passivaatiokerrokset

Passivaatiokerrokset ovat ohuia, pinnalle muodostuneita tai pidettävien pintojen päälle rakennetun pinnoituksen kaltaisia kerroksia, joiden tehtävänä on vähentää pinnan kemiallista reaktiivisuutta ja estää korroosio sekä muita haitallisia reaktioita. Ne voivat syntyä itsestään ilmankosteuden ja hapen vaikutuksesta (native oxide) tai olla tarkoituksella muodostettu kemiallisen passivoinnin, anodisoinnin tai erilaisten epäorgaanisten kerrosten avulla.

Passivaatio on yleistä sekä metallien että puolijohteiden pinnalla. Metallien osalta tyypillisiä ovat oksidikerrokset, kuten kromioksidi Cr2O3 ruostumattomassa terässä ja alumiinioksidi Al2O3 alumiinissa. Puolijohteissa tavallisia passivaatiokerroksia ovat SiO2, Si3N4 ja muut oksidit, jotka tarjoavat rakenteellista vakautta sekä sähköisiä eristimiä. Passivaatio voi parantaa sekä kestävyyttä että toimintakykyä, vähentää pintaan kohdistuvan epäpuhtauden vaikutuksia ja muokata pintojen ominaisuuksia kuten kosteutta kestävyyttä, lämmönjohtavuutta tai optisia vasteita.

Formaatiotavat vaihtelevat. Spontaani oksidointi ilmassa tuottaa kevyen, ohuen kerroksen; kemialliset passivaatioaineet voivat synnyttää tiiviin, maisemallisesti kontrolloidun kerroksen. Elektrolyyttinen anodisointi, lämpöoksidaatio sekä ohutkalvojen, kuten CVD-, PVD- tai ALD-tekniikoilla muodostettavat kerrokset mahdollistavat kerroksen paksuuden ja koostumuksen tarkkaan hallinnan. Chromaatopassivointi on perinteinen, mutta ympäristölliset asetukset ovat johtaneet kromaatittomien vaihtoehtojen kehittämiseen.

Käyttökohteita ovat muun muassa ruostumattoman teräksen korroosionkeston parantaminen, puolijohteiden ja aurinkokennojen pintapassivaatio sekä optiset ja elektroniset laitteet, joissa pintapinnan reaktiivisuus pitää minimoida. Kerrosten toimivuus riippuu niiden yhtenäisyydestä, kestosta ympäristöä vastaan sekä vaaditusta suojaustason tasosta.