17.7. Коррозия металлов и меры защиты от нее

Химическая коррозия – процесс самопроизвольного взаимодействия металла с окислительным компонентом коррозионной среды. Возникает под действием на металл сухих газов и растворов неэлектролитов (масел, бензина, керосина)

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃.

Химическое взаимодействие металлов с внешней средой состоит в основном из окисления (с образованием окалины), диффузии атомов (ионов) металла сквозь оксидные пленки и встречного перемещения атомов (ионов) кислорода к металлу.

Образовавшаяся оксидная пленка может остановить коррозионный процесс. В чистом виде наблюдается редко. Химическая коррозия в газообразной среде называется газовой коррозией.

Электрохимическая коррозия – процесс самопроизвольного взаимодействия металла с коррозионной средой (электролитом), при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента совершаются в 2 этапа и зависят от электродного потенциала металла:

а) растворение поверхностного слоя Fe + HO = Fe(OH)₂;

б) взаимодействие катионов железа с гидроксильными группами (анионами), приводящие к образованию нерастворимых в воде гидратов закиси железа Fe(OH)₂ с последующим переходом в гидроксид железа

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃,

а с потерей части воды с течением времени – в ржавчину, имеющую сложный состав

nFeOpH₂O + mFe₂O₃gH₂O.

Коррозия может возникнуть также при контакте двух разнородных металлов или в результате химической неоднородности металла. Она может иметь равномерный (сплошной) и неравномерный (местный) характер, а также быть межкристаллитной.

Меры защиты от коррозии

Активные меры защиты. Они влияют на природу металла и электролита или изменяют механизм и кинетику коррозионных процессов.

Специальное легирование.

Устранение причин, вызывающих коррозию (утечка токов, блуждающие токи, исключение контактов).

Электрохимическая защита:

− катодная защита, когда покрытие имеет более положительный потенциал (Sn, Cu, Ni, Pb);

− анодная защита, когда покрытие имеет более отрицательный потенциал (Zn, Cr, Cd). При этом разрушается покрывающий металл. В случае повреждения (трещины) электрохимическое растворение металла покрытия препятствует коррозии основного металла. Пример: цинкование и хромирование.

Уменьшение агрессивности среды путем изменения ее состава или введения ингибиторов коррозии:

− плакирование – наложение на основной металл тонкого слоя защитного металла (биметалла) и закрепление его путем горячей прокатки;

− оксидирование – создание искусственной оксидной пленки путем обработки сильным окислителем (водный раствор NaOH+NaNO₃ при 125…140 ^оС в течение 40…60 мин);

− фосфатирование − получение на изделии поверхностной пленки из нерастворимых солей железа или марганца в результате обработки металла фосфатами железа или марганца; металлизация).

Пассивные меры защиты. Они не влияют на природу металла и механизм коррозии осуществляется путем изоляции конструкции от коррозионной среды (покрытия): лаки, краски, оксидирование, фосфатирование, гуммирование (покрытие резиной и битумом).