwa katika kutengwa kwa mviringo wa eneo la kazi la sehemu. Ulinzi wa makali ya umeme huundwa kwa kutumia diode na transistors za bipolar. Passivation planar inahusisha kuundwa kwa pete ya kinga, pamoja na mipako ya uso wa fuwele na kioo. Njia nyingine ya kupitisha mesa inahusisha uundaji wa kijiti ili kuongeza kiwango cha juu cha mkazo kinachokubalika kwenye uso wa fuwele ya metali ya muundo.

Marekebisho ya filamu ya kuzuia kutu

Mpako unaoundwa kutokana na uimarishwaji huruhusu aina mbalimbali za uimarishaji. Hii inaweza kuwa mchovyo, upakaji wa chrome, uchoraji na kuunda filamu ya uhifadhi. Njia za uimarishaji msaidizi wa ulinzi wa kuzuia kutu pia hutumiwa. Kwa mipako ya zinki, ufumbuzi maalum hutengenezwa kulingana na vipengele vya polymer na chromium. Kwa ndoo ya kawaida ya mabati, kuongeza viungio visivyotumika kunaweza kutumika.

Hitimisho

Kutu ni mchakato wa uharibifu ambao unaweza kujidhihirisha kwa njia tofauti, lakini katika kila kesi huchangia kuzorota kwa sifa fulani za uendeshaji wa chuma. Inawezekana kuwatenga kutokea kwa michakato kama hii kwa njia tofauti, na vile vile utumiaji wa metali nzuri, ambazo zinaonyeshwa na kupungua kwa hapo awali.unyeti wa kutu. Hata hivyo, kutokana na sababu fulani za kifedha na kiteknolojia, utumiaji wa ulinzi wa kawaida wa kuzuia kutu au utumiaji wa metali zenye upinzani wa juu wa kutu sio rahisi kila wakati.

Suluhisho mojawapo katika hali kama hizi ni passivation - ni njia ya bei nafuu na bora ya kulinda metali za aina mbalimbali. Kwa mujibu wa mahesabu fulani, electrode moja yenye kizuizi kilichochaguliwa vizuri inaweza kutosha kulinda dhidi ya kutu ya mstari wa bomba la chini ya ardhi la kilomita 8. Kuhusu hasara, zinaonyeshwa katika ugumu wa kiufundi wa kutumia mbinu za kupitisha kemikali za kielektroniki.