Металл можно защитить от коррозии в процессе производства. Для этого в сталь при выплавке добавляют легирующие элементы. Они могут полностью или частично предотвратить коррозию. Наиболее часто используемым легирующим элементом является хром. Он должен составлять более 11% состава стали. Никель, молибден и другие элементы также могут быть использованы в качестве легирующих элементов.
Коррозия металла
Коррозия – это разрушение поверхности стали и сплавов под действием различных физических и химических агентов, наносящее огромный ущерб стальным компонентам и конструкциям. Каждый год этот невидимый враг пожирает около 13 миллионов тонн металла. Для сравнения, в прошлом 2014 году сталелитейная промышленность Европейского Союза произвела всего на 0,5 млн т больше. И это только прямой ущерб. Долгосрочное использование стальных изделий без эффективной защиты от коррозии вообще невозможно.
Основной причиной интенсивного окисления металлических поверхностей (которое является основной причиной коррозии) является
- Повышенная влажность окружающей среды.
- Возникновение блуждающих токов.
- Неблагоприятный состав атмосферы.
Соответственно, различают химическую, трибохимическую и электрохимическую коррозию. Это те, которые объединяются в своем действии и разрушают большую часть металла.
Химическая коррозия
Этот вид коррозии вызывается активным окислением поверхности металла во влажной среде. Сталь (за исключением нержавеющей стали) является здесь бесспорным лидером. Железо, основной компонент стали, вступает в реакцию с кислородом, образуя три типа оксидов: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Основная проблема заключается в том, что определенный оксид соответствует определенному диапазону внешних температур, поэтому практическая защита стали от коррозии наблюдается только при температурах выше 10000С, когда толстый слой высокотемпературного оксида FeO сам начинает защищать металл от последующего образования ржавчины. Этот процесс называется блистерообразованием и активно используется в технике для защиты поверхности стальных изделий. Однако это частный случай, и в большинстве случаев активная защита металла от коррозии таким способом невозможна.
Методы предотвращения коррозии
Выбор подходящего метода защиты поверхности от образования ржавчины зависит от условий, в которых работает деталь или конструкция. Наиболее эффективными являются следующие методы:
- Нанесение атмосферостойких поверхностных покрытий;
- Металлизация поверхности;
- Сплав металла с элементами, которые более устойчивы к участию в окислительно-восстановительных реакциях;
- изменение химического состава окружающей среды.
Механические поверхностные покрытия
Защита металлической поверхности может быть достигнута путем окрашивания или нанесения поверхностных покрытий, композиционно нейтральных к кислороду. В повседневной эксплуатации и при обработке относительно больших поверхностей (в основном подземных трубопроводов) используется окраска. К наиболее стойким краскам относятся эмали и краски, содержащие алюминий. В первом случае эффект достигается за счет блокирования доступа кислорода к стальной поверхности, а во втором – за счет нанесения на поверхность алюминия, который, будучи химически инертным металлом, защищает сталь от коррозионного разрушения.
Положительными характеристиками данного метода защиты являются простота реализации и относительно низкие финансовые затраты, так как процесс относительно легко механизировать. Однако долговечность этого метода защиты невысока, поскольку, не обладая высокой степенью сродства к основному металлу, такие покрытия через некоторое время начинают механически разрушаться.
Химические поверхностные покрытия
Защита от коррозии в этом случае происходит в результате образования на поверхности обрабатываемого металла химического слоя, состоящего из кислородо-, давле-, температуро- и влагостойких компонентов. Например, углеродистые стали обрабатываются методом фосфатирования. Этот процесс может осуществляться холодным или горячим способом и предполагает образование на поверхности металла слоя марганцево-цинковых фосфатных солей. Аналогом фосфатирования является оксалирование – процесс обработки металла солями щавелевой кислоты. Эти методы используются для повышения устойчивости металлов к трибохимической коррозии.
Методы предотвращения коррозии
- Покрытие изделия лакокрасочными материалами. Один из самых распространенных методов защиты металла от ржавчины. Требуется предварительное обезжиривание и очистка поверхности. Эмали или лаки можно наносить на металл с помощью кисти, валика или распылителя.
- Смазывание силиконовой смазкой. Применение силиконовой смазки защищает края металлических изделий и всю поверхность от проникновения влаги. Таким образом, металл полностью защищен от контакта с влагой и не ржавеет.
- Грунтовка. В качестве предварительного покрытия перед покраской все виды грунтовки образуют на металле невидимый слой, непроницаемый для влаги. Грунтовка наносится после того, как поверхность обезжирена и очищена от ржавчины, жирных пятен и грязи. Грунтовка обеспечивает последующее сцепление краски с поверхностью изделия, защищает от проникновения влаги и кислорода и замедляет коррозию.
- Покрытие металла. Легкое покрытие из другого металла с защитой от коррозии наносится на поверхность черных металлов различными методами.
- Гальванический метод борьбы с коррозией. Перед обработкой металлический объект должен быть обезжирен и очищен от грязи. Гальванический метод предполагает химическую реакцию электролиза водного раствора солей металлов, используемых для формирования поверхностного слоя. Используется антикоррозийный тип металла (хром, никель, свинец и т.д.).
- Метод оксидирования. Обезжиренный и очищенный металлический предмет опускают в ванну с электронагревом и наполнителями. Поверхность постепенно покрывается оксидным слоем.
- Метод фосфатирования также осуществляется путем погружения металлического предмета в ванну. Фосфатная соль растворяется в нагретой воде. В результате образуется твердое, водонепроницаемое покрытие.
- Легирование металла Улучшает антикоррозийные свойства. Процедура легирования предполагает введение в существующий состав различных примесей, как металлических, так и неметаллических.
Виды процессов разрушения металла
Ученые разделили коррозию металлов на два типа:
Читайте также: Выбор блок-машины
- Химическая коррозия металлов;
- Электрохимическая коррозия.
Первый тип коррозии также называют газовой коррозией, это связано с тем, что процесс часто происходит под воздействием газообразных компонентов в окружающей среде, но обязательным фактором является высокая температура.
Агрессивные среды также могут вызывать химическую коррозию металла. Однако главной отличительной особенностью химической коррозии является отсутствие электрического тока в системе, в которой она образуется.
Продукты окисления, образующиеся на поверхности металла, являются причиной разрушения самого металла.
Второй тип коррозии металла – это коррозия, при которой для разложения металла используется электрический ток.
На данном этапе необходимо объяснить и привести примеры, которые точно продемонстрируют процесс электрохимической коррозии металлов.
Давайте начнем с примеров. Любой тип металлической конструкции, расположенной
- В почве;
- В морской или пресной воде;
- в атмосфере;
- Окруженные пленкой, в которой образуется влага.
Узлы и детали машин и механизмов, работающие в охлаждающих жидкостях, решения для технических нужд и т.д. Все они подвержены электрохимической коррозии металлов.
Как уже говорилось выше, этот процесс происходит на поверхности металла. Основную роль здесь играют электроны, которые под воздействием определенных химических реакций переносятся из одной среды в другую.
Точнее, между двумя веществами, одним из которых является металл, а другим, например, вода или почва, возникает электрический ток, который разделяет эти вещества на катоды и аноды. Это особенно заметно, если металл имеет примеси и различные включения, то есть масса металла неоднородна.
Коррозия металлов и методы борьбы с ней
Коррозия – это разрушение металла под воздействием окружающей среды.
Виды коррозии. В зависимости от механизма разрушения металла коррозия может быть химической или электрохимической.
Коррозия возникает при воздействии на металл сухих газов или органических жидкостей, которые не являются электролитами. Примером химической коррозии является окисление металла при высоких температурах, в результате чего на поверхности образуется продукт окисления, называемый окалиной. Этот вид коррозии встречается редко.
Электрохимическая коррозия
Вызывается действием электролитов (растворов кислот, щелочей и солей) на металл.
В металлах из-за неоднородности структурных компонентов возникает микрокоррозия.
Она распространяется по границам зерен металла и вызывает межкристаллитную коррозию.
В зависимости от характера среды может возникать электрохимическая коррозия:
вызванная блуждающими токами.
Подводная коррозия возможна в металле строительных конструкций, погруженных в воду. Почвенная коррозия возникает при взаимодействии металла конструкции с почвой. Коррозия металлических труб, металлических каркасов подземных сооружений из-за блуждающих токов, вызванных близостью подземных кабелей и трамвайных или железнодорожных путей, является довольно распространенным явлением.
Защита металла от коррозии.
Читайте также: Дровяные плиты для небольших помещений
Существуют различные методы защиты металлов от коррозии, Лакокрасочные покрытия
являются наиболее распространенной формой защиты металла от коррозии. В качестве материалов для покрытия используются нитроэмали, нефтяные, углеродные и синтетические лаки, краски на основе растительных масел и т.д. Плотный слой, образующийся при покрытии поверхности конструкции, изолирует металл от воздействия окружающей влажной среды.
Удаление коррозии – шпатлевки
Когда коррозия металла достигает максимальной активности, пораженный участок обрабатывается преобразователями ржавчины, которые помогают разрыхлить поврежденные участки. В результате участок можно легко очистить механическим способом и заполнить специальными металлическими шпатлевками. Покрытие листового металла шпатлевкой позволяет не только скрыть видимые повреждения, но и заполнить микротрещины, неровности, сколы и т.д. Шпатлевки можно наносить как на грунтовки, так и на чистый металл, и материал очень хорошо сочетается со всеми лакокрасочными покрытиями.
Способы защиты металла от коррозии
Металлические изделия можно защитить, если своевременно принять меры по защите металлических поверхностей от нежелательного контакта с окружающей средой. Это вносит значительный вклад в срок службы конструкций.
Для защиты металлов от окисления было разработано множество различных методов. Промышленные металлические строительные конструкции и транспортные средства защищаются промышленными методами. Это дорого и достаточно сложно. В быту используются технологически более простые и доступные методы.
Коррозионная стойкость в значительной степени зависит от типа металла, температуры окружающей среды и типа окружающей среды.
- Драгоценные металлы благодаря своей химической инертности не окисляются.
- Алюминий, цинк, титан, хром и никель образуют газонепроницаемый оксидный слой, который надежно защищает металл от коррозии.
- Железо имеет хрупкий оксидный слой, что делает его очень коррозийным.
Защита металлов от коррозии может быть структурной, пассивной или активной. Металлические поверхности защищают от ржавчины с помощью защитных покрытий, производства легированной стали и электрохимических методов.
Защитные покрытия
Толстослойные покрытия – Панели, барьеры и резиновые уплотнители используются нечасто. Они сложны в установке, дороги и занимают много места. Этот тип защиты обычно используется в труднодоступных местах.
Более распространенными являются пассивные защитные покрытия тонкие покрытия. Их назначение – создать надежный барьер между металлом и агрессивной средой. Для этого используются краски, грунтовки, лаки и эмали. Такие покрытия способны образовывать на поверхности металлических изделий твердый и прочный слой, обладающий хорошей адгезией к подложке.
Народные средства для защиты от коррозии
Защитные лакокрасочные покрытия различных составов чаще всего используются в бытовых условиях. Металлические изделия, которые уже поражены коррозией, обычно обрабатывают с помощью преобразователи ржавчины. Эти средства не только помогают восстановить железо от окислов, но и предотвращают дальнейшие коррозионные процессы. К преобразователям ржавчины относятся различные грунтовки, стабилизаторы, соединения, преобразующие оксиды железа в соли, смолы, масла и нейтрализующие частицы ржавчины.
Однако металлические изделия можно защитить и народными методами. Такие методы также подходят, если нельзя использовать готовые химические составы.
Парафин и парафин
Парафин и парафин смешиваются в соотношении 10:1. Затем смесь оставляется для пропитки на 24 часа. Средство наносится на ржавые части металла. Через 12 часов протрите участок сухой тканью. Таким способом можно удалить коррозию с поверхности инструментов, строительных материалов. Но этот метод не следует использовать В жилых комнатах, туалетах и кухнях из-за специфического парафинового запаха.
Каустическая сода
Использование каустической соды в домашних условиях очень эффективно. Для приготовления смеси вам понадобится 40% формалин (250 г), каустическая сода и аммоний (по 50 г) и 300 мл воды. Соедините указанные ингредиенты и разведите в 1 л воды. Ржавые металлические предметы помещают в раствор на 15-30 минут. Затем протрите сухой тканью.
Перекись водорода
Раствор из 40 г лимонной кислоты, 1 ч.л. соли и 100 г перекиси водорода также широко используется для удаления ржавчины. Металлические детали помещают в него на 2 часа. Пятна ржавчины полностью исчезнут.. смесь аммиака и перекиси водорода подходит для удаления ржавчины в ванных комнатах и кухнях.