Методы защиты металлов от коррозии

2.Методы защита от коррозии
Ученые давно борются с коррозией и выделили несколько основных ее типов:
Атмосферная. Происходит окисление вследствие контакта с кислородом воздуха и содержащимися в нем водяными парами. Присутствие в воздухе загрязнений в виде химически активных веществ ускоряет ржавление.
Жидкостная. Проходит в водной среде, соли, содержащиеся в воде, особенно морской, многократно ускоряют окисление.
Почвенная. Этому виду подвержены изделия и конструкции, находящиеся в грунте. Химический состав грунта, грунтовые воды и токи утечки создают особую среду для развития химических процессов.
Исходя из того, в какой среде будет эксплуатироваться изделие, подбираются подходящие методы защиты от коррозии.
Характерные типы поражения ржавчиной
Различают следующие характерные виды поражения коррозией:
Поверхность покрыта сплошным ржавым слоем или отдельными кусками.
На детали возникли небольшие участки ржавчины, проникающей в толщину детали.
В виде глубоких трещин.
В сплаве окисляется один из компонентов.
Глубинное проникновение по всему объему.
Комбинированные.
Виды коррозионных разрушений
По причине возникновения разделяют также:
Химическую. Химические реакции с активными веществами.
Электрохимическую. При контакте с электролитическими растворами возникает электрический ток, под действием которого замещаются электроны металлов, и происходит разрушение кристаллической структуры с образованием ржавчины.
Коррозия металла и способы защиты от нее
Ученые и инженеры разработали множество способов защиты металлических конструкций от коррозии.
Защита от коррозии индустриальных и строительных конструкций, различных видов транспорта осуществляется промышленными способами.
Зачастую они достаточно сложные и дорогостоящие. Для защиты металлических изделий в условиях домовладений применяют бытовые методы, более доступные по цене и не связанные со сложными технологиями.
Промышленные
Промышленные методы защиты металлических изделий подразделяются на ряд направлений:
Пассивация. При выплавке стали в ее состав добавляют легирующие присадки, такие, как Cr, Mo, Nb, Ni. Они способствуют образованию на поверхности детали прочной и химически стойкой пленки окислов, препятствующей доступу агрессивных газов и жидкостей к железу.
Защитное металлическое покрытие. На поверхность изделия наносят тонкий слой другого металлического элемента — Zn , Al, Co и др. Этот слой защищает железо о т ржавления.
Электрозащита. Рядом с защищаемой деталью размещают пластины из другого металлического элемента или сплава, так называемые аноды. Токи в электролите текут через эти пластины, а не через деталь. Так защищают подводные детали морского транспорта и буровых платформ.
Ингибиторы. Специальные вещества, замедляющие или вовсе останавливающие химические реакции.
Защитное лакокрасочное покрытие.
Термообработка.
Способы защиты от коррозии, используемые в индустрии, весьма разнообразны. Выбор конкретного метода борьбы с коррозией зависит от условий эксплуатации защищаемой конструкции.
Бытовые
Бытовые методы защиты металлов от коррозии сводятся, как правило, к нанесению защитных лакокрасочных покрытий. Состав их может быть самый разнообразный, включая:
силиконовые смолы;
полимерные материалы;
ингибиторы;
мелкие металлические опилки.
Отдельной группой стоят преобразователи ржавчины — составы, которые наносят на уже затронутые коррозией конструкции. Они восстанавливают железо из окислов и предотвращают повторную коррозию. Преобразователи делятся на следующие виды:
Грунты. Наносятся на зачищенную поверхность, обладают высокой адгезией. Содержат в своем составе ингибирующие вещества, позволяют экономить финишную краску.
Стабилизаторы. Преобразуют оксиды железа в другие вещества.
Преобразователи оксидов железа в соли.
Масла и смолы, обволакивающие частички ржавчины и нейтрализующие ее.
При выборе грунта и краски лучше брать их от одного производителя. Так вы избежите проблем совместимости лакокрасочных материалов.
Защитные краски по металлу
По температурному режиму эксплуатации краски делятся на две большие группы:
обычные, используемые при температурах до 80 °С;
термостойкие.
По типу связующей основы краски бывают:
алкидные;
акриловые;
эпоксидные.
Лакокрасочные покрытия по металлу имеют следующие достоинства:
качественная защита поверхности от коррозии;
легкость нанесения;
быстрота высыхания;
много разных цветов;
долгий срок службы.
Большой популярностью пользуются молотковые эмали, не только защищающие метал, но и создающие эстетичный внешний вид. Для обработки металла распространена также краска-серебрянка. В ее состав добавлена алюминиевая пудра. Защита металла происходит за счет образования тонкой пленки окиси алюминия.
Эпоксидные смеси из двух компонентов отличаются исключительной прочностью покрытия и применяются для узлов, подверженных высоким
Защита металла в бытовых условиях
нагрузкам.Чтобы надежно защитить металлические изделия от коррозии, следует выполнить следующую последовательность действий:
очистить поверхность от ржавчины и старой краски с помощью проволочной щетки или абразивной бумаги;
обезжирить поверхность;
сразу же нанести слой грунта;
после высыхания грунта нанести два слоя основной краски.
При работе следует использовать средства индивидуальной защиты:
перчатки;
респиратор;
очки или прозрачный щиток.
Способы защиты металлов от коррозии постоянно совершенствуются учеными и инженерами.
Методы противостояния коррозионным процессам
Основные методы, применяемые для противодействия коррозии, приведены ниже:
повышение способности материалов противостоять окислению за счет изменения его химического состава;
изоляция защищаемой поверхности от контакта с активными средами;
снижение активности окружающей изделие среды;
электрохимические.
Первые две группы способов применяются во время изготовления конструкции, а вторые – во время эксплуатации.
Методы повышения сопротивляемости
В состав сплава добавляют элементы, повышающие его коррозионную устойчивость. Такие стали называют нержавеющими. Они не требуют дополнительных покрытий и отличаются эстетичным внешним видом. В качестве добавок применяют никель, хром, медь, марганец, кобальт в определенных пропорциях.
Стойкость материалов к ржавлению повышают также, удаляя их состава ускоряющие коррозию компоненты, как, например, кислород и серу — из стальных сплавов, а железо – из магниевых и алюминиевых.
Снижение агрессивности внешней среды и электрохимическая защита
С целью подавления процессов окисления во внешнюю среду добавляют особые составы — ингибиторы. Они замедляют химические реакции в десятки и сотни раз.
Электрохимические способы сводятся к изменению электрохимического потенциала материала путем пропускания электрического тока. В результате коррозионные процессы сильно замедляются или даже вовсе прекращаются.
Пленочная защита
Защитная пленка препятствует доступу молекул активных веществ к молекулам металла и таким образом предотвращают коррозионные явления.
Пленки образуются из лакокрасочных материалов, пластмассы и смолы. Лакокрасочные покрытия недороги и удобны в нанесении. Ими покрывают изделие в несколько слоев. Под краску наносят слой грунта, улучшающего сцепление с поверхностью и позволяющего экономить более дорогую краску. Служат такие покрытия от 5 до 10 лет. В качестве грунта иногда применяют смесь фосфатов марганца и железа.
Защитные покрытия создают также из тонких слоев других металлов: цинка, хрома, никеля. Их наносят гальваническим способом.
Покрытие металлом с более высоким электрохимическим потенциалом, чем у основного материала, называется анодным. Оно продолжает защищать основной материал, отвлекая активные окислители на себя, даже в случае частичного разрушения. Покрытия с более низким потенциалом называют катодными. В случае нарушения такого покрытия оно ускоряет коррозию за счет электрохимических процессов.
Металлическое покрытие также можно наносить также методом распыления в струе плазмы.
Применяется также и совместный прокат нагретых до температуры пластичности листов основного и защищающего металла. Под давлением происходит взаимная диффузия молекул элементов в кристаллические решетки друг друга и образование биметаллического материала. Этот метод называют плакированием.
Химическая коррозия протекает в не электролитах – жидкостях, не проводящих электрического тока и в сухих газах при высокой температуре.
Электрохимическая коррозия происходит в электролитах и во влажных газах и характеризуется наличием двух параллельно идущих процессов: окислительного (растворение металлов) и восстановительного (выделение металла из раствора).
По внешнему виду коррозию различают: пятнами, язвами, точками, внутрикристаллитную, подповерхностную.
По характеру коррозионной среды различают следующие основные виды коррозии: газовую, атмосферную, жидкостную и почвенную.