131

разрушения состоит из целого комплекса мероприятий по увеличению работоспособности и надежности приборов и оборудования. Частично эти меры используются еще в процессе проектирования и производства, остальные в процессе эксплуатации.

Все методы защиты условно делятся на следующие группы:

•легирование металлов;

•защитные покрытия (неметаллические и металлические);

•электрохимическая защита (протекторная и электрозащита);

•изменение свойств коррозионной среды.

Остановимся подробнее на отдельных из перечисленных методов защиты.

4.2.3.1. Легирование

Для повышения коррозионной устойчивости конструкционных мате- риалов (стали, сплавы) осуществляется легирование, которое бывает по- верхностным или объёмным.

Поверхностное легирование представляет собой насыщение данно- го металла или сплава металлами, образующими прочные оксидные слои — алитирование (Al2O3), хромирование (Cr2O3), силицирование (SiO2) и т.д. Кроме того возможно образование прочных, жаростойких интерметаллидов, например, силицированный молибден. При нанесении на поверность молибдена диффузионным путем слоя кремния образует- ся соединение MoSi2, в результате окисления которого образуется весьма устойчивая пленка оксидов сложного состава (MoOx(SiO2)y).

При объёмном легировании, например, Cr и Ni в нержавеющих сталях, легирующие металлы, обладая высокой диффузионной способно- стью, выходят на поверхность и образуют жаростойкие и коррозионно- стойкие сложные оксиды типа шпинелей: NiCr2O4 и FeCr2O4.

4.2.3.2. Защитные покрытия

Органические защитные покрытия

К органическим защитным слоям относятся покрытия лаками — высокомолекулярными соединеними (фенолформальдегидными, силико- новыми и другими смолами), образующими на поверхности металла поли- мерные слои, обладающие одновременно и изоляционными свойствами.

Образование устойчивых полимерных слоев осуществляется и при окраске металлических изделий, например, масляной краской, состоя- щей из частично окисленного оливкового или льняного масла (олифы) и пигмента. Олифа в тонком слое быстро окисляется кислородом воздуха и твердеет, давая тонкую пленку на металле.

132

Неорганические покрытия

Неорганические покрытия могут представлять собой слои металла или неметаллические слои.

Неметаллические неорганические покрытия. К процессам, позво-

лящим создавать неорганические неметаллические защитные покрытия относятся, в частности, эмалирование, фосфатирование, оксидиро- вание (химическое и электрохимическое).

Разработаны специальные составы эмалей (грунтовых и покровных), ус- тойчивых к кислотам, щелочам и другим агрессивным средам, а также техно- логияихнанесения, позводяющаяполучатькачественныезащитныепокрытия.

Фосфатирование поверхности металлических изделий представля- ет собой процесс осаждения нерастворимых фосфатов этого металла. Сущность этого процесса сводится к усреднению дигидрофосфатов Fe(H2PO4)2 до фосфатов Fe3(PO4)2, нерастворимых в воде:

Fe(H2PO4)2 + 2Fe2+ → Fe3(PO4)2 + 4H+

Нерастворимые фосфаты в виде мелкокристаллических сплошных слоёв прочно связаны с поверхностью металла и обладают, кроме того, высокими электроизоляционными свойствами. Широко используются как в машиностроении, так и в приборостроении.

Оксидирование химическое сводится к получению оксидных пленок на металле с помощью сильных окислителей: нитритов (NaNO2) и нитра- тов (NaNO3) натрия. Химическому оксидированию подвергаются железо и стали («воронение» стали). Оксидная пленка, толщиной порядка несколь- ких микрометров, неустойчива к ударам и механическим воздействиям.

Анодное электрохимическое оксидирование (анодирование) ши-

роко используется для повышения коррозионной стойкости таких метал- лов, как Al, Ti, Nb, Ta и др. Кроме того, такие защитные пленки имеют высокие твёрдость, эластичность, электросопротивление (1014 Ом см). Анодирование используется для получения изолирующих слоев на лен- тах, применяемых в оксидных (электролитических) электрических кон- денсаторах и других устройствах.

При анодировании алюминия электролитом служат растворы хромо- вой, серной, щавелевой или лимонной кислот, а также смеси кислот. Ка- тодом выбирают металл, не взаимодействующий с электролитом, чаще всего свинец или сталь, анодом — защищаемое изделие из алюминия.

Схему для получения анодированного алюминия можно представить в виде

133

K: 12H+ + 12e = 6H2;

A: 6H2O – 12e = 3O2 + 12H+,

4Al + 3O2 = 2Al2O3.

Для придания плёнке цвета в процессе анодирования в электролит добавляют пигмент или краситель. Дополнительно пленку Al2O3 упроч- няют в 10%-ном растворе бихромата калия (K2Cr2O7) при t = 92 – 98ºС, что впоследствии препятствует гидратции плёнки, следовательно, позво- ляет надежно защищать металл.

Металлические защитные покрытия

При выборе металлов для создания защитных металлических по- крытий учитывают условия эксплуатации изделия и экономические факторы. Толщина покрытий до 100 мкм. При этом следует выбирать ме- таллы, оксидный слой на поверхности которых делает их пассивными (Al, Cr, Zn, Ni, Sn, Pb) или металлы, пассивные по своей природе (Cu, Ag, Au).

По механизму процессов, возникающих в случае нарушения це- лостности покрытий, металлические покрытия делятся на две груп- пы: анодные и катодные: анодные — металл покрытия более ак- тивный, чем защищаемый, катодные — менее активный. Более на- дежным является анодное, так как в случае нарушения его целост- ности возникает гальванический элемент, в котором анодом служит покрытие и оно корродирует, защищая изделие. В случае поврежде- ния катодного покрытия коррозия основного металла, служащего анодом в образующемся гальваническом элементе, усиливается.

Методы нанесения металлических покрытий на изделия условно подразде-

ляются на «горячие» или высокотемпературные иэлектрохимические.

К высокотемпературным методам относится метод окунания дета- ли в расплав металлов покрытия. Применим для нанесения покрытий из более легкоплавких металлов на более тугоплавкие.

Метод распыления расплавленного металла — капли расплавленного металла направляются струей сжатого воздуха на поверхность изделия и кристаллизуются на ней, образуя прочное сцепление напыленного слоя с поверхностью изделия.

Плакирование — нанесение защитных пленок металла путем совместно- го проката. Применим для листовых изделий и изделий несложного профиля.

Термодиффузионный способ, при котором изделие помещают в смесь, содержащую порошок металла покрытия. При высоких темпера-