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Passivazione

1850
  • Christian Friedrich Schönbein
Scienziato dei materiali che esegue la passivazione su campioni di acciaio inossidabile in laboratorio.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Passivation is the process by which a material becomes ‘passive,’ meaning it is less affected by environmental factors such as corrosion. It involves the spontaneous formation of a very thin, non-reactive surface film that acts as a barrier, shielding the bulk material from further attack. This film is typically an oxide or nitride layer, a few nanometers thick.

Il meccanismo di passivazione è elettrochimico. Quando un metallo reattivo come cromo, alluminio o titanio esposto a un ambiente ossidante (come l'aria o alcuni acidi), la sua superficie si ossida rapidamente. Se l'ossido metallico risultante è stabile, denso, non poroso e ben aderente alla superficie metallica, forma uno strato protettivo passivo. Questo strato è estremamente sottile, spesso solo 1-3 nanometri, ma è sufficiente a rallentare drasticamente la velocità di corrosione impedendo il contatto diretto tra il metallo e l'ambiente corrosivo.

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 corrosione per vaiolatura. 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
- Scienza dei materiali

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Scoperta di metalli reattivi come il cromo e l'alluminio
  • Prime osservazioni di metalli resistenti alla corrosione in acidi specifici
  • Sviluppo delle teorie elettrochimiche

Applicazioni

  • stainless steel’s corrosion resistance (chromium oxide layer)
  • titanium’s biocompatibilità In impianti medici (titanium dioxide layer)
  • anodizzazione dell'alluminio per protezione e colore
  • protezione dei wafer di silicio nella microelettronica

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • strati passivi auto-riparanti che incorporano microcapsule di agenti ossidanti
  • nanostructured passive films with enhanced resistance to chloride pitting
  • strati passivi bioattivi su impianti medici che promuovono l'integrazione ossea
  • photo-catalytic passive films (e.g., tio2) for autopulente surfaces
  • rivestimenti intelligenti che possono indurre elettrochimicamente la passivazione in risposta al danno
  • tecniche di passivazione per leghe ad alta entropia in ambienti estremi
  • trattamenti superficiali basati sul laser per creare strati passivi altamente stabili e spessi
  • passivazione dei componenti metallici nelle batterie di nuova generazione per estendere la durata del ciclo
Related to: passivation, passive film, resistenza alla corrosione, stainless steel, chromium oxide, titanium, anodizing, surface science.

Contesto storico

Passivazione

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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