Защита от электрохимической коррозии.

Защита сталей. Легирование сталей хромом в количестве более 12% повыша-ет их коррозионную стойкость. Металлические покрытия на защищаемые изделия наносят погружением их в расплавленный металл гальваническим, диффузионным и другими способами. Гальванический способ является наиболее эффективным, так как при минимальном расходе металла позволяет получить равномерные прочные покры-тия желаемой толщины. Металлические покрытия называются анодными или катодны-ми в зависимости от их роли в микрогальванической паре с основным защитным ме-таллом, что определяется величиной электродного потенциала покрытия по отноше-нию к защищаемому металлу. Анодные покрытия защищают сталь как механически, так и электрохимически: в случае местного нарушения сплошности покрытия в корро-зионной среде будет происходить разрушение покрытия-анода с небольшой скоростью, так как площадь основного металла-катода небольшая. Катодные покры-тия защищают металл только механически. В случае нарушения сплошности покры-тия будет происходить разрушение с большой скоростью основного металла-анода. Для защиты широко применяются анодные покрытия — цинковые и кадмиевые. Цин-кование деталей обычно проводят либо погружением в расплав цинка, либо гальвани-ческим методом. Покрытие, полученное гальваническим методом, более пластично, чем полученное в расплаве. Цинковые покрытия обладают малой твёрдостью и не при-годны для защиты деталей, работающих на трение. Цинковые покрытия и широко при-меняются для защиты деталей, соприкасающихся с топливом. Кадмирование проводят преимущественно гальваническим методом, когда получают наиболее плотное и рав-номерное покрытие, которое по сравнению с цинковым более твёрдое, хорошо работа-ет на трение, более стойкое в морской воде. При цинковании и кадмировании сталь-ных деталей гальваническим методом происходит насыщение поверхности водородом, что приводит к так называемой "водородной хрупкости", для устранения которой дета-ли после нанесения покрытия нагревают в течение двух часов при температуре 180–250°С. Во избежание наводораживания высокопрочные стали, идущие на изготовление ответственных деталей, кадмируют в ваннах, содержащих хлористый кадмий, а затем после нанесения покрытия проводят нагрев при температуре 180–200°С в течение 12 часов. Для защиты высокопрочных сталей чаще применяют металлизацию путем рас-пыления металла (цинка, алюминия и др.) на поверхности детали. Катодные покрытия применяются чаще всего для специальных целей, например, для увеличения твёрдости и износостойкости поверхности деталей, а также для защиты деталей, находящихся в контакте с агрессивными средами. Хромирование поверхности деталей гальваничес-ким методом применяют для увеличения твёрдости и износостойкости их поверхнос-ти. На ремонтных предприятиях хромирование широко применяют для восстановле-ния размеров изношенных деталей. Слой хрома, нанесённый непосредственно на сталь, обладает пористостью, поэтому для получения плотных покрытий перед хроми-рованием на сталь наносят подслой из меди и никеля. Сплошное хромовое покрытие защищает сталь от коррозии во влажной атмосфере, топливе и спиртово-глицериновой смеси. Хромовые покрытия из-за высокой сопротивляемости потускнению, оптималь-ного цвета и блеска широко применяются также для декоративной отделки деталей. Лужению (покрытию оловом) подвергают детали электрорадиооборудования, которые должны подвергаться пайке. Серебрение применяется для защиты от коррозии разъём-ных контактов. Оксиды серебра обладают способностью при температурах выше 300 °С распадаться на серебро и кислород. Поэтому, если посеребрённый контакт окисляется, то возрастает его электросопротивление, контакт нагревается, а оксиды се-ребра диссоциируют и проводимость восстанавливается. Неметаллические покры-тия могут быть неорганические (продукты взаимодействия металлов со средой) или органические (лакокрасочные покрытия, эмали), которые сообщают металлу стойкость против коррозии. К неорганическим покрытиям относят фосфатирование и оксиди-рование. Фосфатирование — процесс обработки стальных деталей в горячем рас-творе фосфорнокислых солей Mn, Fe, Zn. При этом на поверхности изделия образуется светлосерая пористая плёнка, состоящая из труднорастворимых фосфатов этих метал-лов, защитные свойства которой могут быть повышены путем "наполнения" в растворе хромпика и последующей смазкой. Фосфатная плёнка может служить хорошим осно-ванием под лакокрасочные покрытия. Эта плёнка обладает малой прочностью и плохо работает на трение. Но при фосфатировании не происходит наводораживание поверх-ности деталей, поэтому оно чаще применяется для защиты от коррозии деталей из вы-сокопрочных сталей, а также деталей сложной формы, на которые нельзя наносить за-щитные покрытия гальваническим методом. Химическое оксидирование (воронение) углеродистых и низколегированных сталей состоит в создании на поверхности сталь-ных деталей защитного оксидного слоя, близкого по составу сложному оксиду железа. Чаще всего оксидируют в горячих ваннах, состоящих из водных растворов азотнокис-лого натрия и натриевой щелочи. Воронение не является надёжным средством защиты стальных деталей от коррозии, поэтому их периодически смазывают при эксплуата-ции. Обычно оксидированию подвергают детали, не соприкасающиеся непосредствен-но с атмосферой воздуха. Пассивированию с образованием защитной оксидной плён-ки при обработке в сильных окислителях (азотная кислота, бихромат калия и др.) под-вергают коррозионностойкие стали, легированные более 12°/о хрома. Органические покрытия (лакокрасочные материалы, эмали). Находят широкое применение для за-щиты стальных деталей из-за своих достоинств: сравнительная дешевизна; простота нанесения; лёгкость восстановления разрушенного покрытия; сочетание с другими по-крытиями; возможность получения покрытий любого цвета. К недостаткам следует от-нести малую их термостойкость (до 150–200°С), сравнительно невысокую механичес-кую прочность, недостаточную стойкость в воде. Различают превращаемые и непре-вращаемые лакокрасочные материалы. В превращаемых лакокрасочных материалах твёрдая плёнка образуется в результате физико-химических процессов (главным обра-зом окисления), происходящих в маслах (например, эпоксидные, полиуретановые, ал-кидные, феноло-масляные материалы). В непревращаемых лакокрасочных материа-лах защитная плёнка создаётся в результате испарения летучих растворителей. За-щитное действие лакокрасочных покрытий обусловлено: механической изоляцией по-верхности металла от внешней среды; ингибирующим действием пигментов; высоким сопротивлением плёнки к перемещению ионов. Лакокрасочные покрытия довольно на-дёжно защищают стальные детали от коррозии, но со временем они стареют и рас-трескиваются. Гидрофобизирование состоит в обработке поверхностей деталей гидро-фобной (водоотталкивающей) жидкостью. После сушки на поверхности детали образу-ется плёнка в несколько микрометров, не смачиваемая влагой. Эпоксидные эмали, об-ладающие высокой прочностью и водостойкостью, довольно широко применяются для защиты от коррозии высоконагруженных стальных деталей. Помимо покрытий для за-щиты от коррозии применяют ингибиторы и антикоррозионные смазки. Ингиби-торы — вещества, замедляющие коррозию. По своей природе могут быть неоргани-ческими и органическими веществами. Различают ингибиторы для растворов и для га-зовой атмосферы. Первые используют для защиты металлов в жидких средах, вторые — для борьбы с атмосферной коррозией. Ингибиторы добавляют в охлаждающие жид-кости, антикоррозионные смазки, травильные растворы, вводят в контейнеры при кон-сервации деталей. Ингибиторы по своему действию подразделяют на анодные и катод-ные, экранирующие и смешанные (экранирующе-катодные, экранирующе-анодные). Анодные ингибиторы (хроматы, нитраты, молибдаты и т. д.), являясь пассиваторами, образуют нерастворимые соединения на анодных участках и замедляют протекание анодного процесса. Катодные ингибиторы (соли и оксиды мышьяка и висмута, декстрин, агар-агар и т.д.), адсорбируясь на катодных участках, повышают перенап-ряжение водорода, тем самым замедляя катодный процесс. Экранирующие ингибито-ры (натриевая щёлочь, углекислый барий, фосфаты и т.д.), адсорбируясь на поверхнос-ти металлов, образуют плёнки нерастворимых соединений, которые тормозят одновре-менно анодные и катодные процессы. Антикоррозионные защитные смазки (нефтя-ные масла, воск, вазелин и т. д.) применяются при хранении или транспортировке ме-таллических деталей, а также при консервации целых агрегатов, предохраняя детали от влаги.

Защита алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы защищают легировани-ем, электрохимическим и химическим оксидированием, протекторами, лакокрасочны-ми покрытиями и защитными смазками. Легирование Mn или Mg алюминиевых спла-вов увеличивает коррозионную стойкость, так как эти элементы, входя в твёрдый раст-вор, выравнивают потенциалы зёрен сплава и прослоек между ними. Плакирование состоит в создании на обеих поверхностях алюминиевого сплава, чаще всего системы А1-Сг-Mg, защитного слоя из чистого алюминия, толщина которого составляет 3–5% от толщины листа, при утолщённой плакировке — 8%. Для этого слой чистого алюми-ния приваривают к алюминиевым сплавам в процессе горячей прокатки, когда лист алюминиевого сплава вместе с наложенными на него с двух сторон листами чистого алюминия прокатывают несколько раз при температуре 450 °С. Плакированный слой обладает высокой коррозионной стойкостью и, являясь анодным покрытием, защища-ет основной металл не только механически, но и электрохимически. Электрохимичес-кое оксидирование широко применяется для защиты большинства деталей из алюми-ниевых сплавов. Этот метод состоит в искусственом утолщении защитной оксидной плёнки электрохимическим путём. Для увеличения одновременно коррозионной стой-кости и износостойкости деталей из алюминиевых сплавов проводят "твёрдое" аноди-рование при температуре –5°С, при котором толщина плёнки доходит до 50–100 мкм. Химическое оксидирование осуществляется путём обработки деталей из алюминие-вых сплавов в окислительных средах с целью получения защитной оксидной плёнки, когда электрохимическое оксидирование их затруднено (внутренние поверхности тру-бопроводов, сварные детали и т.д.). Защита протекторами основана на том, что при контакте двух разнородных металлов в электропроводящей среде разрушается металл, имеющий более отрицательный электродный потенциал. Протектором может быть лю-бой металл, имеющий по отношению к данному сплаву более отрицательный элек-тродный потенциал. Лакокрасочные покрытия и смазки широко применяются для за-щиты алюминиевых сплавов, которые предварительно могут подвергаться химическо-му оксидированию.

Защита магниевых сплавов. Магниевые сплавы имеют низкую коррозионную стойкость, а защита их металлическими покрытиями затруднена. В основном их защи-та состоит в легировании и химическом оксидировании с последующим нанесением лакокрасочных покрытий. Легирование магниевых сплавов Mn в количестве 1–1,5% замедляет выделение водорода, тем самым увеличивая коррозионную стойкость спла-вов. Коррозионная стойкость магниевых сплавов зависит во многом от технологии их изготовления, поэтому меры по их защите применяют сразу же после отливки деталей из этих сплавов. Тщательно обрабатывают поверхность гидропескоструйной обработ-кой и протравливают в растворе хромового ангидрида для удаления флюсов, которые могут быть очагами местной коррозии. Отливки из магниевых сплавов подвергают хи-мическому оксидированию, которое предохраняет их от коррозии. Лучший эффект за-щиты деталей из магниевых сплавов достигается сочетанием химического оксидирова-ния с последующим нанесением лакокрасочного покрытия. Химическое оксидирова-ние состоит в обработке деталей из магниевых сплавов в окислительных средах, в ре-зультате чего на их поверхности создаётся тонкая защитная оксидно-солеобразная плёнка. Полученная плёнка является хорошим грунтом для лакокрасочного покрытия, так как повышает прочность сцепления лакокрасочного покрытия с металлом. Лако-красочное покрытие, которое наносят на детали из магниевых сплавов, состоит обычно из двух слоёв грунта) и двух слоёв перхлорвиниловой эмали. Плёнки из таких эмалей обладают высокой прочностью, эластичностью, водостойкостью и негорючес-тью, но адгезионные свойства их недостаточно высоки, поэтому наносимый предвари-тельно грунт обеспечивает высокую прочность сцепления, а также оказывает ингиби-рующее действие на коррозию. После химического оксидирования детали из магние-вых сплавов вполне стойки к эксплуатации в сухопутных условиях. В настоящее время разработаны новые методы защиты магниевых сплавов: анодное оксидирование, фто-ридное фосфатирование, хроматирование.