Способы защиты металлических изделий от коррозии

Способы защиты металла от коррозии

Способы защиты металлических деталей от коррозии можно разделить на следующие группы:

  • • нанесение неметаллических веществ или металлических покрытий;
  • • диффузионное насыщение поверхностного слоя;
  • • покрытие стойкими пленками оксидов или солей (химические покрытия);
  • • использование коррозионно-стойких сплавов;
  • • применение ингибиторов коррозии;
  • • протекторная защита.

Покрытие неметаллическими веществами нанесение на поверхность металла красок, лаков, противокоррозионных паст, защитных смазок, пластмасс, резины или эбонита. Покрытие резиной и эбонитом называется гуммированием, применяют для защиты цистерн для перевозки кислот, щелочей, растворов солей.

Металлическое покрытие нанесение металла на поверхность стального изделия горячим и гальваническим способами. При горячем способе нанесения покрытия (оцинкование, лужение оловом, свинцевание) изделие погружают в ванну с расплавленным металлом. На автомобилях используют оцинкованные кузовные и крепежные детали, покрытые оловом ленты для трубок радиатора, освинцованные наконечники зажимов проводов электрооборудования, топливные баки и т. д. Лужение применяют при производстве белой жести и медной посуды; оцинкование — для проволоки, кровельного железа, труб; свинцевание — для химической аппаратуры и труб. Гальванический способ был рассмотрен выше. Например, на автомобилях устанавливают хромированные декоративные детали (бамперы, ободки фар и др.).

Диффузионный способ состоит в насыщении поверхностных слоев стальной детали различными химическими элементами, вступающими с ним в химическое соединение. К нему относятся цементация, цианирование, алитирование.

Покрытие пленками окислов имеет две разновидности — оксидирование и фосфатирование. Оксидирование (воронение) применяют для защиты черных металлов путем создания на поверхности окисной пленки погружением деталей в кипящий водный раствор едкого натрия, селитры и перекиси марганца.

Полученная пленка стойкая в сухом воздухе, менее стойка во влажном, особенно в воде.

Фосфатирование позволяет получить на поверхности металла пленку нерастворимых фосфатов, изолирующих изделие от окружающей среды.

Создание коррозионно-стойких сплавов осуществляется введением в сталь легирующих добавок: хрома, никеля, алюминия, кремния, вольфрама и других химических элементов, повышающих коррозионную стойкость и улучшающих другие свойства металла.

Ингибиторы коррозии вещества, при добавлении которых в агрессивную среду происходит затормаживание коррозии. Этим методом можно защищать практически любые металлы и почти в любых средах, включая охлаждающие жидкости, масла, жидкое топливо.

Защищают металлы от коррозии и с помощью органосиликатов, которые в исходном состоянии представляют собой суспензии. Их наносят на поверхность кистью, валиком, пульверизатором и т. п. При нагревании они превращаются в керамику и приобретают повышенные защитные свойства, становясь термо-и даже жаростойкими. Их удобно использовать для выхлопных систем с наружной стороны деталей. Они затвердевают от собственной температуры детали. Они легко обрабатываются, что позволяет в случае необходимости оперативно восстанавливать поврежденные участки.

Для получения органосиликатных покрытий используют кремнийорганические полимеры (лаки), пигменты, оксиды, слюду, тальк, асбест.

Протекторная защита заключается в создании гальванической пары из вышеприведенного ряда металлов с целью заведомого разрушения одного из них при гарантированном сохранении ответственной детали, выполненной из другого металла.

Контрольные вопросы

  • 1. Расскажите о классификации сталей.
  • 2. Какие постоянные примеси содержатся в сталях? В каком количестве?
  • 3. Как обозначаются углеродистые стали?
  • 4. Расскажите о классификации чугунов.
  • 5. Для изготовления каких деталей используют белый и серый чугуны?
  • 6. Какие детали изготовляют из высокопрочного и ковкого чугунов?
  • 7. Как обозначаются высокопрочные и ковкие чугуны?
  • 8. Какие химические элементы используют для легирования стали?
  • 9. Как обозначаются легированные стали?
  • 10. Какие стали называют быстрорежущими?
  • 11. Назовите виды изделий, получаемые с помощью порошковой металлургии.
  • 12. Что такое латунь, бронза? Как они обозначаются?
  • 13. Какие вы знаете виды антифрикционных сплавов?
  • 14. Расскажите об особенностях композиционных материалов.
  • 15. Чем отличаются термопласты от реактопластов?
  • 16. Рсскажите о классифиции минерального стекла.
  • 17. Назовите способы защиты металла от коррозии.

Способы защиты металлов от коррозии, виды коррозии металла

Коррозия металла представляет собой его разрушение, как результат окисления под действием химических или электрохимических процессов. Яркими примером такой коррозии является ржавление. Однако разновидностей коррозии металлов немало.

Виды коррозии металла

Существует несколько классификаций коррозии металлов. Так, по виду разрушений выделяют сплошную, местную и точечную коррозии. Первая поражает всю поверхность металла равномерно. При местной коррозии выделяются отдельные коррозионные пятна. А точечная коррозия указывает на начальную стадию поражения и проявляется в отдельных точках разрушений.

По характеру проникновения внутрь металла можно выделить межкристаллитную (интеркристаллитную) и транскристаллитную коррозии. Первая проникает между зернами металла, выбирая наиболее слабые места их соединений. Вторая проходит прямо через зерна металла. Обе опасны тем, что быстро приводят к растрескиванию металла и потере им прочности. При этом поверхность изделия может оставаться нетронутой.

Читать еще:  Тонкостенные трубы металлические размеры

Отдельно в данной классификации можно выделить ножевую коррозию, которая обычно приводит к ровной трещине, располагающейся параллельно сварочному шву. Как правило, она возникает при использовании металлических изделий в агрессивных средах.

По способу взаимодействия металла со средой принято выделять химическую и электрохимическую коррозию. металла. При химической атомы металла связываются с атомами действующих на него окислителей, входящих в состав среды. Как правило, это происходит при взаимодействии со средой, не являющейся проводником электричества. При электрохимической коррозии катионы кристаллической решетки металла связываются с другими составляющими коррозионной среды. При этом сам окислитель заполучает высвободившиеся электроны. Подобный тип коррозии характерен для взаимодействия металлов с растворами или расплавами электролитов.

Можно выделить виды коррозии металла по типу среды, воздействующей на него. Так, выделяют газовую, атмосферную, жидкостную и подземную коррозии. Однако чаще всего речь идет о смешанных типах коррозии, когда на металл воздействует сразу несколько сред.

Методы защиты металлов от коррозии

Существует несколько основных методов защиты металла от коррозии:
– увеличение химического состава металла с целью повышения его антикоррозийных характеристик;
– изоляция поверхности металла антикоррозийными материалами;
– снижение агрессивности среды, в которой производятся и эксплуатируются металлические изделия;
– наложение внешнего тока, обеспечивающего электрохимическую защиту от коррозии.
Таким образом, можно защитить металлические изделия от коррозии до начала их эксплуатации или во время нее.

Мы давно занимаемся проблемой защиты металла от коррозии и можем предложить наилучшие варианты. Самый простой из них и широко применяемый нами – это использование специальных металлических защитных покрытий. Так, применение анодных покрытий увеличивает до максимума отрицательных электрохимический потенциал металла, исключая возможность его коррозии. Катодное покрытие имеет менее выраженное действие и требует нанесения более толстого слоя, но при этом оно значительно увеличивает твердость и износостойкость изделия.

Если рассматривать виды покрытия с точки зрения их получения, то можно выделить химическое и электролитическое осаждения, горячее и холодное нанесения, металлическое напыление, плакирование и термодиффузионную обработку.

Одним из самых популярных способов защиты металла от коррозии является нанесение неметаллических составов. Это может быть пластик, керамика, каучук, битум, полиуретан, лакокрасочные составы и многое другое. Причем последние представляют собой наиболее широкий ассортимент и могут применяться в зависимости от условий среды, в которых будет использоваться изделие. Так выделяют лакокрасочные покрытия, устойчивые к действиям воды, атмосферы, химическим растворам и т. д.

Для смягчения действия коррозионной среды можно ввести в нее небольшое количество ингибиторов, которые приводят к нейтрализации или обескислороживанию среды и образуют адсорбционную пленку, защищающую поверхность металла. При этом пленка может в некоторой степени изменить электрохимические показатели металлов.

Электрохимическая коррозионная защита металлов заключается в катодной или анодной поляризации (внешнем воздействии тока). Это также возможно осуществить путем присоединения к металлическому изделию протекторов, замедляющих коррозию.

В современном производстве большое значение уделяется разработке устойчивых к коррозии металлических сплавов. Например, коррозионная устойчивость значительно повышается при добавлении в железный сплав хрома и никеля. Магниевые сплавы с этой же целью легируются марганцем, а никелевые – медью.

Проблеме защиты металлической продукции от коррозии наша компания «Черметком» уделяет большое внимание, нанося специальные покрытия, производя обработку изделий из металла электрическим током или выполняя протекторную защиту. У нас вы также можете приобрести изделия, созданные из устойчивых к коррозии сплавов. Причем металл и продукцию из него можно купить на наших складах в Москве или заказать их изготовление по индивидуальному проекту.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Сталь и чугун, составляющие главную часть всех технических металлов и сплавов, весьма сильно подвержены коррозии, поэтому их защита от коррозии требует особого внимания.

Производство коррозионностойких сплавов (например, высоколегированной хромовой и хромоникелевой стали) само по себе уже является способом борьбы с коррозией, примем наиболее эффективным. Нержавеющие стали и чугун, так же как и коррозионностойкйе сплавы цветных металлов, — весьма ценный конструкционный материал, однако применение таких сплавов не всегда возможно по причине их высокой стоимости или по техническим соображениям.

Применяются следующие способы защиты металлических изделий от коррозии:
1) металлические покрытия;
2) химические покрытия;
3) электрохимическая защита;
4) неметаллические покрытия.

Металлические покрытия. Защита от коррозии путем нанесения тонкого слоя металла, обладающего достаточной стойкостью в данной среде, дает хорошие результаты и является весьма распространенной.

Металлические покрытия могут быть нанесены следующими способами: горячим, гальваническим, диффузиоиным, термомеханическим, металлизацией (распылением) и т. д. а

Горячий способ применяется для нанесения тонкого слоя легкоплавких металлов: олова (лужение), цинка (цинкование) или свинца (свинцевание). По этому способу очищенное изделие погружают в ванну с расплавленным металлом, причем последний смачивает Изделие с поверхности и отлагается на нем тонким слоем.

Читать еще:  Как согнуть конус из металла своими руками

Лужение применяется в основном для посуды (котлов, кастрюль и др.), цинкование — для кровельного жеЛеза, проволоки, труб; свинцевание — для химической аппаратуры и труб.

Гальванический способ заключается в нанесении на изделие цинка, олова, свинцй, никеля, хрома и других металлов.

Различают анодные и катодные гальванические покрытия.

Анодное покрытие производят металлами, потенциал которых в данном электролите ниже потенциала покрываемого (основного) металла. В условиях эксплуатации готовых изделий анодное покрытие’защищает основной металл электрохимически. Срок службы анодных покрытий возрастает при увеличении их толщины.

Примером анодного покрытия является покрытие железа цинком.

Катодное покрытие производят металлами, потенциал которых в данном электролите выше потенциала основного металла. Катодные покрытия создают механическую защиту основного металла. Нарушение сплошности покрытия (разъедание, механические повреждения и т. п.) влечет за собой интенсивную электрохимическую коррозию основного металла, имеющего более низкий электрохимический потенциал. Таким образом, катодные покрытия защищают основной металл, пока они остаются сплошными. Во многих случаях сплошность покрытия может сохраняться очень продолжительное время; столь же продолжительной будет и защита основного металла. Примером катодного покрытия является покрытие железа никелем.

Гальванический способ нашел широкое применение, так как допускает нанесение любого металла на изделия также из любого металла, дает возможность точно регулировать толщину слоя защитного металла и не требует нагрева изделия.

Диффузионный способ состоит в поглощен!ш защитного металла поверхностным слоем изделий и осуществляется диффузией при высоких температурах.

Диффузионным способом производят алитирование (защитный металл — алюминий), хромирование, силицирование (защитный металл — кремний).

Термомеханическое покрытие (плакирование) заключается в получении биметаллов (двойных металлов) путем совместной горячей прокатки основного и защитного металлов. Сцепление между металлами осуществляется в результате диффузии под влиянием давления и высокой температуры.

Термомеханическое покрытие — наиболее надежный способ защиты от коррозии. Сталь защищают медью, томпаком, нержавеющей сталью, алюминием; применяют также дюралюминий, плакированный чистым алюминием.

Прочие способы защиты металлов. Химическая защита заключается в том, что на поверхности изделий искусственно создают защитные неметаллические пленки, чаще всего окисные за счет окисления поверхностного слоя металла. О защитном действии окисных пленок было сказано выше.

Процесс создания окисных пленок называют оксидированием или воронением (в связи с получающимся после операции сине-черным цветом изделий).

При оксидировании стали изделие подвергают действию каких-либо окислителей. Наиболее распространен способ погружения изделий в растворы азотнокислых солей при температуре около 140°.

После оксидирования для увеличения коррозионной стойкости изделия обычно покрывают жировыми веществами или минеральными маслами, которые заполняют поры окисной пленки и препятствуют проникновению влаги в металл.

Оксидирование применяют не только для стали и ее сплавов, но и для алюминия, магния и их сплавов.

Этим способом осуществляется защита изделий, работающих в атмосферных условиях (различные инструменты и приборы). Для изделий, работающих в более агрессивных средах, этот способ не дает нужных результатов.

Кроме окисных пленок, на стальных изделиях для уменьшения коррозии создают также пленки фосфорнокислых солей железа и марганца. Этот способ называется фосфатированием.

Электрохимическая защита разделяется на протекторную и катодную.

Протекторная защита применяется для изделий, работающих в электролитах. Сущность ее заключается в том, что к поверхности, подлежащей защите, или вблизи нее прикрепляют протекторы; последние сделаны из металла, имеющего потенциал меньший, чем потенциал защищаемого изделия. При этом образуется гальваническая пара изделие — протектор, в которой анодом будет протектор, а катодом — изделие. В таких условиях протектор будет постепенно разрушаться, защищая тем самым изделие. После разрушения протектора его заменяют другим. Так, например, с помощью цинкового протектора защищают от коррозии подводные части судов (винты и киль).

Катодная защита применяется для подземных металлических сооружений (трубопроводы, кабели и пр.), которые присоединяются к отрицательному полюсу источника постоянного тока; положительный полюс заземлен.

Неметаллические покрытия — это покрытия красками, эмалями, лаками и смазкой, а также гуммирование.

Лакокрасочные покрытия как средства защиты от коррозии изолируют металл от внешней среды и препятствуют образованию микроэлементов на поверхности металлов. Лакокрасочные покрытия применяются весьма часто. Это объясняется надежностью данного способа защиты от коррозии в атмосферных условиях и простотой выполнения операции покрытия.

Недостатками лакокрасочных покрытий являются их хрупкость и обгорание при высоких температурах.

В качестве смазок применяются различные минеральные масла и жиры. Защита смазкой производится, как правило, при хранении и транспортировании металличргдцх изделий. Смазку периодически обновляют.

Для гуммирования поверхности обезжиривают, обрабатывают пескоструйным аппаратом или металлическими щетками (с целью создания шероховатости), покрывают резиновым клеем и листами сырой резины. Затем производят вулканизацию и отделку.

Читать еще:  Ленточная пила по металлу своими руками

Краткий обзор способов защиты металлов от коррозии

В связи с тем, что коррозия естественный процесс, обусловленный термодинамической нестойкостью металлов в эксплуатационных условиях, срок службы металлических изделий часто бывает относительно коротким. Продлить его можно в основном четырьмя способами, которые широко используются в практике:

  • изоляция поверхности металлических изделий от агрессивной среды;
  • воздействие на металл с целью повышения его коррозионной устойчивости;
  • воздействие на окружающую среду с целью снижения ее агрессивности;
  • поддержание такого энергетического состояния металла, при котором окисление его термодинамически невозможно или сильно заторможено.

Первый способ носит название пассивной защиты. К нему относятся следующие методы:

  1. Нанесение на поверхность металла слоя химически инертного относительно металла и агрессивной среды вещества с высокими диэлектрическими свойствами. Этот метод является наиболее распространенным. Он предполагает использование различного рода мастик, красок, лаков, эмалей и пластмасс, жидких в момент нанесения, а затем образующих твердую пленку, которая обладает прочным сцеплением (адгезией) с поверхностью металла. К этому методу следует отнести также и специальные методы укладки, часто используемые для антикоррозионной защиты подземных сооружений на территории городов и заводов (например, коллекторная прокладка, при которой подземные трубопроводы располагают в специальных каналах, изолирующим слоем в данном случае является воздушный зазор между стенкой трубопровода и каналом).
  2. Обработка изделий специальными окислителями, в результате которой на поверхности металла образуется слой малорастворимых продуктов коррозии. Примером может служить образование нерастворимых фосфатов на поверхности стальных изделий (фосфатирование) или окиси алюминия на изделиях из алюминиевых сплавов.
  3. Нанесение на изделия из малостойкого металла тонкого слоя другого металла, обладающего меньшей скоростью коррозии в данной среде. Используемые методы: холодное цинкование, горячее цинкование, хромирование или никелирование стальных изделий. Метод холодного цинкования имеет ряд неоспоримых преимуществ: отсутствие ограничений на размеры металлических изделий; антикоррозионный метод используется практически при любых условиях.
  4. Обработка металлических изделий растворами окислителей (пассиваторов) для перевода поверхностного слоя металла из активного состояния в пассивное, при котором резко уменьшается переход ионов металла в раствор и тем самым снижается интенсивность коррозионного процесса.

Второй способ антикоррозионной защиты – введение в металл компонентов, повышающих его коррозионную стойкость в данных условиях, или удаление вредных примесей, ускоряющих коррозию. Он применяется на стадии изготовления металла, а также при термической и механической обработке металлических деталей. Во многих случаях легирование металла, мало склонного к пассивации, металлом, легко пассивируемым в данной среде, приводит к образованию сплава, обладающего той же (или почти той же) пассивируемостью, что и легирующий металл. Таким путем получены многочисленные коррозионностойкие сплавы, например нержавеющие стали, легированные хромом и никелем.

Третий способ антикоррозийной защиты предусматривает дезактивационную обработку агрессивной среды путем введения ингибиторов (замедлителей) коррозии. Действие ингибиторов сводится в основном к адсорбции на поверхности металла молекул или ионов ингибитора, тормозящих коррозию. К этому способу можно отнести и удаление агрессивных компонентов из состава коррозионной среды (дефэрации водных растворов, очистка воздуха от примесей и осушка его).

Обработкой коррозионной среды различными ядохимикатами достигается значительное снижение интенсивности деятельности микроорганизмов, что уменьшает опасность биокоррозии металлов.

При борьбе с подземной коррозией осуществляется обработка агрессивного грунта с целью его гидрофобизации (несмачиваемости водой), нейтрализации и частичной замены на менее агрессивный грунт или специальную засыпку. Последнее мероприятие может быть квалифицировано также как изоляция металла от прямого воздействия среды.

Четвертый способ антикоррозионной защиты носит название активной защиты.
К нему относятся следующие методы:

  1. Постоянная катодная поляризация изделия, эксплуатирующегося в среде с достаточно большой электропроводностью. Такая поляризация, осуществляемая от внешнего источника электрической энергии, носит название катодной защиты. В некоторых случаях катодная поляризация может осуществляться не постоянно, а периодически, что дает ощутимый экономический эффект.
  2. Катодная поляризация, вызванная электрическим контактом изделия с металлом, обладающим более отрицательным электродным потенциалом, например стального изделия с магниевой отливкой. Более электроотрицательный металл в среде с достаточно высокой электропроводностью подвергается окислению, а следовательно, разрушается. Его следует периодически заменять. Такой металл называется протектором, а метод – протекторной защитой.
  3. Анодная поляризация, которая в некоторых случаях способствует поддержанию пассивного состояния металла в средах, не пассивирующих металл и являющихся весьма агрессивными.

К способам антикоррозионной защиты часто относят использование неметаллических материалов, обладающих высокой химической стойкостью (асбоцемента, бетона, керамики, пластмассы и т.д.). Однако, изготовление изделий из других материалов не может рассматриваться как способ антикоррозионной защиты – где нет материала, там нет и коррозии его.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector