Способи захисту металів і сплавів від корозії

Проблемою захисту металів і сплавів від корозії вчені займаються давно. Проте й досі вона є і залишається актуальною: з'являються нові корозійні середовища, а також нові конструкційні матеріали.

Найпоширенішими способами захисту металів і сплавів від корозії є:

1. Легування (створення сплавів з антикорозійними властивостями);

2.Захисні покриття (металеві, дифузійні, неметалеві);

3.Використанні інгібіторів тощо.

Вибір того чи іншого способу захисту визначається умовами роботи та зберігання виробів.

Легування

Вироби, виготовлені з вуглецевих сплавів (чавунів, сталей) мають малу корозієстійкість в агресивних середовищах. Щоб збільшити їх легують хромом, нікелем, титаном та іншими хімічними елементами. На поверхні виробів, виготовлених із легованих сталей, утворюються щільні оксидні плівки, які захищають вироби від руйнування. До таких сталей належать:

§ Хромисті;

§ Хромонікелеві.

Щоб запобігти появі міжкристалітного руйнування, до складу сталі додають титан. Хромонікелеві сталі корозієстійкіші ніж хромисті, ушироко використовують у хімічній промисловості. Хромонікелеві сталі, які містять 17% хрому та 9% нікелю, є корозієстійкими на повітрі, в киплячих розчинах азотної та фосфорної кислот.

Покриття

Легування є дорогим способом захисту металевих виробів від дії агресивних середовищ, оскільки дуже часто металеві вироби мають великі розміри, а легуючі елементи дорогі. Саме тому наносити покриття на поверхні металевих виробів економічно вигідніше.

Покриття бувають:

§ металеві,

§ дифузійні;

§ неметалеві.

Металеві покриття. Для захисту виробів металевими покриттями вибирають такі метали, які мають велику корозієстійкість у середовищі. Покриття наносять на поверхні виробів тонким шаром.

Металеві покриття наносять на поверхні виробів різними способами:

§ з розплавів,

§ електрохемічним (електролізним) способом,

§ розпиленнямї,

§ плазмовим напиленням тощо.

Замеханізмом захисної дії металеві покриття поділяють на:

◙ катодні;

◙ анодні.

Катодні покриття наносять із металів, які мають більший електрод­ний потенціал у даному середовищу, ніж основний метал (виріб). Проте незначне порушення суцільності покриття (риски, тріщини, пори тощо) роблять його навіть шкідливим. У місця порушення суцільності покриття проникає агресивне середовище і утворюється гальванічна пара, в якій метал виробу виконує роль анода й швидко руйнується, наприклад олов'яне покриття на поверхні виробу, виготовленого з вуглецевої сталі (рис. 32,а). Крім олова використовують мідь, нікель та інші метали.

Суть захисту металевих виро­біванодним покриттям полягає в тому, що в середовищі саме по­криття руйнується (рис. 32,6). Поверхню виробів покривають ме­талами, які мають великий від'єм­ний електродний потенціал. У разі пошкодження покриття виникають гальванічні пари, в яких метал виробу виконує роль катода й не руйнується. Наприклад, для залізо­вуглецевих сталей такими покрит­тями є кадмієве, цинкове. Цинкові покриття широко використовують для захисту труб, резервуарів від дії води та гарячих рідин.

Дифузійні покриття до­рожчі ніж металеві, оскільки технологія їх нанесення складніша (див. § 23.2). Ці покриття вико­ристовують для захисту металевих виробів від дії агресивних середовищ, які нагріті до високих температур (наприклад, нагрівні елементи в електричних печах, газові турбіни тощо).

Неметалеві покриття. Це найпростіший і відносно дешевий захист металевих виробів від дії деяких агресивних середовищ. Їх наносять з лаків, фарб, пластмас, емалей та інших речовин. Порівняно з іншими видами покрить їх легко наносити на поверхні виробів зануренням, розпиленням або за допомогою помазка. Неметалеві покриття міцно зчеплені з поверхнею виробів, є корозієстійкими добрими електроізоляторами. Майже 90% усіх металевих виробів захищають від корозії за допомогою саме цих покрить.

Для зберігання та перевезення металевих виробів їх поверхні покривають мастилами.

Використання інгібіторів

Зменшити агресивність середовищ можна за допомогою спеціальних речовин, які називаютьінгібіторами (від лат. сповільнюю, зупиняю).

Ці речовини, не змінюючи властивостей середовища, пасивують (від лат.- недіяльний) метали і сплави. Концентрація інгібітора в середовищі залежить від:

- складу,

- властивостей,

- температури,

- середовища тощо.

Оскільки інгібітори взаємодіють не із середовищем, а лише і металами, їх кількість незначна і становить 0,01-1% кількості розчину.

Механізм дії інгібіторів різний: одні адсорбуються на всій поверхні, інші вибірково на окремих ділянках. У першому випадку від середовиїй ізолюється уся поверхня, в іншому - порушується дія мікрогальванічних пар.

Інгібітори, які діють вибірково, поділяють на:

· анодні;

· катодні.

Доанодних належать інгібітори, які мають окиснюючі властивості (хромати, нітриди тощо) й утворюють на поверхні металу пасиви переважно оксидні, плівки товщиною близько 0,01 мкм.

Катодні інгібітори гальмують корозійне руйнування, скорочуючи кількість катодних ділянок, або поглинають кисень, який перебуває в розчині.

Іінгібітори застосовують для захисту металів і сплавів тільки в нейтральних і лужних середовищах.

Для захисту від дії атмосфери використовують легкі сповільнювачі, наприклад аміни. Їх вносять в атмосферу розпиленням або змоченням паперу. Таким папером обгортають металеві вироби.

Для продовження часу дії інгібітора поверх цього паперу вирїб обгортають парафіновим папером або целофаном.

Для захисту від корозії сталевих виробів найчастіше використовують розчин нітриту натрію й уротропіну.

Інгібітори не універсальні, вони можуть захистити лише певні групи металів. Проте відомі інгібітори, які добре захищають як чорні, так і кольорові метали та сплави на їх основі. До них належить хроматдициклогексиламоній.