В чем заключается сущность протекторной защиты от коррозии?
Сущность протекторной защиты заключается в том, что защищаемый металл покрывают более активным металлом (например, железо покрывают цинком). При электрохимической коррозии более активный металл (в данном случае, цинк) будет разрушаться (анодное окисление), а катод (железо) будет неприкосновенно (до тех пор, пока цинк - протектор - весь не израсходуется).
Анод: Zn - 2e = Zn(2+)
Катод: 2H2O + O2 + 4e = 4 OH(-)
В растворе будет накливаться Zn(OH)2 и осаждаться
9999
Каковы основные причины, создающие гетерогенность в системе металл – электролит?
Структурно-фазовое состояние поверхности любого металла (сплава) неоднородно и содержит те или иные включения и дефекты, которые образуют множество короткозамкнутых микроэлектродных элементов. При контакте с раствором электролита такие микрокоррозионные системы с катодными и анодными участками поверхности могут привести к разрушению (коррозии) всей поверхности металла. Причины, создающие гетерогенность (неоднородность) в системе металл–электролит разнообразны. Основными среди них можно назвать неоднородности металлической фазы, жидкой фазы и наложения внешних условий (рис. 12.1)
Неоднородность металлической фазы вызвана наличием электропроводящих макро- и микровключений (примесей, интерметаллических и других соединений, играющих роль микрокатодов), ликвации сплавов, наличием поверхностных дефектов (шероховатость, скопление дислокаций), анизотропностью металлического кристалла, неоднородностью и дефектами защитных оксидных пленок на поверхности металла. Атомы в зонах с несовершенной и искаженной структурой (границы зерен, участки в напряженном и деформированном состоянии) обладают избыточной свободной энергией и могут создавать анодные участки.
Неоднородность жидкой фазы (электролита) связана с различной концентрацией ионов на отдельных участках контакта фаз и концентрацией окислителей, различием pH отдельных зон объема электролита.
Рис. 12.1. Схематическое изображение многоэлектродной системы, включающей макро- и микроэлементы:
1 и 2 – различно ориентированные кристаллиты; 3 – шлаковое включение;
4 – граница между зёрнами; 5 – обеднённая легирующим компонентом зона твёрдого раствора; 6 – выделившееся из твёрдого раствора интерметаллическое соединение; 7 – пора в плёнке; 8 – защитная плёнка; а – менее аэрируемый участок (анод); К – более аэрируемый участок (катод)
Неоднородность наложения внешних физических условий вызывается различной температурой отдельных участков поверхности металла, различной интенсивностью облучения, неравномерным наложением внешнего электрического поля.
Какие существуют методы нанесения металлических покрытий?
Химическое осаждение. Водный раствор соли металла, который требуется нанести, смешивается с раствором восстановителя. Ионы металла, восстанавливаясь до нейтральных атомов, оседают на подложку.
Электролитическое осаждение(применимо лишь тогда, когда подложка сделана из вещества, проводящего электрический ток). В раствор соли металла, который требуется нанести, помещаются электроды, подсоединенные к источнику постоянного тока. Отрицательным электродом служит подложка. Положительно заряженные ионы металла перемещаются к ней, захватывают электроны, превращаются в нейтральные атомы и оседают на подложке.
Катодное распыление. Подложка помещается в вакуумную камеру, заполненную инертным газом — например, аргоном. В камере создается тлеющий разряд постоянного напряжения. Атомы аргона ионизуются в нем, превращаясь в положительные ионы, и движутся к катоду, изготовленному из металла, который требуется нанести на подложку. Под ударами ионов аргона катод распыляется, и вылетающие из него атомы металла осаждаются на подложке.
Испарение в вакууме. Металл, помещенный в тугоплавкий тигель (сделанный, например, из графита), нагревается до температуры плавления — для этого чаще всего используются токи высокой частоты. Нагретый металл испаряется, и его пары осаждаются на подложке. Испарить его можно иначе: сделать из него проволоку, намотать ее на кварцевую рамку и пропустить через нее сильный ток.
Ионное осаждение(применимо, если подложка сделана из вещества, проводящего ток). Подложку помещают в вакуумную камеру и подают на нее высокий отрицательный потенциал. Образец наносимого металла разогревается электронным лучом, из образца вылетают положительно заряженные ионы металла, которые благодаря силам электростатического притягивания летят к отрицательно заряженной подложке и оседают на ней.
Распыление расплавленного металла. Проволока, изготовленная из наносимого металла, плавится в пламени ацетилена, сгорающего в кислороде. Под действием потока раскаленных продуктов горения жидкий металл отрывается от кончика проволоки, далее подхватывается подаваемой сюда же воздушной струей, дробится ею на мелкие капли, а те, падая на подложку, растекаются по ней тонким слоем металла.