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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.

Der Mechanismus der Passivierung ist elektrochemisch. Wenn ein reaktives Metall wie Chrom, Aluminium oder Titan Wird Metall einer oxidierenden Umgebung (wie Luft oder bestimmten Säuren) ausgesetzt, oxidiert seine Oberfläche schnell. Ist das entstehende Metalloxid stabil, dicht, porenfrei und haftet gut an der Metalloberfläche, bildet es eine schützende Passivschicht. Diese Schicht ist extrem dünn, oft nur 1–3 Nanometer, reicht aber aus, um die Korrosionsgeschwindigkeit drastisch zu verlangsamen, indem sie den direkten Kontakt zwischen dem Metall und der korrosiven Umgebung verhindert.

The stability of this passive film is dependent on the environment, particularly pH and the presence of certain ions like chlorides. For example, the chromium oxide ([latex]Cr_2O_3[/latex]) layer on stainless steel is highly effective in many environments but can be locally broken down by chloride ions, leading to Lochfraß. The breakdown and reformation of this passive layer is a dynamic process. If the film is mechanically scratched or damaged, the exposed metal will often repassivate almost instantly, a property known as self-healing.

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)
  • titanium’s Biokompatibilität In medizinische Implantate (titanium dioxide layer)
  • Eloxieren von Aluminium zum Schutz und für Farbe
  • Schutz von Siliziumwafern in der Mikroelektronik

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • selbstheilende Passivschichten mit Mikrokapseln aus Oxidationsmitteln
  • nanostructured passive films with enhanced resistance to chloride pitting
  • bioaktive Passivschichten auf medizinischen Implantaten, die die Knochenintegration fördern
  • photo-catalytic passive films (e.g., tio2) for self-cleaning surfaces
  • intelligente Beschichtungen, die als Reaktion auf Schäden eine elektrochemische Passivierung herbeiführen können
  • Passivierungstechniken für Hochentropielegierungen in extremen Umgebungen
  • laserbasierte Oberflächenbehandlungen zur Erzeugung hochstabiler und dicker Passivschichten
  • Passivierung metallischer Komponenten in Batterien der nächsten Generation zur Verlängerung der Zyklenlebensdauer
Related to: passivation, passive film, Korrosionsbeständigkeit, stainless steel, chromium oxide, titanium, anodizing, surface science.

Historischer Kontext

Passivierung

1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
1850
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
1850

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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