Mẹo nhỏ: Để tìm kiếm chính xác các bài viết của Vuihecungchocopie.vn, hãy search trên Google với cú pháp: "Từ khóa" + "vuihecungchocopie". (Ví dụ: công thức giải rubik 3x3 vuihecungchocopie). Tìm kiếm ngay
9 lượt xem

Sự thụ động hóa là gì? Cơ chế thụ động hóa mới nhất 2021

Bạn đang quan tâm đến Sự thụ động hóa là gì? Cơ chế thụ động hóa mới nhất 2021 phải không? Nào hãy cùng Vuihecungchocopie đón xem bài viết này ngay sau đây nhé, vì nó vô cùng thú vị và hay đấy!

Thụ động hóa , trong hóa lý và kỹ thuật, đề cập đến việc vật liệu trở nên “thụ động hóa”, tức là ít bị ảnh hưởng hoặc bị ăn mòn bởi môi trường mà nó sẽ được sử dụng trong tương lai. Sự thụ động liên quan đến việc hình thành một lớp vật liệu che chắn bên ngoài như một lớp phủ vi mô, được tạo ra bởi phản ứng hóa học với chất nền hoặc bằng cách cho phép hình thành quá trình oxy hóa tự phát trong không khí.

Một kỹ thuật, sự thụ động là việc sử dụng một lớp phủ nhẹ của vật liệu bảo vệ, chẳng hạn như oxit kim loại, để tạo ra một lớp vỏ chống ăn mòn. Sự thụ động chỉ có thể thực hiện được trong một số điều kiện nhất định và được sử dụng trong vi điện tử để tăng cường silicon. [1] Công nghệ thụ động tăng cường và duy trì vẻ ngoài của kim loại. Trong xử lý nước bằng điện hóa, sự thụ động hóa làm giảm hiệu quả xử lý do tăng điện trở của mạch, và các biện pháp tích cực thường được sử dụng để khắc phục ảnh hưởng này, phổ biến nhất là đảo cực, dẫn đến hạn chế loại bỏ vỏ. Các hệ thống độc quyền khác (một số được thảo luận bên dưới) tránh thụ động điện cực là chủ đề của nghiên cứu và phát triển đang diễn ra.

Bạn đang xem: Thu dong hoa la gi

Nhiều kim loại tự nhiên phát triển bề mặt cứng, tương đối trơ khi tiếp xúc với không khí, giống như bạc bị xỉn màu. Trong trường hợp kim loại khác, chẳng hạn như sắt, một lớp xốp hơi thô hơn được hình thành từ các sản phẩm ăn mòn lỏng lẻo. Trong trường hợp này, một lượng lớn kim loại bị loại bỏ, lắng đọng hoặc hòa tan trong môi trường. Lớp phủ ăn mòn làm giảm tốc độ ăn mòn ở các mức độ khác nhau, tùy thuộc vào kim loại cơ bản và môi trường của nó, nhôm, crom, kẽm, titan và silicon (một kim loại) ăn mòn chậm hơn đáng kể trong không khí ở nhiệt độ phòng; Lớp vỏ ăn mòn ức chế sự ăn mòn sâu hơn và hoạt động như một tác nhân thụ động. Lớp bề mặt trơ, được gọi là “lớp oxit bản địa”, thường là oxit hoặc nitrua, dày 0,1-0,3 nm (1-3) đối với kim loại quý như bạch kim đơn lớp, dày khoảng 1,5 nm đối với silicon và (15) Nhôm tiếp cận 5 nm (50 Å) sau một vài năm. [2] [3] [4]

Cơ chế

Người ta quan tâm nhiều đến việc xác định các cơ chế kiểm soát sự gia tăng độ dày oxit theo thời gian. Một số yếu tố quan trọng là thể tích của oxit so với thể tích của kim loại mẹ, cơ chế mà oxy khuếch tán qua oxit kim loại đến kim loại mẹ và thế hóa học tương đối của oxit. Nếu lớp oxit là tinh thể, các ranh giới hạt tạo thành một con đường quan trọng để oxy đến kim loại chưa bị oxy hóa bên dưới. Do đó, một 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) để thụ động được ghi lại trong sơ đồ Bach đảo ngược. Một số chất ức chế ăn mòn giúp hình thành một lớp thụ động hóa trên bề mặt kim loại mà chúng được áp dụng. Một số hợp chất hòa tan trong dung dịch (cromat, molypdat) tạo thành màng không phản ứng và độ hòa tan thấp trên bề mặt kim loại.

Khám phá

Vào giữa những năm 1800, christian Friedrich schönbein đã phát hiện ra rằng cho một miếng sắt vào axit nitric loãng sẽ hòa tan và tạo ra khí hydro, nhưng nếu sắt được cho vào axit nitric đậm đặc và sau đó trở lại vào axit nitric loãng, thì sẽ ít hoặc không có bất kỳ phản ứng nào xảy ra. schönbein đặt tên cho trạng thái đầu tiên là hoạt động và trạng thái bị động thứ hai. Nếu bàn ủi bị động tiếp xúc với bàn ủi đang hoạt động, nó sẽ hoạt động trở lại. Năm 1920, Ralph S. Lily đo tác dụng của bàn là va chạm vào dây thụ động và nhận thấy rằng “sóng tích cực quét qua toàn bộ chiều dài của nó một cách nhanh chóng (theo thứ tự vài trăm cm trên giây).” [7] [8]

Vật liệu cụ thể

Silicon

Xem thêm: Project scope là gì? Mô tả chi tiết công việc của quản lý phạm vi dự án

Trong lĩnh vực vi điện tử, việc hình thành các oxit thụ động kết dính mạnh là rất quan trọng đối với tính năng của silicon.

Trong quang điện, các lớp bề mặt thụ động như silicon nitride, silicon dioxide hoặc titanium dioxide có thể làm giảm sự tái kết hợp bề mặt – một cơ chế mất mát quan trọng trong pin mặt trời.

Nhôm

Nhôm nguyên chất tự nhiên tạo thành một lớp nhôm oxit mỏng trên bề mặt và tiếp xúc với oxy trong khí quyển thông qua một quá trình gọi là quá trình oxy hóa, trong nhiều môi trường tạo ra một rào cản vật lý để tiếp tục ăn mòn hoặc oxy hóa. Tuy nhiên, một số hợp kim nhôm không tạo thành lớp oxit tốt và do đó không có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn. Có nhiều cách để tăng cường sự hình thành oxit trong một số hợp kim nhất định. Ví dụ, trước khi bảo quản hydrogen peroxide trong một thùng nhôm, thùng chứa có thể được thụ động hóa bằng cách rửa bằng dung dịch loãng của axit nitric và peroxit xen kẽ với nước đã khử ion. Hỗn hợp axit nitric và peroxit sẽ oxy hóa và hòa tan bất kỳ tạp chất nào trên bề mặt bên trong của bình, và nước khử ion rửa sạch axit và các tạp chất oxy hóa. [9]

Nhìn chung, có hai phương pháp chính để thụ động hợp kim nhôm (không bao gồm mạ điện, sơn và các lớp phủ khác): lớp phủ chuyển đổi cromat và lớp phủ anot hóa. Phủ, làm nóng chảy liên kết nhôm hoặc hợp kim nguyên chất với các lớp mỏng của hợp kim nhôm cơ bản khác nhau, chứ không phải là sự thụ động của hợp kim bazơ . Tuy nhiên, lớp phủ trên cùng bằng nhôm được thiết kế để tự tạo thành một lớp oxit để bảo vệ hợp kim nền.

Lớp phủ chuyển đổi crom chuyển đổi bề mặt nhôm thành lớp phủ cromat nhôm với độ dày từ 0,000010100,004 inch (250 đến 1.000 nanomet). Lớp phủ chuyển đổi cromat nhôm có cấu trúc vô định hình với thành phần giống như gel ngậm nước. [10] Chuyển đổi crom là một phương pháp phổ biến để thụ động hóa hợp kim nhôm, kẽm, cadimi, đồng, bạc, magiê và thiếc.

Anodizing là một quá trình điện phân tạo thành một lớp oxit dày hơn. Lớp phủ anốt bao gồm alumin ngậm nước và được coi là chống ăn mòn và mài mòn. [11] Lớp hoàn thiện này chắc chắn hơn các quy trình khác và cũng cung cấp cách nhiệt, điều mà hai quy trình khác có thể không cung cấp.

Chất liệu sắt

Xem thêm: Cách Chế Biến Vây Cá Mập Khô Thơm Ngon Khó Cưỡng, Cách Chế Biến Vi Cá Mập Khô

Vật liệu sắt, bao gồm cả thép, có thể được bảo vệ một phần bằng cách thúc đẩy quá trình oxy hóa (“gỉ”) và sau đó sử dụng axit photphoric để chuyển đổi quá trình oxy hóa thành phốt phát kim loại và được bảo vệ thêm bằng các lớp phủ bề mặt. Vì các bề mặt không tráng phủ có thể hòa tan trong nước, phương pháp ưa thích là tạo thành các hợp chất mangan hoặc kẽm thông qua một quá trình thường được gọi là chuyển hóa photphat hoặc photphat. Các lớp phủ chuyển tiếp điện hóa cũ hơn, kém hiệu quả hơn nhưng tương tự về mặt hóa học bao gồm quá trình oxy hóa đen, trong lịch sử được gọi là hóa xanh hoặc hóa nâu. Thép thông thường tạo thành một lớp thụ động trong môi trường kiềm, giống như thép cây làm trong bê tông.

Thép không gỉ

Phụ kiện bên trái không bị động, phụ kiện bên phải đã bị động. Thép không gỉ chống ăn mòn, nhưng không hoàn toàn không bị gỉ. Mô hình ăn mòn phổ biến đối với thép chống ăn mòn là các điểm nhỏ trên bề mặt bắt đầu bị gỉ, do các ranh giới hạt hoặc các vật thể lạ nhúng vào (chẳng hạn như bánh mài) cho phép các phân tử nước oxy hóa một số sắt ở những điểm này, mặc dù hợp kim crom . Đây được gọi là rouge. Một số loại thép không gỉ nhất định có khả năng chống va đập tuyệt vời; do đó, các bộ phận được làm từ chúng có thể bỏ qua bất kỳ bước thụ động nào, tùy thuộc vào các quyết định kỹ thuật. [12]

Thông thường cho tất cả các kích thước và cấp độ khác nhau là các bước sau: Trước khi thụ động, vật thể phải được loại bỏ khỏi bất kỳ sự nhiễm bẩn nào và kiểm tra xác minh thường được thực hiện để chứng minh rằng bề mặt là “sạch”. Sau đó, vật thể được đặt trong bể thụ động có tính axit đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ và hóa chất đối với 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 và thời gian thụ động tối thiểu thường là 20 đến 30 phút). Các bộ phận được trung hòa bằng dung dịch natri hydroxit, sau đó rửa lại bằng nước sạch và làm khô. Bề mặt thụ động được xác minh bằng cách sử dụng độ ẩm, nhiệt độ cao, chống gỉ (phun muối) hoặc kết hợp cả ba. Tuy nhiên, các quá trình thụ động hóa độc quyền tồn tại đối với thép không gỉ martensitic [13], rất khó để thụ động hóa vì các hiện tượng gián đoạn cực nhỏ hình thành trên bề mặt của các bộ phận được gia công khi thụ động hóa trong dung dịch axit nitric điển hình. [14] Quá trình thụ động hóa loại bỏ sắt ngoại sinh, [15] tạo / phục hồi lớp oxit thụ động hóa, ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp tục (rỉ) và làm sạch các phần bụi bẩn, cặn hoặc các hợp chất tạo hàn khác (chẳng hạn như oxit). [15] [16]

Các quy trình thụ động thường được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn ngành, trong đó phổ biến nhất là astm a 967 và ams 2700. Các tiêu chuẩn công nghiệp này thường liệt kê một số quy trình phản ứng có thể được sử dụng, cũng như các lựa chọn phương pháp cụ thể của khách hàng và nhà cung cấp. “Phương pháp” này là bể thụ động hóa dựa trên axit nitric hoặc bể axit xitric để loại bỏ sắt và gỉ trên bề mặt, đồng thời loại bỏ crom. Các “loại” khác nhau được liệt kê cho mỗi phương pháp đề cập đến sự khác biệt về nhiệt độ và nồng độ của các dung dịch axit. Natri dicromat thường được yêu cầu làm phụ gia cho oxit crom trong một số “loại” axit tắm axit nitric, nhưng hóa chất này rất độc. Đơn giản chỉ cần rửa và làm khô bộ phận bằng axit xitric, để không khí oxy hóa nó hoặc trong một số trường hợp, sử dụng các hóa chất khác, được sử dụng để thực hiện quá trình thụ động hóa bề mặt.

Không có gì lạ khi một số nhà sản xuất hàng không vũ trụ có các hướng dẫn và quy định bổ sung khi sản phẩm của họ vượt quá tiêu chuẩn quốc gia. Thông thường, các yêu cầu này sẽ được phân tầng bằng nadcap hoặc một số hệ thống xác thực khác. Có nhiều phương pháp thử nghiệm có thể được sử dụng để xác định sự thụ động hóa (hoặc sự thụ động hóa) của thép không gỉ. Cách phổ biến nhất để xác nhận sự thụ động của một bộ phận là sự kết hợp của độ ẩm cao và nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian với mục đích gây ra gỉ. Thử nghiệm điện hóa cũng có thể được sử dụng để xác nhận thương mại hóa.

Niken

Niken có thể được sử dụng để xử lý flo nguyên tố vì nó tạo thành một lớp niken florua thụ động. Thực tế này rất hữu ích trong các ứng dụng xử lý nước và nước thải

Xem thêm: &quotCổ Trang&quot trong Tiếng Anh là gì: Định Nghĩa, Ví Dụ Anh Việt

Xem thêm

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *