Методы защиты от коррозии
Существует 4 основных метода защиты от коррозии:
1. Легирование
2. Защитные покрытия (металлические и неметаллические)
3. Антикоррозионная обработка среды (деаэрация, ингибиторы)
4. Электрохимическая защита.
1. Легирование.
Легирование – создание коррозионно-стойких сплавов. Если в состав углеродной стали ввести легирующие добавки (Cr, Ni, Ti, Al, и т. д.), которые образуют прочные оксидные плёнки на поверхности металла, то, несмотря на небольшое количество добавок, на поверхности металла образуется прочная защитная пленка оксидов. Но недостатком легирования является то, что основной металл устойчив только во влажной атмосфере воздуха и в воде.
2. Защитные покрытия.
Защитные покрытия бывают металлические и неметаллические. Металлические – лужение, покрытие оловом, никелирование, хромирование, цинкование и др.
Покрытие наносят погружением детали в расплавленный металл, а так же напылением и электролизом. Метод электролиза с растворимым анодом называется гольваностегия.
Рассмотрим пример хромирования:
В электролизёр заливают электролит Cr2(SO4)3, хром делают анодом, он будет окисляться, посылая в раствор ионы хрома, а катодом делают деталь, на которую нужно нанести металлическое покрытие, на ней будут восстанавливаться ионы хрома, покрывая деталь ровным слоем хрома:
анодный процесс: Cr0 – 3e = Cr3+
катодный процесс: Cr3+ + 3e = Cr0
Механизм защитного действия металлического покрытия.
Пока металлическое покрытие не повреждено, оно защищает металл от коррозии. Существует 2 вида покрытия: анодное и катодное. Анодным называется покрытие более активным металлом, чем основной, катодным называют покрытие менее активным металлом, чем основной.
Пример: железная пластина покрыта цинковым покрытием. При повреждении покрытия возникает коррозионная гальванопара:
A Zn | H2SO4 | Fe К
анодный процесс: Zn – 2e = Zn2+
катодный процесс: 2H+ + 2e = H2↑
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
Вывод: анодное покрытие защищает металл как механически, так и электрохимически, так как при повреждении покрытия разрушается металл покрытия, а не основной металл.
Рассмотрим пример с лужёным железом:
A Fe | H2SO4 | Sn K
анодный процесс: Fe – 2e = Fe2+
катодный процесс: 2H+ + 2e = H2↑
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
Вывод: катодное покрытие только механически защищает основной металл, так как при повреждении покрытия разрушается основной металл.
Неметаллические покрытия.
Химические покрытия.
Оксидирование - покрытие изделия оксидной плёнкой. Например: железо можно поместить в раствор NaOH – 40%,нагретый до 140°С, KNO3 или K2CrO4.
3 Fe + 2OH– – 2e = FeO + H2O
1 2Fe + 6OH– –6e = Fe2O3 + H2O
 |
3Fe + 2Fe + 8OH- = 3FeO + Fe2O3 + 4H2O
FeO + Fe2O3 à Fe3O4(чёрн.)
Фосфатирование. Создание на поверхности изделия защитной плёнки из трудно растворимых фосфатов и гидрофосфатов марганца железа.
Лакокрасочное покрытие. Краска, содержащая олифу и красящий пигмент, препятствует процессу коррозии.
3. Антикоррозионная обработка среды.
Антикоррозионная обработка среды применяется для замкнутых объёмов. Например деаэрация – удаление кислорода из раствора, используется для паровых котлов.
Ингибиторы – замедлители коррозии, это поверхностноактивные вещества, которые адсорбируются на поверхности металлов, т. е. они покрывают изделие адсорбционной плёнкой и таким образом защищают его от коррозии. Ингибиторы бывают летучие и контактные.
4. Электрохимические методы защиты от коррозии.
Протекторная защита. К основному металлу присоединяется кусок из более активного металла и при образовании гальванопары, этот кусок будет растворяться, а основной металл останется неповреждённым.
Катодная защита. К защищаемому изделию присоединяют кусок металла и подают небольшое напряжение, так, чтобы основной металл являлся катодом, а вспомогательный – анодом, тогда будет происходить электролиз с растворимым анодом и основной металл будет защищён.