Sự thụ động hóa là gì?

Sự thụ động hóa, trong hóa học vật lý và kỹ thuật, đề cập đến một vật liệu trở thành "thụ động", nghĩa là ít bị ảnh hưởng hoặc bị ăn mòn bởi môi trường sử dụng trong tương lai. Sự thụ động liên quan đến việc tạo ra một lớp vật liệu lá chắn bên ngoài được áp dụng như một lớp phủ vi mô, được tạo ra bởi phản ứng hóa học với vật liệu cơ bản hoặc được phép xây dựng từ quá trình oxy hóa tự phát trong không khí. Là một kỹ thuật, thụ động là việc sử dụng một lớp phủ nhẹ của vật liệu bảo vệ, chẳng hạn như oxit kim loại, để tạo ra lớp vỏ chống ăn mòn. Sự thụ động chỉ có thể xảy ra trong một số điều kiện nhất định và được sử dụng trong vi điện tử để tăng cường silic. Kỹ thuật thụ động củng cố và bảo tồn sự xuất hiện của kim loại. Trong xử lý điện hóa nước, thụ động làm giảm hiệu quả của việc xử lý bằng cách tăng điện trở mạch và các biện pháp tích cực thường được sử dụng để khắc phục hiệu ứng này, phổ biến nhất là đảo ngược cực, dẫn đến việc loại bỏ lớp vỏ bị hạn chế. Các hệ thống độc quyền khác để tránh thụ động điện cực, một số thảo luận dưới đây, là chủ đề của nghiên cứu và phát triển đang diễn ra.

Khi tiếp xúc với không khí, nhiều kim loại tự nhiên tạo thành một bề mặt cứng, tương đối trơ, như trong sự xỉn màu của bạc. Trong trường hợp của các kim loại khác, chẳng hạn như sắt, một lớp xốp hơi thô được hình thành từ các sản phẩm ăn mòn lỏng lẻo. Trong trường hợp này, một lượng đáng kể kim loại được loại bỏ, được lắng đọng hoặc hòa tan trong môi trường. Lớp phủ ăn mòn làm giảm tốc độ ăn mòn theo các mức độ khác nhau, tùy thuộc vào loại kim loại cơ bản và môi trường của nó, và đáng chú ý là chậm hơn trong không khí ở nhiệt độ phòng đối với nhôm, crom, kẽm, titan và silicon (một á kim); Vỏ ăn mòn ức chế ăn mòn sâu hơn, và hoạt động như một dạng thụ động. Lớp bề mặt trơ, được gọi là 'lớp oxit tự nhiên', thường là oxit hoặc nitride, với độ dày của lớp đơn lớp 0,1-0,3 nm (1-3) cho một kim loại quý như bạch kim, khoảng 1,5 nm (15 Å) đối với silic và gần hơn 5 nm (50 Å) đối với nhôm sau vài năm.