passiivikerroksesta

Passiivikerros on metallin pinnalle muodostuva ohut suojakerros, joka hidastaa tai estää sähkökemiallista korroosiota. Yleisimmät passiiviset kerrokset ovat oksidikerroksia, mutta niitä voi olla myös polymeri- tai muun koostumuksen sisältäviä kerroksia. Passiivikerros syntyy, kun metalli reagoi ympäristön hapen kanssa, tavallisesti ilmassa tai vesiliuoksessa.

Kerros on tiivis, kiinnittynyt ja homogeeninen, ja sen paksuus on tyypillisesti muutamasta nanometristä kymmeneen nanometriin riippuen metallista ja ympäristöstä. Passiivikerroksen tehtävä on toimia barriereina, jotka rajoittavat ionien ja elektronien liikkumista metallin ja liuoksen välillä. Tämä vähentää korroosion kestoa ja hidastaa metallin hapettumista. Joissakin tapauksissa passiivikerroksen muodostaminen on itsestään tapahtuvaa, ja kerroksen korjaantuminen on mahdollista vaurion sattuessa.

Esimerkkejä materiaaleista: ruostumattomien terästen pinnalla muodostuu kromipitoista oksidikerrosta (yleensä Cr2O3), joka parantaa kestävyyttä. Alumiinilla muodostuu tiivis Al2O3-kerros, joka suojaa aluminiumia ja voidaan vahvistaa anodisoinnilla. Tiillä muodostuu TiO2-kerros, joka tarjoaa erinomaisen korroosiosuojan. Passivointia voidaan myös tehostaa kemiallisilla tai sähköisillä käsittelyillä.

Rajoitteet ja haasteet liittyvät erityisesti kloridionien voimakkaaseen vaikutukseen, korkea lämpötila, matala pH ja mekaaninen vaurio. Näissä tilanteissa passiivikerros voi herkistyä tai paikallisesti haurastua, mikä johtaa pitting- tai crevice-korroosioon.

Passiivikerroksen ylläpito ja tutkimus ovat keskeisiä alueita materiaali- ja rakennesuunnittelussa, sillä kerroksen estovaikutus vaihtelee ympäristön mukaan ja vaikuttaa rakennusten, laitteiden sekä biomedikaalisten implanttien pitkään käyttöikään.