Методы защиты металлов от коррозии

Выбор метода защиты зависит от эффективности и экономической целесообразности. Условно методы защиты металлов от коррозии можно разделить на две основные группы: защита поверхности металла и электрохимические методы защиты.

Защита поверхности металла

Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий для предохранения их от коррозии, называются защитными покрытиями. Выбор покрытия зависит от условий, в которых используется металл. Покрытия бывают неметаллические, металлические, химические.

Неметаллические покрытия могут быть органическими и неорганическими. Их действия сводятся к изоляции металла от окружающей среды. Органические покрытия – это различные смазки, краски, лаки, полимерные покрытия. К неорганическим относятся эмали, цемент. Химические покрытия получают путем химической или электрохимической обработки поверхности металла. Это оксидирование – создание прочной тонкой оксидной пленки, фосфатирование – создание слоя нерастворимых фосфатов.

Металлические покрытия делят на катодные и анодные.

К катодным относятся покрытия металлом, потенциал которого больше потенциала защищаемого металла.

Например: луженое железо – белая жесть – железо (e°_Fe/Fe²⁺ = – 0,44В), покрытое оловом(e°_Sn/Sn²⁺ = – 0,136В).

Рассмотрим, как протекает процесс коррозии луженого железа во влажном воздухе при нарушении покрытия.

Sn H₂O + O₂

Fe e°_Fe/Fe²⁺ = – 0,44В< e°_Sn/Sn²⁺ = – 0,136В, поэтому

Fe будет анодом, а Sn – катодом.

А (–) Fe / H₂O + O₂ / Sn (+) K

(–) А: Fe – 2ē = Fe²⁺

(+) K: 2H₂O + O₂ + 4ē = 4OH^¯

2Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe (OH)₂

При дальнейшем окислении железа получим

4Fe (OH)₂ + 2H₂O + O₂ → 4Fe (OH)₃

Катодное покрытие защищает основной металл от разрушения только при отсутствии повреждений.

Анодное покрытие – металл покрытия имеет значение стандартного электродного потенциала меньше, чем потенциал основного металла.

Например: оцинкованное железо.

e°_Fe/Fe²⁺ = – 0,44В < e°_Zn/Zn²⁺ = – 0,76В, следовательно цинк выступает в роли анода, а железо – в роли катода

Zn H₂O + O₂

Fe

Составим электрохимическую схему и работу этой пары в атмосфере влажного воздуха:

(–) А Zn / H₂O + O₂ / Fe K (+)

A: Zn – 2ē = Zn²⁺

K: 2H₂O + O₂ + 4ē = 4OH^¯

2Zn + O₂ + 2H₂O = 2Zn (OH)₂

В растворе происходит образование нерастворимого гидроксида цинка. Основной (защищаемый) металл не разрушается.

Электрохимические методы защиты

Протекторная защита заключается в присоединении к защищаемому объекту с помощью металлического проводника куска или пластины из более активного металла. При этом создается гальванопара, анодом которой служит более активный металл, т.е. протектор. Например, для защиты стальных конструкций используются такие металлы как цинк, алюминий, магний и их сплавы

При атмосферной коррозии:

Fe Mg 2 (–)А: Mg - 2e^- =Mg²⁺

^-e Mg ²⁺ 1 (+)К: О₂ + 2 H₂O + 4 e^- = 4 OH^-

2Mg + О₂ + 2 H₂O = 2Mg(OH)₂

Н₂О+О₂

При катодной защите (электрозащита) защищаемое изделие подключается к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, поэтому оно становится катодом, а анодом служит металлолом. Например, защищаемая железная конструкция и вспомогательный (стальной) электрод образуют электрохимическую схему в воде:

катод (–) (+) анод

защищаемая конструкция вспомогательный

(например, стальная труба) электрод

A(–) Fe / H₂O/ Fe (+) K

(–)A: Fe – 2ē = Fe²⁺

(+)K: 2H₂O + 2ē = H₂ + 2OH^¯

Fe + 2H₂O = H₂ + Fe(OH)₂

Вспомогательный электрод разрушается, и его периодически заменяют новым, а на защищаемой конструкции идет восстановление среды (в данном случае 2H₂O + 2ē = H₂ + 2OH^¯).

Для снижения скорости коррозионного процесса иногда используют методы уменьшения агрессивности среды:

· деаэрация – удаление кислорода (например, кипячением);

· замедлителей процессов коррозии – ингибиторов, в роли которых могут выступать и поверхностно-активные вещества (ПАВ);

· поддержание оптимальной влажности и т.д.

ГЛАВА IX

Дата добавления: 2014-10-15