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Passivierung

1850
  • Christian Friedrich Schönbein
Materialwissenschaftler bei der Passivierung von Edelstahlproben in einem Labor.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Passivierung ist der Prozess, durch den ein Material „passiv“ wird, d. h. weniger anfällig für Umwelteinflüsse wie Korrosion ist. Dabei bildet sich spontan eine sehr dünne, reaktionsträge Oberfläche. Film Diese Schicht dient als Barriere und schützt das Grundmaterial vor weiteren Angriffen. Typischerweise handelt es sich dabei um eine wenige Nanometer dicke Oxid- oder Nitridschicht.

The mechanism of passivation is electrochemical. When a reactive metal like chromium, aluminum, or titanium is exposed to an oxidizing environment (like air or certain acids), its surface rapidly oxidizes. If the resulting metal oxide is stable, dense, non-porous, and well-adhered to the metal surface, it forms a protective passive layer. This layer is extremely thin, often only 1-3 nanometers, but it is sufficient to dramatically slow down the rate of corrosion by preventing direct contact between the metal and the corrosive environment.

Die Stabilität dieser Passivschicht hängt von der Umgebung ab, insbesondere vom pH-Wert und dem Vorhandensein bestimmter Ionen wie Chloriden. Beispielsweise ist die Chromoxidschicht (Cr₂O₃) auf Edelstahl in vielen Umgebungen sehr wirksam, kann aber durch Chloridionen lokal abgebaut werden, was zu Lochfraßkorrosion führt. Der Abbau und die Neubildung dieser Passivschicht sind dynamische Prozesse. Wird die Schicht mechanisch zerkratzt oder beschädigt, passiviert das freiliegende Metall oft fast sofort wieder – eine Eigenschaft, die als Selbstheilung bekannt ist.

Passivation can be a natural process or can be enhanced artificially through chemical treatments, such as dipping stainless steel in nitric or citric acid to remove free iron from the surface and encourage the formation of a more robust chromium-rich oxide layer. This process is distinct from applying a coating, as the passive layer is formed from the base metal itself.

UNESCO Nomenclature: 3314
- Werkstoffkunde

Typ

Chemischer Prozess

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Entdeckung reaktiver Metalle wie Chrom und Aluminium
  • Frühe Beobachtungen von Metallen, die in bestimmten Säuren korrosionsbeständig sind
  • Entwicklung elektrochemischer Theorien

Anwendungen

  • stainless steel’s corrosion resistance (chromium oxide layer)
  • Biokompatibilität von Titan in medizinischen Implantaten (Titandioxidschicht)
  • Eloxieren von Aluminium zum Schutz und für Farbe
  • Schutz von Siliziumwafern in der Mikroelektronik

Patente:

NA

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Verwandte Themen: Passivierung, Passivschicht, Korrosionsbeständigkeit, Edelstahl, Chromoxid, Titan, Anodisieren, Oberflächenwissenschaft.

Historischer Kontext

Passivierung

1700
1761
1807-01-01
1850
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-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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