Пассивация серебра что это такое

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ СУЛЬФАТ- И НИТРАТ-ИОНОВ НА ПАССИВАЦИЮ И АКТИВАЦИЮ СЕРЕБРА В ЩЕЛОЧНОМ РАСТВОРЕ»

ФИЗИКОХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ И ЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ, 2008, том 44, № 5, с. 472-477

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ^^^^^^^^ НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ

ВЛИЯНИЕ СУЛЬФАТ- И НИТРАТ-ИОНОВ НА ПАССИВАЦИЮ И АКТИВАЦИЮ СЕРЕБРА В ЩЕЛОЧНОМ РАСТВОРЕ

На основе представлений о конкурентной адсорбции ионов гидроксида и анионов-активаторов SO4 и NO3 объяснена специфика анодного поведения серебра в щелочных растворах, содержащих сульфаты или нитраты. При потенциалах восходящих ветвей анодных пиков совместная адсорбция OH- и SO4 или NO3 приводит к образованию смешанных адсорбционных комплексов, которые лучше растворимы, чем гидроксидные.

Увеличение доли растворимых продуктов окисления серебра зафиксировано вращающимся дисковым электродом с кольцом. Пассивация серебра связывается с изменением электронной структуры адсорбционных комплексов при достижении определенных потенциалов, а локальная активация с разрушением этих комплексов при потенциалах пассивного состояния между анодными пиками. При депассивации происходит снижение рН раствора в питтингах, что приводит к образованию солей Ag2SO4 или AgNO3. Наличие последних в осадке на электроде подтверждается появлением катодного пика К3.

Защита серебра от потемнения от чернения.Пассивация металлов

Анодное окисление серебра в щелочных средах изучено достаточно подробно, но эти исследования обычно относятся к кинетике образования оксидов [1-3]. Процессам же пассивирования и активирования не уделяется должного внимания, хотя понимание этих явлений необходимо для развития общих методов противокоррозионной защиты и, особенно, для предупреждения питтинговой коррозии. Задачей настоящего исследования является изучение кинетики окисления серебра в щелочном

растворе в присутствии анионов и N03 в широком диапазоне анодных потенциалов.

Электроды, изготовленные из серебра, содержащего примесей не более 0.01 ат. %, были армированы в отвержденную эпоксидную смолу. Рабочая поверхность статичного электрода равна 0.28 см2, вращающийся дисковый электрод с кольцом (ВДЭК) имел размеры: г1 = 0.305 см; г2 = 0.325 см; г3 = = 0.475 см. Площадь диска составляла 0.29 см2, кольца 0.41 см2.

Коэффициент улавливания для данных размеров ВДЭК, определенный в растворе 0.1 М KN03, равен 0.53. Диск был изготовлен из серебра, а кольцо — из графита, пропитанного парафином. Методика работы с таким электродом описана в [4, 5]. Поверхность электродов зачи-

щали на наждачной бумаге различной зернистости, обезжиривали этиловым спиртом и промывали дистиллированной водой. Растворы готовили из реактивов марки «х. ч.» и бидистиллята. Электрохимические измерения проводили в ячейке с разделенным катодным и анодным пространствами на потенциостате П-5827. Потенциалы даны относительно с. в. э.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В чисто щелочном растворе на циклической вольтамперограмме для Ag-электрода наблюдаются два анодных пика А1 и А2 и два катодных К2 и К1 (рис. 1, кривая 1). Известно, что при потенциалах пиков А1 и А2 соответственно образуются Ag20 и Ag0, а при потенциалах катодных пиков происходит восстановление оксидов [2, 3].

Пассивация серебра в Декоративном Хромировании от Sky Chrome technology

Снижение токов за максимумами А1 и А2 часто определяют как пассивность, возникающую в результате образования фазовой пленки из малорастворимых соединений [6]. Однако вряд ли это обусловлено только изоляцией поверхности электрода оксидами. Невозможно представить, что слой оксидов имеет столь совершенную структуру, что он способен предупредить доступ раствора к поверхности электрода. Скорее всего, торможение анодного процесса за пиками А1 и А2 связано с адсорбционными явлениями. Если бы пассивное состояние было вызвано

наличием оксидной пленки, то оно должно было сохраняться в течение всего времени после отключения анодной поляризации, пока этот слой оксидов присутствует на электроде. Однако потенциал Ag-электрода с предварительно сформированным слоем оксида в пассивном состоянии за анодным пиком Ах после отключения анодной поляризации почти мгновенно смещается к значениям потенциала, который имеет Ag-электрод после прекращения его поляризации при потенциале восходящей ветви пика Ах (рис. 2, кривые 1, 2). В том и другом случаях на электроде имеется оксид Ag2O, поэтому потенциал этого электрода принимает значения равновесного электрода Ag2O/Ag, который в данном растворе равен 0.45 В. В случае предварительной поляризации Ag-электрода при потенциалах за анодным пиком A2, когда на поверхности электрода появляется оксид AgO вследствие окисления Ag2O, потенциал электрода также очень быстро смещается до потенциалов равновесного электрода AgO/Ag2O (0.67 В), а затем постепенно достигает значений потенциала электрода Ag2O/Ag (кривая 3). Все это позволяет считать, что анодные пики Ах и А2 обусловлены не только и не столь образованием оксидов, а пассивационными процессами, среди которых основная роль принадлежит образованию адсорбционных комплексов серебра [7].

Начальные стадии анодного окисления Бе, N1 и других металлов, известных своей гидрофильно-стью, связывают с адсорбцией воды или гидроксид-ионов с последующим образованием адсорбционных комплексов типа MeOнadc и потерей электрона. Относительно серебра и меди существовали сомнения об их гидрофильности, но в [8, 9] было показано, что ионы гидроксида достаточно прочно адсорбируются на этих металлах в широком интервале потенциалов. Естественно предположить, что в щелочных растворах на серебре начальная стадия анодного окисления также связана с адсорбцией гидроксидов, взаимодействием их с металлом и потерей при этом электрона:

Ag + OH- = AgOHadc + е.

Источник: naukarus.com

Что такое Пассивировать?

Пассивация – это процедура покрытия поверхности металла тонкой устойчивой к коррозии пленкой с целью защиты изделия. Такое покрытие предупреждает контакт металлической основы с кислородом и агрессивными средами.

Для чего делают Пассивацию?

Пассивация – это воздействие на нержавеющую сталь концентрированными кислотами. Процесс пассивации позволяет вернуть нержавеющей стали свои первоначальные свойства, дополнительно защищая ее от воздействия многих внешних факторов.

Что такое пассивация серебра?

Пассивация для серебра SILVER PASSIVATION 10% представляет собой водный раствор, используемый для защиты серебра от окисления и потускнения за счёт тонкого и невидимого слоя, который образуется на поверхности серебра и защищает его от окисления.

Что такое пассивация железа?

Пассивация железа – это образование на поверхности металла прочной защитной оксидной пленки под воздействием сильных концентрированных кислот. Для демонстрации химического опыта с пассивированием железа в стакан с концентрированной азотной кислотой помещается железная пластинка.

Что значит Пассивирует в химии?

Пассива́ция мета́ллов — переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии.

Что такое пассивация катализатора?

Процесс поверхностного окисления (пассивация) с повышением температуры ускоряется, и при постоянном подводе кислорода (воздуха) температура может достигнуть (500¸600)°С. При этих температурах происходит более глубокое объемное окисление железа и при определенных условиях может произойти спекание катализатора.

Что значит Пассивировать в химии?

Пассива́ция мета́ллов — переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии.

Что такое пассивация цинка?

Хроматирование (пассивация) — образование на поверхности металла тонкой пленки из оксидов. Цель — придать дополнительные антикоррозионные характеристики для покрытия (цинкового, кадмиевого и других). Производится путем погружения в раствор хромовой кислоты и ее солей. Толщина пленки менее 1 мкм.

Какой процесс называют коррозией?

Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

Что значит кислота Пассивирует?

Технология пассивации кислотой Суть метода – изменение состояния поверхности металла с химически активного на пассивное. В результате реакции пассивации образуются тонкие поверхностные слои антикоррозийных соединений. … Растворы для пассивации изготавливаются из труднорастворимых в воде окисляющих соединений.

Что Пассивирует железо и алюминий?

Железо и алюминий пассивируются в холодной концентрированной кислоте.

Какие есть активные металлы?

Металлы, легко вступающие в реакции, называются активными металлами. К ним относятся щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий….Наиболее активными считаются щелочные металлы:

• литий;
• натрий;
• калий;
• рубидий;
• цезий;
• франций.

Что такое Хроматированное покрытие?

Хроматирование (пассивация) — образование на поверхности металла тонкой пленки из оксидов. Цель — придать дополнительные антикоррозионные характеристики для покрытия (цинкового, кадмиевого и других). Производится путем погружения в раствор хромовой кислоты и ее солей. Толщина пленки менее 1 мкм.

Как Фосфатировать металл?

Необходимо будет в определенных пропорциях взять специальный препарат, который носит название мажеф и азотнокислый тип цинка. Далее смесь тщательно перемешивается и нагревается до температуры, близкой к температуре кипения. После этого обрабатываемое изделие из металла на пятнадцать минут погружается в раствор.

Что такое эрозия трубопровода?

Эро́зия металлов, разрушение поверхностных слоев металлических изделий в результате механического воздействия потока газа и жидкости (особенно при высоких температурах), твердых частиц, а также при кавитационных явлениях или под влиянием электрических разрядов (электроэрозия).

Как называется коррозия металла?

Коррозию железа обычно называют ржавлением. Коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов под влиянием внешней среды (от лат. corrosio — «разъедание»).

Что такое Пассивирования в химии?

Пассивирование, пассивация металлов, переход поверхности металла в пассивное состояние, при котором резко замедляется коррозия. Пассивирование вызывается поверхностным окислением металлов.

Источник: toptitle.ru

Пассивация нержавеющей стали для борьбы со ржавчиной

Пассивирование, (или пассивация) металлов является особой обработкой, в ходе которой внешний слой материала приобретает новые свойства, делающие металлы похожим на благородные – то есть не поддающимися окислению и каким-либо другим негативно влияющим на него действиям.

В ходе обработки получаются оксидные плёнки на поверхности. И если эта плёнка не будет как-то нарушена грубым физическим воздействием, то любой метал, ранее требовавших особых условий эксплуатации, делается перед ними защищённым и стойким.

Суть и описание процесса

Для защиты от коррозии или других видов химических разрушений на поверхности металла формируют фазовый или адсорбционный слой (плёнку). Технически это выглядит как нанесение такого защитного покрытия с помощью специальных растворов (химическое пассивирование) или к созданию защитного барьера прибегают другими способами (электролитическая пассивация).

Электролитическая является более предпочтительной как химически более стойкая.

Целью процесса является снижение химической активности металлов с возможностью их сохранения. Ведь убытки от коррозии как от атмосферных воздействий, так и от реагентов в технологических процессах во всём мире может достигать величин десятков миллиардов долларов. И для защиты этих металлов практически к каждому из них придуман свой механизм нанесения защитных слоёв (потому что универсальных методов не существует, каждый металл требует своего подхода). На практике это вылилось в разработку особых режимов воздействия, уникальных составов электролитов и расчёта напряжения и силы тока для каждого конкретного случая нанесения плёнок на металл.

Пассивирование металла можно рассматривать как образование своего рода ржавчины на его поверхности. Только «ржавчина» эта рукотворная и с заранее заданными свойствами.

Химическая пассивация

Это обработка металлов растворами соединений, которые способны быстро образовать оксидную поверхность. Но чтобы процесс не пошёл вглубь, особенно активно разрушая слабые места в кристаллических решётках металлов. На определённой стадии его останавливают, применяя вещества-нейтрализаторы, а затем подвергая металл промывке в разных средах и при разной температуре.

Типичная картина может выглядеть так:

• зачистка поверхности металла, предназначенного для пассивации, абразивными материалами;
• обезжиривание поверхности едким натром или кальцинированной содой;
• удаление обезжиривающий веществ вместе с растворёнными ими соединениями напором горячей, а затем холодной воды;
• пассивирование подходящим к данному металлу составом в заранее рассчитанном времени»
• нейтрализация химического реагента-пассиватора кальцинированной содой;
• промывка в проточной холодной воде»
• сушка обдувом тёплого или горячего воздуха;
• визуальный и инструментальный контроль поверхности, в т. ч. и с помощью оптических датчиков, настроенных на типичную структуру получившейся оксидной плёнки.

При неудовлетворительном качестве полученных результатов процесс повторяют, начиная с абразивной зачистки.

Электролитическая пассивация

Основана на свойстве металлов переходить через электролит с приложенным напряжением на поверхность обрабатываемого металла. Для каждого конкретного вида металла подбирается присущий только ему электролит. А в качестве анода также используется металл, подходящий по своим физико-химическим показателям.

При анодной пассивации поляризующий ток должен превысить некоторую критическую величину, при которой природа металл, электролита, его температура и концентрация начинают работать на покрытие погружённого в ванну металла защитной плёнкой. Которая не даёт возникнуть обратному «ионному току». Этот момент и является началом образования «непробиваемого» оксидного слоя, перед которым оказываются бессильными вещества-окислители. Кроме самых агрессивных, для которых будут предусмотрены особые режимы пассивации и особые вещества для неё.

Пассивирование стали

Входящее в состав любых видов сталей железо, как её основа, подвержена коррозии больше, чем какой-бы то ни было металл. Лучшей защитой от коррозии для железосодержащих материалов является добавление легирующих добавок в железный расплав, которые делают сталь нержавеющей. Но нержавеющая сталь дорога. Поэтому защитить более простые марки стали от ржавчины можно обработкой их в электролитических ваннах с добавлением в электролит ингибиторных пигментов в виде суриков – железных или свинцовых.

Указанные пигменты могут работать и как химические пассиваторы, без применения сложного механизма их соединения с покрываемым металлом. Нанесение таких пигментов осуществляется обычными малярными принадлежностями, и связано обычно с большими габаритами обрабатываемых поверхностей, которые не поместишь в электролитическую ванну (корпуса судов всех видов). Но в этом случае защитное действие будет слабее.

При анодном же покрытии с помощью пигментов в пограничном обрабатываемом внешнем слое возникает высокая плотность тока в порах образуемой защитной плёнки. В железе как части стального сплава защитные оксидные плёнки в естественных условиях образоваться не могут, то пассивирование возможно только в случае включения в механизм покрытия пигментов-ингибиторов.

Но основное различие в образовании защитных слоёв на металле методами химической и электролитической пассивации заключается в скорости процесса и прочности образуемой фазовой плёнки. Ведь и в химической ванне, и в ней же, но с добавленным к процессу электрическим током и напряжением процесс образования оксидной или солевой плёнки идёт по одному сценарию.

Технология пассивации металла, виды и составы

Пассивация — это формирование на поверхности металла тонких оксидных или солевых пленок, которые защищают его от внешней коррозии. Такое покрытие препятствует контакту металла с кислородом и агрессивными средами. При пассивировании защитные пленки могут образовываться на металлической поверхности как естественным, так и искусственным путем.

В первом случае они состоят из оксидов химических элементов, входящих в состав самого металла, а во втором могут включать в себя оксиды и соли других химических элементов. Например, чистый алюминий естественным способом образует очень стойкую оксидную пленку, поэтому устойчив к большинству видов коррозии. А вот изделия из его сплавов, содержащих химически активные компоненты, уже нуждаются в искусственной коррозионной защите и поэтому подвергаются пассивированию в солевых растворах.
Пассивацию широко применяют для защиты поверхностей изделий из стали, меди, никеля, алюминия и их сплавов. Даже защитные цинковые и кадмиевые покрытия пассивируют солями хрома для повышения их коррозионной и механической стойкости. Пассивирование металла вызывает образование на его поверхности слоя оксидов или солей толщиной в несколько микрон, что практически не влияет на геометрические размеры изделий. С другой стороны, такие пленки могут снижать контактную проводимость основного материала, но, как правило, в меньшей степени, чем слой корродированного металла.

Пассивация конструкционных и специальных сталей

Для надёжной пассивации сталей их желательно предварительно покрыть, все или частично (те их элементы, которые будут испытывать наибольшее воздействие неблагоприятных факторов) никелем, цинком или кадмием с использованием хромовых солей. Пассивирование этими солями выгодно тем, что после укрепления поверхностного слоя изделия эксплуатируются без опасности возникновения коррозий очень длительное время. А в случае начала ржавления отдельных участков их можно, не разбирая и не снимая с места конструкцию, пассивировать этим же составом с солями хрома прямо на месте, методом аппликации пропитанных растворами накладок.

Пассивация алюминия

На алюминии оксидная и очень прочная плёнка образуется в естественных условиях под воздействием кислорода воздуха. Многие помнят школьный опыт, когда с алюминиевой проволоки, опущенной в ртуть, надфилем снимается небольшой слой , а потом этот обработанный надфилем кончик вынимался из ртути. И обработанный конец на воздухе мгновенно покрывался «шубой» из кристаллов окисла.

Но в обычных условиях атмосферного воздействия оксида на алюминии образуются не столь быстро и имеют вид прозрачной плёнки толщиной всего несколько мМк. По своим свойствам она очень близка к химически-инертному оксиду алюминия корунду. Недостаток такой природной плёнки – её неустойчивость при значительном повышении температуры или при длительном воздействии активных кислот.

Для стойкой защиты не обойтись без процесса анодирования, результатом которого бывает получение защитных плёнок толщиной от 5 до 20 мМк. А в отдельных режимах можно получить и сверхпрочные плёнки,(выдерживающие нагрузку до 1500 кг на мм, то есть выше, чем у инструментальной стали.

Пассивация серебра

Серебро относится к благородным металлам, несмотря на изменение его свойств на свету (оно темнеет). До наступления эры цифровой фотографии эта способность серебра использовалась в создании светочувствительных материалов (фотоплёнки и фотобумаги).

Но потемнение изделий из серебра в быту – процесс часто нежелательный, и для его предотвращения используют химические способы предохранения верхнего, пограничного с воздухом, слоя металла, от воздействия света и воздуха. Лучше же всего предотвращает такие изменения пассивация методом обработки серебра в хромпике – двухромовокислый калий K2 Cr2 O7.

Для его осуществления хромпик в количестве 60 г разводят в 1 литре кипячёной нежёсткой воды. Рабочая температура раствора от 25 до 40 градусов, это не критично. Пассивацию проводят, просто погрузив серебряное изделие в ванну полностью на 20 минут и периодически перемешивать раствор. В случаях, когда разведённое количество хромпика не покрывает изделие полностью (статуэтка сложной формы или объёмный серебряный канделябр) попеременное обрабатывание поверхности частями лучше не практиковать, а развести реактив в необходимом для нормального объёма количестве воды.

Когда пассивация неуместна

В случае если изделие из нержавеющей стали не будет использоваться в среде агрессивных сред, то использование кислот и электрического тока сохраняет риск по ухудшению качества поверхности металла, без видимой на то причины. Взвешивайте тщательно экономическую целесообразность процедуры пассивации и реальными целями, которых необходимо достичь.

Производить химическую пассивацию нержавеющей стали можно лишь в случае полной уверенности контроля над протеканием процесса. В случае со сваренной трубой пассивация лишь верхнего слоя шва не гарантирует достаточность защиты с внутренней стороны шва. При этом воздействие кислот ускорит и усугубит процесс образования ржавчины.

Химическое пассивирование нержавейки

Несмотря на то, что нержавеющая сталь как в своей массе, так и в поверхностном слое уже инактивирована в смысле воздействия на неё неблагоприятных условий среды, иногда коррозия находит у этой стали слабые места.

Сталью железо делают легирующие добавки. А основной такой добавкой, делающей сталь нержавеющей, является хром. Но при его 12% в составе сплава он защитит сталь только от атмосферных воздействий. При 17% выдержит уже обработку азотной кислотой, одной из самых агрессивных кислот.

Дело ещё и в состоянии поверхности нержавеющего материала. И если поверхностный слой нарушен, если на нём есть глубокие царапины, задиры, микроскопические ударные кратеры, то даже легированный металл будет подвержен коррозии.

А иногда достаточно сварного шва на поверхности. И пусть сварка тоже выполняется специальными электродами и в специальном режиме, образующееся в шве чистое железо станет центром коррозии, которая примет цепной характер. Да что сварка? Даже если резать или пилить рядом с нержавеющей конструкцией обычную, нелегированную сталь, то опилки, стружки и любой формы частички от неё, попавшие на нержавейку, тоже быстро станут такими центрами.

Последовательность проведения пассивации

Рекомендуется следующий порядок проведения рассматриваемой технологии:

1. Предварительная очистка поверхности пассивируемой детали от любых загрязнений.
2. Химическая обработка путем погружения материала в ванну с лимонной кислотой.
3. Промывка в воде.
4. Нейтрализация остатков кислоты в водном растворе карбоната натрия.
5. Сушка.
6. Тестирование готовой поверхности (используется электроконтактный метод измерения, поскольку проводимость пассивированного слоя хуже, чем обычного).

Пассивацию рекомендуется выполнять для всех марок нержавеющих сталей, которые содержат в своём составе более 0,02% серы (даже, если визуально поверхность кажется чистой и блестящей). Особенно желательной является обработка сталей, содержащих сульфиды, а также титан и тантал – металлы, оксиды которых сравнительно быстро разрушаются во влажной атмосфере.

Для усиления эффективности пассивации в растворы кислотных ванн обычно добавляют дихромат натрия. Более производительны варианты с одновременным наложением ультразвуковых колебаний: в таких условиях интенсифицируется образование оксида хрома, которое начинается ещё тогда, когда обрабатываемый материал находится в кислотной ванне.

Толщина пассивирующей плёнки весьма мала – до 5 мкм, но этого достаточно для надёжной защиты поверхности нержавеющей стали от коррозии.

Источник: italy-expert.ru