Металлические коррозионностойкие покрытия

Одним из распространенных способов защиты металлов от корро-зии являются металлические покрытия. Они делятся на анодные и ка-тодные.

К анодным покрытиям относятся покрытия металлами, например, цинком, кадмием, имеющими потенциал более электроотрицательный, чем потенциал основного металла. В этом случае,например сталь, защищается от коррозии не только механически, но и электрохимически, так как, являясь анодом, покрытие корродирует, анодно поляризуется и тем защищает открытые участки стали.

При наличии пор или царапин в защитном покрытии в результате работы коррозионной гальванопары во влажном воздухе разрушается более активный металл.

Например, при защите стали цинковым покрытием в агрессивной среде (влажном воздухе) начинает работать электрохимический элемент

(−) Zn | H₂O, O₂ | Fe (+)

Цинк как более активный металл взаимодействует с кислородом воздуха (при наличии на поверхности металла плёнки воды) через ряд стадий:

анодный процесс: Zn + m H₂O → Zn²⁺ · m H₂O + 2 е

катодный процесс: O₂ + 2Н₂О + 4 е → 4ОН^-

вторичный процесс: Zn²⁺ + 2OH^- →Zn(OH)₂

При этом основной металл (сталь) не разрушается.

К катодным покрытиям относятся покрытия металлами, напри-мер, свинцом, оловом, никелем, медью, имеющими более электропо-ложительный потенциал, чем основной металл. В этом случае разру-шение, например, стали, покрытой никелем, будет происходить только при нарушении покрытия или его пористости из-за возникновения кор-розионного гальванического элемента (во влажном воздухе):

(−)Fe | H₂O, O₂ |Ni (+)

Работа коррозионной гальванопары протекает по следующей схеме: анодный процесс: Fe + m H₂0 → Fe²⁺ ∙ m H₂O + 2 е

катодный процесс: О₂ + 2Н₂О + 4 е → 4ОН^-

вторичный процесс: Fe²⁺ + 2ОН^- → Fe(OH)₂

В присутствии воды и кислорода происходит окисление соедине-ния железа (II) в соединение Fe (III)

4Fe(OH) ₂ + О₂ + 2Н₂О → 4Fe(OH)₃

2Fe(OH)₃ + m H₂0 → Fe₂O₃(3+ m)H₂O (ржавчина)

При нарушении целостности покрытия происходит разрушение основного металла.

Покрытия одних металлов другими осуществляют различными способами: горячим, диффузионным, методом плакирования, электро-химическим (гальваническим), химическим и другими методами.

Горячий способ, самый старый и распространенный в технике, за-ключается в погружении изделий в расплавленный металл. При этом поверхность металла покрываемой детали сплавляется с металлом покрытия, образуя металлическую плёнку с промежуточными слоями. Например, при горячем цинковании возникают промежуточные слои: FeZn₁₃, FeZn₁₀, FeZn₇, твердый α-раствор цинка в железе.

Горячий способ покрытия цинком позволяет защитить изделия и конструкции на длительный срок эксплуатации в агрессивной атмосфе-ре, например, при защите опор высоковольтных электропередач, обо-рудования в шахтах и т.п.

Практическое применение находят горячие покрытия цинком (Zn), оловом (Sn). свинцом (РЬ), а также их сплавами.

Основными недостатками способа являются неравномерность толщины покрытия и большой расход металлов покрытия.

Диффузионный метод нанесения покрытий отличается от горячего способа тем, что покрываемые детали загружают в порошкообразный металл покрытия при высокой температуре (несколько ниже его темпе-ратуры плавления). При этом происходит диффузия металла покрытия в металл основы. Этот метод применяют при хромировании, силицировании и алюминировании стальных деталей для зашиты их от коррозии при высоких температурах.

Плакирование (механотермический метод) применяется для изго-товления различных полуфабрикатов (листов, ленты). С этой целью листы из основного металла и металла покрытия прокатывают между горячими валками под определенным давлением. В результате получа-ют биметалл; сталь−латунь, сталь−нержавеющая сталь, алюминий− алюминиевые сплавы и др.

Большое распространение для получения металлических покры-тий имеет электрохимический метод.

Дата добавления: 2015-06-28