Технико-экономическое обоснование выбора метода защиты от коррозии
Выбор вида покрытия зависит от условий, в которых эксплуатируется каждая металлическая конструкция и хранится каждое изделие, материал и заготовки. Так, для защиты изделий, не подвергавшихся механическим воздействиям и находящихся в жилых помещениях, зачастую достаточно нанесения однослойного лакокрасочного покрытия или соответствующей химической обработки поверхности металла — оксидирования или фосфатирования. Для защиты металлических конструкций — железнодорожных мостов, подъемных кранов, портовых сооружений, железнодорожных вагонов, наружных деталей автомашин, велосипедов и др., подвергающихся воздействию атмосферы, применяются уже более сложные по составу лакокрасочные покрытия.
Во многих случаях кроме защиты от коррозии в атмосферных условиях необходимо также придать изделию декоративный вид. Примером может служить отделка легковых автомобилей, мотоциклов и т. п., где умело сочетаются полимерные лакокрасочные покрытия с трехслойным металлическим покрытием (медь — никель — хром).
Требуемую коррозионную стойкость конструкции можно полностью обеспечить в ряде случаев правильным выбором металла (его химического состава, термообработки и снижением шероховатости поверхности). Следует не допускать контакта металлов со значительной разностью потенциалов: обеспечивать в соответствующих случаях для одних изделий герметизацию, а в других — вентиляционные устройства и т. п.
При выборе метода защиты необходимо учитывать как его технические показатели, так и конструктивные особенности изделий. Для деталей, работающих при повышенных температурах, не следует применять обычные лакокрасочные покрытия. Для трущихся деталей нельзя применять фосфатирование, повышающее коэффициент трения. Детали с резкими переходами и с внутренними полостями трудно покрыть с помощью электроосаждения. При защите от коррозии и отделке приборов и изделий радиоэлектроники приходится применять самые различные металлические покрытия, так как различным деталям необходимо придать (кроме целей защиты) товарный вид и функциональные свойства.
Существенную роль при выборе метода защиты играет экономика. Стоимость защиты должна находиться в соответствии со стоимостью защищаемой конструкции. При защите дорогостоящего точного механизма возможно применение относительно дорогих способов защиты, например драгоценных металлов, многослойных
покрытий, осаждения сплавов и т. п. В наиболее простых случаях (например, защита мостовых сооружений) применяются более дешевые способы - лакокрасочные покрытия. Решающее значение имеет экономический эффект от применения данного метода защиты. Наиболее дешевые методы защиты — лакокрасочные покрытия и протекторная защита. Самое дешевое из металлических покрытий - цинковое, однако цинк является металлом, содержание которого в природе близко к исчерпанию. Более дорогими металлическими покрытиями являются латунирование, меднение, свинцование, лужение и особенно никелирование и хромирование. Фосфатирование и оксидирование по стоимости близки к лакокрасочному.
34, 35 Цветные металлы и сплавы. Классификация. Область применения
Цветные металлы представляют собой промышленное название металлов за исключением черных металлов (железа и сплавов на его основе).
Цветные металлы разделяют на легкие, тяжелые, тугоплавкие, благородные, редкие.
Цветные металлы - это золото и алюминий, серебро и никель, медь, платина, титан и многие-многие другие. Это 83 элемента периодической системы Менделеева, применяемые во всех областях человеческой деятельности. Цветные металлы всегда были и будут востребованы как отечественной так и мировой промышленностью. Без цветных металлов немыслимо развитие современной науки и техники.
Цветные металлы - это медь, цинк, никель, олово, свинец, кадмий, хром и алюминий.
Цветные металлы для ювелирных украшений используют в виде сплавов, которые выглядят как драгоценные металлы. К основным элементам сплавов относятся медь, никель и цинк. Медь – мягкий, тягучий материал красного цвета, который легко можно преобразовать в тонкие листы и вытянуть в проволоку. Медь добывают из руд, а также ее можно найти в самородках. Цинк – легкоплавкий, хрупкий материал синевато-белого цвета. обавление цинка в сплавы делает их более светлыми и снижает температуру плавления. Никель – твердый, тугоплавкий, не изменяющийся на воздухе металл серебристо-белого цвета, с сильным блеском. Алюминий – легкий, очень пластичный, мягкий металл серебристо-белого цвета. Алюминий часто применяют при производстве различных украшений и предметов быта. Сплавы цветных металлов используются для получения ювелирных украшений Латунь – сплав меди с цинком. Она имеет желтоватый цвет, который похож на золото. Ее используют для изготовления изделий ювелирной продукции. Латунь представляет собой сплав, состоящий из следующих элементов: медь (60,5-97%); остальное - цинк. Плотность 8450 8700 кг/м3, температура плавления 900 - 1050 C. Латунь обладает высокой стойкостью против коррозии во многих средах, хорошо обрабатывается. Благодаря хорошей обрабатываемости давлением, широкому диапазону свойств, красивому цвету и сравнительной дешевизне латунь наиболее распространенный медный сплав. Использование латуни основывается, в первую очередь, на ее высокой коррозионной стойкости, как в холодном, так и в горячем виде. Как правило, медные сплавы не подвержены коррозии в окружающей среде, однако, в ряде случаев, защита поверхности изделий из этих сплавов является необходимой. Мельхиор – сплав, содержащий 80% меди и 20% никеля, серебристого цвета, с плотностью 8,9 г/см3. Он хорошо обрабатывается, обладает высокой тягучестью, высокопластичен. Он используется для изготовления столовых и чайных приборов, посуды, портсигаров и т.д. Изделия из мельхиора покрывают слоем серебра, придать им более лучший внешний вид.
Нейзильбер – сплав серебристого цвета. Используется для создания столовой посуды, приборов и других изделий. Изделия из нейзильбера очень похожи на серебряные. Алюминиевые сплавы представляют собой металлы серебристо-белого цвета, обладающие малой плотностью, хорошей тепло- и электропроводностью, высокой коррозийной стойкостью и пластичностью. По химическому составу подразделяются на алюминий особой, высокой и технической чистоты. Алюминиевые сплавы классифицируют по технологии изготовления, способности к термической обработке и присущим им свойствам. Благодаря своим свойствам, алюминиевые сплавы служат хорошими материалами для легких поршней, применяются в вагоно-, автомобиле- и самолетостроении, в пищевой промышленности, в качестве архитектурно-отделочных материалов, в производстве осветительных отражателей, технологических и бытовых кабелепроводов, при прокладке высоковольтных линий электропередачи.Бронза представляет собой сплав меди с разными химическими элементами, главным образом, - металлами (олово, алюминий, бериллий, свинец, кадмий, хром и др.). Соответственно, бронза называется оловянной, алюминиевой, бериллиевой и т.п. Бронзой не называют сплавы меди с цинком и никелем. Оловянная бронза - древнейший сплав, выплавленный человеком. Первые изделия из бронзы получены за 3 тыс. лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углём. Значительно позднее, бронзу стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов. Бронза применялась в древности для производства оружия и орудий труда, украшений, монет и зеркал. В средние века большое количество бронзы шло на отливку колоколов. До середины 19 в. для отливки орудийных стволов использовалась так называемая пушечная (орудийная) бронза - сплав меди с 10% олова. В 19 в. началось применение бронзы в машиностроении (втулки подшипников, золотники паровых машин, шестерни, арматура). Особенно ценными для машиностроения оказались антифрикционные свойства и стойкость против коррозии оловянных бронз. В развитых промышленных странах появилось большое число марок машинных бронз разного состава, содержавших до 10-15% олова, до 5-10% цинка, а также небольшие добавки свинца и фосфора. Сплавы меди - в основном, латуни, т.е. медные сплавы, содержащие от 5 до 45% цинка. Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), а с содержанием 20-36% Zn - желтой (альфа-латунью). Латуни применяются в производстве различных мелких деталей, где требуются хорошая обрабатываемость и формуемость. Сплавы меди с оловом, кремнием, алюминием или бериллием называются бронзами. Например, сплав меди с кремнием носит название кремнистой бронзы. Фосфористая бронза (медь с 5% олова и следовыми количествами фосфора) обладает высокой прочностью и применяется для изготовления пружин и мембран. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов меди, а пластичность у однофазных. Твердые сплавы - это материалы, обладающие высокой твердостью, прочностью, режущими и другими свойствами, сохраняющимися при нагреве до высоких температур. Твердые сплавы - износостойкие материалы с большой твердостью, которая незначительно меняется при нагреве. Выделяют литые и спеченные (металлокерамические) твердые сплавы. Последние получают методами порошковой металлургии из твердых карбидов металлов, сцементированных пластичным металлом-связкой. В основном, твердые сплавы изготовляют на основе карбидов вольфрама и титана при различном содержании кобальта. Твердые сплавы применяют для изготовления наплавкой бурового и режущего инструмента.