금속은 선사 시대부터 사람이 사용했으며 금속으로 만든 제품은 우리 삶에 널리 퍼져 있습니다. 가장 일반적인 금속은 철과 그 합금입니다. 불행히도 부식이나 녹이 발생하기 쉽습니다. 산화의 결과로 분해됩니다. 부식에 대한 적시 보호를 통해 금속 제품 및 구조물의 수명을 연장할 수 있습니다.
부식의 종류
과학자들은 오랫동안 부식과 씨름해 왔으며 몇 가지 주요 유형을 확인했습니다.
- 분위기 있는. 산화는 대기 중 산소 및 그 안에 포함된 수증기와의 접촉으로 인해 발생합니다. 화학적 활성 물질 형태의 오염 물질이 공기 중에 존재하면 부식이 가속화됩니다.
- 액체. 수중 환경에서 발생하며 물, 특히 바닷물에 포함된 염분은 산화를 크게 가속화합니다.
- 토양. 지상에 위치한 제품 및 구조물은 이 유형의 적용을 받습니다. 토양, 지하수 및 누설 전류의 화학 성분은 화학 공정 개발을 위한 특별한 환경을 만듭니다.
제품이 작동될 환경에 따라 적절한 부식 방지 방법이 선택됩니다.
일반적인 유형의 녹 손상
부식 손상에는 다음과 같은 특징적인 유형이 있습니다.
- 표면은 연속적인 녹슨 층 또는 별도의 조각으로 덮여 있습니다.
- 부품의 두께에 침투하여 부품에 작은 녹 영역이 나타났습니다.
- 깊은 균열의 형태로.
- 구성 요소 중 하나가 합금에서 산화됩니다.
- 볼륨 전체에 깊은 침투.
- 결합.
발생으로 인해 다음과 같이 나뉩니다.
- 화학적인. 활성 물질과의 화학 반응.
- 전기화학. 전해액과 접촉하면 전류가 발생하고 그 영향으로 금속의 전자가 교체되고 결정 구조는 녹이 형성되어 파괴됩니다.
금속 부식 및 이에 대한 보호 방법
과학자와 엔지니어는 부식으로부터 금속 구조를 보호하는 여러 가지 방법을 개발했습니다.
산업 및 건물 구조물의 부식 방지, 다양한 유형의 운송이 산업적 방법으로 수행됩니다.
종종 그것들은 상당히 복잡하고 비쌉니다. 가정 조건에서 금속 제품을 보호하기 위해 더 저렴하고 복잡한 기술과 관련이 없는 가정 방법이 사용됩니다.
산업
금속 제품을 보호하는 산업적 방법은 여러 영역으로 나뉩니다.
- 패시베이션. 철강을 제련할 때 Cr, Mo, Nb, Ni와 같은 합금 첨가제가 그 조성에 첨가됩니다. 이들은 부품 표면에 강력하고 내화학성인 산화막을 형성하는 데 기여하여 공격적인 가스 및 액체가 철에 접근하는 것을 방지합니다.
- 보호 금속 코팅. 제품 표면에 Zn, Al, Co 등의 또 다른 금속 원소의 얇은 층이 도포되어 철이 녹슬지 않도록 보호합니다.
- 전기 보호. 소위 양극이라고 하는 다른 금속 원소 또는 합금으로 만들어진 판을 보호할 부품 옆에 놓습니다. 전해질의 전류는 부품을 통하지 않고 이러한 판을 통해 흐릅니다. 이것이 해상 운송 및 시추 플랫폼의 수중 부품을 보호하는 방법입니다.
- 억제제. 화학 반응을 늦추거나 멈추게 하는 특수 물질.
- 보호 도장.
- 열처리.
업계에서 사용되는 부식 방지 방법은 매우 다양합니다. 특정 부식 제어 방법의 선택은 보호할 구조물의 작동 조건에 따라 다릅니다.
가정
부식으로부터 금속을 보호하는 가정용 방법은 원칙적으로 보호 페인트 및 바니시 코팅의 적용으로 축소됩니다. 그들의 구성은 다음을 포함하여 매우 다양할 수 있습니다.
- 실리콘 수지;
- 고분자 재료;
- 억제제;
- 작은 금속 조각.
녹 변환기는 이미 부식의 영향을받는 구조에 적용되는 별도의 그룹입니다. 그들은 산화물에서 철을 복원하고 재 부식을 방지합니다. 변환기는 다음 유형으로 나뉩니다.
- 토양. 그들은 청소 된 표면에 적용되고 높은 접착력을 갖습니다. 그들은 구성에 억제 물질을 함유하고있어 마감 페인트를 절약 할 수 있습니다.
- 안정제. 산화철을 다른 물질로 전환합니다.
- 산화철을 염으로 전환.
- 녹 입자를 감싸고 중화시키는 오일 및 수지.
프라이머와 페인트를 선택할 때 동일한 제조업체에서 가져 오는 것이 좋습니다. 따라서 페인트와 바니시의 호환성 문제를 피할 수 있습니다.
금속 보호 도료
작동 온도 체계에 따라 페인트는 두 가지 큰 그룹으로 나뉩니다.
- 최대 80 ° C의 온도에서 사용되는 기존의;
- 내열성.
바인더베이스 페인트의 유형에 따라 다음과 같습니다.
- 알키드;
- 아크릴;
- 에폭시.
금속 코팅에는 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 부식에 대한 고품질 표면 보호;
- 적용 용이성;
- 건조 속도;
- 다양한 색상;
- 긴 서비스 수명.
해머 에나멜은 금속을 보호할 뿐만 아니라 미적 외관을 만들어내는 매우 인기가 있습니다. 은색 페인트는 금속 가공에도 일반적입니다. 알루미늄 분말이 그 구성에 추가됩니다. 금속 보호는 산화 알루미늄의 박막 형성으로 인해 발생합니다.
2액형 에폭시 혼합물은 탁월한 코팅 강도를 특징으로 하며 고응력 조립에 사용됩니다.
집에서 금속 보호
금속 제품을 부식으로부터 안정적으로 보호하려면 다음과 같은 일련의 작업을 수행해야 합니다.
- 와이어 브러시 또는 연마지로 녹과 오래된 페인트의 표면을 청소하십시오.
- 표면을 탈지하십시오.
- 즉시 토양 층을 적용하십시오.
- 프라이머가 건조된 후 베이스 페인트를 2회 도포합니다.
작업할 때 개인 보호 장비를 사용하십시오.
- 장갑;
- 마스크;
- 안경 또는 투명 방패.
부식으로부터 금속을 보호하는 방법은 과학자와 엔지니어에 의해 지속적으로 개선되고 있습니다.
부식 과정에 저항하는 방법
부식 방지에 사용되는 주요 방법은 다음과 같습니다.
- 화학 조성을 변경하여 산화에 저항하는 재료의 능력 증가;
- 활성 매체와의 접촉으로부터 보호된 표면의 격리;
- 제품을 둘러싼 환경의 활동 감소;
- 전기화학.
처음 두 그룹의 방법은 구조 제조 중에 사용되며 두 번째 그룹은 작동 중에 사용됩니다.
저항을 높이는 방법
내식성을 증가시키는 요소가 합금의 구성에 추가됩니다. 이러한 강철을 스테인리스라고 합니다. 그들은 추가 코팅이 필요하지 않으며 미적 외관으로 구별됩니다. 특정 비율의 니켈, 크롬, 구리, 망간, 코발트가 첨가제로 사용됩니다.
또한 강철 합금에서 산소 및 황과 같은 부식 촉진 성분을 제거하고 마그네슘 및 알루미늄 합금에서 철과 같은 부식을 촉진하는 성분을 제거하여 재료의 녹 저항을 높입니다.
환경의 공격성 감소 및 전기화학적 보호
산화 과정을 억제하기 위해 특수 화합물, 억제제가 외부 환경에 추가됩니다. 그들은 화학 반응을 수십 배, 수백 배 늦춥니다.
전기화학적 방법은 전류를 통과시켜 재료의 전기화학적 전위를 변화시키는 것으로 축소됩니다. 결과적으로 부식 과정이 크게 느려지거나 완전히 중단됩니다.
필름 보호
보호막은 활성 물질 분자가 금속 분자에 접근하는 것을 방지하여 부식 현상을 방지합니다.
필름은 페인트, 플라스틱 및 수지로 형성됩니다. 코팅은 저렴하고 적용하기 쉽습니다. 그들은 여러 층으로 제품을 덮습니다. 프라이머 층이 페인트 아래에 적용되어 표면에 대한 접착력이 향상되고 더 비싼 페인트를 절약할 수 있습니다. 이러한 코팅은 5년에서 10년 동안 사용됩니다. 망간과 인산철의 혼합물이 때때로 프라이머로 사용됩니다.
보호 코팅은 아연, 크롬, 니켈과 같은 다른 금속의 얇은 층에서도 생성됩니다. 그들은 전기 도금에 의해 적용됩니다.
모재보다 전기화학적 전위가 높은 금속으로 코팅하는 것을 양극이라고 합니다. 부분적으로 파괴된 경우에도 활성 산화제를 자체로 전환하여 기본 재료를 계속 보호합니다. 전위가 낮은 코팅을 음극이라고 합니다. 이러한 코팅을 위반하는 경우 전기 화학 공정으로 인해 부식이 가속화됩니다.
금속 코팅은 플라즈마 스프레이 방식으로도 적용할 수 있습니다.
베이스 시트의 조인트 롤링 및 가소성 온도로 가열된 금속 보호도 사용됩니다. 압력 하에서 요소 분자가 서로의 결정 격자로 상호 확산되고 바이메탈 물질이 형성됩니다. 이 방법을 클래딩이라고 합니다.
외부 요인(액체, 가스, 공격적인 화합물)의 영향으로 모든 재료가 파괴됩니다. 금속도 예외는 아닙니다. 부식 과정은 완전히 중화될 수는 없지만 강도를 줄여 "철"을 포함한 금속 구조물 또는 기타 구조물의 수명을 늘릴 수 있습니다.
부식 방지 방법
부식에 대한 모든 보호 방법은 조건부로 샘플 작동 시작 전(그룹 1) 또는 시운전 후(그룹 2) 적용 가능한 방법으로 분류할 수 있습니다.
첫 번째
- "화학적" 노출에 대한 내성 증가.
- 공격적인 물질과의 직접적인 접촉 배제(표면 절연).
초
- 환경의 공격성 정도를 줄입니다(작동 조건에 따라 다름).
- EM 필드의 사용(예: 외부 전자 / 전류의 "부과", 밀도 조절 및 기타 여러 기술).
하나 또는 다른 보호 방법의 사용은 각 설계에 대해 개별적으로 결정되며 여러 요인에 따라 다릅니다.
- 금속의 종류;
- 운영 조건;
- 부식 방지 조치의 복잡성;
- 제조 능력;
- 경제적 편의.
차례로 모든 기술은 능동(재료에 대한 지속적인 "영향"을 의미), 수동(재사용 가능한 것으로 설명될 수 있음) 및 기술(샘플 생산 단계에서 사용)으로 나뉩니다.
활동적인
음극 보호
금속이 접촉하는 매체가 전기 전도성인 경우 사용하는 것이 좋습니다. 물질은 원칙적으로 산화를 불가능하게 만드는 큰 "음의" 전위로 (체계적으로 또는 지속적으로) 공급됩니다.
보호 보호
그것은 음극 분극으로 구성됩니다. 샘플은 주어진 전도성 매체(트레드)에서 산화되기 쉬운 물질과의 접촉에 의해 결합됩니다. 사실, 그것은 공격적인 물질이 만드는 모든 "부정성"을 취하는 일종의 "피뢰침"입니다. 그러나 이러한 보호 장치는 주기적으로 새 보호 장치로 교체해야 합니다.
편광 양극
그것은 극히 드물게 사용되며 외부 영향과 관련하여 재료의 "비활성"을 유지하는 것으로 구성됩니다.
패시브(금속 표면 처리)
보호 필름 만들기
부식 제어의 가장 일반적이고 저렴한 방법 중 하나입니다. 표면층을 생성하기 위해 다음과 같은 기본 요구 사항을 충족해야 하는 물질이 사용됩니다. 공격적인 화학 물질/화합물에 대해 불활성이어야 하고, 전류/전류를 전도하지 않으며, 접착력이 높아야 합니다(베이스에 대한 우수한 접착력).
금속 가공 시 사용되는 모든 물질은 액체 또는 "에어로졸" 상태로 적용 방법(페인트 또는 스프레이)을 결정합니다. 이를 위해 페인트 및 바니시, 다양한 매 스틱 및 폴리머가 사용됩니다.
보호 "슈트"에 금속 구조물 배치
이것은 엔지니어링 시스템의 다양한 유형의 파이프라인 및 통신에 일반적입니다. 이 경우 절연체의 역할은 채널의 내벽과 금속 표면 사이의 공기 "층"에 의해 수행됩니다.
인산염
금속은 특수제(산화제)로 처리됩니다. 염기와 반응하여 표면에 난용성 화학물질/화합물이 침착됩니다. 습기로부터 보호하는 매우 효과적인 방법입니다.
더 강한 재료로 코팅
이 기술의 사용 예는 크롬(), 은, "아연도금" 등의 일상 생활 제품에서 흔히 볼 수 있습니다.
옵션으로 - 세라믹, 유리, 콘크리트 코팅, 시멘트 모르타르(코팅) 등으로 보호합니다.
패시베이션
요점은 금속의 화학적 활성을 크게 줄이는 것입니다. 이를 위해 표면을 적절한 특수 시약으로 처리합니다.
환경의 공격성 감소
- 부식 과정의 강도를 감소시키는 물질(억제제)의 사용.
- 공기 건조.
- 그것의 화학적/정제(유해한 불순물로부터) 및 일상 생활에서 사용할 수 있는 기타 여러 방법.
- 토양의 공격성을 줄이기 위해 토양의 소수성화(백필, 특수 물질 도입).
살충제 처리
소위 "생체 부식"이 발생할 가능성이 있는 경우에 사용됩니다.
기술적 보호 방법
합금
가장 유명한 방법입니다. 요점은 공격적인 영향에 대해 불활성인 금속 기반 합금을 만드는 것입니다. 그러나 그것은 산업적 규모에서만 실현됩니다.
제공된 정보에서 다음과 같이 일상 생활에서 모든 방청 방법을 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 이와 관련하여 "개인 거래자"의 가능성은 크게 제한됩니다.
금속 및 합금의 부식 방지 보호를 위한 주요 조건은 부식 속도를 줄이는 것입니다. 금속 구조물을 부식으로부터 보호하는 다양한 방법을 사용하여 부식 속도를 줄이는 것이 가능합니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.
1 보호 코팅.
2 부식성을 줄이기 위해 부식성 환경을 처리합니다(특히 일정한 양의 부식성 환경에서).
3 전기화학적 보호.
4 내식성이 향상된 새로운 구조 재료의 개발 및 생산.
5 금속에서 내화학성 재료(플라스틱 고분자 재료, 유리, 세라믹 등)로의 다양한 디자인 전환.
6 금속 구조 및 부품의 합리적인 설계 및 작동.
1. 보호 코팅
보호 코팅은 연속적이어야 하고 전체 표면에 고르게 분포되어야 하며 환경에 영향을 받지 않으며 금속에 대한 높은 접착력(접착 강도)이 있어야 하며 단단하고 내마모성이 있어야 합니다. 열팽창 계수는 보호되는 제품의 금속 열팽창 계수에 가까워야 합니다.
보호 코팅의 분류는 그림 1에 나와 있습니다. 43
보호 코팅
비금속 금속 코팅 코팅
무기유기음극양극
그림 43 - 보호 코팅의 분류 체계
1.1 금속 코팅
보호 금속 코팅의 적용은 가장 일반적인 부식 제어 방법 중 하나입니다. 이러한 코팅은 부식으로부터 보호할 뿐만 아니라 경도, 내마모성, 전기 전도성, 납땜성, 반사율, 제품에 장식 마감재 등 표면에 여러 가지 귀중한 물리적 및 기계적 특성을 부여합니다.
보호 작용 방법에 따라 금속 코팅은 음극과 양극으로 나뉩니다.
음극 코팅은 증착되는 금속의 전위와 비교하여 더 많은 양의 양극 및 양극 - 더 전기 음성적인 전극 전위를 갖습니다. 예를 들어, 강철에 증착된 구리, 니켈, 은, 금은 음극 코팅이고 동일한 강철과 관련된 아연과 카드뮴은 양극 코팅입니다.
코팅의 유형은 금속의 특성뿐만 아니라 부식성 매체의 구성에도 의존한다는 점에 유의해야 합니다. 무기산 및 염류 용액에서 철과 관련하여 주석은 음극 코팅의 역할을 하고, 다수의 유기산(식품 통조림 식품)에서는 양극 역할을 합니다. 정상적인 조건에서 음극 코팅은 제품의 금속을 기계적으로 보호하여 환경과 격리합니다. 음극 코팅의 주요 요구 사항은 다공성입니다. 그렇지 않으면 제품이 전해질에 잠기거나 표면에 수분 박막이 응축될 때 모재의 노출된(기공 또는 균열) 부분이 양극이 되고 코팅 표면이 음극이 됩니다. 불연속 부분에서 베이스 금속의 부식이 시작되어 코팅 아래로 퍼질 수 있습니다(그림 44a).
그림 11 다공성 음극 (a) 및 양극 (b) 코팅으로 철의 부식 계획
양극 코팅은 기계적으로뿐만 아니라 주로 전기 화학적으로 제품의 금속을 보호합니다. 생성된 갈바니 전지에서 코팅 금속은 양극이 되어 부식을 겪으며 모재의 노출된(기공 내) 영역은 음극으로 작용하며 보호 금속과 코팅의 전기적 접촉이 끊어지지 않는 한 붕괴되지 않습니다. 유지되고 충분한 전류가 시스템을 통과합니다(그림 4b). 따라서 음극 코팅과 달리 양극 코팅의 다공성 정도는 중요한 역할을 하지 않습니다.
어떤 경우에는 음극 코팅을 적용하는 동안 전기화학적 보호가 발생할 수 있습니다. 이것은 제품과 관련된 코팅 금속이 효과적인 음극이고 모재가 부동태화되기 쉬운 경우에 발생합니다. 생성된 양극 분극은 기본 금속의 보호되지 않은(기공 내) 영역을 부동태화하고 이를 파괴하기 어렵게 만듭니다. 이러한 유형의 양극 전기 화학적 보호는 황산 용액에서 강철 12X13 및 12X18H9T의 구리 코팅에 대해 나타납니다.
보호 금속 코팅을 적용하는 주요 방법은 갈바닉입니다. 열확산법과 기계열법, 스프레이에 의한 금속화, 용융물에 침지하는 방법도 사용되는데, 각각의 방법을 좀 더 자세히 분석해 보겠습니다.
1.2 전기도금 코팅.
보호 금속 코팅의 갈바닉 증착 방법은 산업계에서 매우 널리 보급되었습니다. 금속 코팅을 적용하는 다른 방법과 비교할 때 높은 효율성(매우 얇은 코팅으로 부식으로부터 금속을 보호함), 기계적 특성이 다른 동일한 금속 코팅을 얻을 수 있는 가능성, 공정(전해질 조성 및 전기분해 모드의 변화에 의한 금속 증착물의 두께 및 특성 제어), 고온을 사용하지 않고 다양한 조성의 합금을 얻을 수 있는 가능성, 모재에 대한 우수한 접착력 등
갈바닉 방법의 단점은 복잡한 프로파일을 가진 제품의 코팅 두께가 고르지 않다는 것입니다.
금속의 전기화학적 증착은 직류 갈바닉 욕조에서 수행됩니다(그림 45). 금속 도금 제품은 음극에 매달려 있습니다. 애노드로는 증착된 금속으로 만들어진 플레이트(가용성 애노드) 또는 전해질에 불용성인 물질(불용성 애노드)이 사용됩니다.
전해질의 필수 구성 요소는 음극에 증착된 금속 이온입니다. 전해질의 구성은 또한 전기 전도도를 증가시키고, 양극 공정의 과정을 조절하고, 일정한 pH를 보장하는 물질, 음극 공정의 분극을 증가시키는 계면활성제, 미백 및 평탄화 첨가제 등을 포함할 수 있습니다.
그림 5 금속 전착을 위한 전기도금조:
1 - 몸; 2 - 환기 케이스; 3 - 가열용 코일; 4 - 절연체; 5 - 양극봉; 6 - 음극봉; 7 - 압축 공기와 혼합하기 위한 버블러
방전하는 금속 이온이 용액에 있는 형태에 따라 모든 전해질은 복잡하고 단순하게 나뉩니다. 음극에서 복합 이온의 방전은 단순 이온의 방전보다 높은 과전압에서 발생합니다. 따라서 복합 전해질에서 얻은 침전물은 입자가 미세하고 두께가 균일합니다. 그러나 이러한 전해질은 금속 전류 효율이 낮고 작동 전류 밀도가 낮습니다. 성능면에서 금속 이온이 단순 수화 이온 형태인 단순 전해질보다 열등합니다.
갈바니 욕조에서 제품 표면의 전류 분포는 결코 균일하지 않습니다. 이로 인해 증착 속도가 달라지고 결과적으로 음극의 개별 섹션에서 코팅 두께가 달라집니다. 복잡한 프로파일을 가진 제품에서 두께의 특히 강한 변화가 관찰되어 코팅의 보호 특성에 부정적인 영향을 미칩니다. 전해액의 전기전도도 증가, 분극 증가, 전류밀도 증가에 따른 분극 증가, 전류밀도 증가에 따른 금속의 전류효율 감소, 증착된 코팅막 두께의 균일도 향상 음극과 양극 사이의 거리가 증가합니다.
릴리프 표면에 균일한 두께의 코팅을 제공하는 갈바닉 욕조의 능력을 산란력이라고 합니다. 복합 전해질은 산란력이 가장 높습니다.
부식으로부터 제품을 보호하기 위해 아연, 카드뮴, 니켈, 크롬, 주석, 납, 금, 은 등 많은 금속의 갈바닉 증착이 사용됩니다. Cu-Zn, Cu-Sn, Sn-와 같은 전해 합금도 사용됩니다. 이중 및 다층 코팅.
부식으로부터 철 금속의 가장 효과적인(전기화학적 및 기계적) 보호는 아연과 카드뮴을 사용한 양극 코팅입니다.
아연 코팅은 기계 부품, 파이프라인, 강판의 부식을 방지하는 데 사용됩니다. 아연은 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 금속입니다. 기공이나 베어 스팟이 있으면 아연이 파괴되고 강철베이스가 부식되지 않기 때문에 기계적 및 전기 화학적 방법으로 주요 제품을 보호합니다.
아연 코팅이 지배적입니다. 아연은 전체 강철 부품의 약 20%를 부식으로부터 보호하며 전 세계에서 생산되는 아연의 약 50%가 전기 도금에 사용됩니다.
최근 몇 년 동안 아연 기반 합금(Zn - Ni(8 - 12% Ni), Zn - Fe, Zn - Co(0.6 - 0.8% Co))에서 보호 갈바닉 코팅을 만드는 작업이 개발되었습니다. 이 경우 코팅의 내식성을 2~3배 높일 수 있다.
부식- 자발적인 과정에 따라 시스템의 Gibbs 에너지 감소가 진행됩니다. 금속의 부식 파괴 반응의 화학 에너지는 열의 형태로 방출되어 주변 공간으로 소산됩니다.
부식은 파이프라인, 탱크, 기계의 금속 부품, 선체, 해양 구조물 등의 파괴로 인해 큰 손실을 초래합니다. 부식으로 인한 회복 불가능한 금속 손실은 연간 생산량의 15%입니다. 부식 제어의 목표는 세계 매장량이 한정되어 있는 금속 자원을 보존하는 것입니다. 부식에 대한 연구와 부식으로부터 금속을 보호하는 방법의 개발은 이론적 관심과 경제적으로 매우 중요합니다.
공기 중의 철의 부식, 고온에서의 스케일 형성, 산에 금속의 용해가 부식의 전형적인 예입니다. 부식의 결과 금속의 많은 특성이 저하됩니다. 강도와 연성이 감소하고 기계의 움직이는 부품 사이의 마찰이 증가하며 부품의 치수가 위반됩니다. 화학적 부식과 전기 화학적 부식을 구별하십시오.
화학물질, 부식- 비전해질 용액에서 건조 가스에서의 산화에 의한 금속의 파괴. 예를 들어, 고온에서 철에 스케일 형성. 이 경우 금속에 형성된 산화막은 종종 추가 산화를 방지하여 가스와 액체가 금속 표면에 더 이상 침투하는 것을 방지합니다.
전기화학적 부식물이나 다른 전해질이 있는 상태에서 새로운 갈바닉 쌍의 작용으로 금속이 파괴된다고 합니다. 이 경우 화학 공정(금속에 의한 전자 방출)과 함께 전자가 한 영역에서 다른 영역으로 이동하는 전기적 과정도 발생합니다.
이러한 유형의 부식은 대기, 토양, "표류"전류 작용에 따른 부식 등의 별도 유형으로 나뉩니다.
전기화학적 부식은 금속에 포함된 불순물이나 표면의 불균일성에 의해 발생합니다. 이러한 경우 금속이 공기 중에도 수분을 흡착할 수 있는 전해질과 접촉하면 표면에 많은 미세갈바닉 셀이 나타납니다. . 양극금속 입자이다 음극– 더 많은 양극 전위가 있는 불순물 및 금속 영역. 양극은 용해되고 수소는 음극에서 방출됩니다. 동시에, 전해질에 용해된 산소의 환원은 음극에서 가능하다. 따라서 음극 공정의 특성은 다음과 같은 몇 가지 조건에 따라 달라집니다.
산성 환경: 2H + + 2ē \u003d H 2 (수소 탈분극),
О 2 + 4Н + + 4ē → 2Н 2 О
중립적인 환경: O 2 +2H 2 O+4e - \u003d 4OH - (산소 탈분극).
예를 들어 다음을 고려하십시오. 대기 부식주석과 접촉하는 철. 금속과 산소를 함유한 물 한 방울의 상호 작용으로 인해 회로가 다음과 같은 형태를 갖는 미세기전력 전지가 나타납니다.
(-)Fe|Fe 2+ || O 2 , H 2 O| sn(+).
활성이 더 강한 금속(Fe)은 산화되어 구리 원자에 전자를 제공하고 이온(Fe 2+)의 형태로 용액에 들어갑니다. 음극에서 산소 탈분극이 발생합니다.
부식 방지 방법.모든 부식 방지 방법은 두 가지 큰 그룹으로 나눌 수 있습니다. 비전기화학적(금속 합금, 보호 코팅, 부식 환경의 특성 변경, 제품의 합리적인 설계) 및 전기화학(프로젝트 방법, 음극 보호, 양극 보호).
금속 합금- 이것은 비용이 많이 들지만 금속의 부동태화를 유발하는 성분이 합금 조성에 도입되는 금속의 내식성을 증가시키는 효과적인 방법입니다. 이러한 성분으로는 크롬, 니켈, 티타늄, 텅스텐 등이 사용된다.
보호 코팅- 금속 제품 및 구조물의 표면에 인위적으로 생성된 층입니다. 코팅 유형의 선택은 금속이 사용되는 조건에 따라 다릅니다.
재료 금속보호 코팅은 아연, 카드뮴, 알루미늄, 니켈, 구리, 주석, 크롬, 은 및 그 합금: 청동, 황동 등의 순수한 금속일 수 있습니다. 부식 중 금속 코팅의 특성에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 음극(예: 강철 Cu, Ni, Ag) 및 양극(강에 아연). 음극 코팅은 기공이 없고 코팅이 손상되는 경우에만 금속을 부식으로부터 보호할 수 있습니다. 양극 코팅의 경우 보호 대상 금속이 음극 역할을 하므로 부식되지 않습니다. 그러나 금속의 전위는 용액의 조성에 따라 달라지므로 용액의 조성이 변하면 코팅의 성질도 변할 수 있습니다. 따라서 H 2 SO 4 용액에서 주석으로 강철을 코팅하는 것은 음극이고 유기산 용액에서는 양극입니다.
비금속 보호코팅은 무기물 또는 유기물일 수 있습니다. 이러한 코팅의 보호 효과는 주로 환경으로부터 금속의 격리로 감소됩니다.
전기화학적 보호 방법부식 과정의 양극 또는 음극 반응 억제를 기반으로 합니다. 전기화학적 보호는 전해질 환경(바다, 토양수)에 위치한 보호 구조(선체, 지하 파이프라인)에 연결하여 수행되며, 전극 전위가 더 음의 값을 갖는 금속 - 보호자.
수십만 년 동안 인류는 주변에 다양한 기술을 세워왔습니다. 그러나 사람들이 금속을 채굴하고 가공하는 방법을 배운 시대는 그러한 광범위한 발전의 출발점이 되었습니다. 그 속성 덕분에 기술의 높은 수준에 도달하고 사람을 지구 반대편으로 보낼 수 있는 차량과 스스로를 방어할 수 있는 무기를 만드는 것이 가능해졌습니다. 그러나 이제 기술은 일부 메커니즘이 다른 메커니즘을 생성하는 수준에 도달했습니다.
금속이 모든(또는 거의 모든) 기술의 중심에 있다는 사실에도 불구하고 가장 완벽한 재료는 아닙니다. 시간이 지남에 따라 환경의 영향으로 녹이 슬기 쉽습니다. 이러한 현상은 이 물질에 더 많은 손상을 입히고 결과적으로 장비의 작동을 악화시켜 종종 사고나 재난으로 이어질 수 있습니다. 이 기사에서는 강철 녹에 대한 모든 것, 이 과정이 어떻게 발생하는지, 이를 방지(또는 제거)하기 위해 해야 할 일에 대해 설명합니다.
녹이란 무엇입니까?
"녹"-이것은 일상 생활에서이 물질을 파괴하는 모든 종류의 이름입니다. 특히, 이들은 산소와 반응한 후 금속에 형성되는 붉어짐입니다. 산화는 이 재료에 부정적인 영향을 주어 부서지기 쉽고 가장자리가 느슨해지며 경도와 성능이 저하됩니다.
따라서 많은 공장에서 마찰을 줄이고 부식 및 기타 부정적인 환경 영향으로부터 보호하기 위해 다양한 공식을 사용합니다. 이에 대한 자세한 내용은 나중에 설명합니다. 이러한 노출로부터 보호하려면 "썩음"이 강철에 미치는 영향과 강철의 결정 격자를 죽이는 방법을 부드럽게 이해하십시오.
자연 파괴는 다양한 손상을 일으킬 수 있습니다.
- 완전한 손상;
- 결정 격자의 밀도 위반;
- 선택적 손상;
- 지하.
손상의 특성에 따라 부식을 처리하는 다양한 방법을 채택할 수 있습니다. 가능한 손상 각각은 고유 한 방식으로 해를 끼치며 다양한 기술 및 생산 영역에서 용납 할 수 없습니다. 에너지 부문에서 그러한 파괴는 일반적으로 용납될 수 없습니다(이는 가스 누출, 방사선 확산 등으로 이어질 수 있음).
녹이 무엇이며 녹으로부터 자신을 보호하는 방법에 대한 비디오 클립:
녹 노출
금속 구조의 파괴에 대응하는 메커니즘을 효과적으로 선택하려면 녹 자체가 어떻게 작용하는지 이해하는 것이 필요합니다. 화학 및 전기 화학의 두 가지 유형이 있습니다.
첫 번째 - 화학적 - 환경 (가장 자주 가스)의 영향으로 샘플 표면이 어떻게 파괴되는지 과정에 기인 할 수 있습니다. 금속에 이러한 녹은 형성하는 데 매우 오랜 시간이 걸리며 일반적으로 피하기가 매우 쉽습니다. 부품을 청소하고 부식 방지 코팅(페인트, 바니시 등)을 적용해야 합니다.
또한, 이러한 철 열화 과정은 습하고 습한 환경은 물론 오일과 같은 유기 물질과의 접촉에서도 발생합니다. 마지막 경우는 특히 고려해야 하는 것이 중요합니다. 석유 굴착 장치의 녹은 용납될 수 없기 때문입니다.
전기화학적 부식은 더 드물고 전해질에서 발생합니다. 이 경우에만 중요한 것은 환경이 아니라 대전의 결과로 발생하는 전류입니다. 금속과 그 표면(대부분)을 파괴하는 사람은 바로 그 사람입니다. 따라서 금속의 부서지기 쉬운 표면으로 쉽게 구별할 수 있습니다.
금속을 녹으로부터 보호하려면 이러한 모든 기능을 고려해야 합니다.
올바른 보호를 만드는 방법은 무엇입니까?
금속의 부식과 보호 방법은 밀접하게 관련되어 있습니다. 따라서 모든 보호 프로세스는 생산 중 금속 개선과 작동 중 보호 적용의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 화학 성분의 변화를 포함하여 부품이 환경 영향에 더 잘 견디도록 합니다. 그러한 장비나 품목은 추가 보호가 필요하지 않습니다.
두 번째 보호 그룹에는 작업 프로세스의 다양한 코팅 및 격리가 포함됩니다. 파괴를 피하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 환경과 환경에 관계없이 파괴를 유발하는 환경을 피하거나 금속 손상의 확산을 제거하는 데 도움이 되는 무언가를 추가하는 것입니다. 집에서는 특별한 장비, 오븐 및 기타 물건이 없는 사람이 이미 완성된 제품에 영향을 줄 수 없기 때문에 두 번째 옵션만 가능합니다.
녹에 대비하는 방법
금속 제품을 만드는 동안 부식을 제거하거나 발생을 최소화하는 두 가지 방법이 있습니다. 이를 위해 가스 및 기타 부정적인 자극에 내성이 있는 물질(아연, 구리 등)이 구조에 추가됩니다. 당신은 또한 종종 반대 효과를 찾을 수 있습니다.
이미 언급했듯이 선택적 부식과 같은 유형이 있습니다. 아이템 상점의 특정 아이템을 파괴합니다. 아시다시피, 금속은 원소를 형성하는 서로 다른 원자로 구성되어 있으며, 각 원자는 서로 다른 정도로 부정적인 영향을 받기 쉽습니다. 예를 들어, 철에서는 황입니다. 이 재료로 만들어진 부품이 가능한 한 오랫동안 작동하기 위해 구조의 선택적 분리가 시작되는 화학 성분에서 황이 제거됩니다. 집에서는 그러한 신뢰할 수 있는 방법이 불가능합니다.
다른 부식 방지 보호 장치가 생산 중일 수 있습니다. 생산 중에 화학 반응으로 인한 외부 손상으로부터 표면을 보호하는 특수 코팅이 적용됩니다. 이 경우에 사용되는 구조 자재는 퍼블릭 도메인에서 구매하는 것이 거의 불가능하기 때문에 생산에만 사용할 수 있습니다. 또한 이러한 적용은 종종 자동 라인에서 수행되어 재료 코팅의 신뢰성과 속도를 높입니다.
그러나 금속이 아무리 개선되더라도 이 재료는 여전히 습도, 공기, 다양한 가스의 음압에 굴복하고 작동 중에 열화됩니다. 따라서 부식 방지 보호가 필요하며 이는 영향을 줄 뿐만 아니라 외부 세계로부터 보호합니다.
산소는 녹이 퍼지는 데 중요한 역할을 합니다. 부식으로부터 금속을 보호하는 것은 그러한 부정적인 현상의 확산을 막는 것뿐만 아니라 속도를 늦추는 것이기도 합니다. 이를 위해 특수 분자가 환경 구조에 도입됩니다. 억제제는 금속 표면을 관통하여 일종의 보호막을 제공합니다.
다양한 방식으로 적용할 수 있는 부식 방지 필름도 자주 사용됩니다. 그러나 스프레이로 적용할 때 가장 쉽고(그리고 가장 신뢰할 수 있습니다). 이를 위해 다양한 고분자 재료, 페인트, 에나멜 등이 사용됩니다. 또한 부품을 감싸고 파괴적인 환경의 접근을 제한합니다. 프로세스의 유사성에도 불구하고 금속 부식과의 싸움은 매우 다양할 수 있습니다. 이 화학적 과정은 불가피하며 거의 항상 성공합니다. 그렇기 때문에 부식 방지에 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이를 고려하여 보호 방법을 결합할 수 있습니다.
이것이 주요 보호 방법입니다. 그들은 단순성, 신뢰성 및 편리성으로 인해 인기가 있습니다. 그들은 또한 바니시와 에나멜로 코팅을 포함하지만 이것에 대해서는 약간 낮습니다.
예를 들어, 페인트나 에나멜을 바르기 전에 작업자는 프라이머로 제품에 윤활제를 발라 페인트가 표면에 더 잘 "내리도록"하고 제품과 제품 사이에 수분이 남지 않도록 합니다(프라이머가 흡수함). 금속을 부식으로부터 보호하는 이러한 방법은 생산 과정에서 항상 수행되는 것은 아닙니다. 홈 도구는 이러한 작업을 직접 수행하기에 충분합니다.
부식 방지 보호는 때때로 매우 이례적입니다. 예를 들어, 한 금속이 다른 금속에 의해 보호되는 경우입니다. 이 기술은 종종 화학 합금을 변경할 수 없을 때 사용됩니다. 그 표면은 부식 영향에 저항하는 요소가 산재되어 있는 다른 재료로 덮여 있습니다. 이 소위 부식 방지 층은 민감한 재료의 표면을 매우 안전하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 코팅은 크롬일 수 있습니다.
여기에는 부식으로부터 금속을 보호하는 것도 포함됩니다. 이 경우 보호 대상 표면은 부식의 주요 원인 중 하나인 전기 전도성이 낮은 금속으로 코팅됩니다. 그러나 이것은 환경과의 접촉이 최소화된 경우에 적용됩니다. 따라서 녹 및 기타 위험한 화학 공정으로부터 금속을 보호하는 것은 예를 들어 억제제와 함께 사용됩니다.
이러한 보호 방법은 기계적 영향을 피하기 위해 사용됩니다. 금속을 가장 확실하게 보호하는 방법을 말하기는 어렵습니다. 각 방법은 긍정적인 결과를 줄 수 있습니다.
좋은 커버리지를 얻으려면?
금속을 부식으로부터 보호하는 것이 항상 제조업체의 책임은 아닙니다. 종종 이러한 제품을 직접 관리해야하며 부품의 내구성을 향상시키는 가장 좋은 방법은 코팅입니다.
우선 완전히 깨끗해야 합니다. "더러운"에는 다음이 포함됩니다.
- 기름 잔여물
- 산화물
그것들을 적절하고 완전히 제거하십시오. 예를 들어, 물이 구조를 추가로 손상시키지 않도록 알코올 또는 가솔린을 기본으로 한 특수 액체를 가져와야합니다. 또한 표면에 수분이 남아있을 수 있으며 그 위에 적용된 페인트는 단순히 기능을 수행하지 않습니다.
폐쇄된 환경(표면과 페인트 사이)에서는 철의 부식이 훨씬 더 활발하게 진행되므로 부식으로부터 금속을 보호하는 것은 도움이 되기보다는 해를 끼칩니다. 따라서 습기도 피하는 것이 중요합니다. 먼지를 제거한 후에는 말려야 합니다.
그 후 원하는 코팅을 적용할 수 있습니다. 그러나 여전히 집에서 녹을 보호하는 가장 좋은 방법입니다. 금속을 부식으로부터 보호하는 방법은 다양하지만, 잘못 사용하면 문제가 발생할 수 있다는 점을 항상 기억해야 합니다. 따라서 특별한 것을 생각해낼 필요가 없습니다. 부식으로부터 금속을 보호하는 이미 입증되고 신뢰할 수 있는 방법을 사용하는 것이 좋습니다.
장치의 표면을 여러 가지 방법으로 처리할 수 있다는 점도 주목할 가치가 있습니다.
- 화학적인
- 전기화학
- 기계
후자는 부식을 막는 가장 간단한 방법입니다. 목록의 처음 두 항목은 보다 복잡한(기술적인 용어로) 프로세스로 부식 방지가 보다 안정적으로 됩니다. 결국, 그들은 금속을 탈지하므로 보호 코팅을 적용하는 것이 더 편리합니다. 이 시간 동안 매체와의 접촉이 처리 전의 이전 결과를 "복원"하기 때문에 코팅하기 전에 6-7 시간 이상 경과해서는 안됩니다.
부식 방지는 대부분 공장에서 그리고 생산 중에 수행되어야 합니다. 그러나 혼자 의지할 필요는 없습니다. 수제 부식 방지제도 아프지 않습니다.
영구적으로 부식을 제거할 수 있습니까?
답변의 단순성에도 불구하고 상세해야 합니다. 부식과 부식으로부터 금속을 보호하는 것은 제품 자체와 주변 대기의 화학적 조성을 기반으로 하기 때문에 서로 분리될 수 없습니다. 부식 방지 방법이 정확히 이러한 지표를 기반으로 한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그들은 결정 격자의 "약한" 입자를 제거하거나(또는 더 신뢰할 수 있는 내포물을 추가) 가스 및 외부 영향으로부터 제품 표면을 "숨기기"를 돕습니다.
부식 방지는 까다롭지 않습니다. 그것은 간단한 화학과 물리 법칙을 기반으로하며, 이는 또한 요소의 상호 작용에서 어떤 과정도 피할 수 없음을 나타냅니다. 부식 방지 보호는 이러한 결과의 가능성을 줄이고 금속의 내구성을 증가시키지만 여전히 완전히 저장하지는 않습니다. 그것이 무엇이든간에 여전히 업데이트, 개선 및 결합해야하며 부식으로부터 금속을 보호하는 추가 방법을 사용해야합니다.
부식을 방지하는 방법을 말할 수는 있지만 철이 부식되지 않도록 노력하는 것은 가치가 없습니다. 코팅은 또한 주변 세계의 파괴력에 영향을 미치며, 이를 모니터링하지 않으면 가스와 습기가 그 아래에 숨겨져 있는 보호된 표면에 도달하게 됩니다. 금속의 부식 및 보호는 생산 및 작동 중에 필수적이지만 현명하게 처리해야 합니다.
