Tipuri de protecție a materialelor metalice împotriva coroziunii. Coroziunea metalelor. Metode de protecție împotriva coroziunii

Utilizarea protecției împotriva coroziunii metalice este o problemă presantă pentru mulți.

Coroziunea, de fapt, este un proces spontan de distrugere a metalelor, a cărui cauză este un efect advers. mediu, în urma cărora apar procese chimice, fizice și chimice, ducând la consecințe triste.

Coroziunea, care afectează metalul, îl poate distruge complet. Prin urmare, este necesar să se combată rugina emergentă.

Și nu numai în momentul apariției sale. Lucrările preventive pentru a preveni apariția coroziunii în metale sunt, de asemenea, importante.

Următoarele tipuri de coroziune se disting după tip:

• punct;
• continuu;
• cap la cap;
• pete sau răni;
• strat cu strat;
• subterană și altele.

Coroziunea apare nu numai sub influența apei, ci și a solului și a uleiului tehnic. După cum putem vedea, tipurile de coroziune sunt larg reprezentate, dar metodele de protecție nu sunt atât de numeroase.

Metodele anticorozive pot fi grupate pe baza următoarelor metode:

1. metoda electrochimică - vă permite să reduceți procesul distructiv pe baza legii galvanicii;
2. reducerea reacției agresive a mediului de producție;
3. rezistența chimică a metalului;
4. protecția suprafeței metalice împotriva influențelor negative ale mediului.

Protecția suprafeței și metoda galvanică sunt aplicate deja în momentul exploatării structuri metalice si produse.

Acestea includ următoarele metode de protecție: catodică, protectoare și inhibitoare.

Protecția electrochimică se bazează pe acțiunea curentului electric sub influența sa constantă, coroziunea se oprește.

Introducerea inhibitorilor într-un mediu agresiv care vine în contact cu metalul face posibilă reducerea vitezei proceselor de coroziune.

Rezistența chimică și protecția suprafeței sunt printre metodele de conservare a filmului. Ele pot fi deja utilizate atât în ​​etapa de fabricație a produselor metalice, cât și în timpul funcționării.

Se disting următoarele metode: cositorire, galvanizare, vopsire etc. Vopseaua ca strat de protecție împotriva ruginii este cea mai comună și utilizată metodă.

Protectie anticoroziva a metalelor

Principiul de bază care definește protecția sacrificială este transferul apariției coroziunii de la structura metalică principală la înlocuitor.

Adică, un alt metal cu un potențial electric negativ este conectat la metalul protejat. Protectorul, in stare de functionare, este distrus si inlocuit cu altul.

Protecția de protecție a structurilor este relevantă perioadă lungă de timp situate în medii neutre: apă, pământ, sol.

Zincul, magneziul, fierul și aluminiul sunt folosite ca protectori. Un exemplu izbitor în care se utilizează protecția benzii de rulare sunt navele maritime care se află în mod constant în apă.

Agent inhibitor

Folosind acest produs, efectele agresive ale uleiului, acizilor și altor lichide chimice sunt reduse. Folosit în conducte, rezervoare metalice.

Prezentat sub forma unui produs care constă din acid boric cu dietanolamină și ulei vegetal. Inclus în motorină și kerosenul de aviație.

Cu ajutorul unui inhibitor, metalele sunt bine protejate împotriva coroziunii în medii precum uleiurile de transformatoare, uleiul și mase care conțin hidrogen sulfurat.

Cu toate acestea, baza activă a acestui produs este insolubilă în ulei mineral, neprotejând astfel metalul de coroziunea atmosferică.

Vopsea de acoperire a metalelor

Vopseaua este de departe cel mai accesibil și mai folosit material anticoroziv.

Acoperirea cu vopsea creează un strat mecanic care creează un obstacol în calea influenței unui mediu agresiv asupra unei structuri sau a unui produs metalic.

Vopseaua poate fi folosită atât înainte de apariția ruginii, cât și în timpul etapei de coroziune.

În cel de-al doilea caz, înainte de aplicarea stratului, suprafața de tratat trebuie pregătită: curățați eventualele daune de coroziune apărute, etanșați fisurile și numai după aplicarea vopselei, formând un strat protector.

Acest produs este utilizat pentru a proteja conductele de apă și elementele metalice ale clădirilor rezidențiale - balustrade, pereți despărțitori.

Un alt avantaj al acestei protecții este că vopseaua poate fi de diferite culori, prin urmare, acoperirea va servi și ca decor.

Utilizarea în comun a metodelor de protecție anticorozivă

Pot fi utilizate împreună diferite metode anticoroziune de protecție a metalelor. Cel mai des folosit vopsea și protector.

Vopseaua, în sine, este un material anticoroziv destul de nepractic, deoarece influențele mecanice, ale apei și ale aerului îi pot deteriora stratul.

Protectorul va oferi protecție suplimentară dacă vopseaua este deteriorată.

Vopseaua modernă poate acționa simultan ca un protector sau un inhibitor. Protecția de protecție apare dacă vopseaua conține pulberi metalice: aluminiu, zinc, magneziu.

Efectul inhibitor se realizează dacă vopseaua conține acid fosforic.

Protecția la locul de muncă este determinată de SNiP

Protecție împotriva coroziunii în producție - punct important, deoarece rugina poate duce nu numai la defecțiuni, ci și la dezastru. SNiP 2.03.11 - 85 este un standard pe care întreprinderile trebuie să-l urmeze pentru a preveni consecințele negative.

Dirijată munca de laborator a făcut posibilă descrierea în SNiP a tipurilor de deteriorare a coroziunii, a surselor de coroziune, precum și a recomandărilor pentru asigurarea funcționării normale a structurilor metalice.

În conformitate cu SNiP, sunt utilizate următoarele metode de protecție:

• impregnare (tip de etanșare) cu materiale cu rezistență chimică crescută;
• lipire cu materiale de film;
• folosind o varietate de vopsele, mastice, oxizi și acoperiri metalizate.

Astfel, SNiP face posibilă aplicarea tuturor metodelor.

Totuși, în funcție de locul în care se află structura, în ce mediu (foarte agresiv, moderat, slab sau complet neagresiv), SNiP specifică utilizarea echipamentului de protecție și prevede, de asemenea, compoziția acestora.

În același timp, SNiP distinge încă o altă diviziune a mediilor în solide, lichide, gazoase, chimice și biologic active.

În esență, SNiP pentru toată lumea material de constructie: aluminiu, metal, oțel, beton armat și altele, are propriile cerințe.

Din păcate, nu toate metodele de protecție sunt aplicabile metalelor acasă. Principala metodă utilizată rămâne acoperirea produsului cu vopsea.

Restul metodelor sunt folosite în producție.

Sub influența factorilor externi (lichide, gaze, compuși chimici agresivi) orice material este distrus. Metalele nu fac excepție. Este imposibil să neutralizați complet procesele corozive, dar este foarte posibil să reduceți intensitatea acestora, crescând astfel durata de viață a structurilor metalice sau a altora care conțin fier.

Metode de protecție anticorozivă

Toate metodele de protecție împotriva coroziunii pot fi clasificate condiționat ca metode care sunt aplicabile fie înainte de începerea funcționării probei (grupa 1), fie după punerea sa în funcțiune (grupa 2).

Primul

• Rezistență crescută la efectele „chimice”.
• Evitați contactul direct cu substanțe agresive (izolarea suprafeței).

Doilea

• Reducerea gradului de agresivitate a mediului (în funcție de condițiile de funcționare).
• Utilizarea câmpurilor EM (de exemplu, „suprapunerea” curenților electrici externi, reglarea densității acestora și o serie de alte tehnici).

Utilizarea uneia sau alteia metode de protecție este determinată individual pentru fiecare proiect și depinde de mai mulți factori:

• tip de metal;
• condițiile de funcționare a acestuia;
• dificultatea efectuării măsurilor anticoroziune;
• capacitati de productie;
• fezabilitate economică.

La rândul lor, toate metodele sunt împărțite în active (care implică „expunerea” constantă la material), pasive (care pot fi caracterizate ca reutilizabile) și tehnologice (utilizate în etapa de producție a probei).

Activ

Protectie catodica

Este recomandabil să se folosească dacă mediul cu care metalul este în contact este conductiv electric. Un potențial „minus” mare este aplicat materialului (sistematic sau constant), ceea ce face ca oxidarea acestuia să fie imposibilă în principiu.

Protecția benzii de rulare

Constă în polarizare catodică. Proba este legată prin contact cu un material care este mai susceptibil la oxidare într-un mediu conductor dat (protector). De fapt, este un fel de „paratrăsnet”, preluând toată „negativitatea” pe care o creează substanțele agresive. Dar un astfel de protector trebuie înlocuit periodic cu unul nou.

Anodic de polarizare

Este folosit extrem de rar și constă în menținerea „inerții” materialului în raport cu influențele externe.

Pasiv (tratarea suprafeței metalului)

Crearea unei pelicule de protecție

Una dintre cele mai comune și mai ieftine metode de combatere a coroziunii. Pentru realizarea stratului de suprafață se folosesc substanțe care trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază - să fie inerte față de compușii chimici agresivi, să nu conducă electricitatea și să aibă aderență sporită (se lipește bine cu baza).

Toate substanțele utilizate în momentul prelucrării metalelor sunt în stare lichidă sau „aerosol”, ceea ce determină metoda de aplicare a acestora - vopsire sau pulverizare. În acest scop, se folosesc compoziții de vopsea și lac, diverse mastice și polimeri.

Pozarea structurilor metalice în „jgheaburi” de protecție

Acest lucru este tipic pentru diferite tipuri conducte și comunicații ale sistemelor de inginerie. ÎN în acest caz, Rolul unui izolator este jucat de „decalajul” de aer dintre pereții interiori ai canalului și suprafața metalică.

Fosfatarea

Metalele sunt prelucrate prin mijloace speciale(agenți oxidanți). Ele reacţionează cu baza, rezultând depunerea de compuşi chimici slab solubili pe suprafaţa acesteia. Suficient mod eficient protectie impotriva umezelii.

Acoperire cu materiale mai rezistente

Exemple de utilizare a acestei tehnici sunt produsele care se găsesc adesea în viața de zi cu zi cu placare cromată (), placată cu argint, „galvanizat” și altele asemenea.

Ca opțiune - protecție cu ceramică, sticlă, acoperire cu beton, mortare de ciment (acoperire) și așa mai departe.

Pasivare

Ideea este de a reduce brusc activitatea chimică a metalului. Pentru a face acest lucru, suprafața sa este tratată cu reactivi speciali adecvați.

Reducerea agresivității mediului

• Utilizarea de substanțe care reduc intensitatea proceselor de coroziune (inhibitori).
• Uscarea la aer.
• Purificarea sa chimică (din impuritățile dăunătoare) și o serie de alte tehnici care pot fi folosite în viața de zi cu zi.
• Hidrofobizarea solului (umplere, introducere de substanțe speciale în el) pentru a reduce agresivitatea solului.

Tratament cu pesticide

Este utilizat în cazurile în care există posibilitatea de a dezvolta așa-numita „biocoroziune”.

Metode tehnologice de protecție

Aliere

Cel mai faimos mod. Ideea este de a crea un aliaj pe bază de metal care este inert la influențele agresive. Dar este implementat doar la scară industrială.

După cum reiese din informațiile furnizate, nu toate metodele de protecție anticoroziune pot fi utilizate în viața de zi cu zi. În acest sens, posibilitățile „proprietarului privat” sunt semnificativ limitate.

Coroziune tradusă din latină înseamnă „coroziune”, aceasta explică cu ușurință esența acestui concept. Din punct de vedere științific, coroziunea este un proces de distrugere spontană a metalelor datorită interacțiunilor chimice și fizico-chimice cu mediul.

Motiv pentru a începe acest proces este lipsa stabilității termodinamice a unui anumit metal atunci când este expus la substanțe care sunt în contact cu acesta.

Principalul avantaj această metodă este posibilitatea de a folosi orice produse sintetice de curățare umedă.

Protecția catodică a metalului împotriva coroziunii

Protecția catodă a metalului împotriva coroziunii poate fi considerată una dintre principalele metode active. Esența acestei metode este următoarea: un curent electric cu o sarcină negativă este furnizat produsului, polarizând zonele elementelor (afectate de coroziune), apropiindu-le astfel de. Polul pozitiv al sursei de curent este conectat la anod, ceea ce reduce coroziunea structurii la aproape zero. În timp, anodul se deteriorează, așa că trebuie înlocuit în mod regulat.

Protecția catodă poate fi împărțită în mai multe opțiuni:

• polarizare de la sursă externă curent electric;
• contactul cu metalul, care are un potențial electric mai negativ pentru coroziune liberă într-un mediu specific;
• reducerea ratei de protecție catodică.

Polarizarea de la o sursă externă de curent electric este folosită destul de des pentru a oferi protecție acelor structuri care sunt situate în apă sau sol. Tipul de protecție împotriva coroziunii prezentat este cel mai bine utilizat pentru staniu, zinc, aluminiu, cupru, titan, plumb și oțel (crom ridicat, carbon, aliaj).

Rolul unei surse externe de curent este jucat aici de stațiile de protecție catodică, constând dintr-un redresor, conductori de împământare anodici, o alimentare cu curent a structurii protejate, un electrod de referință și un cablu anod.

Protecția împotriva coroziunii catodice poate fi utilizată atât independent, cât și în formă suplimentară. Este de remarcat faptul că metoda de protecție catodică are și dezavantaje. Acestea includ riscul de supraprotecție, adică a existat o schimbare mare a potențialului obiectului protejat în latura negativă, care aduce cu sine distrugerea straturilor de protecție, fisurarea coroziunii și fragilizarea metalului cu hidrogen.

Protectie de protectie a metalului impotriva coroziunii

Protecția împotriva coroziunii sacrificale este un tip de protecție catodică. La utilizarea acestui tip de protecție, un metal care are un potențial electric mai negativ este atașat de structură sau metal. În timpul acestui proces, există un proces de distrugere nu a structurii în sine, ci a benzii de rulare. După o anumită perioadă de timp, protectorul devine corodat și necesită înlocuire cu unul nou.

Protecția benzii de rulare este folosită cel mai adesea în cazurile în care există o mică rezistență de tranziție între protector și mediu.

Protectorii diferă unul de celălalt prin razele lor de protecție. Acestea sunt determinate de distanța maximă posibilă până la care protectorul poate fi îndepărtat, menținând în același timp efectul de protecție.

Acest tip de protecție este utilizat cel mai adesea în cazurile în care este imposibil sau dificil (costisitor) să se alimenteze cu curent o structură metalică. Protectorii pot fi utilizați pentru a proteja structurile în medii neutre, cum ar fi apa de mare, apa râului, aerul, solul și altele asemenea.

Protectoarele sunt fabricate din urmatoarele metale: zinc, aluminiu, magneziu, fier. Referitor la metale pure, atunci nu sunt capabili să îndeplinească pe deplin sarcinile care le sunt atribuite funcții de protecțieși prin urmare necesită aliaje suplimentare la fabricarea protectorilor.

Sunt descrise metode practice, precum și o listă de instrumente și produse potrivite pentru utilizare la curățarea unei căzi acrilice.

Din toate cele de mai sus putem concluziona că stiinta moderna despre coroziunea metalelor, precum și lupta împotriva acesteia, are suficient mare succes. Astăzi, noi, în creștere, volume de produse metalice sunt introduse în producția multor țări și, ca urmare, pierderile cresc în fiecare an sub formă de milioane de tone de metal corodat și pierderi uriașe. numerar, care au fost cheltuite pentru combaterea coroziunii. Toate acestea sugerează că cercetarea științifică în acest domeniu este extrem de relevantă și importantă.

În funcție de natura coroziunii și de condițiile în care aceasta are loc, se folosesc diverse metode de protecție. Alegerea unei metode sau a alteia este determinată de eficacitatea acesteia într-un anumit caz dat, precum și fezabilitate economică. Orice metodă de protecție schimbă cursul procesului de coroziune, fie reducând viteza, fie oprind-o complet. Diagramele de coroziune, care caracterizează cel mai pe deplin procesul de coroziune, ar trebui să reflecte și acele modificări în cursul procesului care sunt observate în condiții de protecție. Diagramele de coroziune pot fi utilizate astfel la proiectare moduri posibile protejarea metalelor de coroziune. Ele servesc ca bază pentru clarificarea caracteristicilor fundamentale ale unei anumite metode. Astfel de diagrame postulează o relație liniară între densitatea și potențialul fiecărei reacții particulare. Această simplificare se dovedește a fi destul de acceptabilă pentru o evaluare calitativă a caracteristicilor majorității metodelor.

Este eficacitatea protecției exprimată prin coeficientul de frânare? sau gradul de protectie Z. Coeficientul de frânare arată de câte ori scade viteza de coroziune ca urmare a aplicării această metodă protecție, unde și este rata de coroziune înainte și după protecție. Gradul de protecție indică cât de complet a fost suprimată coroziunea folosind această metodă:

coroziune metal chimic protecţie

Dintre toate metodele de protecție bazate pe modificări ale proprietăților electrochimice ale unui metal sub influența unui curent de polarizare, cea mai răspândită este protecția metalelor prin aplicarea polarizării catodice acestora (protecție catodică). Când potențialul metalului se deplasează către valori mai electronegative (comparativ cu valoarea potențialului staționar de coroziune), viteza reacției catodice crește, iar rata reacției anodice scade. Dacă egalitatea a fost observată la un potențial staționar, atunci la o valoare mai negativă această egalitate este încălcată: în plus.

Protecție metalică polarizare catodica utilizat pentru a crește rezistența structurilor metalice în condiții de coroziune subterană (sol) și marină, precum și atunci când metalele intră în contact cu medii chimice agresive. Este justificat din punct de vedere economic în cazurile în care mediul corosiv are suficientă conductivitate electrică și pierderi de tensiune (asociate cu fluxul de curent de protecție) și, prin urmare, consumul de energie este relativ mic. Polarizarea catodica a metalului protejat se realizeaza fie prin aplicarea unui curent dintr-o sursa externa (protectie catodica), fie prin crearea unui cuplu macrogalvanic cu un metal mai putin nobil (de obicei se folosesc aluminiu, magneziu, zinc si aliajele acestora). Acesta joacă aici rolul unui anod și se dizolvă cu o viteză suficientă pentru a crea forța necesară în sistemul de curent electric (protecție de protecție). Anodul solubil în protecție sacrificială este adesea numit „anod de sacrificiu”.

Protecția catodică este de obicei asociată cu protecția metalelor feroase, deoarece marea majoritate a obiectelor care funcționează în subteran și atunci când sunt scufundate în apă sunt realizate din acestea, de exemplu conducte, fundații de piloți, piloni, pasaje supraterane, nave etc. Ca material pentru consumabile anod-protectori în toate Magneziul este utilizat pe scară largă în întreaga lume. Este utilizat în mod obișnuit sub formă de aliaje care conțin 6% aluminiu, 3% zinc și 0,2% mangan; acești aditivi previn formarea peliculelor care reduc viteza de dizolvare a metalului. Ieșirea curentului de protecție este întotdeauna mai mică de 100%, deoarece magneziul corodează și hidrogen este eliberat pe acesta. Se folosește și aluminiu aliat cu 5% zinc, dar diferența de potențial cu fierul pentru aliaj este semnificativ mai mică decât pentru un aliaj de magneziu. Este aproape de diferența de potențial pentru zincul metal, care este folosit și pentru protecție, cu condiția ca formarea peliculei asociată cu contaminarea cu fier, care este obișnuită în zinc, să fie prevenită prin aliaje adecvate pe anozi. Alegerea materialului pentru anozi este a sarcină dificilă. În soluri sau în alte medii cu conductivitate scăzută, este necesară o diferență mare de potențial din cauza căderii iRîntre electrozi este foarte mare, în timp ce în medii foarte conductoare este posibilă o mică diferență de potențial, care este mai economic de utilizat. Variabile importante sunt locația electrozilor, capacitatea de disipare a mediului, adică. capacitatea sa de a asigura aceeași densitate de curent în toate zonele suprafeței protejate, precum și caracteristicile de polarizare ale electrozilor. Dacă electrozii sunt scufundați în pământ care din anumite motive este inacceptabil, de exemplu agresiv față de anozi, atunci se practică de obicei să se înconjoare pe aceștia din urmă cu un pat de material conductiv poros neutru numit umplutură.

În practică, protecția catodică este rareori utilizată fără măsuri suplimentare. Curentul necesar pentru o protecție completă este de obicei excesiv și, pe lângă instalațiile electrice costisitoare pentru a o asigura, trebuie avut în vedere că un astfel de curent va provoca adesea efecte secundare dăunătoare, cum ar fi alcalinizarea excesivă. Prin urmare, protecția catodică este utilizată în combinație cu anumite tipuri de acoperiri. Curentul necesar este mic și servește doar la protejarea zonelor expuse ale suprafeței metalice.

Protectie anodica. Multe metale sunt în stare pasivă în unele medii agresive. Cromul, nichelul, titanul, zirconiul trec cu ușurință într-o stare pasivă și îl mențin stabil. Adesea, aliarea unui metal care este mai puțin predispus la pasivizare cu un metal care se pasivează mai ușor duce la formarea unor aliaje destul de bine pasivate. Un exemplu sunt soiurile de aliaje FeCr, care sunt diverse oțeluri inoxidabile și rezistente la acizi, rezistente, de exemplu, în apă dulce, atmosferă, acid azotic etc. Pentru utilizare practică pasivitatea necesită o astfel de combinație de proprietăți ale metalului și ale mediului în care acesta din urmă oferă valoarea potențialului staționar aflat în regiune. Această utilizare a pasivității în tehnologia de protecție împotriva coroziunii este cunoscută de mult timp și are un impact uriaș. semnificație practică Utilizarea protecției anodice este recomandată în medii foarte agresive, de exemplu în industria chimică. Dacă există o interfață lichid-gaz, trebuie avut în vedere că protecția anodică nu se poate extinde la suprafața metalului într-un mediu gazos, ceea ce, totuși, este tipic și pentru protecția catodică. Dacă faza gazoasă este, de asemenea, agresivă sau există o interfață agitată, ceea ce duce la stropirea lichidului și la depunerea picăturilor pe metalul deasupra interfeței, dacă umezirea periodică a peretelui produsului are loc într-o anumită zonă, atunci se pune problema altor metode de protejarea suprafeței peste un nivel constant al lichidului trebuie ridicată.

Protectia anodica se realizeaza prin simpla aplicare a unei feme constante. dintr-o sursă exterioară energie electrica. Polul pozitiv este conectat la produsul protejat și catozi relativ mici sunt plasați lângă suprafața acestuia. Acestea sunt amplasate într-o asemenea cantitate și la o asemenea distanță de suprafața protejată pentru a asigura o polarizare anodică cât mai uniformă a produsului. Această metodă este utilizată dacă este suficient de mare și nu există niciun pericol, cu o anumită distribuție inevitabilă neuniformă a potențialului anodic, activare sau repasivare, de exemplu. mergând dincolo.

În acest fel, produsele din titan sau zirconiu pot fi protejate în acid sulfuric. Trebuie doar să vă amintiți că, pentru pasivare, va trebui mai întâi să treceți un curent de putere mai mare, care este asociat cu transferul de potențial dincolo. Pentru perioada inițială este indicat să aveți sursă suplimentară energie. De asemenea, ar trebui să se țină cont de polarizarea mai mare a catozilor, a căror densitate de curent este mare datorită dimensiunilor lor mici. Cu toate acestea, dacă regiunea stării pasive este mare, atunci o modificare a potențialului catodului chiar și cu câteva zecimi de volt nu reprezintă un pericol.

Acoperiri ca metodă de protecție a metalelor împotriva coroziunii. Protecția metalelor, pe baza modificărilor proprietăților lor, se realizează fie prin tratarea specială a suprafeței lor, fie prin aliere. Tratarea suprafeței metalice pentru a reduce coroziunea se efectuează într-unul din următoarele moduri: acoperirea metalului cu pelicule de pasivizare a suprafeței din compușii săi slab solubili (oxizi, fosfați, sulfați, wolfram sau combinații ale acestora), crearea de straturi de protecție împotriva lubrifianților. , bitum, vopsele, emailuri etc. p. și prin aplicarea de acoperiri din alte metale care sunt mai rezistente în aceste condiții specifice decât metalul protejat (cositorire, galvanizare, cupru, nichelare, cromare, plumb, rodiu etc.).

Efectul protector al majorității foliilor de suprafață poate fi atribuit izolării mecanice a metalului de mediul pe care îl provoacă. Conform teoriei elementelor locale, efectul acestora ar trebui luat în considerare ca urmare a creșterii rezistenței electrice

Rata de coroziune poate fi redusă și prin modificarea proprietăților mediului corosiv. Acest lucru se realizează fie prin tratarea adecvată a mediului, în urma căreia agresivitatea acestuia este redusă, fie prin introducerea în mediul coroziv de mici aditivi din substanțe speciale, așa-numiții retardanți sau inhibitori de coroziune.

Tratarea mediului include toate metodele care reduc concentrația componentelor sale, în special cele care sunt corozive. De exemplu, în mediile neutre sărate și apă dulce, una dintre cele mai agresive componente este oxigenul. Se îndepărtează prin dezaerare (fierbere, distilare, barbotare de gaz inert) sau se lubrifiază cu reactivi corespunzători (sulfiți, hidrazină etc.). O scădere a concentrației de oxigen ar trebui să reducă aproape liniar curentul limitator al reducerii sale și, în consecință, viteza de coroziune a metalului. Agresivitatea mediului scade si atunci cand este alcalinizat, continutul total de sare este redus si ionii mai agresivi sunt inlocuiti cu altii mai putin agresivi. Când tratarea anticorozivă a apei pentru a reduce formarea de calcar, purificarea acesteia cu rășini schimbătoare de ioni este utilizată pe scară largă.

Inhibitorii de coroziune se împart, în funcție de condițiile de utilizare, în fază lichidă și fază de vapori sau volatili. Inhibitorii în fază lichidă sunt, la rândul lor, împărțiți în inhibitori de coroziune în medii neutre, alcaline și acide. Cel mai adesea utilizate ca inhibitori pentru soluții neutre nu sunt materie organică tip anionic. Efectul lor inhibitor este aparent asociat fie cu oxidarea suprafeței metalice (nitriți, cromați), fie cu formarea unei pelicule dintr-un compus puțin solubil între metal, acest anion și, eventual, oxigen (fosfați, hidrofosfați). Excepție în acest sens o constituie sărurile acidului benzoic, al căror efect inhibitor este asociat în principal cu fenomene de adsorbție. Toți inhibitorii pentru medii neutre inhibă predominant reacția anodică, deplasând potențialul staționar la latura pozitiva. Până în prezent, nu a fost încă posibil să se găsească inhibitori eficienți ai coroziunii metalelor în soluții alcaline. Numai compușii cu greutate moleculară mare au un efect inhibitor.

Ca inhibitori de coroziune acidă sunt utilizate aproape exclusiv substanțe organice care conțin azot, sulf sau oxigen sub formă de grupări amino, imino, tio, precum și carboxil, carbonil și alte grupe. Conform opiniei cele mai comune, efectul inhibitorilor de coroziune acidă este asociat cu adsorbția lor la interfața metal-acid. Ca urmare a adsorbției inhibitorilor, se observă inhibarea proceselor catodice și anodice, reducând viteza de coroziune.

Condiția principală pentru protecția anticorozivă a metalelor și aliajelor este reducerea vitezei de coroziune. Rata de coroziune poate fi redusă prin utilizarea diferitelor metode de protejare a structurilor metalice împotriva coroziunii. Principalele sunt:

1 Acoperiri de protecție.

2 Tratarea mediilor corozive în vederea reducerii activității corozive (în special cu volume constante de medii corozive).

3 Protecție electrochimică.

4 Dezvoltarea și producerea de noi materiale structurale cu rezistență crescută la coroziune.

5 Tranziția într-un număr de structuri de la metal la materiale rezistente chimic (materiale plastice cu molecule înalte, sticlă, ceramică etc.).

6 Proiectarea și funcționarea rațională a structurilor și pieselor metalice.

1. Acoperiri de protecție

Învelișul de protecție trebuie să fie continuu, uniform distribuit pe întreaga suprafață, impenetrabil pentru mediul înconjurător, să aibă o aderență mare (rezistență de aderență) la metal, să fie dur și rezistent la uzură. Coeficientul de dilatare termică trebuie să fie apropiat de coeficientul de dilatare termică a metalului produsului protejat.

Clasificarea straturilor de protecție este prezentată în Fig. 43

Acoperiri de protecție

AnorganicOrganicCatodAnodic

Figura 43 - Schema de clasificare a straturilor de protecție

1.1 Acoperiri metalice

Aplicarea acoperirilor metalice de protecție este una dintre cele mai comune metode de combatere a coroziunii. Aceste acoperiri nu numai că protejează împotriva coroziunii, dar oferă și o serie de proprietăți valoroase suprafețelor lor. proprietăți fizice și mecanice: duritate, rezistență la uzură, conductivitate electrică, lipire, reflectivitate, asigură finisare decorativă produselor etc.

Conform metodei de acțiune de protecție, acoperirile metalice sunt împărțite în catodice și anodice.

Acoperirile catodice au mai multe pozitive, iar acoperirile anodice au mai multe potențiale electronegative în comparație cu potențialul metalului pe care sunt depuse. Deci, de exemplu, cuprul, nichelul, argintul, aurul depus pe oțel sunt acoperiri catodice, iar zincul și cadmiul în raport cu același oțel sunt acoperiri anodice.

Trebuie remarcat faptul că tipul de acoperire depinde nu numai de natura metalelor, ci și de compoziția mediului corosiv. În raport cu fierul din soluții de acizi anorganici și săruri, staniul joacă rolul unui înveliș catodic, iar într-o serie de acizi organici (conserve) servește ca anod. În condiții normale, acoperirile catodice protejează metalul produsului din punct de vedere mecanic, izolându-l de mediu. Principala cerință pentru acoperirile catodice este neporoasă. În caz contrar, atunci când produsul este scufundat într-un electrolit sau când o peliculă subțire de umiditate se condensează pe suprafața sa, zonele expuse (în pori sau fisuri) ale metalului de bază devin anozi, iar suprafața de acoperire devine un catod. În locurile de discontinuități, va începe coroziunea metalului de bază, care se poate răspândi sub acoperire (Fig. 44 a).

Figura 11 Schema coroziunii fierului cu catod poros (a) și acoperire anodică (b)

Acoperirile anodice protejează metalul produsului nu numai mecanic, ci în principal electrochimic. În celula galvanică rezultată, metalul de acoperire devine anod și suferă coroziune, iar zonele expuse (în pori) ale metalului de bază acționează ca catozi și nu sunt distruse atâta timp cât contactul electric al acoperirii cu metalul protejat este curent menținut și trece prin sistem suficient curent (Fig. 4 b). Prin urmare, gradul de porozitate al acoperirilor anodice, spre deosebire de cele catodice, nu joacă un rol semnificativ.

În unele cazuri, protecția electrochimică poate apărea la aplicarea acoperirilor catodice. Acest lucru se întâmplă dacă metalul de acoperire este un catod eficient în raport cu produsul, iar metalul de bază este predispus la pasivare. Polarizarea anodică rezultată pasivează zonele neprotejate (în pori) ale metalului de bază și face dificilă distrugerea lor. Acest tip de protecție electrochimică anodică apare pentru acoperirile de cupru pe oțelurile 12Х13 și 12Х18Н9Т în soluții de acid sulfuric.

Principala metodă de aplicare a acoperirilor metalice de protecție este galvanică. Difuziunea termică și metodele mecanotermale, metalizarea prin pulverizare și imersarea în topitură. Să examinăm fiecare dintre metode mai detaliat.

1.2 Acoperiri galvanice.

Metoda galvanică de depunere a acoperirilor metalice de protecție a devenit foarte răspândită în industrie. În comparație cu alte metode de aplicare a acoperirilor metalice, are o serie de avantaje serioase: eficiență ridicată (protecția metalului împotriva coroziunii se realizează prin acoperiri foarte subțiri), capacitatea de a obține acoperiri din același metal cu diferite proprietăți mecanice, controlabilitatea ușoară a procesului (reglarea grosimii și proprietăților depozitelor de metal prin modificarea compoziției electrolitului și a modului de electroliză), capacitatea de a obține aliaje de diferite compoziții fără utilizarea temperaturi ridicate, aderență bună la metalul de bază etc.

Dezavantajul metodei galvanice este grosimea neuniformă a acoperirii pe produse cu profile complexe.

Depunerea electrochimică a metalelor se realizează într-o baie galvanică de curent continuu (Figura 45). Produsul care urmează să fie acoperit cu metal este atârnat pe catod. Ca anozi se folosesc plăci din metal depus (anozi solubili) sau dintr-un material insolubil în electrolit (anozi insolubili).

O componentă esențială a electrolitului este un ion metalic depus pe catod. Compoziția electrolitului poate include și substanțe care îi măresc conductivitatea electrică, reglează cursul procesului anodic, asigură un pH constant, agenți tensioactivi care măresc polarizarea procesului catodic, aditivi de strălucire și nivelare etc.

Figura 5 Baie galvanică pentru electrodepunerea metalelor:

1 – corp; 2 – carcasă de ventilație; 3 – serpentina de incalzire; 4 – izolatoare; 5 – tije anodice; 6 – tije catodice; 7 – barbotator pentru amestecare cu aer comprimat

În funcție de forma în care ionul metalic de descărcare este în soluție, toți electroliții sunt împărțiți în complecși și simpli. Descărcarea ionilor complecși la catod are loc la o supratensiune mai mare decât descărcarea ionilor simpli. Prin urmare, depozitele obținute din electroliți complecși sunt cu granulație mai fină și uniformă ca grosime. Cu toate acestea, acești electroliți au o ieșire mai mică de curent de metal și densități de curent de funcționare mai mici, de exemplu. În ceea ce privește performanța, acestea sunt inferioare electroliților simpli, în care ionul metalic este sub formă de ioni simpli hidratați.

Distribuția curentului pe suprafața unui produs într-o baie galvanică nu este niciodată uniformă. Aceasta duce la viteze diferite depunerea și, în consecință, grosimea acoperirii în anumite zone ale catodului. La produsele cu profile complexe se observă o variație deosebit de puternică a grosimii, ceea ce afectează negativ proprietățile de protecție ale acoperirii. Uniformitatea grosimii învelișului depus se îmbunătățește odată cu creșterea conductivității electrice a electrolitului, o creștere a polarizării cu creșterea densității curentului, o scădere a eficienței curentului a metalului cu o creștere a densității curentului și o creșterea distanței dintre catod și anod.

Capacitatea unei băi galvanice de a produce acoperiri de grosime uniformă pe o suprafață în relief se numește capacitate de disipare. Electroliții complecși au cea mai mare capacitate de disipare.

Pentru a proteja produsele împotriva coroziunii, se utilizează depunerea galvanică a multor metale: zinc, cadmiu, nichel, crom, staniu, plumb, aur, argint etc. Se folosesc și aliaje electrolitice, de exemplu Cu – Zn, Cu – Sn, Sn – Acoperiri bi și multistrat.

Acoperirile anodice cu zinc și cadmiu protejează cel mai eficient metalele feroase împotriva coroziunii (electrochimic și mecanic).

Acoperirile de zinc sunt folosite pentru a proteja piesele mașinii, conductele și foile de oțel împotriva coroziunii. Zincul este un metal ieftin și accesibil. Protejează produsul principal prin metode mecanice și electrochimice, deoarece în prezența porilor sau a petelor goale, zincul este distrus și baza de otel nu corodeaza.

Acoperirile de zinc ocupă o poziție dominantă. Zincul este folosit pentru a proteja aproximativ 20% din toate piesele din oțel împotriva coroziunii, iar aproximativ 50% din zincul din lume este folosit pentru acoperiri galvanice.

ÎN ultimii ani S-au dezvoltat lucrări la realizarea de acoperiri galvanice de protecție din aliaje pe bază de zinc: Zn – Ni (8 – 12% Ni), Zn – Fe, Zn – Co (0,6 – 0,8% Co). În același timp, este posibilă creșterea rezistenței la coroziune a stratului de acoperire de 2-3 ori.