Metode de Protecție a Metalelor Împotriva Coroziunii

Metodele constă în acoperirea suportului cu un strat de metal, oxid, fosfat, silicat, sau cu un strat de natură organică rezistent la coroziune.

Straturi protectoare metalice

Depunerea straturilor protectoare metalice se poate realiza prin electrodepunere (galvanizare), prin cufundarea la cald, prin pulverizare, prin difuzie termică, sau prin placare.

Alte metode de depunere sau modificare a suprafaţei

- Anodizare

Este un proces de pasivare electrolitică folosit pentru creşterea stratului de oxid format la suprafaţa unui metal folosit ca anod într-un circuit electric. Anodizarea măreşte rezistenţa la coroziune, rezistenţa la uzură şi asigură o mai bună aderenţă pentru vopsele sau adezivi faţă de metalul neoxidat. Filmele anodice pot fi folosite şi cu efect estetic, fie prin straturile groase şi poroase care absorb vopselele, fie prin straturile subţiri transparente care crează efecte optice prin interferenţă sau reflexie. Anodizarea este utilizată şi pentru evitarea sudării la rece a componentelor îmbinate (şuruburi etc) sau pentru obţinerea de filme dielectrice pentru condensatoare electrolitice.

Filmele anodice se aplică în mod obşinuit pentru protejarea aliajelor din aluminiu, titan, zinc, magneziu şi niobiu. Anodizarea nu se recomandă pentru oţeluri carbon datorită exfolierii stratului de oxid. Anodizarea modifică la nivel microscopic textura suprafeţei metalului. Straturile anodizate fiind poroase necesită acoperirea lor cu un alt strat cu rol de închidere a porilor şi creştere a rezistenţei la coroziune. Datorită porozităţii, straturile deşi mai dure decât materialul substrat sunt mai puţin rezistente la uzură. Această deficienţă se poate remedia prin obţinerea unui strat mai gros de oxid şi acoperirea cu un alt strat adecvat pentru închiderea porilor. Straturile anodice sunt în general mai rezistente şi mai aderente decât cele mai multe tipuri de vopsele sau placări metalice, fiind şi mai rezistenete la fisurare sau exfoliere.

- Electroplacare

Electroplacarea este procesul prin care pe suprafaţa materialului substrat, imersat într-o soluţie electrolitică, la trecerea curentului electric se depun ionii din materialul utilizat pentru placare. Prin depunerea unui strat dintr-un anumit material se pot îmbunătăţi proprietăţile substratului, cum ar fi creşterea rezistenţei la uzură sau la coroziune, lubrifiere, îmbunătăţirea esteticii etc.

- Implantare ionică

Este o metodă prin care ionii unui material pot fi implantaţi într-un alt solid, schimbându-I proprietăţile fizice. Metoda este utilizată la fabricarea dispozitivelor semiconductoare şi la finisarea materialelor. Ionii implantaţi produc atât o schimbare chimică în substrat, atunci când sunt de altă natură decât ai substratului, cât şi o schimbare structurală (uneori o distrugere a structurii iniţiale). Pentru finisarea materialelor, implantarea ionică se utilizează pentru îmbunătăţirea proprietăţilor materialului substrat. De exemplu, ionii de azot implantaţi într-un oţel de scule produc o compresiune în suprafaţa oţelului, care măreşte rezistenţa la fisurarea prin împiedicarea propagării fisurilor. Schimbarea compoziţiei chimice poate îmbunătăţi şi rezistenţa la coroziune. Astfel de proces se aplică şi în cazul implanturilor articulare, unde se doreşte ca acestea să fie atât rezistente la coroziune chimică cât şi la uzură. Deşi nu este o metodă clasică de depunere de straturi, efectul ei poate fi similar.

- Oxidare electrolitică în plasmă (PEO, Plasma Electrolytic Oxidation)

Este un tratament electrochimic al suprafeţei unui material prin care se formează acoperiri oxidice pe metale. Este similar anodizării, dar necesită tensiuni mai mari, astfel încât este generată plasmă care modifică structura stratului oxidic. Această metodă poate fi folosită pentru a creşte straturi groase, mari de oxizi cristalini pe suprafaţa unor metale precum aluminiu, magneziu şi titan. Datorită durităţii ridicate şi continuităţii în depunere, aceste straturi oferă protecţie împotriva uzurii, coroziunii, căldurii sau pot fi izolatori electrici. Metoda nu este de acoperire propriu zisă, ca în cazul pulverizării în plasmă, ci modifică structura şi compoziţia chimică a stratului superficial al materialului de bază. Acest lucru prezintă avantajul că stratul nou format are o adeziune excelentă la substrat.

- Acoperire prin rotire (Spin Coating)

Metoda constă în aplicarea unor filme subţiri pe substraturi plane. Astfel, o cantitate mare de soluţie este aplicată pe substrat, care apoi este rotit cu viteze foarte mari, fluidul întinzându-se pe substrat sub acţiunea forţei centrifugale. Rotirea are loc până când soluţia ajunge la marginile substratului şi grosimea filmului atinge valoarea prevăzută. Solventul aplicat fiind volatil se evaporă. Grosimea filmului depinde în final atât de viteza unghiulară, cât şi de concentraţia soluţiei şi solventului. Prin această metodă se pot obţine straturi cu grosimi sub 10 nm.

- Acoperire prin imersare (Dip Coating)

Această metodă constă în imersarea substratului într-un vas cu soluţia care îl va acoperi, extragerea din vas şi uscare. Uscarea se poate face natural sau prin încălzire. Imersarea poate influenţa grosimea stratului funcţie de viteza de deplasare a substratului, cât şi de unghiul de imersare. Menţinerea în soluţie se face cu proba imersată complet şi imobilă. Scoaterea din soluţie se face cu viteză constantă. Cu cât viteza este mai mare, cu atât stratul este mai gros. Prin această metodă se pot depune atât materiale ceramice cât şi materiale polimerice.

- Acoperire prin metoda de depunere prin evaporare cu laser pulsat asistat de matrice (MAPLE, Matrix assisted pulsed laser evaporation).