3.Коррозия металлов

Разрушение металлов под воздействием окружающей среды называется коррозией.

Коррозия - это химический или электро- химический процесс.

Разрушающей средой при коррозии может быть кислород воздуха, различные газы, а также всевозможные электролиты (кислоты, щелочи, соли).

В зависимости от того, какая коррозионная среда действует на металл, различают:

• -атмосферная коррозия (под воздействием кислорода (О₂) воздуха);

• газовая (под воздействием газов);

• химическая (реакция металла с сухими газами и жидкими диэлектриками, не проводящими ток (бензин, масла, смолы и т.д.);

• электро- химическая коррозия (под воздействием электролита), при этом ионы металла переходят в раствор;

• подземная (при взаимодействии с почвой);

• подводная (электро- химическая коррозия металла погруженного в жидкость);

Продукты коррозии могут быть легко обнаружены на металле (ржавчина на железе, зеленый налет на меди и т.п.) по ним можно судить о характере коррозионного процесса.

Коррозионное разрушение металла может происходить равномерно, т.е. по всей поверхности (общая коррозия) и неравномерно (местная коррозия).

Местная коррозия разделяется на следующие типы: пятнами, в виде раковинок, точечная и интеркристаллитная. Разные типы местной коррозии отличаются характером и глубиной коррозионного проникновения. Интеркристаллическая коррозия характерна тем, что коррозионное разрушение возникает по границам зерен, постепенно поражая глубинные слои металла.

При электро- химическом разрушении металла коррозионный процесс возникает в результате взаимодействия металла и электролита и заключается в переходе атомов металла в раствор в форме ионов. При погружении металлической пластинки в электролит она приобретает некоторый электрический потенциал в зависимости от природы металла и электролита. Стремление атомов металла перейти в раствор электролита определяется значением потенциала. Все металлы в зависимости от своего электро- химического потенциала располагаются в ряд напряжений. Для возникновения электро- химической коррозии необходим контакт между 2-мя металлами (электродами), наличие разности потенциалов между ними и наличие электролита.

При образовании гальванической пары всякий металл с более отрицательным потенциалом будет служить анодом, с менее отрицательным потенциалом - катодом. Например, в паре цинк-железо, цинк является анодом (будет подвергаться коррозии), а железо - катодом.

При химической коррозии под действием на металлы кислорода воздуха, они покрываются тончайшими слоями окислов. Толщина слоя в обычных атмосферных условиях очень мала и составляет 10-30 А. При высоких температурах образуется слой большой толщины.

Методы борьбы с коррозией.

Существует несколько способов борьбы с коррозией, каждый из которых имеет свои особенности и области применения.

К основным методам относят: нанесение металлизированных покрытий, нанесение неметаллических покрытий, нанесение неметаллических пленок, защита металлических конструкций протекторами, применение химически стойких сплавов.

Металлические покрытия наносят разными способами: горячим, гальваническим, диффузионным, металлизацией и термомеханическим.

Горячий - изделие помещают в ванну с расплавленным металлом, который смачивает поверхность изделия (цинкование, лужение (оловом) и свинцевание).

Гальванический - в ваннах с использованием электролита. Этот способ позволяет легко регулировать толщину слоя и не требует нагрева изделия.

Диффузионный - поверхностное насыщение металла различными компонентами при высоких температурах (хром, алюминий, кремний);

Металлизация - нанесение расплавленного и не расплавленного металла, на поверхности. Для этого соответствующая металлическая проволока в специальном аппарате расплавляется газовым пламенем или электрической дугой и распыляется сильным потоком воздуха на покрываемую поверхность (железо, алюминий, медь).

Термомеханический метод - совместная горячая обработка давлением основного и защитного металла (при прокатке). Сталь защищают от коррозии латунью, алюминием, нержавейкой со сталью.

Неметаллическое покрытие - органические (лаки, краски) и неорганические (цементные покрытия, эмали).

Лаки и краски изолируют металлическую поверхность от влаги и других корродирующих факторов.

Эмали по своим физическим свойствам и химическому составу представляют собой нерастворимые силикаты типа стекла. Им характерна высокая химическая стойкость против атмосферной коррозии, воздействия воды, кислот однако эмалевые покрытия очень хрупки.

В качестве неметаллических покрытий используют резину и эбонит (гуммирование) они очень стойкие, их применяют для хранения кислот, щелочей, солей.

Неметаллические защитные пленки. Окисные пленки. Для этого широко применяют оксидирование и фосфатирование.

Оксидирование применяют для защиты черных металлов (алюминий, магний и их сплавов). Оксидирование иногда называют воронением, т.к. изделие принимает сине-черный цвет.

Фрсфатирование - образование на поверхности металла пленок состоящих из нерастворимых в воде фосфорнокислых соединений железа и марганца.

Защита протекторами. К защищаемой детали присоединяют протектор, являющийся анодом по отношению к тому металлу, из которого изготовляется деталь. Т.к. прикрепляемый металл является анодом он разрушается в коррозионной среде, а деталь остается целой (для изделий соприкасаемых с морской водой).