1.5.2. Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами:

кислородом воздуха, раствором кислот или щелочей.

Химические свойства характеризуются химической стойкостью, растворимостью или растворяемостью, кислотностью и стойкостью против облучения и коррозийной стойкостью.

Химическая стойкость материалов – это стойкость против действия химических веществ (кислот, щелочей, масел, активных газов и т.д.) Определяется в условиях эксплуатации.

Растворимость и растворяемость зависят от химической природы вещества и от химического сродства материалов.

Химическое разрушение металлов под воздействием на их поверхность внешней агрессивной среды называется коррозией.

Для металлов она имеет особое значение, т. к. наносит большой ущерб народному хозяйству. (10% всего черного металла разрушается коррозией ежегодно). Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия происходит под действием сухих газов и растворов, не являющихся электролитами (спирт, бензин и др.). Наиболее опасна газовая коррозия при высоких температурах (разрушение лопаток газовых турбин, сопла ракетных двигателей). Металлы стойкие к окислению при сильном нагреве называются жаростойкими или окалиностойкими.

Электрохимическая коррозия происходит под воздействием электролитов (растворы кислот, щелочей, солей, морская и речная вода). Механизм электрохимической коррозии аналогичен работе гальванической пары; металл с более отрицательным электродным потенциалом, играющий роль анода, разрушается.

1.5.3. Методы защиты от коррозии

Методы защиты от коррозии разделяются на следующие группы:

• металлические и неметаллические покрытия;

• покрытия оксидными пленками (оксидирование, фосфатирование, анодирование);

• протекторная защита;

• защита ингибиторами.

Любому антикоррозийному покрытию предшествует специальная подготовка защищаемой поверхности. Во-первых, удаляется старое покрытие, окалина, ржавчина; во вторых, обезжиривается поверхность.

Нанесение металлических покрытий осуществляется гальваническим способом, окунанием готовой детали в ванну с расплавленным металлом или плакированием – сваркой горячей прокаткой наложенных на стальной лист с двух сторон тонких пластин защитного металла. Для этого используется цинк, кадмий, никель, хром, олово.

Неметаллические покрытия – масляные краски, лаки, эмали и смазки; эти материалы дешевы и защита проста в исполнении. Особенно эффективно покрытие изделия тонкослойной полимерной пленкой.

В последнее время применяется новый метод получения защитных покрытий из порошкообразных полимеров во взвешенном «кипящем» слое. Этот способ производителен, экономичен и позволяет автоматизировать процесс защиты от коррозии.

Оксидирование или воронение. Это процесс погружения изделия в нагретый раствор едкого натра и нитрита натрия до образования на поверхности черной оксидной пленки (иногда коричневой) толщиной 0,5 – 1,5 мкм. Применяется для ружейных стволов, пружин, деталей приборов.

Фосфатирование заключается в образовании на поверхности стали и чугуна нерастворимых в воде фосфорокислых соединений магния и железа, толщина пленки 5 – 8 мкм. Такая пленка хорошо защищает изделие от атмосферной коррозии и коррозии в воде.

Анодирование состоит в оксидировании алюминия и его сплавов в элекротролитической ванне (электролит – серная кислота, катод – свинец; анод – алюминиевая деталь). В результате анодирования естественная защитная пленка окислов увеличивается с 10 до 30 мкм.

Протекторная защита заключается в присоединении к защищаемому металлу другого, с более низким электродным потенциалом, чтобы в условиях электрохимической коррозии разрушался присоединенный металл (анод), а не стальная деталь.

Для защиты поверхности от коррозии применяют ингибиторы – вещества, замедляющие или приостанавливающие коррозию в данной среде. Это может быть нитрат натрия, бензонат натрия, двухромокислый калий и др. Ингибиторы развешивают в мешочках на изделия или наносят на поверхность в виде порошка или раствора.

Кроме специальных средств защиты для работы в агрессивных средах используются специальные стали: нержавеющая, титановые сплавы и т.д.