Σχηματισμός μεταλλικής παθητικοποίησης και πάχους φιλμ παθητικοποίησης

Η παθητικοποίηση ορίζεται ως ο σχηματισμός ενός πολύ λεπτού προστατευτικού στρώματος στην επιφάνεια ενός μεταλλικού υλικού υπό συνθήκες οξειδωτικής, που επιτυγχάνεται με ισχυρή ανοδική πόλωση, για να αναστέλλει τη διάβρωση. Ορισμένα μέταλλα ή κράματα αναπτύσσουν ένα απλό ανασταλτικό στρώμα στο δυναμικό ενεργοποίησης ή υπό αδύναμη ανοδική πόλωση, μειώνοντας έτσι τον ρυθμό διάβρωσης. Σύμφωνα με τον ορισμό της παθητικοποίησης, αυτή η κατάσταση δεν εμπίπτει στην παθητικοποίηση.

Η δομή του φιλμ παθητικοποίησης είναι εξαιρετικά λεπτή, με μέτρηση πάχους που κυμαίνεται από 1 έως 10 νανόμετρα. Η ανίχνευση του υδρογόνου στο λεπτό φιλμ παθητικοποίησης υποδεικνύει ότι η μεμβράνη παθητικοποίησης μπορεί να είναι υδροξείδιο ή ένυδρο. Ο σίδηρος (Fe) είναι δύσκολο να σχηματιστεί μια μεμβράνη παθητικοποίησης υπό κανονικές συνθήκες διάβρωσης. Εμφανίζεται μόνο σε πολύ οξειδωτικά περιβάλλοντα και υπό ανοδική πόλωση σε υψηλά δυναμικά. Αντίθετα, το χρώμιο (CR) μπορεί να σχηματίσει μια πολύ σταθερή, πυκνή και προστατευτική μεμβράνη παθητικοποίησης ακόμη και σε ήπια οξειδωτικά περιβάλλοντα. Σε κράματα με βάση το σιδήρου που περιέχουν χρώμιο, όταν η περιεκτικότητα σε χρωμίου υπερβαίνει το 12%, ονομάζεται ανοξείδωτος χάλυβα. Ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να διατηρήσει μια παθητικοποιημένη κατάσταση στα περισσότερα υδατικά διαλύματα που περιέχουν ιχνοστοιχεία αέρα. Το νικέλιο (Ni), σε σύγκριση με το σίδηρο, όχι μόνο έχει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες (συμπεριλαμβανομένης της αντοχής υψηλής θερμοκρασίας), αλλά παρουσιάζει επίσης εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και στις δύο μη οξειδωτικές

Σχηματισμός μεταλλικής παθητικοποίησης και πάχους φιλμ παθητικοποίησης

Η παθητικοποίηση ορίζεται ως ο σχηματισμός ενός πολύ λεπτού προστατευτικού στρώματος στην επιφάνεια ενός μεταλλικού υλικού υπό συνθήκες οξειδωτικής, που επιτυγχάνεται με ισχυρή ανοδική πόλωση, για να αναστέλλει τη διάβρωση. Ορισμένα μέταλλα ή κράματα αναπτύσσουν ένα απλό ανασταλτικό στρώμα στο δυναμικό ενεργοποίησης ή υπό αδύναμη ανοδική πόλωση, μειώνοντας έτσι τον ρυθμό διάβρωσης. Σύμφωνα με τον ορισμό της παθητικοποίησης, αυτή η κατάσταση δεν εμπίπτει στην παθητικοποίηση.

Η δομή του φιλμ παθητικοποίησης είναι εξαιρετικά λεπτή, με μέτρηση πάχους που κυμαίνεται από 1 έως 10 νανόμετρα. Η ανίχνευση του υδρογόνου στο λεπτό φιλμ παθητικοποίησης υποδεικνύει ότι η μεμβράνη παθητικοποίησης μπορεί να είναι υδροξείδιο ή ένυδρο. Ο σίδηρος (Fe) είναι δύσκολο να σχηματιστεί μια μεμβράνη παθητικοποίησης υπό κανονικές συνθήκες διάβρωσης. Εμφανίζεται μόνο σε πολύ οξειδωτικά περιβάλλοντα και υπό ανοδική πόλωση σε υψηλά δυναμικά. Αντίθετα, το χρώμιο (CR) μπορεί να σχηματίσει μια πολύ σταθερή, πυκνή και προστατευτική μεμβράνη παθητικοποίησης ακόμη και σε ήπια οξειδωτικά περιβάλλοντα. Σε κράματα με βάση το σιδήρου που περιέχουν χρώμιο, όταν η περιεκτικότητα σε χρωμίου υπερβαίνει το 12%, ονομάζεται ανοξείδωτος χάλυβα. Ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να διατηρήσει μια παθητικοποιημένη κατάσταση στα περισσότερα υδατικά διαλύματα που περιέχουν ιχνοστοιχεία αέρα. Το νικέλιο (NI), σε σύγκριση με το σίδερο, όχι μόνο έχει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες (συμπεριλαμβανομένης της αντοχής υψηλής θερμοκρασίας), αλλά παρουσιάζει επίσης εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση τόσο σε μη οξειδωτικά όσο και οξειδωτικά περιβάλλοντα. Όταν η περιεκτικότητα σε νικέλιο στο σίδηρο υπερβαίνει το 8%, σταθεροποιεί την κυβική δομή του ωστενίτη με επίκεντρο τον προσώπου, ενισχύοντας περαιτέρω την ικανότητα παθητικοποίησης και βελτιώνοντας την προστασία της διάβρωσης. Ως εκ τούτου, το χρωμίου και το νικέλιο είναι κρίσιμα στοιχεία κράματος σε χάλυβα και οξειδωτικά περιβάλλοντα. Όταν η περιεκτικότητα σε νικέλιο στο σίδηρο υπερβαίνει το 8%, σταθεροποιεί την κυβική δομή του ωστενίτη με επίκεντρο τον προσώπου, ενισχύοντας περαιτέρω την ικανότητα παθητικοποίησης και βελτιώνοντας την προστασία της διάβρωσης. Ως εκ τούτου, το χρωμίου και το νικέλιο είναι κρίσιμα στοιχεία κράματος στον χάλυβα.