Тема 3.8 Корозія металів і боротьба з нею (1 год.).

План

1. Поняття про корозію. Види корозії.

2. Способи боротьби з корозією: гальванічне покриття, дифузійна металізація, напилювання, плакірування, припікання.

3. Неметалічні покриття.

 

Корозією називається процес руйнування металів і сплавів внаслідок дії на їх поверхню зовнішнього агресивного середовища.

Класифікують корозію

а) за видом корозійного процесу на:

· електрохімічну;

· хімічну;

· змішану;

б) в залежності від агресивного середовища на:

· природну (від дії атмосфери, морської, річної, озерної води, ґрунту);

· промислову (від дії солей, кислот, лугу);

в) за характером руйнування на рівномірну, нерівномірну, вибірну (яка діє на певну фазу), плямами, виразкову, крапкову, наскрізну, ножову, тріщинами, міжкристалічну, підповерхневу, шарами.

Найбільш небезпечна корозія – міжкристалічна, тому що знижує механічні властивості металу без зміни зовнішнього вигляду поверхні металу, що перешкоджає своєчасному попередженню небезпечних наслідків корозії.

Електрохімічна корозія виникає при дії на метали і сплави електролітів і визначається тими ж процесами, що і робота гальванічних елементів. При взаємодії металу з електролітом послідовно протікає його окислення і відновлення окисного компоненту.

Найпоширенішими видами електрохімічної корозії є іржавіння деталей і конструкцій у вологому повітрі, трубопроводів у землі.

Електролітами можуть бути електропровідні рідини – луг, водні розчини кислот, солей, газів.

Корозія металів в електролітах визначається неоднорідністю (гетерогенністю) прилягаючого до електроліту шару сплаву і схильністю його до іонізації.

Причинами утворення електрохімічної неоднорідності можуть бути: макро- і мікровключення у сплавах; кристалічні недосконалості, домішки в чистих металах, пори в окисній плівці, нерівномірна деформація та ін.

Чисті метали і однофазні системи мають більшу корзійну стійкість. Мартенсит мінімально піддається корозії.

Хімічна корозія полягаєу самодовільному руйнуванні металів внаслідок взаємодії з сухими газами або рідкими неелектролітами: нафтою, бензином, гасом, рідким бромом тощо.

Найпоширенішим видом хімічної корозії є газова корозія, тобто корозія металів у газах при високих температурах (двигуни внутрішнього згорання, газові турбіни).

Продукти хімічної корозії – FeO, FeS та ін.

Атмосферна корозія суміщає особливості хімічної і електрохімічної корозії.

 

Зменшити шкідливу дію корозії можна: легуванням конструкційних матеріалів; введенням в агресивні середовища, які взаємодіють з металами, спеціальних антикорозійних присадок; протекторним захистом; нанесенням захисного покриття.

Захисні покриття можна поділити на три групи:

І -покриття, які отримують хімічною і електрохімічною обробкою поверхонь;

ІІ – металічні покриття;

ІІІ – неметалічні покриття.

Хімічною або електрохімічною обробкою можна перетворити поверхневий шар металу у певну хімічну сполуку, яка утворить захисну плівку на поверхні виробу.

Найпоширенішими видами такої обробки є оксидування і фосфатування.

При оксидуванні (воронінні) чорних металів на поверхні утворюється плівка магнітного окису заліза Fe₂O₃, яка надає покриттю чорного кольору. Оксидні плівки мають підвищену пористість і тому їх захисні властивості невеликі. Для їх підсилення деталі пропитують маслом. Застосовують оксидування для деталей, які працюють на сухому повітрі.

Анодне оксидування застосовують для утворення окисної плівки на алюмінії і алюмінієвих сплавах.

Фосфатування – застосовують для захисту сталі від атмосферної корозії. При фосфатуванні на поверхні металу утворюється плівки нерозчинних фосфатів, які після покриття лаками, фарбами або пропитування маслом надійно захищають вироби від корозії. Їх також застосовують у якості ґрунту під нанесення лакофарбового покриття.

Металічні покриття мають високу корозійну стійкість, зносостійкість, жаростійкість, а також антифрикційні властивості. Їх також застосовують для надання виробам декоративного вигляду.

Основними методами нанесення металевих покрить є гальванічне нарощування, занурення в розплавлений метал, дифузійна металізація, напилювання, плакірування, пасивація.

Гальванічні покриття отримують при електрокристалізації – осадженні на виробі. Розрізняютькатодні і анодні металеві покриття. До катодних відносяться покриття міддю, нікелем, хромом, свинцем на вуглецеві і низьколеговані сталі. До анодних належать покриття цинком і кадмієм на вуглецеві сталі.

Покриття зануренням в розплавлений метал (гарячий спосіб) застосовують при нанесенні тонкого шару легкоплавких металів: олова (лудніння), цинку (цинкування) або свинцю (свинцювання).

Дифузійна металізація міститься в поглинанні захисного металу поверхневими шарами заготовки, яке відбувається при високих температурах (алітування, хромування, силіціювання тощо).

При напилюванні матеріал покриття нагрівається до рідкого або пластичного стану, а потім розпилюється потоком газорозрядної плазми аргону, азоту або водню. Таким способом можна отримувати покриття з кольорових металів і сплавів, сталі, полімерів, оксидів, боридів, нитридів та інших матеріалів.

Плакірування – це сумісне прокатування або волочіння основного і захисного металу.

Припікання (металірування) – нанесення покриття з порошків металів, нитридів, боридів, силіцидів металів і пластмас. Сутність процесу полягає в нанесенні на поверхню заготовки порошкового шару і нагріванні, внаслідок чого порошок спікається і утворює суцільний захисний шар, і одночасно припікається до поверхні основного металу.

 

До неметалевих покрить відносяться покриття лаками, фарбами, мастилом, емалями, а також ебонітом і гумою.

Інгібіторами корозії є деякі органічні і неорганічні сполуки, які вводять в невеликих кількостях в агресивне середовище, які запобігають або сповільняють корозію. Їх використовують для захисту металоконструкцій бурових свердловин, трубопроводів, теплообмінних апаратів, хімічного обладнання.