Пассивация и защита от коррозии

Пассивация — это образование тонкой защитной пленки, которая значительно замедляет растворение металла, и является одной из нескольких электрохимических стратегий — наряду с покрытиями, ингибиторами и катодной защитой — используемых для контроля коррозии.

Definition

Снижение скорости коррозии металла за счет образования тонкой, прочно сцепленной поверхностной пленки (пассивация) и более широкий набор электрохимических методов, используемых для защиты металлов от коррозии.

Scope

Эта тема охватывает защитные механизмы, ограничивающие коррозию: спонтанные пассивные оксидные пленки на таких металлах, как нержавеющая сталь, алюминий и титан, условия их стабильности и разрушения, приводящего к питтингу, а также инженерную защиту с помощью барьерных покрытий, жертвенных анодов, катодной защиты с внешним источником тока и ингибиторов коррозии. Она связывает электрохимию пассивных пленок с разработкой долговечных материалов.

Core questions

• Как образуется пассивная пленка и почему она так сильно подавляет коррозию?
• В каких условиях пассивность нарушается, приводя к локальной коррозии, такой как питтинг?
• Как схемы катодной защиты предотвращают коррозию, смещая потенциал металла?
• Как барьерные покрытия и ингибиторы дополняют пассивацию в защите металлов?

Key theories

Образование и разрушение пассивной пленки

Выше критического потенциала многие металлы образуют тонкую оксидную пленку, которая снижает растворение на порядки; агрессивные ионы, такие как хлорид, могут локально разрушать эту пленку, инициируя питтинговую коррозию.

Катодная защита

Смещение потенциала металла в отрицательную сторону — путем его соединения с жертвенным анодом или применения внешнего тока — подавляет анодное растворение, делая восстановление, а не окисление, благоприятным на защищаемой поверхности.

Clinical relevance

Пассивация придает нержавеющим сталям и титановым имплантатам их коррозионную стойкость, в то время как катодная защита оберегает трубопроводы, корпуса судов и железобетонные конструкции; эти методы продлевают срок службы инфраструктуры и обеспечивают биосовместимость металлических медицинских устройств.

History

Шёнбейн и Фарадей описали пассивность железа в 1830-х годах; Дэви продемонстрировал катодную защиту медных обшивок кораблей в 1824 году, а современные теории, такие как модель точечных дефектов, формализовали поведение пассивных пленок в конце 20-го века.

Key figures

• Christian Friedrich Schönbein
• Michael Faraday
• Digby D. Macdonald
• Humphry Davy

Seminal works

• jones1996
• macdonald1992
• bard2001

Frequently asked questions

Почему нержавеющая сталь не ржавеет, как обычная сталь?

Содержание хрома в ней образует тонкую, самовосстанавливающуюся пассивную оксидную пленку, которая блокирует дальнейшее окисление; обычная сталь образует пористую, незащитную ржавчину, которая позволяет коррозии продолжаться.

Как жертвенный анод защищает конструкцию?

Более активный металл, такой как цинк или магний, электрически соединяется с конструкцией и корродирует преимущественно, поставляя электроны, которые поддерживают защищаемый металл в катодном состоянии и предотвращают его растворение.