Metode pentru protejarea metalelor împotriva coroziunii pe scurt. Metode de protejare a metalelor împotriva coroziunii

Metalele au fost folosite de om încă din timpuri preistorice, produsele fabricate din ele sunt larg răspândite în viața noastră. Cel mai comun metal este fierul și aliajele sale. Din păcate, ele sunt predispuse la coroziune sau la rugină, care se defectează ca urmare a oxidării. Protecția în timp util împotriva coroziunii vă permite să prelungiți durata de viață a produselor și structurilor metalice.

Tipuri de coroziune

Oamenii de știință se luptă cu coroziune de mult timp și au identificat câteva dintre principalele sale tipuri:

• Atmosferic. Oxidarea are loc din cauza contactului cu oxigenul atmosferic și vaporii de apă conținuti în acesta. Prezența în aer a poluanților sub formă de substanțe chimic active accelerează ruginirea.
• Lichid. Are loc în mediul acvatic, sărurile conținute în apă, în special apa de mare, accelerează foarte mult oxidarea.
• Sol. Produsele și structurile situate în pământ sunt supuse acestui tip. Compoziția chimică a solului, a apelor subterane și a curenților de scurgere creează un mediu special pentru desfășurarea proceselor chimice.

Pe baza mediului în care va fi operat produsul, sunt selectate metode adecvate de protecție împotriva coroziunii.

Tipuri tipice de deteriorare a ruginii

Există următoarele tipuri caracteristice de deteriorare a coroziunii:

• Suprafața este acoperită cu un strat ruginit continuu sau bucăți separate.
• Pe piesă au apărut mici zone de rugină, pătrunzând în grosimea piesei.
• Sub formă de fisuri adânci.
• Unul dintre componente este oxidat în aliaj.
• Penetrare profunda in tot volumul.
• Combinate.

Datorită apariției, acestea sunt, de asemenea, împărțite:

• Chimic. Reacții chimice cu substanțele active.
• Electrochimic. La contactul cu soluțiile electrolitice, apare un curent electric, sub influența căruia electronii metalelor sunt înlocuiți, iar structura cristalină este distrusă odată cu formarea ruginii.

Coroziunea metalului și metodele de protecție împotriva acestuia

Oamenii de știință și inginerii au dezvoltat multe modalități de a proteja structurile metalice de coroziune.

Protecția anticorozivă a structurilor industriale și de construcții, diferite tipuri de transport se efectuează prin metode industriale.

Adesea sunt destul de complexe și scumpe. Pentru a proteja produsele metalice în condiții casnice, se folosesc metode de uz casnic care sunt mai accesibile și nu sunt asociate cu tehnologii complexe.

Industrial

Metodele industriale pentru protejarea produselor metalice sunt împărțite în mai multe domenii:

• Pasivare. Când oțelul este topit, la compoziția sa se adaugă aditivi de aliere precum Cr, Mo, Nb, Ni. Acestea contribuie la formarea unei pelicule de oxid puternice si rezistente chimic pe suprafata piesei, care impiedica accesul gazelor si lichidelor agresive la fier.
• Înveliș metalic de protecție. Pe suprafața produsului se aplică un strat subțire din alt element metalic - Zn, Al, Co etc.. Acest strat protejează fierul de rugină.
• Protectie electrica. Plăcile din alt element sau aliaj metalic, așa-numiții anozi, sunt așezate lângă piesa de protejat. Curenții din electrolit curg prin aceste plăci și nu prin piesă. Așa sunt protejate părțile subacvatice ale platformelor de transport maritim și de foraj.
• Inhibitori. Substanțe speciale care încetinesc sau chiar opresc reacțiile chimice.
• Vopsea de protectie.
• Tratament termic.

Metodele de protecție împotriva coroziunii utilizate în industrie sunt foarte diverse. Alegerea unei metode specifice de control al coroziunii depinde de condițiile de funcționare ale structurii care trebuie protejată.

gospodărie

Metodele de uz casnic de protejare a metalelor împotriva coroziunii sunt reduse, de regulă, la aplicarea vopselei de protecție și a vopselelor de lac. Compoziția lor poate fi foarte diversă, inclusiv:

• rășini siliconice;
• materiale polimerice;
• inhibitori;
• mici pilituri metalice.

Convertizoarele de rugina sunt un grup separat - compuși care sunt aplicați structurilor deja afectate de coroziune. Ele refac fierul din oxizi și previn re-coroziune. Convertizoarele sunt împărțite în următoarele tipuri:

• Solurile. Se aplică pe suprafața curățată, au aderență ridicată. Conțin substanțe inhibitoare în compoziția lor, permit salvarea vopselei de finisare.
• Stabilizatoare. Transformă oxizii de fier în alte substanțe.
• Convertitori de oxizi de fier în săruri.
• Uleiuri și rășini care învelesc particulele de rugină și le neutralizează.

Atunci când alegeți un grund și vopsea, este mai bine să le luați de la același producător. Astfel veti evita problemele de compatibilitate a vopselelor si lacurilor.

Vopsele de protectie pentru metal

În funcție de regimul de temperatură de funcționare, vopselele sunt împărțite în două grupuri mari:

• convențional, utilizat la temperaturi de până la 80 ° C;
• termorezistent.

În funcție de tipul de liant, vopselele de bază sunt:

• alchid;
• acril;
• epoxidic.

Acoperirile metalice au următoarele avantaje:

• protecție de înaltă calitate a suprafeței împotriva coroziunii;
• ușurință în aplicare;
• viteza de uscare;
• multe culori diferite;
• durata de viata lunga.

Emailurile cu ciocan sunt foarte populare, nu numai că protejează metalul, ci creează și un aspect estetic. Vopseaua argintie este, de asemenea, comună pentru prelucrarea metalelor. La compoziția sa se adaugă pulbere de aluminiu. Protecția metalului are loc datorită formării unei pelicule subțiri de oxid de aluminiu.

Amestecuri epoxidice bicomponente se caracterizează printr-o rezistență excepțională a acoperirii și sunt utilizate pentru ansambluri cu solicitări ridicate.

Protecție metalică acasă

Pentru a proteja în mod fiabil produsele metalice împotriva coroziunii, trebuie efectuată următoarea secvență de acțiuni:

• curățați suprafața de rugină și vopsea veche cu o perie de sârmă sau hârtie abrazivă;
• degresați suprafața;
• aplicați imediat un strat de pământ;
• după ce grundul se usucă, aplicați două straturi de vopsea de bază.

Când lucrați, utilizați echipament individual de protecție:

• mănuși;
• respirator;
• ochelari sau un scut transparent.

Metodele de protecție a metalelor împotriva coroziunii sunt îmbunătățite constant de către oamenii de știință și ingineri.

Metode de rezistență la procese de coroziune

Principalele metode folosite pentru a rezista la coroziune sunt prezentate mai jos:

• creșterea capacității materialelor de a rezista la oxidare prin modificarea compoziției sale chimice;
• izolarea suprafeței protejate de contactul cu mediile active;
• scăderea activității mediului din jurul produsului;
• electrochimic.

Primele două grupuri de metode sunt utilizate în timpul fabricării structurii, iar al doilea - în timpul funcționării.

Metode de creștere a rezistenței

În compoziția aliajului se adaugă elemente care îi măresc rezistența la coroziune. Astfel de oțeluri se numesc inoxidabil. Nu necesită acoperiri suplimentare și se disting prin aspectul lor estetic. Ca aditivi se folosesc nichelul, cromul, cuprul, manganul, cobaltul în anumite proporții.

Rezistența materialelor la rugină este, de asemenea, crescută prin îndepărtarea componentelor care accelerează coroziunea, cum ar fi oxigenul și sulful din aliajele de oțel și fierul din aliajele de magneziu și aluminiu.

Reducerea agresivității mediului și protecție electrochimică

Pentru a suprima procesele de oxidare, în mediul extern se adaugă compuși speciali, inhibitori. Ele încetinesc reacțiile chimice de zeci și sute de ori.

Metodele electrochimice se reduc la modificarea potențialului electrochimic al materialului prin trecerea unui curent electric. Ca rezultat, procesele de coroziune sunt mult încetinite sau chiar oprite complet.

Film de protecție

Filmul protector previne accesul moleculelor de substanță activă la moleculele metalice și previne astfel fenomenele de coroziune.

Filmele sunt formate din vopsele, materiale plastice și rășini. Acoperirile sunt ieftine și ușor de aplicat. Acopera produsul in mai multe straturi. Sub vopsea se aplică un strat de grund, ceea ce îmbunătățește aderența la suprafață și permite economisirea vopselei mai scumpe. Astfel de acoperiri servesc de la 5 la 10 ani. Un amestec de mangan și fosfați de fier este uneori folosit ca grund.

Straturile de protecție sunt create și din straturi subțiri de alte metale: zinc, crom, nichel. Sunt aplicate prin galvanizare.

Acoperirea cu un metal cu un potențial electrochimic mai mare decât cel al materialului de bază se numește anodic. Continuă să protejeze materialul de bază, deturnând oxidanții activi către sine, chiar și în cazul distrugerii parțiale. Acoperirile cu un potențial mai mic sunt numite catodice. În cazul încălcării unei astfel de acoperiri, accelerează coroziunea din cauza proceselor electrochimice.

Acoperirea metalică poate fi aplicată și prin metoda de pulverizare cu plasmă.

Se folosește și rularea în comun a foilor de bază și metalul de protecție încălzit la temperatura de plasticitate. Sub presiune, are loc difuzia reciprocă a moleculelor de elemente în rețelele cristaline ale celuilalt și formarea unui material bimetalic. Această metodă se numește placare.

Sub influența factorilor externi (lichide, gaze, compuși chimici agresivi), orice materiale sunt distruse. Metalele nu fac excepție. Procesele de coroziune nu pot fi complet neutralizate, dar este foarte posibil să se reducă intensitatea acestora, crescând astfel durata de viață a structurilor metalice sau a altora care includ „fier”.

Metode de protecție anticoroziune

Toate metodele de protecție împotriva coroziunii pot fi clasificate condiționat ca metode care sunt aplicabile fie înainte de începerea funcționării probei (grupa 1), fie după punerea sa în funcțiune (grupa 2).

Primul

• Rezistență crescută la expunerea „chimică”.
• Excluderea contactului direct cu substanțe agresive (izolarea suprafeței).

Al doilea

• Reducerea gradului de agresivitate a mediului (în funcție de condițiile de funcționare).
• Utilizarea câmpurilor EM (de exemplu, „impunerea” e/curenților externi, reglarea densității acestora și o serie de alte tehnici).

Utilizarea uneia sau alteia metode de protecție este determinată individual pentru fiecare model și depinde de mai mulți factori:

• tip de metal;
• condițiile de funcționare a acestuia;
• complexitatea măsurilor anticorozive;
• capacitati de productie;
• oportunitatea economică.

La rândul lor, toate metodele sunt împărțite în active (care implică un „impact” constant asupra materialului), pasive (care pot fi descrise ca fiind reutilizabile) și tehnologice (utilizate în etapa de producție a probei).

Activ

protectie catodica

Este recomandabil să se folosească dacă mediul cu care metalul este în contact este conductiv electric. Materialul este alimentat (sistematic sau constant) cu un potențial „negativ” mare, ceea ce face imposibilă în principiu oxidarea acestuia.

Protectie de protectie

Constă în polarizare catodică. Proba este legată prin contact cu un material care este mai susceptibil la oxidare într-un mediu conductor dat (bandă de rulare). De fapt, este un fel de „paratrăsnet”, preluând toată „negativitatea” pe care o creează substanțele agresive. Dar un astfel de protector trebuie înlocuit periodic cu unul nou.

Anodic de polarizare

Se foloseste extrem de rar si consta in mentinerea „inertiei” materialului in raport cu influentele externe.

Pasiv (tratarea suprafeței metalului)

Crearea unei folii de protecție

Una dintre cele mai comune și mai ieftine metode de control al coroziunii. Pentru realizarea stratului de suprafață se folosesc substanțe care trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază - să fie inerte față de substanțele/compușii chimici agresivi, să nu conducă electricul/curentul și să aibă aderență sporită (aderență bună la bază).

Toate substanțele utilizate în momentul prelucrării metalelor sunt în stare lichidă sau „aerosol”, ceea ce determină metoda de aplicare a acestora - vopsire sau pulverizare. Pentru aceasta, se folosesc vopsele și lacuri, diverse mastice și polimeri.

Pozarea structurilor metalice în „jgheaburi” de protecție

Acest lucru este tipic pentru diferite tipuri de conducte și comunicații ale sistemelor de inginerie. În acest caz, rolul de izolator este jucat de un „strat” de aer între pereții interiori ai canalului și suprafața metalică.

Fosfatarea

Metalele sunt tratate cu agenți speciali (oxidanți). Ele reacționează cu baza, rezultând depunerea de substanțe/compuși chimici slab solubili pe suprafața acesteia. Un mod destul de eficient de a proteja împotriva umezelii.

Acoperire cu materiale mai rezistente

Exemple de utilizare a acestei tehnici se găsesc adesea în produsele din viața de zi cu zi cu crom (), cu argint, „galvanizat” și altele asemenea.

Ca opțiune - protecție cu ceramică, sticlă, acoperire cu beton, mortare de ciment (acoperire) și așa mai departe.

Pasivare

Ideea este de a reduce drastic activitatea chimică a metalului. Pentru a face acest lucru, suprafața sa este tratată cu reactivi speciali adecvați.

Reducerea agresivității mediului

• Utilizarea de substanțe care reduc intensitatea proceselor de coroziune (inhibitori).
• Uscarea la aer.
• Sa chimic / purificare (din impurități nocive) și o serie de alte metode care pot fi utilizate în viața de zi cu zi.
• Hidrofobizarea solului (umplere, introducere de substanțe speciale în el) pentru a reduce agresivitatea solului.

Tratament cu pesticide

Este utilizat în cazurile în care există posibilitatea dezvoltării așa-numitei „biocorozii”.

Metode tehnologice de protecție

aliere

Cel mai faimos mod. Ideea este de a crea un aliaj pe bază de metal care este inert în ceea ce privește influențele agresive. Dar se realizează doar la scară industrială.

După cum reiese din informațiile furnizate, nu toate metodele de protecție anticorozivă pot fi utilizate în viața de zi cu zi. În acest sens, posibilitățile „comerciantului privat” sunt semnificativ limitate.

Condiția principală pentru protecția anticorozivă a metalelor și aliajelor este reducerea vitezei de coroziune. Este posibil să se reducă viteza de coroziune prin utilizarea diferitelor metode de protejare a structurilor metalice împotriva coroziunii. Principalele sunt:

1 Acoperiri de protecție.

2 Tratarea mediului corosiv pentru reducerea corozivității (în special cu volume constante de medii corozive).

3 Protecție electrochimică.

4 Dezvoltarea și producerea de noi materiale structurale cu rezistență sporită la coroziune.

5 Tranziția într-un număr de modele de la metal la materiale rezistente chimic (materiale plastice cu molecule înalte, sticlă, ceramică etc.).

6 Proiectarea și funcționarea rațională a structurilor și pieselor metalice.

1. Acoperiri de protecție

Învelișul de protecție trebuie să fie continuu, uniform distribuit pe toată suprafața, impermeabil la mediu, să aibă o aderență mare (rezistență de aderență) la metal, să fie dur și rezistent la uzură. Coeficientul de dilatare termică trebuie să fie apropiat de coeficientul de dilatare termică a metalului produsului protejat.

Clasificarea straturilor de protecție este prezentată în fig. 43

Acoperiri de protecție

Acoperiri de acoperire metalice nemetalice

AnorganicOrganicCathodeAnod

Figura 43 - Schema de clasificare a straturilor de protecție

1.1 Acoperiri metalice

Aplicarea acoperirilor metalice de protecție este una dintre cele mai comune metode de control al coroziunii. Aceste acoperiri nu numai că protejează împotriva coroziunii, dar oferă și o serie de proprietăți fizice și mecanice valoroase suprafeței lor: duritate, rezistență la uzură, conductivitate electrică, lipire, reflectivitate, oferă finisaje decorative produselor etc.

Conform metodei de acțiune de protecție, acoperirile metalice sunt împărțite în catodice și anodice.

Acoperirile catodice au potențiale electrodului mai pozitive și anodice - mai electronegative în comparație cu potențialul metalului pe care sunt depuse. Deci, de exemplu, cuprul, nichelul, argintul, aurul, depuse pe oțel, sunt acoperiri catodice, iar zincul și cadmiul în raport cu același oțel sunt acoperiri anodice.

Trebuie remarcat faptul că tipul de acoperire depinde nu numai de natura metalelor, ci și de compoziția mediului corosiv. Staniul în raport cu fierul în soluții de acizi și săruri anorganice joacă rolul unui înveliș catodic, iar într-o serie de acizi organici (conserve alimentare) servește ca anod. În condiții normale, acoperirile catodice protejează metalul produsului din punct de vedere mecanic, izolându-l de mediu. Principala cerință pentru acoperirile catodice este porozitatea. În caz contrar, atunci când produsul este scufundat în electrolit sau când o peliculă subțire de umiditate se condensează pe suprafața sa, zonele expuse (în pori sau fisuri) ale metalului de bază devin anozi, iar suprafața de acoperire devine un catod. În locurile de discontinuități, va începe coroziunea metalului de bază, care se poate răspândi sub acoperire (Fig. 44 a).

Figura 11 Schema coroziunii fierului cu un catod poros (a) și un anod (b) acoperire

Acoperirile anodice protejează metalul produsului nu numai mecanic, ci în principal electrochimic. În celula galvanică rezultată, metalul de acoperire devine un anod și suferă coroziune, iar zonele expuse (în pori) ale metalului de bază acționează ca catozi și nu se prăbușesc atâta timp cât contactul electric al acoperirii cu metalul protejat este menținut. iar curent trece prin sistem (Fig. 4 b). Prin urmare, gradul de porozitate al acoperirilor anodice, spre deosebire de acoperirile catodice, nu joacă un rol semnificativ.

În unele cazuri, protecția electrochimică poate avea loc în timpul aplicării acoperirilor catodice. Acest lucru se întâmplă dacă metalul de acoperire în raport cu produsul este un catod eficient, iar metalul de bază este predispus la pasivare. Polarizarea anodică rezultată pasivează zonele neprotejate (în pori) ale metalului de bază și face dificilă distrugerea acestora. Acest tip de protectie electrochimica anodica se manifesta la acoperirile de cupru pe oteluri 12X13 si 12X18H9T in solutii de acid sulfuric.

Principala metodă de aplicare a acoperirilor metalice de protecție este galvanică. Se mai folosesc metode de difuzie termică și mecanotermă, metalizare prin pulverizare și imersare în topitură Să analizăm fiecare dintre metode mai detaliat.

1.2 Acoperiri galvanizate.

Metoda galvanică de depunere a acoperirilor metalice de protecție a devenit foarte răspândită în industrie. În comparație cu alte metode de aplicare a acoperirilor metalice, are o serie de avantaje serioase: eficiență ridicată (protecția metalului împotriva coroziunii se realizează prin acoperiri foarte subțiri), posibilitatea de a obține acoperiri din același metal cu proprietăți mecanice diferite, controlul ușor al proces (controlul grosimii și proprietăților depunerilor de metal prin modificări ale compoziției electrolitului și ale modului de electroliză), posibilitatea de a obține aliaje de diverse compoziții fără utilizarea temperaturilor ridicate, o bună aderență la metalul de bază etc.

Dezavantajul metodei galvanice este grosimea neuniformă a acoperirii pe produse cu profil complex.

Depunerea electrochimică a metalelor se realizează într-o baie galvanică de curent continuu (Fig. 45). Produsul placat cu metal este atârnat pe catod. Ca anozi se folosesc plăci din metal depus (anozi solubili) sau dintr-un material insolubil în electrolit (anozi insolubili).

O componentă obligatorie a electrolitului este un ion metalic depus pe catod. Compoziția electrolitului poate include și substanțe care măresc conductivitatea electrică a acestuia, reglează cursul procesului anodic, asigură un pH constant, agenți tensioactivi care măresc polarizarea procesului catodic, aditivi de strălucire și nivelare etc.

Figura 5 Baie de galvanizare pentru electrodepunerea metalelor:

1 - corp; 2 - carcasa de ventilatie; 3 - serpentina pentru incalzire; 4 - izolatoare; 5 – tije anodice; 6 – tije catodice; 7 - barbotator pentru amestecare cu aer comprimat

În funcție de forma în care ionul metalic de descărcare este în soluție, toți electroliții sunt împărțiți în complecși și simpli. Descărcarea ionilor complecși la catod are loc la o supratensiune mai mare decât descărcarea ionilor simpli. Prin urmare, depozitele obținute din electroliți complecși sunt cu granulație mai fină și uniformă ca grosime. Cu toate acestea, acești electroliți au o eficiență mai mică a curentului metalic și densități de curent de funcționare mai mici, de exemplu. din punct de vedere al performanței, acestea sunt inferioare electroliților simpli, în care ionul metalic este sub formă de ioni simpli hidratați.

Distribuția curentului pe suprafața produsului într-o baie galvanică nu este niciodată uniformă. Aceasta conduce la rate diferite de depunere și, în consecință, la grosimi diferite de acoperire în secțiuni individuale ale catodului. O variație deosebit de puternică a grosimii se observă la produsele cu profil complex, care afectează negativ proprietățile de protecție ale acoperirii. Uniformitatea grosimii învelișului depus se îmbunătățește odată cu creșterea conductivității electrice a electrolitului, o creștere a polarizării cu creșterea densității curentului, o scădere a eficienței curentului a metalului cu o creștere a densității curentului și o creșterea distanței dintre catod și anod.

Capacitatea unei băi galvanice de a da acoperiri de grosime uniformă pe o suprafață în relief se numește putere de împrăștiere. Electroliții complecși au cea mai mare putere de împrăștiere.

Pentru a proteja produsele împotriva coroziunii, se utilizează depunerea galvanică a multor metale: zinc, cadmiu, nichel, crom, staniu, plumb, aur, argint etc. Se folosesc și aliaje electrolitice, cum ar fi Cu - Zn, Cu - Sn, Sn - Acoperiri bi și multistrat.

Cea mai eficientă protecție (electrochimică și mecanică) a metalelor feroase împotriva coroziunii este acoperirile anodice cu zinc și cadmiu.

Acoperirile de zinc sunt utilizate pentru a proteja împotriva coroziunii pieselor mașinii, conductelor, tablelor de oțel. Zincul este un metal ieftin și ușor disponibil. Protejează produsul principal prin metode mecanice și electrochimice, deoarece în prezența porilor sau a petelor goale, zincul este distrus, iar baza de oțel nu se corodează.

Acoperirile de zinc domină. Zincul protejează aproximativ 20% din toate piesele din oțel împotriva coroziunii, iar aproximativ 50% din zincul produs în lume este folosit pentru galvanizare.

În ultimii ani s-au dezvoltat lucrări la crearea de acoperiri galvanice de protecție din aliaje pe bază de zinc: Zn - Ni (8 - 12% Ni), Zn - Fe, Zn - Co (0,6 - 0,8% Co). În acest caz, este posibilă creșterea rezistenței la coroziune a stratului de acoperire de 2-3 ori.

Coroziune- un proces spontan și, în consecință, se procedează cu o scădere a energiei Gibbs a sistemului. Energia chimică a reacției de distrugere prin coroziune a metalelor este eliberată sub formă de căldură și disipată în spațiul înconjurător.

Coroziunea duce la pierderi mari ca urmare a distrugerii conductelor, rezervoarelor, pieselor metalice ale mașinilor, corpurilor de nave, structurilor offshore etc. Pierderea irecuperabilă a metalelor din cauza coroziunii este de 15% din producția anuală a acestora. Scopul controlului coroziunii este conservarea resurselor de metal, ale căror rezerve mondiale sunt limitate. Studiul coroziunii și dezvoltarea metodelor de protejare a metalelor de aceasta prezintă un interes teoretic și de mare importanță economică.

Ruginirea fierului în aer, formarea depunerilor la temperaturi ridicate, dizolvarea metalelor în acizi sunt exemple tipice de coroziune. Ca urmare a coroziunii, multe proprietăți ale metalelor se deteriorează: rezistența și ductilitatea scad, frecarea dintre piesele mobile ale mașinii crește și dimensiunile pieselor sunt încălcate. Distingeți coroziunea chimică și cea electrochimică.

Chimic, coroziune– distrugerea metalelor prin oxidarea lor în gaze uscate, în soluţii neelectrolitice. De exemplu, formarea calcarului pe fier la temperatură ridicată. În acest caz, peliculele de oxid formate pe metal împiedică adesea oxidarea ulterioară, împiedicând pătrunderea în continuare atât a gazelor, cât și a lichidelor pe suprafața metalului.

coroziunea electrochimică numită distrugerea metalelor sub acţiunea perechilor galvanice emergente în prezenţa apei sau a altui electrolit. În acest caz, odată cu procesul chimic - eliberarea electronilor de către metale, are loc și un proces electric - transferul electronilor dintr-o zonă în alta.

Acest tip de coroziune este împărțit în tipuri separate: atmosferică, solului, coroziune sub acțiunea curentului „văzător” etc.

Coroziunea electrochimică este cauzată de impuritățile conținute în metal sau de eterogenitatea suprafeței acestuia. În aceste cazuri, când metalul intră în contact cu electrolitul, care poate fi, de asemenea, absorbit de umiditate în aer, pe suprafața acestuia apar multe celule microgalvanice. . anozi sunt particule de metal catozi– impurități și zone metalice cu un potențial electrod mai pozitiv. Anodul se dizolvă și hidrogenul este eliberat la catod. În același timp, la catod este posibilă reducerea oxigenului dizolvat în electrolit. Prin urmare, natura procesului catodic va depinde de unele condiții:

mediu acid: 2H ++ 2ē \u003d H 2 (depolarizare hidrogen),

О 2 + 4Н + + 4ē → 2Н 2 О

mediu neutru: O 2 +2H 2 O+4e - \u003d 4OH - (depolarizare oxigen).

Ca exemplu, luați în considerare coroziunea atmosferică fier în contact cu cositor. Interacțiunea metalelor cu o picătură de apă care conține oxigen duce la apariția unei celule microvoltaice, al cărei circuit are forma

(-)Fe|Fe 2+ || O2, H20| sn (+).

Metalul mai activ (Fe) este oxidat, donând electroni atomilor de cupru și intră în soluție sub formă de ioni (Fe 2+). Depolarizarea oxigenului are loc la catod.

Metode de protecție împotriva coroziunii. Toate metodele de protecție împotriva coroziunii pot fi împărțite în două grupuri mari: neelectrochimic(alierea metalelor, acoperiri de protecție, modificarea proprietăților unui mediu corosiv, proiectarea rațională a produselor) și electrochimic(metoda proiect, protectie catodica, protectie anod).

Aliarea metalelor- aceasta este o metodă eficientă, deși costisitoare, de creștere a rezistenței la coroziune a metalelor, în care se introduc componente în compoziția aliajului care provoacă pasivarea metalului. Ca astfel de componente se folosesc crom, nichel, titan, wolfram etc.

Acoperiri de protecție- acestea sunt straturi create artificial pe suprafața produselor și structurilor metalice. Alegerea tipului de acoperire depinde de condițiile în care este utilizat metalul.

Materiale pentru metal straturile de protecție pot fi metale pure: zinc, cadmiu, aluminiu, nichel, cupru, staniu, crom, argint și aliajele acestora: bronz, alamă etc. După natura comportării acoperirilor metalice în timpul coroziunii, acestea pot fi împărțite în catodic(de exemplu, pe oțel Cu, Ni, Ag) și anod(zinc pe oțel). Acoperirile catodice pot proteja metalul de coroziune numai în absența porilor și a deteriorarii stratului de acoperire. În cazul acoperirii anodice, metalul care trebuie protejat joacă rolul unui catod și, prin urmare, nu se corodează. Cu toate acestea, potențialele metalelor depind de compoziția soluțiilor; prin urmare, atunci când compoziția soluției se modifică, natura acoperirii se poate modifica și ea. Astfel, învelișul de oțel cu staniu într-o soluție de H 2 SO 4 este catodic, iar într-o soluție de acizi organici este anodic.

Protectie nemetalica Acoperirile pot fi fie anorganice, fie organice. Efectul protector al unor astfel de acoperiri se reduce în principal la izolarea metalului de mediu.

Metoda de protecție electrochimică bazată pe inhibarea reacţiilor anodice sau catodice ale procesului de coroziune. Protecția electrochimică se realizează prin conectarea la structura protejată (coca navei, conducta subterană), situată în mediul electrolitic (apa de mare, sol), un metal cu o valoare mai negativă a potențialului electrodului - protector.

Timp de zeci de sute de ani, omenirea a ridicat o mare varietate de tehnologie în jurul ei. Dar epoca în care oamenii au învățat cum să extragă și să prelucreze metalul a servit drept început pentru o dezvoltare atât de largă. Datorită proprietăților sale, a devenit posibil să se ajungă la cote mari în tehnologie, să se construiască vehicule care ar putea livra unei persoane în cealaltă parte a lumii, arme pentru a se apăra. Dar acum tehnologia a atins un asemenea nivel încât unele mecanisme creează altele.

În ciuda faptului că metalul este în centrul tuturor (sau aproape tuturor) tehnologiei, nu este cel mai perfect material. Odată cu trecerea timpului și influența mediului asupra acestuia, se pretează la ruginire. Acest fenomen provoacă mai multe daune acestui material și, ca urmare, înrăutățește funcționarea echipamentelor, ceea ce poate duce adesea la un accident sau un dezastru. Acest articol va explica totul despre ruginirea oțelului, cum are loc acest proces și ce trebuie făcut pentru a-l evita (sau elimina).

Ce este rugina?

„Rugina” - acesta este numele oricărui fel de distrugere a acestui material în viața de zi cu zi. Mai exact, acestea sunt înroșirile care se formează pe metal după reacția cu oxigenul. Oxidarea afectează negativ acest material, făcându-l casant, marginile libere și reducându-i duritatea, precum și performanța.

Prin urmare, multe plante folosesc diferite formulări pentru a reduce frecarea, a proteja împotriva coroziunii și a altor influențe negative ale mediului. Mai multe despre asta mai târziu. Pentru a trece la protejarea împotriva unei astfel de expuneri, înțelegeți ușor cum „putrezirea” afectează oțelul și cum îi distruge rețeaua cristalină.

Distrugerea naturală poate provoca o varietate de daune:

• Daune complete;
• Încălcarea densității rețelei cristaline;
• Daune selective;
• Subterană.

În funcție de natura avariei, pot fi adoptate diferite metode de tratare a coroziunii. Fiecare dintre posibilele daune dăunează în felul său și este inacceptabilă în diferite domenii ale tehnologiei și producției. În sectorul energetic, o astfel de distrugere este, în general, inacceptabilă (acest lucru poate duce la scurgeri de gaze, răspândirea radiațiilor și așa mai departe).

Clip video despre ce este rugina și cum să te protejezi de ea:

Expunerea la rugina

Pentru a selecta în mod eficient mecanismele care să contracareze distrugerea structurii metalice, este necesar să înțelegem cum funcționează rugina în sine. Poate fi de două tipuri: chimică și electrochimică.

Primul - chimic - poate fi atribuit procesului prin care fața probei este distrusă pur și simplu sub influența mediului (gazele cel mai adesea). O astfel de rugină pe metal durează foarte mult să se formeze și de obicei este foarte ușor de evitat. Piesa trebuie curățată și aplicate straturi anticorozive (vopsele, lacuri etc.).

În plus, acest proces de deteriorare a fierului are loc în medii umede, umede, precum și în contact cu substanțe organice, precum uleiul, de exemplu. Ultimul caz este deosebit de important de luat în considerare, deoarece rugina pe platformele petroliere este inacceptabilă.

Coroziunea electrochimică este mai rară și apare în electroliți. Numai în acest caz, nu mediul este important, ci curentul care se produce în urma electrizării. El este cel care distruge metalul și suprafața lui (în cea mai mare parte). Prin urmare, poate fi ușor de distins prin suprafața sfărâmicioasă a metalului.

Pentru a proteja metalul de rugină, trebuie să țineți cont de toate aceste caracteristici.

Cum să creați protecția potrivită?

Coroziunea metalelor și metodele de protecție sunt strâns legate. Prin urmare, toate procesele de protecție pot fi împărțite în doar două grupuri: îmbunătățirea metalului în timpul producției și aplicarea protecției în timpul funcționării. Prima include modificări ale compoziției chimice, care vor face piesa mai rezistentă la influențele mediului. Astfel de echipamente sau articole nu au nevoie de protecție suplimentară.

Al doilea grup de protecție include diferite acoperiri și izolații ale procesului de lucru. Există mai multe modalități de a evita distrugerea: evitați mediul care o provoacă sau adăugați ceva care vă va ajuta să scăpați de răspândirea daunelor metalice, indiferent de mediu și mediu. Acasă, este posibilă doar a doua opțiune, deoarece o persoană fără echipamente speciale, cuptor și alte lucruri pur și simplu nu poate influența un produs deja finit.

Cum să te pregătești pentru rugină

În timpul creării produselor metalice, există două moduri de a elimina coroziunea sau de a minimiza apariția acesteia. Pentru a face acest lucru, în structură se adaugă substanțe (zinc, cupru și așa mai departe) care sunt rezistente la gaze și alți iritanți negativi. De asemenea, puteți găsi adesea efectul opus.

După cum sa menționat deja, există un astfel de tip de coroziune ca selectiv. Distruge anumite articole din magazinul de articole. După cum știți, un metal este format din diferiți atomi care formează elemente, fiecare dintre acestea fiind susceptibil la influențe negative într-o măsură diferită. De exemplu, în fier este sulf. Pentru ca o parte din acest material să servească cât mai mult posibil, sulful este îndepărtat din compoziția sa chimică, de la care începe separarea selectivă a structurii. Acasă, o astfel de metodă de încredere nu este posibilă.

O altă protecție anticorozivă poate fi în producție. În timpul producției, se aplică acoperiri speciale care vor proteja suprafața de deteriorarea externă a unei reacții chimice. Materialele structurale care sunt utilizate în acest caz pot fi doar în producție, deoarece este aproape imposibil să le achiziționați în domeniul public. În plus, o astfel de aplicare este adesea efectuată pe linii automate, ceea ce crește fiabilitatea și viteza de acoperire a materialului.

Dar indiferent de modul în care metalul este îmbunătățit, acest material va ceda în continuare presiunii negative din cauza umidității, aerului, diferite gaze și se va deteriora în timpul funcționării. Prin urmare, este nevoie de protecție anticorozivă, care nu numai că o va afecta, dar o va proteja și de lumea exterioară.

Oxigenul joacă un rol important în răspândirea ruginii. Protecția metalelor împotriva coroziunii este, de asemenea, o încetinire, și nu doar prevenirea, a răspândirii unui astfel de fenomen negativ. Pentru a face acest lucru, în structura mediului sunt introduse molecule speciale - inhibitori - care, pătrunzând în suprafața metalului, oferă un fel de scut pentru acesta.

De asemenea, este adesea folosită folie anticorozivă, care poate fi aplicată în diferite moduri. Dar este cel mai ușor (și mai fiabil) atunci când este aplicat prin pulverizare. Pentru aceasta sunt utilizate diverse materiale polimerice, vopsele, emailuri și altele asemenea. De asemenea, ele învăluie piesa și limitează accesul mediului distructiv la ea. Lupta împotriva coroziunii metalelor poate fi foarte diversă, în ciuda asemănării procesului. Acest proces chimic este inevitabil și aproape întotdeauna reușește. De aceea, se depun atât de mult efort pentru prevenirea coroziunii. În acest sens, metodele de protecție pot fi combinate.

Acestea sunt principalele metode de protecție. Sunt populare datorită simplității, fiabilității și confortului lor. Acestea includ, de asemenea, acoperirea cu lacuri și emailuri, dar despre asta puțin mai jos.

Deci, de exemplu, înainte de a aplica vopsea sau email, lucrătorii ung produsul cu un grund, astfel încât vopseaua să „se așeze” mai bine pe suprafață și să nu rămână umezeală între aceasta și produs (pe care grundul o absoarbe). Aceste metode de protejare a metalelor împotriva coroziunii nu sunt întotdeauna efectuate în producție. Instrumentele de acasă sunt suficiente pentru a face singur astfel de operațiuni.

Protecția anticoroziune este uneori foarte neobișnuită. De exemplu, când un metal este protejat de altul. La această tehnică se recurge adesea atunci când aliajul chimic nu poate fi schimbat. Suprafața sa este acoperită cu un alt material, care este plin de intercalate cu elemente rezistente la influențele corozive. Acest așa-numit strat anticoroziv ajută la menținerea în siguranță a suprafeței materialului mai sensibil. De exemplu, acoperirea poate fi din crom.

Aceasta include și protecția de protecție a metalelor împotriva coroziunii. În acest caz, suprafața de protejat este acoperită cu un metal care are o conductivitate electrică scăzută (care este una dintre principalele cauze ale coroziunii). Dar acest lucru se aplică atunci când contactul cu mediul este minimizat. Prin urmare, o astfel de protecție a metalelor împotriva ruginii și a altor procese chimice periculoase este utilizată în combinație, de exemplu, cu inhibitori.

Astfel de metode de protecție sunt folosite pentru a evita influențele mecanice. Este dificil de spus cum să protejezi metalul cel mai fiabil. Fiecare metodă poate da rezultate pozitive.

Cum să obțineți o acoperire bună?

Nu este întotdeauna responsabilitatea producătorilor să protejeze metalul împotriva coroziunii. Adesea, trebuie să aveți grijă singur de un astfel de produs, iar apoi cea mai bună schemă pentru îmbunătățirea durabilității piesei este acoperirea.

În primul rând, trebuie să fie complet curat. „Murdar” include:

• Rezidu de ulei
• oxizi

Eliminați-le corect și complet. De exemplu, trebuie să luați un lichid special pe bază de alcool sau benzină, astfel încât apa să nu deterioreze suplimentar structura. În plus, umezeala poate rămâne pe suprafață, iar vopseaua aplicată deasupra ei pur și simplu nu își va îndeplini funcțiile.

Într-un mediu închis (între suprafață și vopsea), coroziunea fierului se va dezvolta și mai activ, astfel încât o astfel de protecție a metalului împotriva coroziunii îl va dăuna mai degrabă decât să-l ajute. Prin urmare, este important să evitați și umezeala. După îndepărtarea murdăriei, aceasta trebuie uscată.

După aceea, puteți aplica stratul dorit. Dar totuși este cel mai bun mod de a vă proteja împotriva ruginii acasă. Deși există diferite moduri de a proteja metalele împotriva coroziunii, ar trebui să vă amintiți întotdeauna că utilizarea lor incorect poate duce la probleme. Prin urmare, nu este nevoie să veniți cu ceva extraordinar, este mai bine să folosiți metode deja dovedite și fiabile de protecție a metalelor împotriva coroziunii.

De asemenea, merită remarcat faptul că suprafața unității poate fi procesată în mai multe moduri:

• Chimic
• electrochimic
• Mecanic

Aceasta din urmă este cea mai simplă metodă de a opri coroziunea. Primele două elemente din listă sunt procese mai complexe (în termeni tehnici), din care protecția împotriva coroziunii devine mai fiabilă. La urma urmei, ele degresează metalul, ceea ce îl face mai convenabil pentru aplicarea unui strat de protecție pe acesta. Nu trebuie să treacă mai mult de 6-7 ore înainte de acoperire, deoarece în acest timp contactul cu mediul va „restaura” rezultatul anterior care a fost înainte de procesare.

Protecția împotriva coroziunii trebuie efectuată - în cea mai mare parte - la fabrică și în timpul producției. Dar nu trebuie să te bazezi singur pe ea. Nici un agent anticoroziv de casă nu va strica.

Este posibil să scapi definitiv de coroziune?

În ciuda simplității răspunsului, acesta ar trebui să fie detaliat. Coroziunea și protecția metalelor împotriva coroziunii nu pot fi separate unele de altele, deoarece se bazează pe compoziția chimică atât a produsului în sine, cât și a atmosferei înconjurătoare. Nu e de mirare că metodele de combatere a coroziunii se bazează tocmai pe acești indicatori. Ele fie elimină particulele „slabe” ale rețelei cristaline (sau îi adaugă incluziuni mai fiabile), fie ajută la „ascunderea” suprafeței produsului de gaze și influențe externe.

Protecția împotriva coroziunii nu este deloc complicată. Se bazează pe chimie simplă și pe legile fizicii, care indică, de asemenea, că este imposibil să se evite orice proces în interacțiunea elementelor. Protecția anticorozivă reduce probabilitatea unui astfel de rezultat, crește durabilitatea metalului, dar totuși - nu îl salvează complet. Oricare ar fi, trebuie să fie actualizat, îmbunătățit și combinat și ar trebui utilizate metode suplimentare de protecție a metalelor împotriva coroziunii.

Este posibil să spuneți cum să preveniți coroziunea, dar nu merită să vă străduiți să vă asigurați că fierul nu este deloc supus acesteia. Acoperirea se pretează și puterii distructive a lumii înconjurătoare, iar dacă aceasta nu este monitorizată, gazele și umezeala vor ajunge la suprafața protejată care este ascunsă sub ea. Coroziunea și protecția metalelor sunt esențiale (atât în ​​producție, cât și în timpul funcționării), dar trebuie și tratate cu înțelepciune.