غیرفعالسازی و حفاظت در برابر خوردگی
غیرفعالسازی (Passivation) عبارت است از تشکیل یک لایه محافظ نازک که به طور چشمگیری انحلال فلز را کند میکند و یکی از چندین راهبرد الکتروشیمیایی – در کنار پوششها، بازدارندهها و حفاظت کاتدی – است که برای کنترل خوردگی استفاده میشود.
Definition
کاهش نرخ خوردگی یک فلز با تشکیل یک لایه سطحی نازک و چسبنده (غیرفعالسازی)، و مجموعه گستردهتری از روشهای الکتروشیمیایی که برای محافظت فلزات در برابر خوردگی استفاده میشوند.
Scope
این موضوع به مکانیسمهای حفاظتی که خوردگی را محدود میکنند، میپردازد: لایههای اکسیدی غیرفعال خودبهخودی روی فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و تیتانیوم، شرایط پایداری و تخریب آنها که منجر به خوردگی حفرهای میشود، و حفاظت مهندسیشده از طریق پوششهای مانع، آندهای فداشونده، حفاظت کاتدی با جریان اعمالی، و بازدارندههای خوردگی. این موضوع الکتروشیمی لایه غیرفعال را به طراحی مواد بادوام مرتبط میکند.
Core questions
- یک لایه غیرفعال چگونه تشکیل میشود و چرا تا این حد شدیداً خوردگی را سرکوب میکند؟
- تحت چه شرایطی غیرفعال بودن از بین میرود و منجر به حمله موضعی مانند خوردگی حفرهای میشود؟
- طرحهای حفاظت کاتدی چگونه با تغییر پتانسیل فلز از خوردگی جلوگیری میکنند؟
- پوششهای مانع و بازدارندهها چگونه غیرفعالسازی را در محافظت از فلزات تکمیل میکنند؟
Key theories
- تشکیل و تخریب لایه غیرفعال
- بالاتر از یک پتانسیل بحرانی، بسیاری از فلزات یک لایه اکسیدی نازک تشکیل میدهند که انحلال را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد؛ یونهای مهاجم مانند کلرید میتوانند به صورت موضعی این لایه را پاره کرده و خوردگی حفرهای را آغاز کنند.
- حفاظت کاتدی
- تغییر پتانسیل فلز به سمت منفی – با اتصال آن به یک آند فداشونده یا اعمال جریان – انحلال آندی را با مطلوبتر کردن کاهش به جای اکسیداسیون در سطح محافظتشده، سرکوب میکند.
Clinical relevance
غیرفعالسازی به ایمپلنتهای فولاد ضد زنگ و تیتانیوم مقاومت در برابر خوردگی میبخشد، در حالی که حفاظت کاتدی از خطوط لوله، بدنههای کشتی و بتن مسلح محافظت میکند؛ این روشها طول عمر زیرساختها را افزایش داده و زیستسازگاری دستگاههای پزشکی فلزی را تضمین میکنند.
History
شونباین و فارادی غیرفعال بودن آهن را در دهه ۱۸۳۰ توصیف کردند؛ دیوی حفاظت کاتدی مس کشتیها را در سال ۱۸۲۴ نشان داد، و نظریههای مدرن مانند مدل نقص نقطهای (point-defect model) رفتار لایه غیرفعال را در اواخر قرن بیستم رسمی کردند.
Key figures
- Christian Friedrich Schönbein
- Michael Faraday
- Digby D. Macdonald
- Humphry Davy
Related topics
Seminal works
- jones1996
- macdonald1992
- bard2001
Frequently asked questions
- چرا فولاد ضد زنگ مانند فولاد معمولی زنگ نمیزند؟
- محتوای کروم آن یک لایه اکسیدی غیرفعال نازک و خودترمیمشونده تشکیل میدهد که از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری میکند؛ فولاد معمولی یک زنگ متخلخل و غیرمحافظ تشکیل میدهد که اجازه میدهد خوردگی ادامه یابد.
- یک آند فداشونده چگونه از یک سازه محافظت میکند؟
- یک فلز فعالتر مانند روی یا منیزیم به صورت الکتریکی به سازه متصل میشود و به طور ترجیحی خورده میشود، الکترونهایی را تأمین میکند که فلز محافظتشده را کاتدی نگه میدارد و از انحلال آن جلوگیری میکند.