Khả năng chống ăn mòn của tấm thép không gỉ có liên quan chặt chẽ đến "màng thụ động" hình thành trên bề mặt của chúng. Sự thụ động đề cập đến sự hình thành của một màng oxit dày đặc trên bề mặt thép không gỉ một cách tự nhiên hoặc thông qua xử lý hóa học. Phim oxit này chủ yếu bao gồm oxit crom (CR₂O₃), có thể ngăn ngừa hiệu quả độ ẩm, oxy và các chất ăn mòn khác phản ứng với bề mặt thép không gỉ. Do đó, màng thụ động đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.
Phim thụ động là một lớp bảo vệ rất mỏng và cứng, thường chỉ dày một vài nanomet. Phim chủ yếu được hình thành bởi sự kết hợp giữa crom và oxy, có thể bao phủ bề mặt thép không gỉ và bảo vệ nó khỏi phản ứng với các chất ăn mòn trong môi trường (như nước, oxy trong không khí, ion clorua, v.v.). Trong hầu hết các điều kiện môi trường phổ biến, bộ phim thụ động này tự sửa chữa và ngay cả khi bề mặt bị hư hại, nó có thể phục hồi nhanh chóng và tiếp tục đóng vai trò bảo vệ.
Vai trò của thụ động có thể được hiểu từ các khía cạnh sau:
Màng thụ động có thể ngăn ngừa hiệu quả sự xuất hiện của các phản ứng oxy hóa và ăn mòn, do đó thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều môi trường khác nhau (như axit, kiềm, khí hậu biển, v.v.). Ngay cả trong môi trường có hàm lượng ion clorua cao, lớp thụ động vẫn có thể hoạt động như một rào cản để ngăn chặn sự ăn mòn được tăng tốc.
Nếu bề mặt của màng thụ động bị hư hại, crom lộ ra sẽ phản ứng với oxy để tái tạo màng thụ động. Tài sản tự phục hồi này cho phép thép không gỉ duy trì khả năng chống ăn mòn tốt trong một thời gian dài, đặc biệt là trong môi trường làm việc khắc nghiệt.
Phim thụ động của thép không gỉ có thể được tăng cường thông qua xử lý hóa học (như điều trị ngâm và thụ động), do đó cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn của nó. Điều trị thụ động thường liên quan đến các bước sau:
Pickling là một quá trình loại bỏ lớp oxit, hồ sơ sắt và tạp chất trên bề mặt thép không gỉ thông qua dung dịch axit (như axit nitric hoặc axit hydrofluoric). Sau khi loại bỏ các tạp chất này, một màng thụ động đồng nhất và dày đặc hơn có thể được hình thành trên bề mặt thép không gỉ.
Sau khi ngâm, bề mặt của thép không gỉ thường được xử lý bằng dung dịch thụ động (như dung dịch chứa axit nitric) để giúp tạo thành màng thụ động ổn định và bền hơn và cải thiện khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.
Các loại thép không gỉ khác nhau (như 304, 316, 430, v.v.) cũng cho thấy khả năng chống ăn mòn khác nhau sau khi thụ động. Các thép không gỉ Austenitic như 304 và 316, vì chúng chứa tỷ lệ crom và niken cao hơn, có thể tạo thành một màng thụ động mạnh hơn và có khả năng chống ăn mòn tốt hơn. Tuy nhiên, 430 thép không gỉ (loại ferritic) có khả năng chống ăn mòn tương đối kém do hàm lượng crom thấp.
Hiệu quả của màng thụ động đặc biệt quan trọng trong môi trường chứa clorua. Các ion clorua (như clo trong nước biển) có thể phá hủy màng thụ động trên bề mặt thép không gỉ, gây ăn mòn cục bộ và rỗ. Do đó, các vật liệu hợp kim chống ăn mòn cao như thép không gỉ 316, bởi vì chúng chứa các yếu tố như molybdenum (MO), có thể chống lại sự xói mòn của các ion clorua.
Thép không gỉ đã bị thụ động có thể duy trì khả năng chống ăn mòn mạnh trong quá trình sử dụng lâu dài. Tuy nhiên, nếu màng thụ động trên bề mặt thép không gỉ bị hư hại về thể chất hoặc bị tấn công hóa học, màng thụ động có thể mất tác dụng bảo vệ của nó, khiến thép không gỉ dễ bị ăn mòn.
Bị thụ động là một bước quan trọng trong việc cải thiện khả năng chống ăn mòn của các tấm thép không gỉ. Với điều trị thụ động thích hợp, thép không gỉ có thể duy trì khả năng chống ăn mòn lâu dài trong các môi trường khắc nghiệt khác nhau. Sự hiện diện của màng thụ động cho phép bề mặt thép không gỉ có khả năng tự sửa chữa và có thể cô lập một cách hiệu quả các chất ăn mòn. Do đó, nó rất quan trọng đối với tuổi thọ dài hạn của thép không gỉ.
Tuy nhiên, màng thụ động không phải là thuốc chữa bách bệnh, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt (như nồng độ cao của các ion clorua, axit mạnh hoặc nhiệt độ cao), sự ăn mòn cục bộ vẫn có thể xảy ra. Do đó, việc chọn đúng quy trình xử lý vật liệu và bề mặt, cũng như bảo trì và chăm sóc hợp lý, có thể đảm bảo hiệu suất tốt nhất của các tấm thép không gỉ.
