Методы защиты от коррозии.

Принцип методов защиты сводиться к следующему.

1. Модификация самого металла:

а) введение примесей, приводящих к увеличению коррозионной устойчивости (легирование);

б) наоборот – очистка металлов от примесей уменьшает коррозию. Абсолютно чистое железо не ржавеет.

2.Отделение (предохранение) металла от окружающей среды с помощью защитных покрытий (неметаллических):

а) органические слои (масла, смазки – углеводороды, которые наносят часто при высокой температуре);

б) лаки, краски;

в)органические полимеры (резиновое покрытие в химической аппаратуре), эпоксидные смолы и их производные;

г) остекловывание (погружают изделие в жидкое стекло – силикаты калия и натрия в виде водных растворов, а затем протекает процесс затвердевания).

в) создание аморфной (стеклообразной поверхности металла лазерной обработкой (металлические стекла чрезвычайно коррозионно устойчивы).

3.Металлические защитные покрытия.

а) Электрохимические методы – получают методом электролиза (металл, на который наносят покрытие, делают катодом в процессе электролиза); примеры покрытий: Zn/Fe -цинк – анодное покрытие, Sn/Fe – олово –катодное.

б) Металлизация – нанесение металлов методом распыления жидкого металла. Используют дуговой разряд, пламя ацетиленовой горелки, которые плавят металл и частично его испаряют. Мельчайшие капли и пары металла струей газа переносятся на защищаемую поверхность и кристаллизуются на ней.

в) Плакирование – нанесение пленок защитного металла путем совместной прокатки (сталь, плакированная нержавеющей сталью, дюралюминий – чистым алюминием).

4.Электорохимические методы защиты (суть – заставить разрушаться болванкам).

а) Протекторная защита – к изделию присоединяют «жертвенный» металл (протектор – защитник). Образования ГЭ, в котором протектор служит анодом.

Примеры: к стенкам паровых котлов припаивают цинковые пластины; к валу гребного винта с бронзовым подшипником где-то рядом прикрепляют цинковую деталь.

б) Катодная защита – присоединяют защищаемую конструкцию к (-) постоянного источника тока (делают катодом), а металлолом – к (+) полюсу – делают анодом. Фактически, это электролиз с растворимым анодом, но требующий большой осторожности, т.к. токи большой силы могут нанести вред.

5.Специальная обработка электролита или среды, в которой находится металл (удаление или уменьшение концентрации веществ, вызывающих коррозию).

а) Деаэрация – удаление растворенных в воде газов, способствующих коррозии: СО₂, SО₂,NО_х и др. Достигается это кипячением, дистилляцией, добавлением веществ, связывающих кислород: 2Nа₂SO₃ + O₂ = 2Nа₂SO₄.

В практике приборостроения внутрь устройства помещают специальные поглотители влаги (мешочки с силикагелем). Электрические схемы помещают в корпуса, заполненные очищенными инертным газами, если возможно, подвергают вакуумированию.

Вредными анионами, способствующими коррозии являются также хлорид-, бромид-, сульфид- и сульфат-ионы; коррозия также зависит от величины рН среды. Так, например, вода, питающая паровые котлы, подлежит перегонке, с целью удаления вредных анионов и солей, обусловливающих жесткость.

б) Добавление щелочи, что ослабляет коррозию большинства металлов, и связано с образованием на поверхности металла нерастворимых гидроксидов или основных солей. Наименьшая скорость коррозии в нейтральных растворах. У амфотерных металлов коррозия усиливается увеличением рН среды.

в) Применение специальных веществ – ингибиторов коррозии, замедляющих скорость процесса окисления металлов (иногда более чем в 1000 раз). Принцип их действия различен:

- адсорбируясь на поверхности, образуют плотную защитную пленку;

- замедляют процессы в локальных ГЭ и тормозят их развитие.

Примеры ингибиторов коррозии.

• Самое распространенное пассивирующее вещество для железа – сурик – Pb₃O₄ (смесь монооксида и диоксида свинца); более новые ингибиторы – ZnCrO₄, PbCrO₄. Но их пассивирующее воздействие возможно при контакте с чистым металлом, поэтому сначала поверхность обрабатывают другими ингибирующими составами, например ортофосфорной кислотой.

• Ортофосфорная кислота и ее растворимые дигидрофосфаты железа, цинка и марганца. Они образуют на поверхности металла нерастворимые фосфаты железа (фосфатирование поверхности), которые применяются как грунтовка перед покраской.

• Органические соединения – производные пиридина. Амины, некоторые алкалоиды. Например: бензонат натрия С₆Н₅СООNа способен защищать железо, сталь, и некоторые цветные металлы даже в случае их контакта с железом.

• Летучие ингибиторы, которые в виде пара адсорбируются на поверхности металла. Обычно это смеси органических аминов с нитритом натрия. Их используют для защиты металлических предметов при хранении и транспортировке. Достаточно завернуть изделие в бумагу, пропитанную этими составами.

• Анодные ингибиторы – к ним принадлежат вещества (щелочные растворы), которые за счет подкисляющего действия, способствуют быстрому затягиванию поврежденных анодных участков металла защитной пленкой карбонатов, нитритов, фосфатов, боратов, силикатов, хроматов щелочных металлов, восстанавливающих нарушенные оксидные пленки. Другие вещества (желатин, белки, некоторые коллоиды) могут помешать анодному процессу, сильно адсорбируясь на поверхности металла.

• Катодные ингибиторы – затрудняют или прекращают катодный процесс растворенного в воде кислорода, затрудняя поступление кислорода к катодным участкам корродирующей поверхности. Именно этим объясняется замедление процесса ржавления железа в присутствии в растворе сульфата цинка. Изолирующая пленка возикает из нерастворимого гидроксида цинка, который образуется в перый момет коррозионного процесса в результате образования ОН-ионов на катодных участках.