Corrosion bedeutet auf Lateinisch „Korrosion“, dies erklärt leicht die Essenz dieses Begriffs. Aus wissenschaftlicher Sicht ist Korrosion ein Prozess der spontanen Zerstörung von Metallen aufgrund chemischer und physikalisch-chemischer Wechselwirkungen mit der Umgebung.
Der Grund für das Starten dieses Prozesses ist die mangelnde thermodynamische Stabilität eines bestimmten Metalls, wenn es Substanzen ausgesetzt wird, die damit in Kontakt kommen.
Der Hauptvorteil dieser Methode ist die Möglichkeit, beliebige synthetische Nassreiniger zu verwenden.
Kathodischer Korrosionsschutz von Metallen
Der kathodische Korrosionsschutz von Metallen kann einer der wichtigsten aktiven Methoden zugerechnet werden. Das Wesen dieser Methode ist wie folgt: Dem Produkt wird ein elektrischer Strom mit negativer Ladung zugeführt, der die Teile der Elemente (die von Korrosion betroffen sind) polarisiert und sie dadurch näher zusammenbringt. Der Pluspol der Stromquelle ist mit der Anode verbunden, was die Korrosion der Struktur auf nahezu Null reduziert. Im Laufe der Zeit bricht die Anode zusammen, sodass sie regelmäßig gewechselt werden muss.
Der kathodische Schutz kann in mehrere Optionen unterteilt werden:
- Polarisierung von einer externen elektrischen Stromquelle;
- Kontakt mit einem Metall, das ein negativeres elektrisches Potential für freie Korrosion in einer bestimmten Umgebung hat;
- Abnahme der kathodischen Schutzrate.
Die Polarisation von einer externen elektrischen Stromquelle wird ziemlich oft verwendet, um die Strukturen zu schützen, die sich im Wasser oder im Boden befinden. Die vorgestellte Art des Korrosionsschutzes eignet sich am besten für Zinn, Zink, Aluminium, Kupfer, Titan, Blei und Stahl (Hochchrom, Kohlenstoff, Legierung).
Als externe Stromquelle dienen hier die kathodischen Schutzstationen, bestehend aus Gleichrichter, Anoden-Erdelektroden, einer Stromzuführung zum geschützten Bauwerk, einer Bezugselektrode und einem Anodenkabel.
Der kathodische Korrosionsschutz kann sowohl eigenständig als auch in zusätzlicher Form eingesetzt werden. Es ist zu beachten, dass das kathodische Schutzverfahren auch Nachteile hat. Dazu gehört die Gefahr des Überschutzes, d. h. es hat eine starke Verschiebung des Potentials des Schutzobjekts in die negative Richtung stattgefunden, was die Zerstörung von Schutzschichten, Korrosionsrisse und Wasserstoffversprödung des Metalls mit sich bringt.
Schützender Schutz von Metall gegen Korrosion
Der Korrosionsschutz ist eine Art kathodischer Schutz. Bei dieser Art des Schutzes wird ein Metall mit einem negativeren elektrischen Potential an der Struktur oder dem Metall angebracht. Dabei wird der Zerstörungsprozess nicht an der Struktur selbst, sondern an der Lauffläche beobachtet. Nach einer gewissen Zeit korrodiert der Protektor und muss durch einen neuen ersetzt werden.
Trittschutz wird am häufigsten in Fällen verwendet, in denen ein kleiner Übergangswiderstand zwischen dem Schutz und der Umgebung besteht.
Protektoren unterscheiden sich hinsichtlich der schützenden Aktionsradien. Sie richten sich nach dem maximal möglichen Abstand, bei dem der Protektor entfernt werden kann, sofern die Schutzwirkung erhalten bleibt.
Diese Art des Schutzes wird am häufigsten in Fällen verwendet, in denen es unmöglich oder schwierig (teuer) ist, eine Metallstruktur mit Strom zu versorgen. Protektoren können verwendet werden, um Strukturen in neutralen Umgebungen zu schützen, wie beispielsweise Meerwasser, Flusswasser, Luft, Boden und dergleichen.
Protektoren werden aus folgenden Metallen hergestellt: Zink, Aluminium, Magnesium, Eisen. Reine Metalle können die ihnen zugeschriebenen Schutzfunktionen nicht vollständig erfüllen und erfordern daher eine zusätzliche Legierung bei der Herstellung von Protektoren.
Praktische Methoden sowie eine Liste geeigneter Werkzeuge und Produkte für die Reinigung einer Acrylwanne werden beschrieben.
Aus all dem können wir schließen, dass die moderne Wissenschaft der Korrosion von Metallen sowie deren Bekämpfung ziemlich erfolgreich sind. Bis heute werden in vielen Ländern neue, zunehmende Mengen von Metallprodukten in die Produktion eingeführt, und infolgedessen steigen die Verluste jedes Jahr in Form von Millionen Tonnen korrodiertem Metall und enormen Geldverlusten, die für den Kampf ausgegeben wurden Korrosion. All dies deutet darauf hin, dass die wissenschaftliche Forschung in diesem Bereich äußerst relevant und wichtig ist.
Das Problem, Metalle vor Korrosion zu schützen, entstand fast zu Beginn ihrer Verwendung. Mit Hilfe von Fetten, Ölen und später Beschichtungen mit anderen Metallen und vor allem niedrig schmelzendem Zinn versuchte man, Metalle vor atmosphärischen Einflüssen zu schützen. In den Schriften des altgriechischen Historikers Herodot (5. Jh. v. Chr.) wird bereits die Verwendung von Zinn als Korrosionsschutz für Eisen erwähnt.
Die Aufgabe der Chemiker war und ist es, das Wesen von Korrosionsphänomenen aufzuklären, Maßnahmen zu entwickeln, die ihren Verlauf verhindern oder verlangsamen. Die Korrosion von Metallen vollzieht sich nach den Naturgesetzen und kann daher nicht vollständig eliminiert, sondern nur verlangsamt werden.
Abhängig von der Art der Korrosion und den Bedingungen ihres Auftretens werden verschiedene Schutzmethoden angewendet. Die Wahl der einen oder anderen Methode wird durch ihre Wirksamkeit in diesem speziellen Fall sowie durch die wirtschaftliche Machbarkeit bestimmt.
legieren
Es gibt eine Möglichkeit, die Korrosion von Metallen zu reduzieren, die nicht streng dem Schutz zugeschrieben werden kann. Dieses Verfahren dient dazu, Legierungen zu erhalten, was als Legieren bezeichnet wird. Gegenwärtig wurde eine große Anzahl von rostfreien Stählen durch Hinzufügen von Nickel, Chrom, Kobalt usw. zu Eisen hergestellt.Tatsächlich rosten solche Stähle nicht, aber ihre Oberflächenkorrosion tritt auf,wenn auch mit einer geringen Rate. Es zeigte sich, dass sich bei Verwendung von Legierungszusätzen die Korrosionsbeständigkeit schlagartig ändert. Es wurde eine als Tammann-Regel bezeichnete Regel aufgestellt, nach der ein starker Anstieg der Korrosionsbeständigkeit von Eisen bei Einführung eines Legierungszusatzes in einer Menge von 1/8 Atombruch, dh einem Atom des Legierungszusatzes, beobachtet wird fällt auf acht Eisenatome. Es wird angenommen, dass bei einem solchen Verhältnis von Atomen ihre geordnete Anordnung im Kristallgitter der festen Lösung auftritt, was die Korrosion behindert.
Schutzfolien
Eine der gebräuchlichsten Arten, Metalle vor Korrosion zu schützen, ist das Aufbringen von Schutzfilmen auf ihre Oberfläche: Lack, Farbe, Emaille und andere Metalle. Farbbeschichtungen sind für ein breites Spektrum von Menschen am zugänglichsten. Lacke und Farben haben eine geringe Gas- und Dampfdurchlässigkeit sowie wasserabweisende Eigenschaften, sodass sie den Zugang von Wasser, Sauerstoff und aggressiven Bestandteilen aus der Atmosphäre zur Metalloberfläche verhindern. Das Beschichten der Metalloberfläche mit einer Lackschicht schließt Korrosion nicht aus, sondern dient ihr nur als Barriere, d. h. sie verlangsamt den Korrosionsprozess nur. Deshalb ist die Qualität der Beschichtung wichtig - Schichtdicke, Porosität, Gleichmäßigkeit, Durchlässigkeit, Quellfähigkeit in Wasser, Haftfestigkeit (Adhäsion). Die Qualität der Beschichtung hängt von der Gründlichkeit der Oberflächenvorbereitung und der Art des Auftragens der Schutzschicht ab. Zunder und Rost müssen von der Oberfläche des beschichteten Metalls entfernt werden. Andernfalls verhindern sie eine gute Haftung der Beschichtung auf der Metalloberfläche. Schlechte Beschichtungsqualität wird oft mit erhöhter Porosität in Verbindung gebracht. Sie tritt häufig während der Bildung einer Schutzschicht als Folge der Lösungsmittelverdunstung und der Entfernung von Härtungs- und Abbauprodukten (während der Filmalterung) auf. Daher wird in der Regel empfohlen, nicht eine dicke Schicht, sondern mehrere dünne Schichten der Beschichtung aufzutragen. In vielen Fällen führt eine Erhöhung der Schichtdicke zu einer Schwächung der Haftung der Schutzschicht auf dem Metall. Lufteinschlüsse und Blasen richten großen Schaden an. Sie entstehen, wenn die Qualität des Beschichtungsvorgangs gering ist.
Zur Verringerung der Wasserbenetzbarkeit werden Lackbeschichtungen teilweise wiederum mit Wachsverbindungen oder siliciumorganischen Verbindungen geschützt. Lacke und Farben schützen am wirksamsten vor atmosphärischer Korrosion. Zum Schutz von unterirdischen Bauwerken und Bauwerken sind sie in den meisten Fällen ungeeignet, da eine mechanische Beschädigung der Schutzschichten bei Bodenkontakt schwer zu verhindern ist. Die Erfahrung zeigt, dass die Lebensdauer von Lacken unter diesen Bedingungen kurz ist. Als wesentlich praktischer hat sich herausgestellt, dicke Schichten aus Steinkohlenteer (Bitumen) zu verwenden.
In einigen Fällen spielen Farbpigmente auch die Rolle von Korrosionsinhibitoren (Inhibitoren werden später besprochen). Zu diesen Pigmenten gehören Chromate von Strontium, Blei und Zink (SrCrO4, PbCrO4, ZnCrO4).
Grundierung und Phosphatierung
Grundierungen werden oft unter der Farbschicht aufgetragen. Die in seiner Zusammensetzung enthaltenen Pigmente müssen auch hemmende Eigenschaften haben. Wenn das Wasser durch die Grundierungsschicht fließt, löst es einen Teil des Pigments und wird weniger korrosiv. Unter den für Böden empfohlenen Pigmenten gilt Mennige Pb3O4 als das wirksamste.
Anstelle einer Grundierung wird manchmal eine Phosphatierung der Metalloberfläche durchgeführt. Dazu werden Lösungen von Eisen(III)-, Mangan(II)- oder Zink(II)-Orthophosphaten, die Orthophosphorsäure H3PO4 selbst enthalten, mit einem Pinsel oder Sprühgerät auf eine saubere Oberfläche aufgetragen. Unter Werksbedingungen wird 30-90 Minuten bei 99-970 C phosphatiert. Das sich in der phosphatierten Mischung lösende Metall und die auf seiner Oberfläche verbleibenden Oxide tragen zur Bildung der Phosphatschicht bei.
Für die Phosphatierung der Oberfläche von Stahlprodukten wurden mehrere unterschiedliche Präparate entwickelt. Die meisten von ihnen bestehen aus einer Mischung von Mangan- und Eisenphosphaten. Das vielleicht gebräuchlichste Präparat ist Majef, eine Mischung aus Mangandihydrophosphaten Mn(H2PO4)2, Eisen Fe(H2PO4)2 und freier Phosphorsäure. Der Name des Arzneimittels besteht aus den Anfangsbuchstaben der Bestandteile der Mischung. Majef ist ein feinkristallines Pulver von weißer Farbe mit einem Verhältnis zwischen Mangan und Eisen von 10:1 bis 15:1. Es besteht zu 46-52 % aus P2O5; nicht weniger als 14 % Mn; 0,3-3 % Fe. Beim Phosphatieren mit Mazhef wird ein Stahlprodukt in seine Lösung gegeben und auf etwa hundert Grad erhitzt. In der Lösung löst sich Eisen unter Freisetzung von Wasserstoff von der Oberfläche und es bildet sich eine dichte, dauerhafte und wasserlösliche Schutzschicht aus grauschwarzem Mangan und Eisenphosphaten auf der Oberfläche. Wenn die Schichtdicke einen bestimmten Wert erreicht, hört die weitere Auflösung des Eisens auf. Ein Phosphatfilm schützt die Oberfläche des Produkts vor atmosphärischen Niederschlägen, ist aber nicht sehr wirksam gegenüber Salzlösungen und sogar Lösungen schwacher Säuren. Daher kann ein Phosphatfilm nur als Grundierung für das nachfolgende Auftragen von organischen Schutz- und Dekorationsbeschichtungen - Lacken, Farben, Harzen - dienen. Der Phosphatierungsprozess dauert 40-60 Minuten. Zur Beschleunigung werden 50-70 g/l Zinknitrat in die Lösung eingebracht. In diesem Fall wird die Zeit um das 10-12-fache verkürzt.
Elektrochemischer Schutz
Unter Produktionsbedingungen wird auch ein elektrochemisches Verfahren angewendet - Behandlung von Produkten mit Wechselstrom in einer Lösung von Zinkphosphat bei einer Stromdichte von 4 A / dm2 und einer Spannung von 20 V und bei einer Temperatur von 60-700 C. Phosphatbeschichtungen sind ein fest mit der Oberfläche verbundenes Gitter aus Metallphosphaten. Phosphatschichten allein bieten keinen zuverlässigen Korrosionsschutz. Sie werden hauptsächlich als Untergrund für die Lackierung verwendet und sorgen für eine gute Haftung der Farbe auf Metall. Außerdem reduziert die Phosphatschicht Korrosionsschäden durch Kratzer oder andere Defekte.
Silikatbeschichtungen
Um Metalle vor Korrosion zu schützen, werden Glas- und Porzellanemails verwendet, deren Wärmeausdehnungskoeffizient nahe dem der beschichteten Metalle liegen sollte. Die Emaillierung erfolgt durch Auftragen einer wässrigen Suspension auf die Oberfläche der Produkte oder durch Trockenpudern. Auf die gereinigte Oberfläche wird zunächst eine Grundierungsschicht aufgetragen und in einem Brennofen gebrannt. Anschließend wird eine Schicht Integumentärschmelz aufgetragen und der Brand wiederholt. Die gebräuchlichsten Glasemails sind transparent oder abgeschreckt. Ihre Bestandteile sind SiO2 (Grundmasse), B2O3, Na2O, PbO. Außerdem werden Hilfsstoffe eingeführt: Oxidationsmittel für organische Verunreinigungen, Oxide, die die Haftung von Emaille auf der zu emaillierenden Oberfläche fördern, Schalldämpfer, Farbstoffe. Das Emailmaterial wird durch Schmelzen der Ausgangskomponenten, Mahlen zu Pulver und Zugabe von 6-10% Ton erhalten. Emailbeschichtungen werden hauptsächlich auf Stahl aufgetragen, aber auch auf Gusseisen, Kupfer, Messing und Aluminium.
Emaille haben hohe Schutzeigenschaften, die auf ihre Undurchlässigkeit gegenüber Wasser und Luft (Gase) auch bei längerem Kontakt zurückzuführen sind. Ihre wichtige Eigenschaft ist die hohe Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen. Zu den Hauptnachteilen von Emailbeschichtungen gehört die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen und thermischen Schocks. Bei längerem Gebrauch kann auf der Oberfläche von Emailbeschichtungen ein Netzwerk von Rissen auftreten, das Feuchtigkeit und Luftzugang zum Metall ermöglicht, wodurch Korrosion beginnt.
Seit Zehnhundert Jahren hat die Menschheit eine Vielzahl von Technologien um sich herum aufgebaut. Aber die Ära, als die Menschen lernten, wie man Metall abbaut und verarbeitet, war der Anfang für eine so breite Entwicklung. Dank seiner Eigenschaften wurde es möglich, große technologische Höhen zu erreichen, Fahrzeuge zu bauen, die eine Person ans andere Ende der Welt bringen konnten, Waffen, um sich zu verteidigen. Aber jetzt hat die Technologie ein solches Niveau erreicht, dass einige Mechanismen andere erzeugen.
Obwohl Metall im Mittelpunkt aller (oder fast aller) Technologien steht, ist es nicht das perfekteste Material. Mit der Zeit und dem Einfluss der Umwelt darauf neigt es zum Rosten. Dieses Phänomen verursacht mehr Schäden an diesem Material und verschlechtert dadurch den Betrieb von Geräten, was oft zu einem Unfall oder einer Katastrophe führen kann. Dieser Artikel erklärt alles über das Rosten von Stahl, wie dieser Prozess abläuft und was zu tun ist, um ihn zu vermeiden (oder zu beseitigen).
Was ist Rost?
„Rost“ – so nennt man jede Art der Zerstörung dieses Materials im Alltag. Konkret sind dies die Rötungen, die sich nach der Reaktion mit Sauerstoff auf dem Metall bilden. Oxidation wirkt sich nachteilig auf dieses Material aus, macht es spröde, löst Kanten und verringert seine Härte sowie Leistung.
Daher verwenden viele Betriebe unterschiedliche Formulierungen, um die Reibung zu verringern, vor Korrosion und anderen negativen Umwelteinflüssen zu schützen. Dazu später mehr. Um mit dem Schutz vor einer solchen Exposition fortzufahren, verstehen Sie vorsichtig, wie sich "Fäulnis" auf Stahl auswirkt und wie es sein Kristallgitter tötet.
Natürliche Zerstörung kann eine Vielzahl von Schäden verursachen:
- Vollständiger Schaden;
- Verletzung der Dichte des Kristallgitters;
- Selektiver Schaden;
- Untergrund.
Je nach Art des Schadens können unterschiedliche Methoden zum Umgang mit Korrosion angewendet werden. Jeder der möglichen Schäden schadet auf seine Weise und ist in verschiedenen Bereichen der Technik und Produktion nicht akzeptabel. Im Energiesektor ist eine solche Zerstörung im Allgemeinen nicht akzeptabel (dies kann zu Gaslecks, Ausbreitung von Strahlung usw. führen).
Videoclip darüber, was Rost ist und wie man sich davor schützt:
Rostbelastung
Um effektiv Mechanismen auswählen zu können, die der Zerstörung der Metallstruktur entgegenwirken, ist es notwendig zu verstehen, wie Rost selbst funktioniert. Es kann zwei Arten geben: chemisch und elektrochemisch.
Die erste – chemische – kann dem Prozess zugeschrieben werden, wie die Oberfläche der Probe einfach unter dem Einfluss der Umgebung (meistens Gase) zerstört wird. Solcher Rost auf Metall braucht sehr lange, um sich zu bilden, und ist normalerweise sehr leicht zu vermeiden. Das Teil muss gereinigt und mit Korrosionsschutzbeschichtungen (Farben, Lacke usw.) versehen werden.
Darüber hinaus tritt dieser Prozess der Eisenzersetzung in feuchter, nasser Umgebung sowie bei Kontakt mit organischen Substanzen wie beispielsweise Öl auf. Der letzte Fall ist besonders zu beachten, da Rost auf Bohrinseln nicht akzeptabel ist.
Elektrochemische Korrosion ist seltener und tritt in Elektrolyten auf. Nur kommt es in diesem Fall nicht auf die Umgebung an, sondern auf den Strom, der durch die Elektrifizierung entsteht. Er ist es, der das Metall und seine Oberfläche (größtenteils) zerstört. Daher ist es leicht an der krümeligen Oberfläche des Metalls zu unterscheiden.
Um das Metall vor Rost zu schützen, müssen Sie all diese Merkmale berücksichtigen.
Wie erstelle ich den richtigen Schutz?
Korrosion von Metallen und Schutzmethoden sind eng miteinander verbunden. Daher lassen sich alle Schutzverfahren in nur zwei Gruppen einteilen: das Verbessern des Metalls während der Produktion und das Aufbringen eines Schutzes während des Betriebs. Die erste umfasst Änderungen in der chemischen Zusammensetzung, die das Teil widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse machen. Solche Geräte oder Gegenstände benötigen keinen zusätzlichen Schutz.
Die zweite Schutzgruppe umfasst verschiedene Beschichtungen und Isolierungen des Arbeitsprozesses. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Zerstörung zu vermeiden: Vermeiden Sie die Umgebung, die sie provoziert, oder fügen Sie etwas hinzu, das dazu beiträgt, die Ausbreitung von Metallschäden unabhängig von Umgebung und Umgebung zu beseitigen. Zu Hause ist nur die zweite Option möglich, da eine Person ohne spezielle Ausrüstung, einen Ofen und andere Dinge ein bereits fertiges Produkt einfach nicht beeinflussen kann.
Wie man sich auf Rost vorbereitet
Bei der Herstellung von Metallprodukten gibt es zwei Möglichkeiten, Korrosion zu entfernen oder deren Auftreten zu minimieren. Dazu werden der Struktur entweder Substanzen (Zink, Kupfer usw.) zugesetzt, die gegen Gase und andere negative Reizstoffe beständig sind. Oft findet man auch den gegenteiligen Effekt.
Wie bereits erwähnt, gibt es eine solche Korrosionsart als selektiv. Es zerstört bestimmte Items im Item Store. Wie Sie wissen, besteht ein Metall aus verschiedenen Atomen, die Elemente bilden, die jeweils unterschiedlich stark anfällig für negative Einflüsse sind. Bei Eisen ist es zum Beispiel Schwefel. Damit ein Teil aus diesem Material möglichst lange hält, wird Schwefel aus seiner chemischen Zusammensetzung entfernt, womit die selektive Trennung der Struktur beginnt. Zu Hause ist eine so zuverlässige Methode nicht möglich.
Ein weiterer Korrosionsschutz ist möglicherweise in Produktion. Während der Produktion werden spezielle Beschichtungen aufgebracht, die die Oberfläche vor äußeren Beschädigungen durch eine chemische Reaktion schützen. Die hier verwendeten Konstruktionsmaterialien können nur in Produktion sein, da es fast unmöglich ist, sie öffentlich zu erwerben. Außerdem wird ein solches Auftragen oft auf automatischen Linien durchgeführt, was die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit der Beschichtung des Materials erhöht.
Aber egal, wie das Metall verbessert wird, dieses Material unterliegt immer noch dem Unterdruck von Feuchtigkeit, Luft, verschiedenen Gasen und verschlechtert sich während des Betriebs. Daher ist ein Korrosionsschutz erforderlich, der ihn nicht nur beeinträchtigt, sondern auch vor der Außenwelt schützt.
Sauerstoff spielt eine wichtige Rolle bei der Ausbreitung von Rost. Der Schutz von Metallen vor Korrosion ist auch eine Verlangsamung und nicht nur Verhinderung der Ausbreitung eines solchen negativen Phänomens. Dazu werden spezielle Moleküle in die Struktur der Umgebung eingebracht - Inhibitoren - die, indem sie in die Oberfläche des Metalls eindringen, eine Art Schutzschild dafür bilden.
Häufig wird auch Korrosionsschutzfolie verwendet, die auf unterschiedliche Weise aufgebracht werden kann. Aber es ist am einfachsten (und am zuverlässigsten), wenn es durch Sprühen aufgetragen wird. Dazu werden verschiedene polymere Materialien, Farben, Lacke und dergleichen verwendet. Sie umhüllen das Teil auch und begrenzen den Zugang der zerstörerischen Umgebung zu ihm. Der Kampf gegen Metallkorrosion kann trotz der Ähnlichkeit im Prozess sehr vielfältig sein. Dieser chemische Prozess ist unvermeidlich und fast immer erfolgreich. Deshalb wird so viel Aufwand betrieben, um Korrosion zu verhindern. Im Hinblick darauf können Schutzverfahren kombiniert werden.
Dies sind die wichtigsten Schutzmethoden. Sie sind beliebt wegen ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und Bequemlichkeit. Dazu gehört auch das Beschichten mit Lacken und Emails, aber darüber etwas weniger.
So schmieren die Arbeiter beispielsweise vor dem Auftragen von Farbe oder Emaille das Produkt mit einer Grundierung, damit sich die Farbe besser auf der Oberfläche „legt“ und keine Feuchtigkeit zwischen ihr und dem Produkt verbleibt (die die Grundierung aufnimmt). Diese Methoden zum Schutz von Metallen vor Korrosion werden nicht immer in der Produktion durchgeführt. Haushaltswerkzeuge reichen aus, um solche Operationen selbst durchzuführen.
Korrosionsschutz ist manchmal sehr ungewöhnlich. Zum Beispiel, wenn ein Metall durch ein anderes geschützt wird. Auf diese Technik wird oft zurückgegriffen, wenn die chemische Legierung nicht geändert werden kann. Seine Oberfläche ist mit einem anderen Material bedeckt, das mit Elementen durchsetzt ist, die gegen korrosive Einflüsse beständig sind. Diese sogenannte Korrosionsschutzschicht hilft, die Oberfläche des empfindlicheren Materials sehr sicher zu halten. Beispielsweise kann die Beschichtung aus Chrom bestehen.
Dazu gehört auch der schützende Schutz von Metallen vor Korrosion. In diesem Fall wird die zu schützende Oberfläche mit einem Metall beschichtet, das eine geringe elektrische Leitfähigkeit hat (was eine der Hauptursachen für Korrosion ist). Dies gilt jedoch, wenn der Kontakt mit der Umgebung minimiert wird. Daher wird ein solcher Schutz von Metallen vor Rost und anderen gefährlichen chemischen Prozessen beispielsweise in Kombination mit Inhibitoren verwendet.
Solche Schutzverfahren werden verwendet, um mechanische Einflüsse zu vermeiden. Es ist schwer zu sagen, wie man das Metall am zuverlässigsten schützt. Jede Methode kann ihre positiven Ergebnisse liefern.
Wie bekomme ich eine gute Abdeckung?
Es liegt nicht immer in der Verantwortung der Hersteller, Metall vor Korrosion zu schützen. Oft müssen Sie sich selbst um ein solches Produkt kümmern, und dann ist das Beschichten das beste Schema zur Verbesserung der Haltbarkeit des Teils.
Zunächst einmal muss es absolut sauber sein. "Schmutzig" beinhaltet:
- Ölrückstände
- Oxide
Beseitigen Sie sie richtig und vollständig. Sie müssen beispielsweise eine spezielle Flüssigkeit auf Alkohol- oder Benzinbasis einnehmen, damit das Wasser die Struktur nicht zusätzlich beschädigt. Außerdem kann Feuchtigkeit auf der Oberfläche verbleiben und die darauf aufgetragene Farbe wird ihre Funktionen einfach nicht erfüllen.
In einer geschlossenen Umgebung (zwischen der Oberfläche und der Farbe) entwickelt sich die Korrosion von Eisen noch aktiver, so dass ein solcher Schutz des Metalls vor Korrosion ihm eher schadet als ihm hilft. Daher ist es wichtig, auch Feuchtigkeit zu vermeiden. Nach dem Entfernen des Schmutzes muss dieser getrocknet werden.
Danach können Sie die gewünschte Beschichtung auftragen. Aber dennoch ist es der beste Weg, sich zu Hause vor Rost zu schützen. Obwohl es verschiedene Möglichkeiten gibt, Metalle vor Korrosion zu schützen, sollten Sie immer daran denken, dass eine falsche Verwendung zu Problemen führen kann. Daher müssen Sie sich nichts Außergewöhnliches einfallen lassen, sondern bereits bewährte und zuverlässige Methoden zum Schutz von Metallen vor Korrosion anwenden.
Es ist auch erwähnenswert, dass die Oberfläche des Geräts auf verschiedene Arten bearbeitet werden kann:
- Chemisch
- elektrochemisch
- Mechanisch
Letzteres ist die einfachste Methode, um Korrosion zu stoppen. Die ersten beiden Punkte der Liste sind (technisch gesehen) komplexere Prozesse, bei denen der Korrosionsschutz zuverlässiger wird. Schließlich entfetten sie das Metall, was es bequemer macht, eine Schutzschicht darauf aufzutragen. Bis zur Beschichtung sollten nicht mehr als 6-7 Stunden vergehen, da während dieser Zeit der Kontakt mit dem Medium das vorherige Ergebnis vor der Verarbeitung „wiederherstellt“.
Der Korrosionsschutz muss größtenteils im Werk und während der Produktion erfolgen. Aber Sie müssen sich nicht allein darauf verlassen. Ein selbstgemachtes Korrosionsschutzmittel schadet auch nicht.
Kann man Korrosion dauerhaft beseitigen?
Trotz der Einfachheit der Antwort sollte sie detailliert sein. Korrosion und Korrosionsschutz von Metallen sind nicht voneinander zu trennen, da sie auf der chemischen Zusammensetzung sowohl des Produktes selbst als auch seiner umgebenden Atmosphäre beruhen. Kein Wunder, dass sich die Methoden zur Korrosionsbekämpfung genau an diesen Indikatoren orientieren. Sie entfernen entweder „schwache“ Partikel des Kristallgitters (oder fügen zuverlässigere Einschlüsse hinzu) oder sie helfen, die Oberfläche des Produkts vor Gasen und äußeren Einflüssen zu „verstecken“.
Korrosionsschutz ist nichts Heikles. Es basiert auf einfacher Chemie und den Gesetzen der Physik, die auch darauf hinweisen, dass es unmöglich ist, Prozesse in der Wechselwirkung von Elementen zu vermeiden. Der Korrosionsschutz verringert die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ergebnisses, erhöht die Haltbarkeit des Metalls, rettet es jedoch nicht vollständig. Was auch immer es ist, es muss noch aktualisiert, verbessert und kombiniert werden, und es sollten zusätzliche Methoden zum Schutz von Metallen vor Korrosion angewendet werden.
Es ist möglich zu sagen, wie Korrosion verhindert werden kann, aber es lohnt sich nicht, sicherzustellen, dass Eisen überhaupt nicht davon betroffen ist. Die Beschichtung eignet sich auch für die zerstörerische Kraft der umgebenden Welt, und wenn diese nicht überwacht wird, gelangen Gase und Feuchtigkeit an die darunter verborgene geschützte Oberfläche. Korrosion und Schutz von Metallen sind unerlässlich (sowohl in der Produktion als auch während des Betriebs), aber es muss auch mit Bedacht damit umgegangen werden.
Korrosion verursacht enorme Verluste. Dadurch verlieren Metallprodukte ihre wertvollen technischen Eigenschaften. Daher sind Korrosionsschutzmaßnahmen sehr wichtig.
Sie sind sehr vielfältig und beinhalten folgende Methoden:
1. Oberflächenschutzbeschichtungen von Metallen. Sie sind metallisch und nichtmetallisch. Metallbeschichtungen wiederum werden unterteilt in: galvanisch; durch Eintauchen in die Schmelze gewonnen; Metallverkleidung; Diffusion und isotherm abgeschieden. Nichtmetallische Beschichtungen sind: Silikat (emailliert); Phosphat; Keramik, Polymer: Farbe und Pulver.
4. Desoxygenierung von Wasser.
5. Herstellung von Legierungen mit Korrosionsschutzeigenschaften.
Die Metallgalvanisierung isoliert das Metall von der äußeren Umgebung. Sie werden elektrolytisch aufgebracht, wobei die Elektrolytzusammensetzung, die Stromdichte und die Mediumstemperatur ausgewählt werden. Das Verfahren ermöglicht sehr dünne zuverlässige Metallschichten (Zink, Nickel, Chrom, Blei, Zinn, Kupfer, Cadmium usw.) und ist wirtschaftlich. Die Beschichtung von Eisenprodukten mit diesen und anderen Metallen verleiht ihnen neben dem Schutz ein schönes Aussehen.
Eine gründliche Reinigung des beschichteten Produkts von Verunreinigungen ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine qualitativ hochwertige Beschichtung. Zu den Verunreinigungen gehören: Fette, Öle und Oxide. Die zu beschichtende Oberfläche wird auf drei Arten bearbeitet: mechanisch (Schleifen, Sand- und Kugelstrahlen), chemisch und elektrochemisch (Entfetten, Ätzen und elektrochemisches Polieren). Lagerung der vorbereiteten Produkte vor dem Beschichten nicht länger als 4 - 6 Stunden.
Beispielsweise wird Dacheisen durch Zink vor Korrosion geschützt. Zink ist, obwohl es ein aktiveres Metall ist als Eisen, außen mit einem schützenden Oxidfilm überzogen. Bei Beschädigung entsteht ein galvanisches Eisen-Zink-Paar. Die Kathode (positiv) ist Eisen, die Anode (negativ) ist Zink. Elektronen wandern von Zink zu Eisen, das Zink löst sich auf, aber das Eisen bleibt geschützt, bis die Zinkschicht vollständig zerstört ist.
Beispielsweise werden Beschichtungen aus Zink und Zinn durch das Verfahren des Eintauchens von Teilen in eine Schmelze aufgebracht. Die Schutzschicht (d = 10 - 50 µm) hat eine Diffusionshaftung zum Substrat. Nachteile des Verfahrens sind die Schwierigkeit, eine gleichmäßige Schichtdicke zu erreichen, sowie der hohe Metallverbrauch, der beispielsweise bei Verwendung von Zink für eine Schichtdicke von 25 µm bis zu 600 g/m2 beträgt.
Die Diffusionsschutzmethode basiert auf einer Änderung der chemischen und Phasenzusammensetzung der Oberflächenschicht des Metalls, wenn geeignete Elemente in sie eindringen, die Korrosionsbeständigkeit verleihen. Stahl vor atmosphärischer Korrosion wird durch Verzinken geschützt, Aluminieren dient zum Schutz vor Oxidation bei erhöhten Temperaturen. Silikonbeschichtungen (Silikonisierung) werden verwendet, um hitzebeständige Metalle zu schützen, Borieren - um die Verschleißfestigkeit und Festigkeit zu erhöhen.
Metallplattierungen werden zur Herstellung von Bimetallblechen wie Stahl-Nickel, Stahl-Titan, Stahl-Kupfer, Stahl-Aluminium verwendet. Es wird durch Verfahren der gemeinsamen heißen plastischen Verformung, des Lichtbogen- und Elektroschlacke-Auftrags, des Explosionsschweißens durchgeführt.
Spritzschichten werden durch thermische, Plasma-, Detonations- und Vakuumverfahren erhalten. Dabei wird das Metall in flüssiger Phase in Form von Tröpfchen aufgesprüht und auf der zu beschichtenden Oberfläche abgeschieden. Das Verfahren ist einfach und ermöglicht es, Schichten beliebiger Dicke mit guter Haftung auf dem Grundmetall zu erhalten. Beim Vakuumverfahren wird das Beschichtungsmaterial in einen Dampfzustand erhitzt und der Dampfstrom kondensiert auf der Oberfläche des Produkts.
Mit Sprühverfahren können Sie vorgefertigte Strukturen schützen. Allerdings ist der Metallverbrauch in diesem Fall sehr hoch, die Beschichtung erweist sich als porös und es ist eine zusätzliche Versiegelung mit thermoplastischen Harzen oder anderen polymeren Materialien erforderlich, um einen Korrosionsschutz zu gewährleisten. Bei der Wiederherstellung verschlissener Maschinenteile ist Porosität sehr wertvoll, da sie als Träger von Schmiermitteln dient.
Glasemails sind Glas, das in einer dünnen Schicht auf die Oberfläche von Metallgegenständen aufgetragen wird, um sie vor Korrosion zu schützen, ihnen eine bestimmte Farbe zu verleihen und ihr Aussehen zu verbessern, eine reflektierende Oberfläche zu erzeugen usw.
Die Herstellung emaillierter Produkte umfasst die folgenden Vorgänge: Hochtemperatur-Syntheseschmelzen von Emailgläsern (Fritten); Zubereitung von Pulvern und Suspensionen daraus; Oberflächenvorbereitung von Metallprodukten und eigene Emaillierung - Auftragen einer Suspension auf die Metalloberfläche, Trocknen und Schmelzen von Glaspulver zu einer Beschichtung.
Stahlprodukte werden in der Regel zwei- oder dreimal mit Grundemail überzogen. Die Gesamtdicke der resultierenden Beschichtung beträgt im Durchschnitt 1,5 mm. Nach dem Trocknen des entstandenen Bodens bei einer Temperatur von 90 - 100 °C wird das Teil anschließend bei 850 - 950 °C gebrannt. Um die Haltbarkeit von Emailbeschichtungen von Stahlrohren in der thermischen Energietechnik zu erhöhen, werden sie auf eine Schicht aus gespritztem Aluminium aufgetragen.
Die Phosphatierung von Stahlprodukten basiert auf der Bildung von wasserunlöslichen zwei- und dreifach substituierten Phosphaten von Eisen, Zink und Mangan. Sie entstehen beim Eintauchen von Produkten in eine verdünnte Phosphorsäurelösung unter Zusatz von monosubstituierten Phosphaten der oben genannten Metalle. Die resultierende Phosphatschicht haftet gut auf der Metallbasis. Diese Beschichtungen sind porös und müssen daher zusätzlich lackiert oder gestrichen werden. Die Dicke der Phosphatschichten beträgt 10 - 20 µm. Das Phosphatieren sollte durch Tauchen oder Sprühen erfolgen.
Als keramischer Schutz werden Beschichtungen auf Basis von Oxiden einiger p-Elemente, auch Kieselsäure, Alumosilikat, Magnesia, Karborund und andere verwendet. Es wurden neue Materialien, Cermets genannt, entwickelt. Dies sind Keramik-Metall-Mischungen oder Kombinationen von Metallen mit Keramiken, beispielsweise Al - Al2O3 (SAP), V - Al - Al2O3 (Brennstab). Sie finden Anwendung im Reaktorbau. Im Vergleich zu einfachen Keramiken haben Cermets eine größere Festigkeit und Duktilität, haben eine sehr hohe Beständigkeit gegen mechanische und thermische Schocks.
Lackschichten werden aufgetragen: durch Sprühen mit Luft, Hochdruck und in einem elektrischen Feld; Galvanisieren, Gießen, Tauchen, Rollen, Pinseln etc. Künstliches Trocknen von Lacken kann mit Heißluft, in Kammern, Infrarot- und UV-Strahlung erfolgen.
Das Auftragen von Polymerpulverschichten erfolgt durch Gasflammen-, Wirbel- und elektrostatisches Spritzen. Bei einer Temperatur von 650–700 °C erweicht das pulverförmige Polymer und haftet beim Auftreffen auf die Oberfläche des vorbereiteten und auf die Drucktemperatur des Polymers erhitzten Teils daran, wodurch eine durchgehende Beschichtung gebildet wird. Polyethylen, Polyvinylchlorid, Fluoroplaste, Nylon und andere polymere Materialien werden erfolgreich zum Sprühen verwendet.
Für den kathodischen Schutz von Stahl in Erde und neutralen wässrigen Lösungen beträgt das Mindestpotential 770 - 780 mV. Bietet gleichzeitig eine Filmisolierung der Oberfläche des Produkts vor Kontakt mit einer korrosiven Umgebung.
Der Anodenschutz wird nur für Geräte aus Legierungen verwendet, die in dieser Prozesslösung zur Passivierung neigen. Die Korrosion dieser Legierungen im inerten Zustand verläuft viel langsamer. Es wird eine Gleichstromquelle mit einem automatischen Regler des anodischen Polarisationspotentials des geschützten Metalls verwendet.
Als Anodenschutz werden je nach Aggressivität des Mediums Kathoden aus Siliziumguss, Molybdän, Titanlegierungen und Edelstählen eingesetzt. So werden Wärmetauscher aus Edelstählen geschützt, die in 70 - 90 %iger Schwefelsäure bei einer Temperatur von 100 - 120 °C betrieben werden.
Korrosionsinhibitoren sind Substanzen, die die Zerstörungsrate von Metallprodukten verlangsamen. Bereits in geringen Mengen reduzieren sie die Geschwindigkeit beider Korrosionsmechanismen erheblich. Sie werden in eine aggressive Arbeitsumgebung eingebracht oder auf Teile aufgebracht. Sie werden auf der Metalloberfläche adsorbiert, interagieren mit ihr unter Bildung von Schutzfilmen und verhindern so das Auftreten von destruktiven Prozessen. Einige Antioxidantien helfen, Sauerstoff (oder andere Oxidationsmittel) aus dem Arbeitsbereich zu entfernen, was auch die Korrosionsrate verringert.
Als Inhibitoren dienen viele anorganische und organische Verbindungen und verschiedene darauf basierende Mischungen. Sie werden häufig bei der chemischen Reinigung von Dampfkesseln von Zunder, bei der Entkalkung durch Säurewäsche sowie bei der Lagerung und dem Transport von anorganischen starken Säuren in Stahlbehältern und anderen verwendet. Beispielsweise werden zum Waschen von Wärmekraftanlagen mit Salzsäure Inhibitoren der Marken I-1-A, I-1-B, I-2-B (eine Mischung aus höheren Pyridinbasen) verwendet.
Die Herstellung von Legierungen mit Korrosionsschutzeigenschaften besteht darin, Stähle mit Metallen wie Chrom zu legieren. In diesem Fall werden korrosionsbeständige Chrom-Edelstähle erhalten. Stärkung der Korrosionsschutzeigenschaften von Stählen durch Zugabe von Nickel, Kobalt und Kupfer. Das Legieren dient der Erzielung einer hohen Korrosionsbeständigkeit in der Arbeitsumgebung und der Bereitstellung bestimmter physikalischer und mechanischer Eigenschaften. Das Legieren von Stählen mit so leicht passivierbaren Metallen wie Aluminium, Chrom, Nickel, Titan, Wolfram und Molybdän verleiht ersteren eine Tendenz zur Passivierung unter der Bedingung der Bildung von Mischkristallen.
Zur Bekämpfung des ICC von austenitischen Stählen werden eingesetzt:
a) Verringerung des Kohlenstoffgehalts, wodurch die Bildung von Chromkarbiden eliminiert wird;
b) die Einführung von karbidbildenden Metallen (Titan und Niob), die stärker als Chrom sind, in Stahl, was Kohlenstoff in ihre Karbide bindet und die Verarmung von Korngrenzen in Chrom beseitigt;
c) Härten von Stählen von 1050 - 1100 ° C, wodurch die Übertragung von Chrom und Kohlenstoff in eine darauf basierende feste Lösung sichergestellt wird;
d) Glühen, das die Randzonen der Körner mit freiem Chrom auf das Niveau der erforderlichen Korrosionsbeständigkeit anreichert.
Fragen zum selbstständigen Arbeiten. Grundlagen der Korrosionstheorie, Korrosionsarten von Metallen, Bekämpfung und Schutz elektrischer Betriebsmittel vor Korrosion Strahlenschäden an Metallen und Legierungen, Bekämpfung von Strahlenschäden; Strahlenschäden beheben. Schweißen und Löten in der Energietechnik. Methoden, Wesen, Vor- und Nachteile. Literatur: Materialwissenschaft. (Unter der allgemeinen Herausgeberschaft von B. N. Arzamasov und G. G. Mukhin) 3. Aufl. überarbeitet und erweitert. M: Verlag der MSTU im. NE Bauman, 2002.
Das Problem, Metalle vor Korrosion zu schützen, entstand fast zu Beginn ihrer Verwendung. Man versuchte, Metalle mit Hilfe von Fetten, Ölen und später durch Überziehen mit anderen Metallen und vor allem mit niedrigschmelzendem Zinn (Verzinnung) vor Witterungseinflüssen zu schützen. In den Schriften des altgriechischen Historikers Herodot (5. Jh. v. Chr.) wird bereits die Verwendung von Zinn als Korrosionsschutz für Eisen erwähnt. Die Aufgabe der Chemiker war und ist es, das Wesen von Korrosionsphänomenen aufzuklären, Maßnahmen zu entwickeln, die ihren Verlauf verhindern oder verlangsamen. Die Korrosion von Metallen vollzieht sich nach den Naturgesetzen und kann daher nicht vollständig eliminiert, sondern nur verlangsamt werden. Es gibt eine Möglichkeit, die Korrosion von Metallen zu reduzieren, die nicht streng dem Schutz zugeschrieben werden kann - dies ist das Legieren von Metallen, d. H. Legierungen erhalten. Zum Beispiel wurde jetzt eine große Anzahl rostfreier Stähle durch Hinzufügen von Nickel, Chrom, Kobalt usw. zu Eisen hergestellt.Tatsächlich rosten solche Stähle nicht, aber ihre Oberflächenkorrosion, wenn auchin geringem Maße, tritt auf. Es zeigte sich, dass sich bei Zugabe von Legierungszusätzen die Korrosionsbeständigkeit schlagartig ändert. Es wurde eine Regel aufgestellt, nach der ein starker Anstieg der Korrosionsbeständigkeit von Eisen beobachtet wird, wenn ein Legierungszusatz in einer Menge von 1/8 Atombruch, d.h. ein Dotierungsatom pro acht Eisenatome. Es wird angenommen, dass bei einem solchen Verhältnis von Atomen ihre geordnete Anordnung im Kristallgitter der festen Lösung auftritt, was die Korrosion behindert. Eine der gebräuchlichsten Arten, Metalle vor Korrosion zu schützen, ist das Aufbringen von Schutzfilmen auf ihre Oberfläche: Lack, Farbe, Emaille und andere Metalle. Farbbeschichtungen sind für ein breites Spektrum von Menschen am zugänglichsten. Lacke und Farben haben eine geringe Gas- und Dampfdurchlässigkeit, wasserabweisende Eigenschaften und verhindern daher den Zutritt von in der Atmosphäre enthaltenem Wasser, Sauerstoff und aggressiven Bestandteilen zur Metalloberfläche. Das Überziehen der Oberfläche des Metalls mit einer Lackschicht schließt Korrosion nicht aus, sondern dient nur als Barriere für diese, d. h. sie verlangsamt nur die Korrosion. Daher ist die Qualität der Beschichtung wichtig - Schichtdicke, Kontinuität (Porosität), Gleichmäßigkeit, Durchlässigkeit, Quellfähigkeit in Wasser, Haftfestigkeit (Adhäsion). Die Qualität der Beschichtung hängt von der Gründlichkeit der Oberflächenvorbereitung und der Art des Auftragens der Schutzschicht ab. Zunder und Rost müssen von der Oberfläche des beschichteten Metalls entfernt werden. Andernfalls verhindern sie eine gute Haftung der Beschichtung auf der Metalloberfläche. Schlechte Beschichtungsqualität wird oft mit erhöhter Porosität in Verbindung gebracht. Sie tritt häufig während der Bildung einer Schutzschicht als Folge der Lösungsmittelverdunstung und der Entfernung von Härtungs- und Abbauprodukten (während der Filmalterung) auf. Daher wird in der Regel empfohlen, nicht eine dicke Schicht, sondern mehrere dünne Schichten der Beschichtung aufzutragen. In vielen Fällen führt eine Erhöhung der Schichtdicke zu einer Schwächung der Haftung der Schutzschicht auf dem Metall. Lufteinschlüsse und Blasen richten großen Schaden an. Sie entstehen bei schlechter Qualität des Beschichtungsvorgangs Um die Wasserbenetzbarkeit zu verringern, werden Lackschichten teilweise wiederum mit Wachsverbindungen oder siliziumorganischen Verbindungen geschützt. Lacke und Farben schützen am wirksamsten vor atmosphärischer Korrosion. Zum Schutz von unterirdischen Bauwerken und Bauwerken sind sie in den meisten Fällen ungeeignet, da eine mechanische Beschädigung der Schutzschichten bei Bodenkontakt schwer zu verhindern ist. Die Erfahrung zeigt, dass die Lebensdauer von Lacken unter diesen Bedingungen kurz ist. Als wesentlich praktischer hat sich herausgestellt, dicke Schichten aus Steinkohlenteer (Bitumen) zu verwenden.
In einigen Fällen wirken Farbpigmente auch als Korrosionsinhibitoren. Zu diesen Pigmenten gehören Chromate von Strontium, Blei und Zink (SrCrO 4 , PbCrO 4 , ZnCrO 4 ).
Oft wird unter der Lackschicht eine Grundierung aufgetragen. Die in seiner Zusammensetzung enthaltenen Pigmente müssen auch hemmende Eigenschaften haben. Wenn das Wasser durch die Grundierungsschicht fließt, löst es einen Teil des Pigments und wird weniger korrosiv. Unter den für Böden empfohlenen Pigmenten gilt Mennige Pb3O4 als das wirksamste.
Anstelle einer Grundierung wird manchmal eine Phosphatierung der Metalloberfläche durchgeführt. Dazu werden Lösungen von Eisen(III)-, Mangan(II)- oder Zink(II)-Orthophosphaten, die die Orthophosphorsäure H3PO4 selbst enthalten, mit einem Pinsel oder einer Spritzpistole auf eine saubere Oberfläche aufgetragen. In unserem Land wird zu diesem Zweck eine 3% ige Lösung einer Mischung aus sauren Salzen Fe (H 2 PO 4) 3 und Mn (H 2 PO 4) 2 unter Zusatz von KNO 3 oder Cu (NO 3) 2 als Beschleuniger verwendet wird genutzt. Unter Werksbedingungen wird bei 97…99 0 C für 30…90 min phosphatiert. Das sich in der phosphatierten Mischung lösende Metall und die auf seiner Oberfläche verbleibenden Oxide tragen zur Bildung der Phosphatschicht bei.
Für die Phosphatierung der Oberfläche von Stahlprodukten wurden mehrere unterschiedliche Präparate entwickelt. Die meisten von ihnen bestehen aus Mischungen von Mangan- und Eisenphosphaten. Das vielleicht häufigste Medikament ist "Mazhef" - eine Mischung aus Mangandihydrophosphaten Mn (H 2 PO 4) 2, Eisen Fe (H 2 PO 4) 2 und freier Phosphorsäure. Der Name des Arzneimittels besteht aus den Anfangsbuchstaben der Bestandteile der Mischung. Majef ist ein feinkristallines Pulver von weißer Farbe mit einem Verhältnis zwischen Mangan und Eisen von 10:1 bis 15:1. Es besteht zu 46…52 % aus P2O5; nicht weniger als 14 % Mn; 0,3…3,0 % Fe. Beim Phosphatieren mit Mazhef wird ein Stahlprodukt in seine Lösung gegeben und auf etwa 100 0 C erhitzt. In der Lösung löst sich Eisen von der Oberfläche unter Freisetzung von Wasserstoff und es entsteht eine dichte, dauerhafte und in Wasser schwer lösliche Schutzschicht von Grau -an der Oberfläche bilden sich schwarzes Mangan und Eisenphosphate. Wenn die Schichtdicke einen bestimmten Wert erreicht, hört die weitere Auflösung des Eisens auf. Ein Phosphatfilm schützt die Oberfläche des Produkts vor atmosphärischen Niederschlägen, ist aber nicht sehr wirksam gegenüber Salzlösungen und sogar Lösungen schwacher Säuren. Daher kann der Phosphatfilm nur als Grundierung für das anschließende Auftragen von organischen Schutz- und Dekorationsbeschichtungen - Lacken, Farben, Harzen - dienen. Der Phosphatierungsprozess dauert 40…60 min. Zur Beschleunigung der Phosphatierung werden 50...70 g/l Zinknitrat in die Lösung eingetragen. In diesem Fall verkürzt sich die Phosphatierzeit um das 10- bis 12-fache.
Unter Produktionsbedingungen wird auch ein elektrochemisches Verfahren angewendet - Behandlung von Produkten mit Wechselstrom in einer Lösung von Zinkphosphat bei einer Stromdichte von 4 A / dm 2 und einer Spannung von 20 V und einer Temperatur von 60 ... Phosphatschichten allein bieten keinen zuverlässigen Korrosionsschutz. Sie werden hauptsächlich als Untergrund für die Lackierung verwendet und sorgen für eine gute Haftung der Farbe auf Metall. Außerdem reduziert die Phosphatschicht Korrosionsschäden durch Kratzer oder andere Defekte.
Um Metalle vor Korrosion zu schützen, werden Glas- und Porzellanemails verwendet - Silikatbeschichtungen, deren Wärmeausdehnungskoeffizient nahe an dem der beschichteten Metalle liegen sollte. Die Emaillierung erfolgt durch Auftragen einer wässrigen Suspension auf die Oberfläche der Produkte oder durch Trockenpudern. Auf die gereinigte Oberfläche wird zunächst eine Grundierungsschicht aufgetragen und in einem Brennofen gebrannt. Anschließend wird eine Schicht Integumentärschmelz aufgetragen und der Brand wiederholt. Die häufigsten Glasschmelzen sind transparent oder gedämpft. Ihre Bestandteile sind SiO 2 (Grundmasse), B 2 O 3 , Na 2 O, PbO. Außerdem werden Hilfsstoffe eingeführt: Oxidationsmittel für organische Verunreinigungen, Oxide, die die Haftung von Emaille auf der zu emaillierenden Oberfläche fördern, Schalldämpfer, Farbstoffe. Das Emailliermaterial wird durch Schmelzen der Ausgangskomponenten, Mahlen zu Pulver und Zugabe von 6 ... 10% Ton erhalten. Emailbeschichtungen werden hauptsächlich auf Stahl aufgetragen, aber auch auf Gusseisen, Kupfer, Messing und Aluminium.
Emaille haben hohe Schutzeigenschaften, die auf ihre Undurchlässigkeit gegenüber Wasser und Luft (Gase) auch bei längerem Kontakt zurückzuführen sind. Ihre wichtige Eigenschaft ist die hohe Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen. Zu den Hauptnachteilen von Emailbeschichtungen gehört die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen und thermischen Schocks. Bei längerem Gebrauch kann auf der Oberfläche von Emailbeschichtungen ein Netzwerk von Rissen auftreten, das Feuchtigkeit und Luft zum Metall führt, wodurch Korrosion beginnt.
Zementbeschichtungen werden verwendet, um Wasserleitungen aus Gusseisen und Stahl vor Korrosion zu schützen. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Portlandzement und Stahl nahe beieinander liegen und die Kosten für Zement niedrig sind, wird er für diese Zwecke ziemlich häufig verwendet. Der Nachteil von Portlandzementbeschichtungen ist der gleiche wie bei Emailbeschichtungen - hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Stößen.
Eine übliche Methode, Metalle vor Korrosion zu schützen, besteht darin, sie mit einer Schicht aus anderen Metallen zu überziehen. Die Beschichtungsmetalle selbst korrodieren nur gering, da sie mit einem dichten Oxidfilm überzogen sind. Die Lackschicht wird durch verschiedene Verfahren aufgebracht: kurzzeitiges Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Metall (Heißbeschichtung), galvanische Abscheidung aus wässrigen Elektrolytlösungen (galvanische Beschichtung), Sprühen (Metallisierung), Verarbeitung mit Pulvern bei erhöhten Temperaturen in einer speziellen Trommel ( Diffusionsbeschichtung), unter Verwendung einer Gasphasenreaktion, zum Beispiel 3CrCl 2 + 2Fe -> 2FeCl 3 + 3Cr (in einer Legierung mit Fe).
Es gibt andere Verfahren zum Aufbringen von Metallbeschichtungen, beispielsweise ist eine Art Diffusionsverfahren zum Schützen von Metallen das Eintauchen von Produkten in eine Schmelze von Calciumchlorid CaCl 2, in der die aufgebrachten Metalle gelöst werden.
In der Produktion ist die chemische Abscheidung von Metallbeschichtungen auf Produkten weit verbreitet. Das chemische Metallplattierungsverfahren ist katalytisch oder autokatalytisch, und die Oberfläche des Produkts ist der Katalysator. Die zum Plattieren verwendete Lösung enthält die Verbindung des abgeschiedenen Metalls und des Reduktionsmittels. Da der Katalysator die Oberfläche des Produkts ist, erfolgt die Freisetzung von Metall genau darauf und nicht im Volumen der Lösung. Bei autokatalytischen Prozessen ist der Katalysator ein auf der Oberfläche abgeschiedenes Metall. Gegenwärtig wurden Verfahren zur chemischen Beschichtung von Metallprodukten mit Nickel, Kobalt, Eisen, Palladium, Platin, Kupfer, Gold, Silber, Rhodium, Ruthenium und einigen Legierungen auf Basis dieser Metalle entwickelt. Als Reduktionsmittel werden Hypophosphit und Natriumborhydrid, Formaldehyd, Hydrazin verwendet. Natürlich kann die chemische Vernickelung kein Metall mit einer Schutzschicht versehen. Am häufigsten sind Kupferprodukte davon betroffen.
Metallbeschichtungen werden in zwei Gruppen eingeteilt: korrosionsbeständig und schützend. Beispielsweise umfasst die erste Gruppe für die Beschichtung von Eisenbasislegierungen Nickel, Silber, Kupfer, Blei, Chrom. Sie sind gegenüber Eisen elektropositiver; In der elektrochemischen Spannungsreihe stehen Metalle rechts von Eisen. Die zweite Gruppe umfasst Zink, Cadmium, Aluminium. Gegenüber Eisen sind sie elektronegativer; in einer Reihe von Spannungen befinden sich links von Eisen.
Im Alltag trifft eine Person am häufigsten auf Eisenbeschichtungen mit Zink und Zinn. Mit Zink plattiertes Eisenblech wird als verzinktes Eisen und mit Zinn plattiertes als Weißblech bezeichnet. Ersteres wird in großen Mengen auf den Dächern von Häusern verwendet, und aus dem zweiten werden Blechdosen hergestellt. Beide werden hauptsächlich dadurch gewonnen, dass ein Eisenblech durch eine Schmelze des entsprechenden Metalls gezogen wird. Für eine längere Lebensdauer werden Wasserleitungen und Armaturen aus Stahl und Grauguss oft auch durch Eintauchen in die Schmelze dieses Metalls verzinkt. Dadurch erhöht sich ihre Lebensdauer in kaltem Wasser dramatisch. Interessanterweise kann die Lebensdauer von verzinkten Rohren in warmem und heißem Wasser sogar geringer sein als die von nicht verzinkten.
Tests haben ergeben, dass verzinktes Blech mit einer Beschichtungsstärke von 0,03 mm, was bei beidseitiger Beschichtung 0,036 g/cm 2 entspricht, ca. 8 Jahre auf den Dächern von Häusern hält. In einer Industrieatmosphäre (in der Atmosphäre von Großstädten) hält es auch nur vier Jahre. Diese Verringerung der Lebensdauer ist auf die Exposition gegenüber Schwefelsäure zurückzuführen, die in der Luft von Städten enthalten ist.
Beschichtungen aus Zink und Zinn (sowie anderen Metallen) schützen Eisen vor Korrosion und bewahren gleichzeitig die Kontinuität. Wenn die Beschichtungsschicht gebrochen ist (Risse, Kratzer), verläuft die Korrosion des Produkts noch intensiver als ohne Beschichtung. Dies liegt an der „Arbeit“ der galvanischen Elemente Eisen – Zink und Eisen – Zinn. Risse und Kratzer werden mit Feuchtigkeit gefüllt und es bilden sich Lösungen. Da Zink elektronegativer ist als Eisen, gehen seine Ionen bevorzugt in Lösung, und die verbleibenden Elektronen fließen zum elektropositiveren Eisen, wodurch es zur Kathode wird.
Wasserstoffionen (Wasser) nähern sich der Eisenkathode und entladen sich, wobei sie Elektronen aufnehmen. Die entstehenden Wasserstoffatome verbinden sich zu einem H2-Molekül. Somit werden die Ionenströme getrennt und dies erleichtert den Ablauf des elektrochemischen Prozesses. Die Zinkschicht wird der Auflösung (Korrosion) ausgesetzt und das Eisen wird vorerst geschützt. Zink schützt Eisen elektrochemisch vor Korrosion. Auf diesem Prinzip basiert die schonende Methode des Korrosionsschutzes von Metallkonstruktionen und Apparaten.
Bei Vorhandensein von Feuchtigkeit, oder besser gesagt bei Vorhandensein eines Elektrolyten, beginnt eine galvanische Zelle zu arbeiten. Ein elektronegativeres Metall löst sich darin auf und die Struktur oder Vorrichtung wird kathodisch geschützt. Der Schutz funktioniert, bis die Anode, ein elektronegativeres Metall, vollständig aufgelöst ist.
Der kathodische Korrosionsschutz von Metallen ist dem Laufflächenschutz sehr ähnlich. Wir können sagen, dass der kathodische Korrosionsschutz eine Modifikation des Opferschutzes ist. In diesem Fall wird die Struktur oder der Rumpf des Schiffs mit der Kathode einer Gleichstromquelle verbunden und dadurch vor Auflösung geschützt.
Bei Vorhandensein von Defekten auf Weißblech unterscheidet sich der Korrosionsprozess erheblich von dem von verzinktem Eisen. Da Zinn elektropositiver ist als Eisen, löst sich Eisen auf und Zinn wird zur Kathode. Infolgedessen bleibt die Zinnschicht während der Korrosion erhalten und darunter korrodiert Eisen aktiv.
Es wird angenommen, dass das Aufbringen von Zinn auf die Oberfläche von Metallen (Verzinnen) bereits in der Bronzezeit beherrscht wurde. Dies wurde durch den niedrigen Schmelzpunkt von Zinn erleichtert. In der Vergangenheit wurde besonders häufig Kupfer- und Messinggeschirr verzinnt: Becken, Kessel, Krüge, Samoware usw. Die Korrosionsprodukte von Zinn sind für den Menschen unbedenklich, daher war verzinntes Geschirr im Alltag weit verbreitet. Im XV Jahrhundert. In vielen europäischen Ländern (Deutschland, Österreich, Holland, England und Frankreich) war Geschirr aus Zinn weit verbreitet. Bereits seit dem 12. Jahrhundert sind nachweislich im Erzgebirge Böhmens Zinnlöffel, Tassen, Kannen und Teller hergestellt worden.
Verzinntes Eisen wird immer noch in großen Mengen zur Herstellung von Vorratsbehältern für Lebensmittel (Blechdosen) verwendet. In den letzten Jahren wurde jedoch zunehmend Aluminiumfolie für diesen Zweck verwendet. Utensilien aus Zink und verzinktem Eisen werden nicht zur Aufbewahrung von Lebensmitteln empfohlen. Obwohl metallisches Zink mit einem dichten Oxidfilm überzogen ist, löst es sich dennoch auf. Obwohl Zinkverbindungen relativ schwach toxisch sind, können sie in großen Mengen schädlich sein.
Moderne Technologie umfasst Teile und Strukturen aus verschiedenen Metallen und Legierungen. Kommen sie in Kontakt und gelangen in eine Elektrolytlösung (Meerwasser, Lösungen beliebiger Salze, Säuren und Laugen), so kann sich eine galvanische Zelle bilden. Je elektronegativer das Metall wird zur Anode und umso elektropositiver zur Kathode. Die Stromerzeugung wird von der Auflösung (Korrosion) des elektronegativeren Metalls begleitet. Je größer der Unterschied in den elektrochemischen Potentialen der sich berührenden Metalle ist, desto größer ist die Korrosionsrate.
Die Verwendung von Inhibitoren ist eine der wirksamsten Methoden zur Bekämpfung der Korrosion von Metallen in verschiedenen aggressiven Umgebungen (atmosphärisch, in Meerwasser, in Kühlflüssigkeiten und Salzlösungen, unter oxidierenden Bedingungen usw.). Hemmstoffe sind Substanzen, die in geringen Mengen chemische Prozesse verlangsamen oder stoppen können. Inhibitoren interagieren mit Zwischenprodukten der Reaktion oder mit aktiven Zentren, an denen chemische Umwandlungen stattfinden. Sie sind sehr spezifisch für jede Gruppe chemischer Reaktionen. Die Korrosion von Metallen ist nur eine der Arten chemischer Reaktionen, die der Wirkung von Inhibitoren zugänglich sind. Die Schutzwirkung von Inhibitoren ist nach modernen Vorstellungen mit ihrer Adsorption an Metalloberflächen und der Hemmung anodischer und kathodischer Prozesse verbunden.
Die ersten Inhibitoren wurden zufällig, durch Erfahrung, gefunden und wurden oft zu einem Clan-Geheimnis. Es ist bekannt, dass Damaskus-Handwerker Lösungen von Schwefelsäure mit der Zugabe von Bierhefe, Mehl und Stärke verwendeten, um Kesselstein und Rost zu entfernen. Diese Verunreinigungen gehörten zu den ersten Inhibitoren. Sie ließen die Säure nicht auf das Waffenmetall einwirken, wodurch nur Zunder und Rost gelöst wurden.
Inhibitoren werden, ohne es zu wissen, seit langem in Rus verwendet. Um Rost zu bekämpfen, bereiteten Ural-Büchsenmacher "Gurkensuppen" zu - Lösungen von Schwefelsäure, denen Mehlkleie zugesetzt wurde. Einer der einfachsten Inhibitoren der atmosphärischen Korrosion von Metallen ist Natriumnitrit NaNO2. Es wird in Form von konzentrierten wässrigen Lösungen sowie mit Glycerin, Hydroxyethylcellulose oder Carboxymethylcellulose verdickten Lösungen verwendet. Natriumnitrit wird zur Konservierung von Stahl- und Gusseisenprodukten verwendet. Für den ersten gelten. 25% wässrige Lösungen und für die zweite - 40%. Nach der Verarbeitung (meist durch Tauchen in Lösungen) werden die Produkte in Paraffinpapier eingewickelt. Verdickte Lösungen haben die beste Wirkung. Die Haltbarkeit von mit verdickten Lösungen behandelten Produkten erhöht sich um das 3- bis 4-fache im Vergleich zu wässrigen Lösungen.
Nach Angaben von 1980 überstieg die Zahl der der Wissenschaft bekannten Korrosionsinhibitoren 5000. Es wird angenommen, dass 1 Tonne Inhibitor etwa 5.000 Rubel in der Volkswirtschaft einspart.
Der Korrosionsschutz ist von großer volkswirtschaftlicher Bedeutung. Dies ist ein sehr fruchtbarer Bereich für die Anwendung von Kraft und Fähigkeiten.
