3. Электрохимическая защита: виды и механизм действия.

Электрохимическая защита эффективна в коррозионных средах с хорошей электрической проводимостью и основана на снижении скорости коррозии торможением анодных или катодных реакций путем поляризации (изменения потенциала) защищаемой конструкции (катода или анода) постоянным током.

В зависимости от вида поляризации различают катодную и анодную защиты.

Катодную поляризацию, а следовательно, и катодную защиту осуществляют двумя способами:

1. подключением защищаемой конструкции к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока. Соответствующую разновидность катодной защиты называют защитой внешним (наложенным) потенциалом (рис.1).

2. Присоединением к защищаемой конструкции электрода («жертвенного» анода, или протектора), изготовленного из металла, имеющего меньший электродный потенциал, чем потенциал защищаемой конструкции. Разновидность катодной защиты в этом случае называют протекторной (гальванической) защитой, или защитой «жертвенным» анодом (рис.2).

Анодную защиту осуществляют присоединением защищаемой конструкции к положительному полюсу внешнего источника постоянного тока, а вспомогательного электрода — к отрицательному, при этом конструкция — анод, а электрод — катод. Анодная защита в отличие от катодной применима только к легкопассивируемым металлам.

Рис.1. Схема катодной защиты внешним потенциалом:

1 – выпрямитель тока; 2 – токопроводящая засыпка; 3 – вспомогательный анод; 4 – защищаемая конструкция (трубопровод) — катод; 5 – стальной провод с изоляцией; 6 – грунт.

Рис.2 Схема катодной защиты протектором («жертвенным» анодом):

1– засыпка (суспензия бентонита и алебастра, увеличивающая сопротивление грунта); 2 – протектор, или «жертвенный» анод; 3 – защищаемая конструкция (трубопровод) — катод; 4 – стальной наконечник; 5 – стальной провод с изоляцией; 6 – грунт.

При анодной защите ток противоположен по направлению току при катодной защите. Достоинства анодной защиты: высокая рассеивающая способность — возможность защиты на большом удалении от катода (большем, чем в случае катодной защиты); невысокая защитная плотность тока (ниже, чем в случае катодной защиты), а следовательно, и небольшое потребление энергии; возможность защиты электрически экранированных поверхностей. К недостаткам следует отнести ограничение области применения (анодная защита не осуществима для Mg, Cd, Ag, Cu и медных сплавов), а также то, что скорость коррозии при анодной защите, в отличие от катодной, никогда не падает до нуля.

4. Защитные покрытия: виды, методы нанесения и области применения.

Защитные покрытия предохраняют изделия от коррозии и одновременно придают их поверхности ряд ценных свойств: износостойкость, отражательную способность, паяемость и др. Их подразделяют на металлические и неметаллические. Общими требованиями для всех видов покрытий являются: высокая адгезионная способность («прилипаемость» к поверхности материала), износостойкость, твердость, герметичность (сплошность, беспористость и непроницаемость для агрессивной среды).

По механизму своего защитного действия металлические защитные покрытия подразделяют на катодные — коррозионно-стойкие и анодные — протекторные.

Металлы катодных покрытий имеют в данной среде бóльшие (более положительные) значения электродных потенциалов, чем значения потенциала металла, на который они нанесены. Это, например, серебряное (φ⁰ = 0,8 В) или никелевое (φ⁰ = – 0,25 В) покрытие на железе (φ⁰ = – 0,44 В). Изолируя поверхность от коррозионной среды, они защищают изделия лишь механически, поэтому основным требованием, предъявляемым к ним, является герметичность. В противном случае происходит разрушение металла основы (изделия) вследствие возникновения и функционирования коррозионного ГЭ, в котором покрытие выступает в качестве катода.

Металлы анодных покрытий имеют меньшие (более отрицательные) значения потенциалов в данной среде, чем потенциал металла, на который они нанесены. Поэтому цинковое (φ⁰ = –0,74 В) или в некоторых средах алюминиевое (φ⁰ = – 1,66 В) покрытие на железе (φ⁰ = – 0,44 В) является анодным. Анодные покрытия защищают изделия не только механически, но и электрохимически.

Известны различные методы нанесения металлических покрытий ((выбор того или иного метода определяется назначением покрытия):

1. Электролиз — покрываемое изделие, являющееся катодом, погружают в гальваническую ванну с электролитом, содержащим ионы наносимого металла, через который пропускают постоянный электрический ток.

2. Металлизация — расплавленный металл с помощью газовой струи из шприц-пистолета наносят на поверхность мостов, деталей судов, больших баков и др.

3. Горячий метод — защищаемое изделие погружают в расплавленный металл. Покрытие (например, из Zn, Sn, Pb и др.) образуется после извлечения его из ванны.

4. Химический — покрытия (например, из Cu, Ni и др.) формируются при восстановлении металлов из растворов их солей.

5. Термодиффузионный — покрытия (например, из Al, Si, Cr, Ti и др.) образуются в результате диффузии ионов металла из твердой или газообразной фазы.

6. Газофазный — покрытие оседает на подложку в результате протекания газофазного процесса: окислительно-восстановительного, разложения и др.

7. Плакирование — покрытие наносится совместной прокаткой основного и защищающего металлов. Метод применим для листов, лент и других профилей.

Среди неметаллических покрытий можно выделить неорганические (портландцементные, силикатные эмали) и органические (лакокрасочные, полимерными материалами и др.)

8