التخميل هو عملية تخميل المعادن تعني تكوين أغشية رقيقة على السطح للحماية من التآكل

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

الطرق التقليدية لحماية المعادن من التآكل هي أقل احتمالا لتلبية المتطلبات التقنية التي تنطبق على خصائص أداء الهياكل والمواد الهامة. لا يمكن استخدام العوارض الحاملة في إطارات المنزل وخطوط الأنابيب والكسوة المعدنية بدون الحماية الميكانيكية من الصدأ وحدها عندما يتعلق الأمر باستخدام المنتج على المدى الطويل. الطريقة الأكثر فعالية للحماية من التآكل هي الطريقة الكهروكيميائية ، وعلى وجه الخصوص التخميل. هذه إحدى طرق استخدام الحلول الفعالة التي تشكل طبقة واقية وعازلة على سطح قطعة العمل.

نظرة عامة على التكنولوجيا

التخميل يجب أن يُفهم على أنه عملية تشكيل غشاء رقيق على سطح معدني ، هيكلهتتميز بمقاومة عالية. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون وظائف هذا الطلاء مختلفة - على سبيل المثال ، في إلكتروليتات البطارية ، لا يطيل عمر خدمة الأقطاب الكهربائية فحسب ، بل يقلل أيضًا من شدة التفريغ الذاتي. من وجهة نظر الحماية من التآكل ، فإن التخميل هو وسيلة لزيادة مقاومة مادة ما لبيئة عدوانية تؤدي إلى تطور الصدأ. يمكن أن تكون آلية تكوين طبقة عازلة للحماية مختلفة. تختلف الطرق الكهروكيميائية والكيميائية اختلافًا جوهريًا ، ولكن في كلتا الحالتين ، ستكون النتيجة النهائية هي انتقال الهيكل الخارجي لقطعة العمل إلى حالة غير نشطة كيميائيًا.

مبدأ الحماية الكهروكيميائية ضد التآكل

العامل الرئيسي في التخميل الكهروكيميائي هو تأثير التيار الخارجي على سطح الهدف. في لحظة مرور تيار الكاثود من خلال الهيكل المعدني المتآكل ، تتغير إمكاناته في الاتجاه السلبي ، مما يغير أيضًا طبيعة عملية تأين جزيئات قطعة الشغل. في ظل ظروف التعرض الأنودي من جانب المستقطب الخارجي (نموذجي للوسائط الحمضية) ، قد تكون هناك حاجة إلى زيادة التيار. هذا ضروري لقمع المستقطب وبالتالي تحقيق الحماية الكاملة ضد التآكل. ومع ذلك ، مع زيادة التخميل للسطح بسبب التيار الخارجي ، يزداد إطلاق الهيدروجين ، مما يؤدي إلى هدرجة المعدن. نتيجة لذلك ، تبدأ عملية انحلال الهيدروجين في الهيكل المعدني ، يليها تدهور في الخصائص الفيزيائية لقطعة الشغل.

كاثودطريقة الحماية

هذا نوع من العزل الكهروكيميائي المضاد للتآكل يستخدم تقنية تطبيق التيار الكاثودي. لكن يمكن تنفيذ هذه الطريقة بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، في بعض الحالات في الإنتاج ، يتم توفير تحول محتمل كافٍ عن طريق توصيل الجزء بمصدر تيار خارجي ككاثود. القطب الموجب هو قطب كهربائي مساعد خامل. تقوم هذه الطريقة بتخميل اللحامات بعد اللحام ، وتحمي المنصات المعدنية لهياكل الحفر وخطوط الأنابيب تحت الأرض. تشمل مزايا طريقة التخميل الكاثودي الكفاءة في قمع أنواع مختلفة من عمليات التآكل.

بالإضافة إلى التلف العام الناتج عن الصدأ ، يتم منع التنقر والتآكل الحبيبي. يتم أيضًا ممارسة طرق العمل الكهروكيميائي الكاثودي مثل الحماية والجلفانية. السمة الرئيسية لهذه الأساليب هي استخدام معدن أكثر كهرسلبية كمستقطب. هذا العنصر على اتصال بالمنتج المحمي ويعمل كأنود ، يتم تدميره أثناء العملية. عادة ما يتم استخدام طرق مماثلة عند عزل الهياكل الصغيرة وأجزاء المباني والهياكل.

طريقة حماية الأنود

مع العزل الأنوديك للأجزاء المعدنية ، فإن التحولات المحتملة في اتجاه إيجابي ، مما يساهم أيضًا في مقاومة السطح لعمليات التآكل. يتم إنفاق جزء من طاقة تيار الأنود المطبق على تأين المعدنالجزيئات ، والجزء الآخر - لقمع التفاعل الكاثودي.

من بين العوامل السلبية لهذا النهج ارتفاع معدل انحلال المعدن الذي لا يضاهى مع معدل تقليل تفاعل التآكل. من ناحية أخرى ، سيعتمد الكثير على المعدن الذي يتم تطبيق التخميل عليه. يمكن أن تكون هذه المواد والأجزاء النشطة ذات الطبقات الإلكترونية غير المكتملة ، والتي يساهم هيكلها في الحالة السلبية أيضًا في تفاعلات الكبح والتدمير. ولكن على أي حال ، لتحقيق تأثير كبير للحماية من التآكل ، يلزم استخدام تيارات الأنود الكبيرة.

من وجهة النظر هذه ، لا يُنصح باستخدام هذه الطريقة للصيانة قصيرة المدى للعزل ، ومع ذلك ، فإن تكاليف الطاقة المنخفضة للحفاظ على التيار المتراكب تبرر تمامًا التخميل الأنودي. بالمناسبة ، يتطلب نظام الحماية المُشكَّل في المستقبل قوة حالية تبلغ 10-3 A / m2.

استخدام المثبطات الكيميائية

نهج تكنولوجي بديل لزيادة مقاومة المعادن عند العمل في بيئات عدوانية. توفر المثبطات التخميل الكيميائي ، مما يقلل من شدة انحلال المعادن ، وبدرجات متفاوتة ، يزيل الآثار الضارة لأضرار التآكل.

المانع في حد ذاته ، بمعنى ما ، هو نظير للتيار المتراكب ، ولكن مع عمل كيميائي أو كهروكيميائي مشترك. تعمل المواد العضوية وغير العضوية كمنشطات للفيلم الواقي ، وفي كثير من الأحيان -مركبات معقدة مختارة خصيصا. يؤدي إدخال المانع في بيئة عدوانية إلى تغييرات في بنية سطح المعدن ، مما يؤثر على تفاعلات القطب الحركي.

ستعتمد فعالية الحماية على نوع المعدن والظروف الخارجية ومدة العملية برمتها. وبالتالي ، على المدى الطويل ، سيتطلب تخميل الفولاذ المقاوم للصدأ المزيد من موارد الطاقة لمواجهة بيئة عدوانية أكثر من حالة النحاس أو الحديد. لكن آلية عمل المانع نفسه ستظل تلعب دورًا رئيسيًا.

مثبطات - عوامل التخثر

يمكن تشكيل الحماية الفعالة من التآكل وفقًا لمبادئ تكوين المقاومة السلبية بواسطة مثبطات مختلفة. وبالتالي ، فإن مركبات الامتزاز في شكل الأنيونات والكاتيونات والجزيئات المحايدة تستخدم على نطاق واسع ، والتي يمكن أن يكون لها تأثير كيميائي وكهروستاتيكي على سطح معدني. هذه وسائل عالمية للحماية من التآكل ، لكن تأثيرها يقل في البيئات التي يسود فيها استقطاب الأكسجين. على سبيل المثال ، يجب استخدام مثبط خاص بخصائص مؤكسدة لتخميد الفولاذ المقاوم للصدأ. وتشمل هذه الموليبدات ، والنتريت ، والكرومات ، التي تخلق طبقة أكسيد ذات إزاحة استقطاب موجبة كافية لإطلاق جزيئات الأكسجين. على سطح المعدن ، يحدث امتصاص كيميائي لذرات الأكسجين الناتجة ، مما يؤدي إلى حجب المناطق الأكثر نشاطًا في الطلاء وخلق إمكانية إضافية لإبطاء تفاعل الذوبان للهيكل المعدني.

استخدام التخميل في حماية أشباه الموصلات

يتطلب تشغيل عناصر أشباه الموصلات تحت الجهد العالي مقاربة خاصة للحماية من التآكل. فيما يتعلق بمثل هذه الحالات ، يتم التعبير عن تخميل المعدن في العزلة الدائرية للمنطقة النشطة للجزء. يتم تشكيل حماية الحافة الكهربائية باستخدام الثنائيات والترانزستورات ثنائية القطب. يتضمن التخميل المستوي إنشاء حلقة واقية ، بالإضافة إلى طلاء السطح البلوري بالزجاج. تتضمن طريقة أخرى لتخميل ميسا تشكيل أخدود من أجل زيادة مستوى الضغط الأقصى المسموح به على سطح بلورة معدنية هيكلية.

تعديل الفيلم المضاد للتآكل

الطلاء المتكون نتيجة التخميل يسمح بمجموعة متنوعة من التعزيزات الإضافية. يمكن أن يكون هذا الطلاء والطلاء بالكروم والطلاء وإنشاء فيلم ترشيد. كما يتم استخدام طرق التعزيز المساعدة للحماية من التآكل على هذا النحو. بالنسبة لطلاء الزنك ، يتم تطوير حلول خاصة بناءً على مكونات البوليمر والكروم. بالنسبة للسطل المجلفن العادي ، يمكن استخدام مواد التنظيف غير المتفاعلة.

الخلاصة

التآكل عملية مدمرة يمكن أن تظهر بطرق مختلفة ، لكنها في كل حالة تساهم في تدهور بعض الخصائص التشغيلية للمعدن. من الممكن استبعاد حدوث مثل هذه العمليات بطرق مختلفة ، وكذلك استخدام المعادن النبيلة ، والتي تتميز بانخفاض مبدئيحساسية الصدأ. ومع ذلك ، نظرًا لبعض الأسباب المالية والتكنولوجية ، فإن استخدام الحماية القياسية المضادة للتآكل أو استخدام المعادن ذات المقاومة العالية للتآكل ليس ممكنًا دائمًا.

الحل الأمثل في مثل هذه الحالات هو التخميل - فهو وسيلة فعالة وبأسعار معقولة نسبيًا لحماية المعادن من أنواع مختلفة. وفقًا لبعض الحسابات ، يمكن أن يكون قطب كهربائي واحد مع مثبط محدد بشكل صحيح كافياً للحماية من التآكل في خط أنابيب بطول 8 كيلومترات تحت الأرض. أما بالنسبة للعيوب ، فيتم التعبير عنها في التعقيد التقني لاستخدام طرق التخميل الكهروكيميائية من حيث المبدأ.