Специальные защитные покрытия делятся на три основные группы: металлические, неметаллические и покрытия, получаемые химической и электрохимической обработкой поверхности металлов

Защита металлов от коррозии производится повышением коррозионной стойкости металла и метал­лического изделия, снижением агрессивности среды, использованием протекторной защиты и специальных защитных покрытий. К первой группе способов защиты металлов от коррозии относятся легирование, химико­термическая обработка, механическая обработка и др.

Защита металлов от коррозии

По виду образующегося разрушения коррозия мо­жет быть сплошной, или общей, местной и межкристаллитной.

Сплошная, или об щ ая, коррозия (рис. 23, а, б) обычно охватывает всю поверхность металла, но в за­висимости от глубины коррозионного разрушения отдельных участков поверхности может быть равномер­ной и неравномерной. При местной коррозии (рис. 23, в, г и д) разрушению подвергаются только отдельные участки металлической поверхности, чаще всего в местах механических поврежде­ний. Основными разновидностями местной коррозии являются коррозия пятнами, точками, подповерхност­ная и др. Межкристаллитная коррозия (рис. 23, е) характеризуется тем, что разрушение распростра­няется в глубь металла, а на поверхности изделия мо­жет и не быть каких-либо изменений. Этот вид коррозии 'наиболее опасный, так как снижение механических свойств металла без заметного изменения разрушений на его поверхности исключает своевременное преду­преждение опасных последствий коррозии.

Оценка коррозионных процессов производится двумя основными методами исследований: глубинным показателем коррозии, характеризующимся глубиной коррозионного разрушения за определенное время ‘(например, мм/год), и показателем изменения массы, представляющим собой изменение массы образца метал­ла при коррозии, отнесенное к единице поверхности и времени (г/м²-ч).

В ряде случаев при оценке коррозионной стойкости металлов учитывают изменение механических свойств, электросопротивления, звучания и т. д.

Коррозионную стойкость черных и цветных метал­лов и их сплавов, вызывающих равномерную коррозию, определяют согласно ГОСТу по десятибалльной шкале. При этом различные металлы и сплавы в зависимости от скорости коррозии (интенсивности проникновения равномерной коррозии в глубь металла) относят к шести группам коррозионной стойкости и оценивают соответствующим баллом шкалы. Проникновение рав­номерной коррозии в глубь металла рассчитывают по потере массы образца после удаления с него продуктов коррозии.

Легирование — самый надежный способ защиты от коррозии — заключается в том, что в металл в процессе плавки добавляют один или несколько легирующих элементов, повышающих его коррозионную стойкость. В результате легирования либо повышается стойкость металла, либо на его поверхности образуются прочные и плотные оксидные пленки, которые делают активный металл пассивным (явление пассивации). Коррозион­ную стойкость металла повышают внесением добавки 'хрома, никеля, цинка, алюминия и кадмия. Однако легирование с целью повышения коррозионной стой­кости металла не всегда экономически оправдано.

Термическая обработка повышает коррозионную стойкость металла благодаря созданию более однород­ной структуры, а механическая — резкому уменьшению количества неровностей. Снижение агрессивности среды может быть достигнуто изменением состава внешней среды, ограничением ее количества и снижением влаж­ности. Изменять состав внешней среды можно в тех случаях, когда взаимодействие металла со средой про­текает в замкнутой системе, удалением из нее веществ, ускоряющих коррозию, или введением в среду веществ, замедляющих ее. Вещества, введение которых в кор­розионную среду снижает скорость коррозии, называ­ются ингибиторами коррозии. Наибольшее применение получили контактные ингибиторы, наносимые на по­верхность металла, и летучие ингибиторы, легко испа­ряемые и осаждаемые на металлы в газовой форме.

Изоляция от внешней среды достигается завертыванием изделий в бумагу или ткань, пропитанные ингибиторами коррозии, с последующей упаковкой в тару, предохра­няющую разрушение обертки. Высокое качество защи­ты изделий обеспечивается также смазкой их пара­фином, ланолином, вазелином и маслами, которые не только изолируют металл от внешней среды, но и пре­дохраняют его от попадания влаги. Ограничение коли­чества среды заключается в герметизации помещений, в которых находятся металлы и металлические изделия. При этом исключается попадание влаги и соприкосно­вение с новыми порциями коррозионной среды. Слитки и чушковый металл, а также строительные балки при хранении невозможно изолировать от действия внешней среды, поэтому необходимо предохранять их поверх­ность от увлажнения.

Чтобы предохранить металлопродукцию от увлаж­нения, ее следует хранить в закрытых складах или под навесами, а при хранении на открытых площадках — укрывать брезентом.

Укладка изделий на металлические или деревянные подкладки, а не непосредственно на грунт исключает контакт металла с влажной землей, создает условия для естественного проветривания и просушивания. Для пре­дохранения металлов от коррозии необходимо избегать контактов с гигроскопичными материалами, например, с деревом. При неизбежности соприкосновения с ним для снижения гигроскопичности дерево красят. Металли­ческие изделия хранят в отапливаемых и неотапливае­мых помещениях. Неотапливаемые помещения во избежание увлажнения отпотеванием хранящихся там изделий из металла регулярно проветривают.

Протекторная защита основана на том, что к защи­щаемому изделию извне присоединяют протектор из металла с большим электроотрицательным потенциа­лом, чем материал изделия. Протектор, являясь в агрессивной среде анодом, будет разрушаться, а защи­щаемое изделие, являясь катодом, сохранится. Протек­торная защита применяется для предупреждения раз­рушения корпусов судов, цистерн, котлов, холодильного оборудования и др. Материалом протекторов служат цинк, магний и сплавы цинка с алюминием.

Металличес кие покрытия в условиях агрессивной среды более стойки, чем защищаемое изде­лие, изготовленное из недостаточно коррозионноустой­чивого металла. В условиях химической коррозии металлическое покрытие менее активно, чем материал изделия. Качество защиты зависит от плотности по­крытия. При электрохимической коррозии защитное действие металлического покрытия неодинаково и за­висит от соотношения величины электронных потен­циалов материала изделия и материала покрытия. Если металл покрытия имеет более положительный электрон­ный потенциал, то даже при незначительном нарушении целостности покрытия возникает гальваническая пара, в которой металл изделия становится анодом и начина­ет разрушаться. Такие покрытия, называемые катодны­ми, представляют собой покрытия железа и стали никелем, оловом, медью и свинцом. Если же материал покрытия имеет более отрицательный электронный по­тенциал, чем металл изделия, то при нарушении целост­ности покрытия возникает гальваническая пара, в ко­торой металл изделия становится катодом и не разрушается. Такие покрытия, называемые анодными, представляют собой покрытия железа и стали цинком, алюминием и кадмием.

Применяемые металлические покрытия наносят сле­дующими основными способами: погружением в рас­плавленный металл (горячим покрытием), термодиффу­зионным (диффузионной металлизацией), напылением (металлизацией), механотермическим (плакированием) и гальваническим.

При погружении в расплавленный металл поверх­ность изделия покрывается тонким и плотным слоем, затвердевающим после извлечения изделия из ванньь Этот способ применяется для нанесения покрытий цинком, оловом, свинцом и алюминием, температура плавления которых ниже температуры плавления защи­щаемого металла. Горячие покрытия повышают корро­зионную стойкость изделий в атмосфере, воде и в раст­ворах нейтральных солей. Термодиффузионный способ заключается в том, что изделие засыпают.порошками алюминия, хрома, цинка и выдерживают определенное время при высокой температуре. В результате диффун­дирования защитного металла поверхность изделия изменяет свой химический состав и превращается в кор-- розионностойкий сплав. При напылении поверхность изделия покрывают слоем расплавленного защитного металла (цинк, алюминий, кадмий и др.) с помощью сильной воздушной струи. Таким способом защищают от коррозии крупногабаритные детали и емкости, котлы, сваи, железнодорожные мосты, конструкции плотин и шлюзов, а также некоторые неметаллические материа­лы. При механотермическом способе (плакировании) обрабатываемое изделие обкладывают защитным ме­таллом, а затем подвергают горячей прокатке или воло­чению. В результате получают прочные неразъемные соединения. Плакирование применяется при изготовле­нии коррозионно-устойчивых листов, плит, труб неболь­шого диаметра и проволоки, используемых в химиче­ском машиностроении, нефтеперерабатывающей и пи­щевой промышленности, а также в быту. В качестве защитных материалов применяют алюминий, нержавею­щие стали, титан, тантал и др. Гальванический способ нанесения покрытий основан на погружении изделий в раствор электролита, в котором под действием элек­трического тока на поверхность изделия осаждается тонкий слой защитного металла. Таким способом про­изводят хромирование, никелирование, меднение и кад­мирование изделий.

Неметаллические покрытия подразделя­ются на лакокрасочные и эмалевые, смоляные, покры­тия пленочными полимерными материалами, резиной, смазочными материалами, керамические покрытия и т. д.

Лакокрасочная защита поверхности изделий от кор­розии имеет наибольшее распространение. Лакокрасоч­ные материалы наносят распылением, окунанием, элек­тростатическим методом, а также кистью. На поверх­ности изделия после сушки они образуют тонкую и эластичную блестящую пленку. Эмалевые покрытия наносят на поверхность изделий при высокой темпера­туре, и после остывания они покрываются фарфоровид­ным слоем. Покрытия из стеклоэмалей обладают высо­кой твердостью и прочностью, устойчивы в органических и минеральных кислотах, а также в агрессивных сре­дах, при повышенных температурах и давлениях. Смоля­ные покрытия также наносятся распылением, окунанием и кистью. Из пленочных полимерных покрытий наилуч­шим сцеплением с металлом обладают пленки из по­лиэтилена, капрона, найлона и других материалов, отличающихся высокой прочностью и химической стой­костью. Покрытие изделий резиной (гуммирование) заключается в том, что на защищаемую поверхность укладывают листы резиновой смеси и вулканизируют. Резиновые покрытия обладают высокой пластичностью, хорошей химической стойкостью и применяются для защиты химического оборудования, металлических емкостей, трубопроводов и др. Смазочные материалы приготавливают на основе минеральных масел, пара­фина и мыла. Керамические покрытия (футеровка) производятся из керамических, металлических и других плит.

Такие покрытия наносят также напылением на по­верхность изделия оксида алюминия и диоксида цирко­ния. Покрытия, получаемые химической и электрохимической обработкой, превраща­ют поверхностный слой изделия в химическое соедине­ние, образующее сплошную защитную пленку. Наиболь­шее распространение имеют оксидные и фосфатные защитные пленки. Оксидирование применяют для защи­ты изделий из черных металлов и алюминия, работа­ющих в условиях сухого воздуха. При оксидировании (воронении) черных металлов на поверхности изделий создают пленку из магнитного оксида железа, которую пропитывают маслом. Алюминий подвергают электро­химическому оксидированию (анодированию) в раство­рах серной или хромовой кислот. При фосфатировании на поверхности стального изделия создают пленки из нерастворимых фосфатов, на которые наносят лакокра­сочные покрытия. Фосфатные пленки надежно защища­ют от окисления изделия, работающие в условиях атмос­ферной коррозии.

Дата добавления: 2015-06-27