Оксидирование и пассивация

• Что такое оксидирование и его виды
• Пассивация: процессы и особенности
• Области применения оксидирования и пассивации
• ГОСТы и стандарты на процессы оксидирования и пассивации
• Технические свойства и химический состав защитных покрытий
• Полезные формулы для расчёта
• Популярные вопросы по оксидированию и пассивации

Оксидирование представляет собой технологический процесс формирования защитного оксидного слоя на поверхности металлических изделий. Этот слой существенно укрепляет коррозионную стойкость металла и повышает его эксплуатационные свойства при различных условиях рабочего окружения. Оксидирование применяется на стали, алюминии, титанах и других металлах для предотвращения прямого контакта с агрессивными средами. В зависимости от способа воздействия и состава среды выделяют несколько видов оксидирования.

Оставить заявку

• Термическое оксидирование (воздействие температуры в контролируемой атмосфере, формирующее плотный оксидный слой, устойчивый к износу)
• Химическое оксидирование (обработка металла химическими веществами для образования оксидной пленки без нагрева выше температуры плавления)
• Электролитическое оксидирование (анодирование) (использование электролиза для формирования оксидной пленки с высокой адгезией и пористостью)
• Оксидирование на алюминии (формирование окисной пленки, улучшающей декоративные и антикоррозионные свойства)
• Окисление стали (применение щелочных или кислотных растворов для создания равномерного тонкого защитного слоя)

Оксидные покрытия по химическому и физическому составу существенно изменяются в зависимости от исходного материала и примененного метода. Плотность и толщина слоя могут варьироваться от нескольких нанометров до нескольких микрон.

• Образующийся слой защищает металл от влажности и агрессивных газов, уменьшает трение
• Повышается сопротивляемость к коррозии, в том числе атмосферной и кислотной
• Оксидные слои улучшают внешний внешний вид и могут служить основой для покраски
• Термообработка улучшает адгезию и химическую устойчивость пленки
• Процесс требует строгого соблюдения ГОСТ и ТУ для гарантированной повторяемости

Пассивация считается важной стадией подготовки поверхности металлов, которая существенно повышает их коррозионную устойчивость. Основной принцип пассивации – формирование тонкого и прочного слоя оксидов, гидроксидов или других соединений, препятствующих электролитической активности поверхности. Процесс широко применяется на нержавеющей стали, алюминиевых сплавах и прочих металлических изделиях.

• Химическая пассивация (обработка кислотами, создающими стабилизированный оксидный слой, защищающий от дальнейшего окисления)
• Электрохимическая пассивация (использование анодного потенциала для формирования защитного слоя на поверхности)
• Пассивация нержавеющей стали (эффективно снижает коррозионные проявления в агрессивных средах, включая хлориды)
• Особенности процесса (требует точного контроля химических составов и времени обработки для максимального результата)
• Использование ингибиторов (специальные вещества, замедляющие коррозионные процессы в металлических материалах)

Пассивация значительно увеличивает срок службы изделий, уменьшает расходы на антикоррозионную защиту и улучшает технологические свойства металлов в производстве и эксплуатации. Правильно выполненный процесс пассивации максимизирует эксплуатационную надежность металлопроката.

Оксидирование и пассивация находят широкое применение во многих отраслях, где требуется надежная защита металлопроката и повышение долговечности изделий. Такие покрытия используются в следующих сферах:

• Строительство (защита конструкций от коррозии, продление срока службы зданий и сооружений)
• Промышленное производство (оборудование, трубопроводы, машины с высокими требованиями к надежности)
• Сельское хозяйство (защита сельхозтехники и металлических емкостей от воздействия агрессивной среды)
• Транспорт (детали автомобилей, самолетов и железнодорожного транспорта, где нужна стойкость к механическим и химическим воздействиям)
• Энергетика (металлические элементы электростанций и энергетических установок с повышенной коррозионной нагрузкой)

Выбор метода защиты определяется классом металла, рабочими условиями и требованиями к эстетике изделий. Соответствие ГОСТам и техническим условиям обязательно для обеспечения качества.

• Планирование защиты изделий еще на этапе проектирования
• Использование стандартов для контроля качества напыления и толщины покрытия
• Учет химического состава исходного материала для правильного выбора способа обработки
• Циклическое применение защитных средств для продления ресурса
• Комбинирование методов для максимальной защиты

Для обеспечения высокого качества и стабильности оксидных и пассивных покрытий применяются следующие основные ГОСТы и стандарты:

• ГОСТ 9.301-86 — «Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗ). Покрытия оксидные»; регламентирует виды, методы нанесения и контроль качества
• ГОСТ Р 9.312-2013 — «Системы защиты металлических поверхностей. Метод пассивации стали»; описывает процедуры и требования к пассивации
• ГОСТ 9.306-85 — «Покрытия оксидные. Методы испытаний»; стандартизирует методы определения прочности и толщины покрытия
• ГОСТ 2160-2016 — «Алюминиевые и алюминиевые сплавы. Методы химического оксидирования»; описывает технологию и условия обработки

Все перечисленные ГОСТы доступны на официальном портале документации docs.cntd.ru. Их соблюдение гарантирует соответствие изделий заявленным техническим характеристикам и долговечность.

Характеристики защитных оксидных слоев включают в себя толщину, адгезию, стойкость к коррозии и механическую прочность. Формирование слоя зависит от химического состава исходного металла и условий обработки, что влияет на конечные свойства.

• Толщина слоя варьируется от 1 до 50 мкм, в зависимости от технологии и назначения
• Адгезия к основанию должна быть выше 5 МПа для обеспечения долговечности
• Механическая прочность представляется в МПа, зависит от типа покрытия и материалов
• Коррозионная стойкость определяется тестами в солевых распылениях и кислотах
• Химический состав оксидных слоев включает Fe2O3, Fe3O4 для стали, Al2O3 для алюминия

Пассивирующие слои на стали по ГОСТ Р 9.312-2013 индивидуальны, их параметры фиксируются в технических условиях изготовителя и зависят от марки стали, например, 12Х18Н10Т.

Для инженерных расчетов и оценки воздействия температуры на механические свойства оксидированных и пассивированных металлов применяются следующие формулы:

• Расчет временного сопротивления материала с поправкой на температуру: σуст = σ0 × (1 + k × ΔT), где σ0 — исходное сопротивление, k — температурный коэффициент, ΔT — изменение температуры в °C
• Определение толщины оксидного слоя при известном времени обработки: d = k1 × t^n, где d — толщина, k1 и n — константы процесса, t — время в минутах
• Расчет времени наступления коррозионного повреждения: tкорр = (δ × ρ) / (i × M / F), где δ — толщина покрытия, ρ — плотность, i — ток коррозии, M — молярная масса, F — постоянная Фарадея

Такие формулы помогают планировать и контролировать технологические параметры для получения оптимального покрытия и срока службы изделий.