آشنایی با روش های پسیواسیون

پسیواسیون شامل ایجاد یک لایه بیرونی حفاظتی است که به عنوان ریزپوشش در نیمه هادی ها برای کاهش اثرات محیطی،  اکسیداسیون سطحی و خوردگی شیمیایی اعمال می شود. لایه های پسیو کمتر از 100 نانومتر ضخامت دارند و می تواند آلی یا غیر آلی باشند. فرایند پسیو کردن فواید زیادی دارد که از این جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • آلودگی سطح را از بین می برد.
  • مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد.
  • خطر آلودگی محصول را کاهش می دهد.
  • مدت نگهداری دستگاه و تجهیزات را افزایش دهید.

آشنایی با روش های پسیواسیون ، پسیواسیون به دو روش  شیمیایی و الکتروشیمیایی انجام می شود. در روش شیمیایی، قطعه در محلول شیمیایی مورد نظر غوطه ور شده و تحت دمای مشخص یک لایه محافظ روی سطح تشکیل می شود. این فرایند ماده خارجی مانند آهن آزاد را از سطح خارج می کند، اما سوختگی ها و لایه های اکسیدی که ممکن است در اثر جوشکاری یا عملیات حرارتی باقیمانده باشد را از بین نمی برد. از این رو، روش های پسیواسیون الکتریکی بیشتر مورد توجه هستند.

در روش های الکتروشیمیایی، با عبور جریان الکتریکی لایه اکسیدی از زیرلایه، روی سطح نمونه رسوب می کنند و لایه محافظ الکتروشیمیایی یکنواخت تر است. لایه نشانی اتمی یکی از این روش هاست اما به دلیل هزینه بالای این روش، تنها برای مصارف خیلی حساس به منظور تشکیل یک لایه خیلی نازک روی سطح قابل استفاده است. در بین روش های الکتروشیمیایی، الکتروپولیش روشی مقرون به صرفه تر بوده که لایه محافظ یکنواختی را روی سطح ایجاد می کند.

آشنایی با روش های پسیواسیون

شکل 1: مقایسه روش های پسیواسیون 1) نمونه اولیه 2) روش پسیواسیون شیمیایی 3) روش پسیواسیون الکتروپولیش

در روش های شیمیایی، به منظور تشکیل سریع تر لایه پسیو از عوامل پسیو کننده استفاده می شود. این عوامل می توانند به صورت ژل یا محلول باشند. به طور مثال، پس از تمیزکاری کامل قطعات از جنس فولاد زنگ نزن، سه نوع فرایند برای پسیو کردن سطح آنها وجود دارد.

1-     محلول های حاوی اسید نیتریک

2-     محلول های حاوی اسید نیتریک و سدیم دی کرومات

3-     محلول های حاوی سیتریک اسید

هر یک از این فرایندها برای آلیاژهای خاص فولاد زنگ نزن اجرا می‌شود  که بستگی به نوع آلیاژ و میزان مقاومت به خوردگی دارد. بسته به ترکیب آلیاژ و مراحل ماشین‌کاری فرایندهای اجرایی می‌توانند متفاوت باشند. در جدول زیر مقایسه ای بین این روش ها آمده است.

جدول 1: مقایسه عوامل پسیو کننده رایج برای فولاد زنگ نزن

عامل پسیو کننده عملکرد
نیتریک اسید

(40-10 درصد حجمی، 90-30 دقیقه در دمای محیط یا بالاتر)

–        عامل پسیو کننده خیلی خوب

–        در دمای محیط هم قابل استفاده است و از این رو خطرات کمتری به همراه دارد.

سیتریک اسید

(10-3 درصد حجمی، 4-1 ساعت در دمای بالا)

–        مناسب برای استفاده های روتین

–        عامل پسیو کننده خیلی خوب

–        عدم امکان از بین بردن رنگ ها

–        نسبت به اسید های معدنی زمان فرایند بیشتر است

فسفوریک اسید

(25-5 درصد حجمی، 4-1 ساعت در دمای بالا)

–        مناسب برای استفاده های روتین

–        میزان پسیواسیون مطلوب و توانایی در از بین بردن رنگ ها

آزمون بررسی پسیواسیون

به منظور اطمینان از پسیو شدن سطح در هر کدام از روش های ذکر شده، آزمون زیر انجام می شود. آزمون سولفات مس، وجود آهن و اکسید آهن بر روی سطح فولاد زنگ نزن را تشخیص می دهد. در یک آزمایش شش دقیقه‌ای، در صورت وجود آهن آزاد، یک فیلم مسی روی سطح تشکیل خواهد گرفت. این فیلم اکسیدی بیانگر عدم پسیو شدن کامل سطح است.



دیدگاهتان را بنویسید