Защита от коррозии

Для борьбы с коррозией применяют различные способы, учитывающие особенности не только самого металла, но и условия эксплуатации. Поэтому нет какой-либо единой системы выбора и применения мер защиты от коррозии. Все используемые в практике меры можно классифицировать по характеру их воздействия на три основных фактора, в совокупности определяющих протекание коррозионного процесса - металл, коррозионную среду и особенности конструкции изделия.

1. Защита покрытиями

Металлические покрытия используют в технике для защиты от коррозии разнообразных изделий, деталей машин, приборов, водопроводных труб и т. д. Выбор защитных покрытий определяется условиями эксплуатации. Наибольшее распространение получили металлические покрытия цинком, кадмием, хромом, никелем, алюминием, медью оловом, латунью и др.

Широко применяют в промышленности металлические защитные покрытия, получаемые электролитическим методом, а также методом погружения в ванну с расплавленным металлом, металлизацию напылением, плакирование и др.

Металлические покрытия не только защищают от коррозии, но и придают их поверхности ряд ценных физико-механических свойств: твердость, износостойкость, электропроводность, обеспечивают изделиям декоративную отделку.

По способу защитного действия металлические покрытия делят на катодные и анодные.

Катодные покрытия имеют более положительный, а анодные более электроотрицательный электродные потенциалы по сравнению с потенциалом металла, на который они нанесены. Так, медь, никель, серебро, золото, осажденные на сталь, являются катодными покрытиями, а цинк и кадмий по отношению к этой же стали - анодными.

В обычных условиях катодные покрытия защищают металл изделия механически, изолируя его от окружающей среды. Основное требование к катодным покрытиям - беспористость. В противном случае при погружении изделия в электролит или при конденсации на его поверхности тонкой пленки влаги обнаженные (в порах или трещинах) участки основного металла становятся анодами, а поверхность покрытия – катодом. В местах несплошностей начнется коррозия основного металла, которая может распространяться под покрытие.

Анодные покрытия защищают металл изделия не только механически, но и электрохимически. В образовавшемся гальваническом элементе металл покрытия становится анодом и подвергается коррозии, а обнаженные (в порах) участки основного металла выполняют роль катодов и не разрушаются, пока сохраняется электрический контакт покрытия с защищаемым металлом и через систему проходит достаточный ток. Поэтому степень пористости анодных покрытий в отличие от катодных не играет существенной роли.

Цинковые покрытия надежно защищают стальные изделия в условиях атмосферной коррозии, а также изделия, соприкасающиеся с пресной водой. Из всех применяемых в промышленности металлических покрытий доля цинковых покрытий составляет более 60 %. Цинкованию подвергают листы кровельного железа, трубы, детали станков и т. д.

Кадмиевые покрытия используют для защиты черных и цветных металлов в условиях морского климата или при воздействии жидкой среды, содержащей хлориды.

Никелевые покрытия применяют для защиты изделий от коррозии и для декоративной отделки в машиностроении, приборостроении, медицинской, электронной промышленности, при изготовлении предметов бытового потребления. Никелевые покрытия весьма стойки в атмосфере, растворах щелочей и некоторых органических кислот, что обусловлено сильно выраженной способностью никеля к пассивации в этих средах.

Хромовые покрытия характеризуются высокой твердостью, имеют красивый внешний вид. Их используют в качестве защитно-декоративных, износостойких покрытий, а также для восстановления изношенных деталей машин и механизмов.

Оловянные покрытия применяют главным образом для защиты от коррозии в растворах органических кислот и солей, содержащихся в пищевых продуктах, а также от атмосферной коррозии в приборостроении, где наряду с защитными свойствами необходимо обеспечить паяемость изделия.

Коррозионную стойкость металлов и сплавов можно повысить путем создания на их поверхности оксидных пленок. В технике широко применяется оксидирование стальных изделии, алюминия и его сплавов, магния и его сплавов, титана и его сплавов. Образующиеся на поверхности металлов оксидные пленки весьма прочно с ними связаны, часто беспористы и заметно повышают их коррозионную стойкость.

Широкое применение для повышения коррозионной стойкости изделий из стали, а также из цветных металлов и сплавов, нашел процесс фосфатирования. За 30–60 мин обработки металлических изделий получается довольно толстое, коррозионно-стойкое фосфатное покрытие, к тому же хорошо пропитывающееся маслами, смолами, красками.

Из неметаллических покрытий наибольшее применение находят лакокрасочные. В настоящее время до 80 % всех защитных и декоративных покрытий, применяемых в мире, являются лакокрасочными.

Лакокрасочные покрытия служат барьером, препятствующим диффузии и ограничивающим доступ агрессивной среды к защищаемой поверхности. Эти покрытия имеют ряд преимуществ перед другими видами покрытий (простота нанесения; возможность подновления и ремонта непосредственно на месте эксплуатации; возможность сочетания с другими методами защиты; более низкая стоимость по сравнению с другими видами защитных покрытий).

Ассортимент лаков и красок в настоящее время насчитывает более 1000 наименований.

К лакокрасочным материалам относятся олифы, краски, эмали, грунты, шпатлевки. Лаки представляют собой растворы пленкообразующих веществ (синтетических или природных) в легколетучих органических растворителях. Масляные краски получают введением в олифы красящих пигментов. Эмали или эмалевые краски готовят введением в состав лаков красящих пигментов. Наиболее распространенными лакокрасочными материалами для покровных слоев являются алкидная, алкидно-мочевинная, перхлорвиниловая эмали и др. Эластичность пленок достигается путем введения специальных веществ - пластификаторов (например, касторового масла, дибутилфтолата, трикрезилфосфата). Для ускорения высыхания используют сиккативы (соли жирных кислот кобальта, марганца и др.).

Для получения химически стойких лакокрасочных покрытий применяют эпоксидные, полихлорвиниловые, фенолформальдегидные, фуриловые и другие смолы.

В качестве термостойких применяют лакокрасочные покрытия на основе кремнийорганических смол, которые выдерживают нагрев до 250 – 300 ^о­С.

Процесс нанесения покрытий состоит из нескольких стадий: подготовки поверхности к покрытию; нанесения грунта, который необходим для создания прочного сцепления с основой и придания покрытию антикоррозионных свойств, а также для выравнивания поверхности; нанесения одного или нескольких слоев лакокрасочного покрытия.

После нанесения покрытия проводят холодную или горячую сушку.

К основным недостаткам лакокрасочных покрытий следует отнести их ограниченную пара-, газо- и водопроницаемость и недостаточную термостойкость.

Весьма эффективным методом защиты от воздействия окружающей среды являются пленки из полимерных смол. Применяемые для этой цели полимеры весьма разнообразны (полиэтилен, полибутилен, полистирол, фторопласты и др.). Полимерные пленки могут иметь толщину в несколько миллиметров.

В химической промышленности широко используют как средство защиты от коррозии различных аппаратов, емкостей, трубопроводов покрытие резиной (гуммирование) или эбонитом.

Для защиты подземных трубопроводов применяют покрытия на основе битумных мастик, каменноугольных пеков (смол), полимерных материалов.

Большое внимание уделяется покрытиям, которые эффективно защищают металлы и сплавы от высокотемпературной коррозии в агрессивных средах. В качестве таких покрытий используют металлы и неметаллы (кремний, бор), оксиды, силикаты, эмали, ситаллы, керметы.