Методы защиты металлов от коррозии

в данной коррозионной среде отрицательнее потенциала защищаемого металла. В возникшей макрогальванопаре будет растворяться преимущественно металл протектора, который посылает электроны защищаемой конструкции и катодно заполяризовывает ее. Полная защита конструкции становится возможной в том случае, если при присоединении протектора к защищаемому металлу общий потенциал гальванической макропары (протектор-изделие) достигает или становится отрицательнее равновесного потенциала защищаемого металла, что приводит к подавлению работы локальных микроэлементов на поверхности защищаемого металла. При этом коррозия изделия либо полностью прекращается, либо значительно замедляется.

e

-				+
Fe				Mg, Zn, Al
Изделие		протектор

В качестве материала протектора чаще всего используют цинк и сплавы на основе магния, алюминия и цинка. Протектор работает эффективно, если переходное сопротивление между ним и коррозионной средой невелико. Действие протектора ограничивается определенным расстоянием. Максимально возможное удаление протектора от защищаемого сооружения зависит от электропроводности среды, разности потенциалов между протектором и защищаемой конструкцией, поляризационных характеристик. С увеличением электропроводности среды защитное действие протектора распространяется на большее расстояние.

Защитные покрытия

Самый распространенный метод защиты металлов от электрохимической коррозии – нанесение различных защитных металлических и неметаллических покрытий или превращение поверхностного слоя металла в инертное химическое соединение.

Механизм действия большинства защитных покрытий – предотвращение контакта защищаемой поверхности металла с агрессивной коррозионной средой. Защитные покрытия должны быть коррозионно-стойкими в определенных агрессивных средах, иметь прочное сцепление с основным металлом и в большинстве случаев иметь хороший внешний вид.

Все защитные покрытия можно подразделить на металлические и неметаллические, которые включают в себя химические соединения металлов и органические покрытия.

Исполнитель:		Дата:											Мероприятие №	4	2	6	1

Классификация защитных покрытий:
Металлические	Химические соедине-		Неметаллические
покрытия	ния металлов		покрытия
Цинк, кадмий,	Оксидные,		Лаки,	Бетон,
никель, медь,	оксидно-	краски,		цемент,
свинец, олово,	хроматные,	резина,		эмали,
хром, алюминий,	фосфатные,	пластмассы,		керамические
сплавы металлов	сульфидные		битум	плитки

Неметаллические защитные покрытия Лакокрасочные покрытия

Неметаллические покрытия являются самым распространенным видом защиты металлов от коррозии. Основная роль неметаллического покрытия как средство защиты металлов от коррозии сводится к изоляции металлической поверхности от внешней коррозионной среды.

В качестве неметаллических покрытий для защиты металлов от коррозии наибольшее распространение получили лаки, краски, эмали, полимерные композиции.

Основными достоинствами лакокрасочных покрытий являются: дешевизна, простота нанесения, легкость восстановления разрушенного покрытия, сочетаемость с другими способами защиты, возможность получения покрытия любого цвета. К недостаткам лакокрасочных покрытий следует отнести малую термостойкость, невысокую механическую прочность, набухаемость.

Неорганические покрытия

Большинство металлов окисляются кислородом воздуха с образованием на поверхности оксидных пленок. При защите металлов от коррозии целесообразно улучшать самопроизвольно образующуюся на поверхности металла защитную оксидную пленку искусственным путем, создавая пленки обладающие более высокой коррозионной стойкостью, чем основной металл.

Существуют различные методы получения неметаллических защитных пленок на металлах. При определенной химической или электрохимической обработке можно создать на поверхности металла довольно стойкие оксидные или фосфатные пленки, обеспечивающие достаточно надежную защиту металлов от атмосферной коррозии. Особенно велико значение оксидной пленки для алюминия и магния.

Исполнитель:		Дата:											Мероприятие №	4	2	6	1

Оксидирование – наиболее простой и надежный способ защиты алюминия и магния от коррозионного разрушения. Оксидирование алюминия может быть осуществлено химическим или электрохимическим путем.

Металлические защитные покрытия

По назначению все металлические покрытия делятся на защитные, защитнодекоративные и специальные. Основная цель защитного покрытия – защита поверхности металлических изделий от атмосферной коррозии. Защитнодекоративные покрытия защищают изделия от коррозии и придают им эстетический вид. Специальные покрытия применяют для придания деталям поверхностной твердости, износостойкости, жаропрочности, отражательной способности, паяемости, электропроводности, изоляционных и других специальных свойств.

Металлы, используемые в качестве защитного покрытия, обычно обладают повышенной коррозионной стойкостью в условиях эксплуатационной среды. Причиной этой стойкости могут быть легкая пассивируемость металла (никель, хром), затруднительный разряд окислителей на катоде (цинк, кадмий, олово, свинец) или высокий окислительно-восстановительный потенциал металла (золото, серебро, родий, палладий, рений).

Классифицируя металлопокрытия по способу защиты основного металла, их обычно подразделяют на катодные и анодные.

Катодные покрытия

Это покрытия металлами, равновесные электродные потенциалы которых в данной коррозионной среде положительнее равновесного электродного потенциала защищаемого металла. Для углеродистых и низколегированных сталей это покрытия из золота, серебра, меди, свинца, олова, никеля и хрома.

Анодные покрытия

Это покрытия, равновесные электродные потенциалы которых в данной коррозионной среде отрицательнее равновесного потенциала защищаемого металла (цинк и кадмий на углеродистых и низколегированных сталях). Эти покрытия в обычных условиях защищают металл не только механически, но и электрохимически в результате протекторного действия. В образовавшемся гальваническом элементе металл покрытия становится анодом и подвергается коррозии. Обнаженные участки защищаемого металла являются катодами и коррозионному разрушению не подвергаются, пока сохраняется контакт покрытия с защищаемым металлом.

Например, в 3% ном растворе растворе хлорида натрия при частичном нарушении цинкового покрытия на железе возникает гальванопара цинк-железо. Так как равновесный потенциал железа в 3% ном растворе хлорида натрия

Исполнитель:		Дата:											Мероприятие №	4	2	6	1

(ЕFe(OH)2/Fe = - 0,255В) значительно положительнее, чем равновесный потенциал цинка (ЕZn(OH)2/Zn = - 0,772В), то железо в этой гальванопаре будет служить катодом, а цинк – анодом. При работе такой гальванопары окисляется цинк, а на

железе протекает реакция восстановления деполяризатора (окислителя), роль которого в растворе хлорида натрия выполняет вода.

Zn – 2e + 2H2O = Zn(OH)2 + 2H+
2H2O + 2e = H2 + 2OH-		(на железе)
Zn + 2H2O = Zn(OH)2 + 2H2

Цинк, при повреждении покрытия, продолжает играть защитную роль по отношению к железу, являясь протектором. Поэтому степень пористости анодных покрытий в отличие от катодных не играет существенной роли.

Оцинкование применяют для защиты стальных изделий, соприкасающихся с пресной водой при температуре не выше 60-70ОС. Кадмирование чаще прменяют для защиты от коррозии черных и цветных металлов в условиях тропического климата и в морской воде, содержащей хлориды.

Никелевые покрытия применяют для защиты стальных изделий от коррозии и для декоративной отделки при изготовлении предметов бытового назначения. Никелевые покрытия весьма стойки в атмосфере, в растворах щелочей, что обусловлено сильно выраженной способностью никеля к пассивации в этих средах. По отношению к железу никель является катодным покрытием, поэтому для защиты стальных изделий используют толстые покрытия, исключающие наличие в них пор, либо с подслоем меди.

Вследствие сильно выраженной способности к пассивированию хром приобретает повышенную химическую стойкость и является катодным покрытием по отношению к железу. Хромовые покрытия хорошо сопротивляется атмосферной коррозии, характеризуются высокой твердостью, жаростойкостью, износостойкостью, имеют красивый внешний вид. Поэтому они широко используются в качестве защитно-декоративных и износостойких покрытий при восстановлении изношенных деталей машин, при изготовлении валов, цилиндров двигателей внутреннего сгорания и др. В связи с высокой пористостью хромовые покрытия наносят в сочетании с медью и никелем.

Исполнитель:		Дата:											Мероприятие №	4	2	6	1

ЛИТЕРАТУРА

1.Антропов Л.И., Макушин Е.М., Панасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов. Киев: Техника, 1981. 183 с.

2.Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии. М.: Химия, 1977. 350 с.

3.Григорьев В.П., Экилик В.В. Химическая структура и защитное дейст-

вие ингибиторов коррозии. Ростов н/Д: Изд-во Ростов. гос. ун-та, 1978. 184 с.

4.Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Л.: Химия, 1989. 456 с.

5.Колотыркин Я.М. Металл и коррозия. М.: Металлургия, 1985. 88 с.

Исполнитель:		Дата:											Мероприятие №	4	2	6	1