Introdução

A passivação é uma tecnologia de acabamento de superfície de núcleo amplamente adotada para componentes de aço inoxidável, aço galvanizado, liga de alumínio, cobre e prata em máquinas, medicina, alimentos, automóveis,Indústrias electrónicas e aeroespaciaisApesar de todos os denominados "passivação", o mecanismo de formação de filme, as características da superfície, a faixa de espessura e os cenários aplicáveis diferem drasticamente entre os vários substratos metálicos.

As películas passivas são divididas em duas grandes categorias na fabricação: as películas passivas de óxido natural formadas espontaneamente em superfícies metálicas,e filmes de conversão química gerados por tratamento químico controladoA espessura da película varia de vários nanómetros a centenas de nanómetros, enquanto os revestimentos de galvanização e anodização atingem a escala de micrómetros com orientações funcionais totalmente diferentes.Este guia apresenta sistematicamente as especificações, limites de desempenho e limites de aplicação de películas de passivação em metais convencionais para engenheiros de concepção mecânica e tratamento de superfícies.

1. Comparação de espessura de filmes de passivação típicos

Todos os dados de espessura são valores de ensaio representativos de trabalhos de investigação industrial; a espessura real varia em função da qualidade da liga, da rugosidade da superfície, da fórmula química e dos parâmetros de processamento.

Referência: Revestimentos de superfície em escala de micrões para contraste

Estas camadas são muito mais espessas do que as películas de passivação e servem como sistemas de protecção independentes:

1. Revestimento eletro-galvanizado: 5 ¢ 25 μm ¢ camada anticorrosiva sacrificial para o substrato de aço
2. Película anodizante de alumínio padrão: 5 ¢ 25 μm ¢ Alta dureza, isolamento e resistência ao desgaste
3. Película anodizante de alumínio duro: 30 ‰ 60 μm ‰ Peças estruturais resistentes ao desgaste

2Filtro de passivação de aço inoxidável (barreira ultrafinha de 1 ‰ 3 nm)

2.1 Princípio de composição e formação do filme

A capacidade anti-corrosiva do aço inoxidável deriva de uma película passiva ultrafina de óxido/hidróxido rica em cromo.O aço inoxidável 316L não tratado possui uma película passiva de camada dupla de ~ 2 nmA passivação química não espessa significativamente o filme; o seu efeito principal é a dissolução selectiva do ferro livre na superfície e o rearranjo do óxido de cromo para formar uma barreira mais densa e estável..

A passivação é essencialmente um processo de limpeza profunda e otimização da superfície, em vez de depositar um revestimento extra grosso na superfície do metal.

2.2 Principais características de desempenho

• Resistência à corrosão: Inibe a dissolução da matriz, garantia fundamental das propriedades à prova de ferrugem do aço inoxidável
• Capacidade de auto-reparação: pequenos arranhões na superfície podem regenerar filme passivo intacto em condições aeróbicas
• Impacto dimensional: espessura insignificante traz interferência zero para dimensões de ajuste preciso
• Aparência: Manter o brilho metálico original sem cobrir textura, arranhões ou marcas de solda
• Limitação: Não há efeito de preenchimento ou mascaramento em defeitos de superfície como buracos, arranhões profundos e descoloração da soldagem; não pode melhorar o grau de corrosão inerente do aço base

2.3 Condições de trabalho aplicáveis e inadequadas

Peças ideais para passivação de aço inoxidável

Partes usinadas de aço inoxidável austenítico (304/316), ferrítico, martensítico, duplex e endurecido por precipitação, equipamento de processamento de alimentos, válvulas médicas, acessórios de tubos,recipientes de solda e estruturas estruturais de salas limpasÉ obrigatório que os componentes contaminados com abrasivos de aço carbono ou ferro de ferramenta durante a usinagem evitem manchas de ferrugem.

Cenários em que a passividade não pode resolver problemas

1. Defeitos graves na superfície (arranhões profundos, escamas de soldadura, corrosão por furos) ¢ a passivação não pode eliminar falhas físicas
2. Ambientes com elevado teor de cloreto (água de mar, líquido de limpeza que contém cloreto)
3. Distinguir entre decapagem e passivação: o decapagem remove a escala de oxidação e a tonalidade térmica empobrecida por cromo; a passivação remove os poluentes de ferro livre.O decapado não é necessário se não existir uma escala óxida óbvia.As superfícies de vedação, os fios de precisão e as faces de acoplamento de baixa rugosidade requerem uma mascaragem parcial para evitar danos dimensionais causados pelo decapagem.

3Filtro de passivação de cromatos trivalentes em aço galvanizado (0,1 ∼0,5 μm)

3.1 Estrutura das camadas

O sistema completo de protecção para o aço carbono galvanizado consiste em duas camadas: uma camada de base de zinco galvanizado a nível de micrômetro para protecção da corrosão,mais um fino filme de conversão de cromo trivalente empilhado em cima para retardar a camada de zinco de gerar ferrugem brancaA espessura da película de conversão representa menos de 1% do revestimento de zinco subjacente.

3.2 Regras de desempenho e cores

• Resistência à corrosão: prolonga drasticamente a vida útil do spray de sal; combinado com tratamento pós-selamento para um desempenho ideal
• Aparência: Películas transparentes, brancas-azuladas, iridescentes ou pretas disponíveis, dependendo da fórmula do banho químico; a espessura da película e a interferência da luz determinam a tonalidade da cor
• Nota crítica: A cor não pode julgar a espessura do filme ou o desempenho anti-corrosivo diferentes fórmulas de banho com cor idêntica mostram enormes lacunas em compacidade e resistência ao sal
• Fraqueza: filme fino com baixa resistência ao atrito; a abrasão do conjunto e a desmontagem repetida quebrarão a camada protetora localmente

3.4 Área de aplicação típica

Ferramentas de fixação de aço carbono e de aço pouco ligado, pinças de estampagem, placas de mola, suportes para automóveis e estruturas mecânicas gerais.Ambientes de alta corrosão adotam revestimento de liga de zinco-níquel + passivação + vedaçãoOs parafusos de alta resistência devem avaliar os riscos de fragilidade do hidrogénio decorrentes dos processos de decapagem e galvanização.

4. Film de conversão de cromo trivalente de liga de alumínio (40 ∼ 120 nm)

4.1 Definição e pseudónimos da indústria

A passivação de alumínio na fabricação refere-se ao tratamento de conversão química, comumente chamado de oxidação condutora, oxidação química ou conversão de cromato em desenhos de oficina.As fórmulas de cromo hexavalente são gradualmente substituídas por sistemas de cromo trivalente ecológicos conformes com as normas ambientais mundiaisOs dados de ensaio do alumínio 2024-T3 e 7075-T6 mostram faixas de espessura da película de 40-120 nm e 60-100 nm, respectivamente, com crescimento desigual da película em torno das partículas de segunda fase da liga.

4.2 Principais vantagens contra anodização

4.3 Cenários de aplicação preferidos

Equipamentos de proteção contra ondas de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio, de rádio ou de rádio.O filme ultrafino é prioritário para conjuntos que exigem uma estricta estabilidade dimensional e baixa resistência ao contato.

5. Passivação e filme anti-tarnish em peças de cobre e prata

A passivação de cobre e prata visa principalmente a descoloração da superfície e a prevenção da oxidação.O tratamento convencional utiliza inibidores orgânicos de benzotriazol para formar uma película protetora complexa que varia de camadas de adsorção molecular única a dezenas de nanómetros de espessura.

A espessura da película varia drasticamente com a concentração do banho, o tempo de processamento, o teor de oxigénio e o pré-tratamento da superfície.desempenho de solda e ligaçãoPara terminais elétricos e contatos de sinal, a manutenção da condutividade elétrica tem prioridade sobre o controlo da espessura da película.com pouca tolerância à atmosfera que contém enxofre, suor e materiais de embalagem instáveis.

6. Fatores-chave que causam variação da espessura da película de passivação

1. Composição dos metais comuns: teor de cromo, níquel e molibdênio no aço inoxidável; precipitados de cobre/zinco/magnésio em ligas de alumínio alteram a taxa de crescimento do filme
2. A rugosidade da superfície: as superfícies de blasting mate, acabamento de torneamento e fundição apresentam uma área específica de superfície maior, levando a uma espessura de filme desigual em picos e vales
3. Fórmula de banho químico: cromo hexavalente, cromo trivalente, zircônio sem cromo e sistemas orgânicos produzem películas com lacunas de espessura múltiplas vezes
4. Ciclo de processamento e condição de banho: o crescimento da película de conversão não segue o espessamento linear; o tratamento excessivo causa película solta, rachada e dissolução local
5. Pós-tratamento: Envelhecimento por desidratação e agentes de vedação adicionam camadas orgânicas adicionais, tornando a espessura total medida muito superior à espessura da película de conversão pura

7Guia de selecção para engenheiros de projeto mecânico

Conclusão

Os filmes de passivação em diferentes substratos metálicos diferem em espessura centenas de vezes: filmes passivos de aço inoxidável (1 ¢ 3 nm), filmes de conversão de alumínio e zinco (40 ¢ 500 nm),Películas de proteção orgânica de cobre (de vários a dezenas de nanómetros)A sua característica comum é a espessura ultrafina, com uma influência dimensional insignificante nos componentes de precisão, concentrando-se na estabilização da actividade da superfície e retardando a corrosão.em vez de aumentar a dureza ou resistência ao desgaste.

Quando for necessária resistência ao desgaste, isolamento ou ganho óbvio de espessura da superfície, os engenheiros devem selecionar anodização, revestimento duro,Processos de revestimento químico ou outros processos de modificação de superfícies grossas em vez de passivação.