این مقاله بر روی تجزیه و تحلیل پدیده اکسیداسیون فلز تمرکز خواهد کرد. در اینجا ما یک ایده کلی از این پدیده را در نظر خواهیم گرفت، با برخی از انواع آن آشنا می شویم و آنها را با استفاده از مثال فولاد مطالعه می کنیم. خواننده همچنین یاد خواهد گرفت که چگونه این فرآیند را خودتان انجام دهد.
تعریف اکسیداسیون
برای شروع، ما بر روی مفهوم خود اکسیداسیون تمرکز خواهیم کرد. این فرآیندی است که طی آن یک فیلم اکسید روی سطح محصول و همچنین روی قطعه کار ایجاد می شود. به دلیل واکنش های ردوکس امکان پذیر می شود. اغلب از چنین اقداماتی در اکسیداسیون فلزات، عناصر تزئینی و به منظور تشکیل یک لایه دی الکتریک استفاده می شود. از جمله ارقام اصلی عبارتند از: فرم حرارتی، پلاسما، شیمیایی و الکتروشیمیایی.
تنوع گونه
با توجه به توصیف گونه های ذکر شده در بالا، در مورد هر یک از آنها می توان گفت:
- فرم حرارتی اکسیداسیون را می توان در حین گرم کردن یک محصول خاص یاابزار در اتمسفر بخار آب یا اکسیژن. هنگامی که فلزاتی مانند آهن و فولاد کم آلیاژ اکسید می شوند، این فرآیند آبی نامیده می شود.
- شکل شیمیایی اکسیداسیون خود را به عنوان یک فرآیند پردازش از طریق استفاده از مذاب ها یا محلول های اکسید کننده مشخص می کند. اینها می توانند نماینده کرومات ها، نیترات ها و غیره باشند. اغلب این کار به منظور محافظت از محصول در برابر فرآیندهای خوردگی انجام می شود.
- اکسیداسیون نوع الکتروشیمیایی با این واقعیت مشخص می شود که در داخل الکترولیت ها انجام می شود. به آن اکسیداسیون میکرو قوس نیز می گویند.
- فرم اکسیداسیون پلاسما فقط در حضور پلاسمای دمای پایین قابل تحقق است. باید حاوی O2 باشد. شرط دوم وجود یک تخلیه DC و همچنین RF و/یا مایکروویو است.
مفهوم کلی اکسیداسیون
برای درک بهتر اینکه این چیست - اکسیداسیون فلزات، همچنین مطلوب است که با خصوصیات کلی و مختصر اکسیداسیون آشنا شوید.
اکسیداسیون فرآیندی شیمیایی است که با افزایش درجه اکسیداسیون اتمی ماده ای که دچار این پدیده می شود همراه است. این امر از طریق انتقال ذرات باردار منفی - الکترونها، از اتم که عامل کاهنده است، اتفاق می افتد. ممکن است اهدا کننده نیز نامیده شود. انتقال الکترون ها با توجه به اتم اکسید کننده، گیرنده الکترون انجام می شود.
گاهی اوقات، در طول اکسیداسیون، مولکول های ترکیبات اصلی می توانند ناپایدار شوند و به قطعات کوچکتر تشکیل دهند. که در آنبرخی از اتم های تشکیل شده توسط ذرات مولکولی درجه اکسیداسیون بالاتری نسبت به انواع مشابه اتم ها دارند، اما در حالت اولیه و اولیه خود.
در مثال اکسیداسیون فولاد
اکسیداسیون فلز چیست؟ پاسخ به این سوال با مثالی بهتر در نظر گرفته می شود که برای آن از این فرآیند با فولاد استفاده می کنیم.
تحت اکسیداسیون شیمیایی فلز - فولاد، فرآیند انجام کار را درک می کنیم که در طی آن سطح فلز با یک فیلم اکسید پوشیده می شود. این عملیات اغلب برای تشکیل یک پوشش محافظ یا دادن یک ویژگی جدید به عنصر دکور انجام می شود. آنها همچنین این کار را به منظور ایجاد لایه های دی الکتریک روی محصولات فولادی انجام می دهند.
صحبت از اکسیداسیون شیمیایی، مهم است که بدانید: ابتدا، محصول با مقداری آلیاژ یا محلول کرومات، نیترات یا تعدادی از عوامل اکسید کننده دیگر درمان می شود. این باعث محافظت فلز در برابر اثرات خوردگی می شود. این روش همچنین می تواند با استفاده از ترکیبات قلیایی یا اسیدی انجام شود.
شکل شیمیایی اکسیداسیون، که با استفاده از مواد قلیایی انجام می شود، باید در دمای 30 تا 180 درجه سانتیگراد انجام شود. برای چنین روشهایی، لازم است از قلیاها با مخلوطی از مقدار کمی از عوامل اکسید کننده استفاده شود. پس از اینکه قطعه با یک ترکیب قلیایی درمان شد، باید کاملاً شسته شود و سپس خشک شود. گاهی اوقات می‌توان قطعه‌ای را که قبلاً فرآیند اکسیداسیون را طی کرده است، روغن‌کاری کرد.
جزئیات روش اسیدی
برای اعمال روش عملیات اسیدی باید از چندین اسید معمولاً دو یا سه اسید استفاده کرد. مواد اصلی این نوع اسیدهای هیدروکلریک، اورتوفسفریک و نیتریک هستند. مقدار کمی از ترکیبات منگنز و سایر ترکیبات به آنها اضافه می شود.تغییر شاخص های دمایی که در آن اکسیداسیون فلز - فولاد ممکن است با استفاده از روش اسیدی در محدوده 30 تا 100 درجه سانتیگراد باشد.
اکسیداسیون شیمیایی، که برای دو روش توضیح داده شده است، به فرد این فرصت را می دهد که هم در تولید و هم در خانه، فیلمی به دست آورد که باعث محافظت کافی از محصول می شود. با این حال، مهم است که بدانید در صورت استفاده از روش الکتروشیمیایی، حفاظت از فولاد و سایر فلزات قابل اعتمادتر خواهد بود. این به دلیل مزایای الکتروشیمیایی است. روش بیش از اکسیداسیون شیمیایی، دومی کمتر برای اجسام فولادی استفاده می شود.
شکل آندی اکسیداسیون
اکسیداسیون فلزات می تواند با استفاده از فرآیند آندی انجام شود. اغلب، فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی آندی نامیده می شود. این در ضخامت الکترولیت های حالت جامد یا مایع تجمع انجام می شود. همچنین، استفاده از این روش به شما این امکان را می دهد که یک فیلم با کیفیت بالا روی جسم اعمال کنید:
- ضخامت پوشش لایه نازک از 0.1 تا 0.4 میکرومتر متغیر است.
- خواص عایق الکتریکی و مقاوم در برابر سایش در صورت ضخامت امکان پذیر است.از دو تا سه تا سیصد میکرون در نوسان است.
- پوشش محافظ=0.3 تا 15 میکرون.
- لایه هایی با خواص مشابه مینا قابل اعمال است. متخصصان معمولاً چنین فیلمی را پوشش مینای دندان می نامند.
ویژگی محصولی که آنودایز شده وجود پتانسیل مثبت است. این روش به منظور محافظت از عناصر مدارهای مجتمع و همچنین ایجاد پوشش دی الکتریک بر روی سطح نیمه هادی ها، آلیاژها و فولادها توصیه می شود.
فرآیند اکسیداسیون فلزات نوع آنودایز شده را می توان در صورت تمایل توسط هر شخصی در خانه و در خانه انجام داد. با این حال، رعایت تمام شرایط ایمنی بسیار مهم خواهد بود و این باید بدون قید و شرط انجام شود. این به دلیل استفاده از ترکیبات بسیار تهاجمی در این روش است.
یکی از موارد خاص آندایزاسیون، روش اکسیداسیون میکروارک است. این به فرد امکان می دهد تعدادی پوشش منحصر به فرد با پارامترهای بالا از نوع تزئینی، مقاوم در برابر حرارت، محافظ، عایق و ضد خوردگی به دست آورد. شکل ریز قوس فرآیند را می توان تنها تحت تأثیر جریان متناوب یا پالسی در ضخامت الکترولیت هایی که شخصیت کمی قلیایی دارند انجام داد. روش مورد بررسی امکان به دست آوردن ضخامت پوشش از دویست تا دویست و پنجاه میکرون را فراهم می کند. بعد از عمل، سطح شبیه به سرامیک می شود.
فرآیند آبی شدن
اکسیداسیون فلزات آهنی در اصطلاح حرفه ای نامیده می شودآبی شدن.
وقتی در مورد آبی شدن فولاد صحبت می کنیم، مانند اکسید شدن، سیاه شدن یا آبی شدن، می توان گفت که این فرآیندی است که طی آن لایه ای از اکسید آهن بر روی چدن یا فولاد کم آلیاژ تشکیل می شود. به عنوان یک قاعده، ضخامت چنین فیلمی در محدوده یک تا ده میکرون قرار دارد. ضخامت لایه نیز وجود یک رنگ رنگ خاص را تعیین می کند. بسته به افزایش ضخامت لایه فیلم، رنگ ها می توانند: زرد، قهوه ای، گیلاسی، بنفش، آبی و خاکستری باشند.
در حال حاضر چندین نوع آبی وجود دارد:
- نوع قلیاییبا استفاده از محلول های مناسب با افزودن عوامل اکسید کننده در شرایط دمایی از 135 تا 150 درجه سانتیگراد مشخص می شود.
- بلوینگ نوع اسیدی از محلول های اسیدی و روش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی استفاده می کند.
- شکل حرارتی پردازش با استفاده از دماهای به اندازه کافی بالا (از 200 تا 400 درجه سانتیگراد) مشخص می شود. این فرآیند در ضخامت اتمسفر بخار آب فوق گرم صورت می گیرد. اگر از مخلوط آمونیاک و الکل استفاده شود، دمای مورد نیاز به 880 درجه سانتیگراد و در نمکهای مذاب - از 400 تا 600 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. استفاده از اتمسفر هوا مستلزم پوشش قبلی سطح قطعه با یک لایه نازک لاک است که باید آسفالت یا روغن باشد.
مقدمه ای بر اکسیداسیون حرارتی
اکسیداسیون حرارتی فلزات تکنیکی است که در آن یک لایه اکسید روی فولاد درفضای اتمسفر بخار آب سایر رسانه های حاوی اکسیژن با دمای کافی بالا نیز می توانند استفاده شوند. انجام عملیات حرارتی در خانه بسیار دشوار است و بنابراین، به عنوان یک قاعده، انجام نمی شود. در مورد نوع اکسیداسیون پلاسما، مهم است بدانید که انجام این کار در خانه تقریبا غیرممکن است.
خودکار
اکسیداسیون فلز در خانه را می توان به طور مستقل انجام داد. ساده ترین راه این است که محصولات فولادی را تحت چنین فرآوری قرار دهیم. برای این کار ابتدا باید قسمتی را که کار اکسیداسیون روی آن انجام می شود پولیش یا تمیز کنید. در مرحله بعد، اکسیدها را باید با استفاده از محلول های پنج درصد H2SO4 (اسید سولفوریک) از سطح جدا کرد. محصول باید شصت ثانیه در مایع نگهداری شود.
مراحل بعدی
بعد از اینکه مرحله قرار دادن قطعه در حمام اسیدی سپری شد، باید آن را زیر آب گرم شسته و غیرفعال کرده یا به عبارتی به مدت پنج دقیقه آن را بجوشانید. برای این کار از محلول آب منبع آب با پنجاه گرم صابون لباسشویی ساده استفاده کنید. در اینجا محاسبه برای 1 لیتر مایع است. با انجام تمام این اقدامات، به پایان اکسیداسیون رسیده ایم. برای اجرای رویه، باید:
- از ظروف لعابی استفاده کنید و داخل آن هیچ تراشه یا خش نداشته باشد.
- ظرف را پر از آب کرده و با مقدار مناسب گرم سود سوزآور (در هر 1 لیتر=50 گرم) رقیق کنید.
- کشتی را ازآب را روی اجاق گاز قرار دهید و محصول را روی آن قرار دهید.
- مخلوط را تا حدود 135-150 درجه سانتیگراد گرم کنید.
بعد از 90 دقیقه، می توانید قسمت را بیرون بکشید و به کار خود فکر کنید.
برخی داده
خواننده می داند که در صورت نیاز به چنین عملی، اما در صورت عدم مهارت یا تمایل، می توان چنین درخواستی را با متخصصان مختلف مطرح کرد. به عنوان مثال، اکسیداسیون فلزات در مسکو می تواند هم توسط متخصصان در زمینه های مختلف خدمات و هم در خانه توسط افراد انجام شود. برخی از انواع چنین وسایلی برای محافظت از قطعه می تواند بسیار گران باشد. در پایتخت فدراسیون روسیه، نوع اکسیداسیون آنودایز بسیار گران خواهد بود، اما نشانگر قابلیت اطمینان بالایی به جسم می دهد. برای یافتن متخصصان در چنین موردی کافی است یک عبارت جستجوی گوگل را تایپ کنید، به عنوان مثال: "انجام اکسیداسیون شیمیایی در … (یک شهر یا منطقه خاص)"، یا چیزی مشابه.
