Как защитить металл от коррозии?

Для начала стоит познакомиться с природой «злодейки».

Типы коррозии:

• атмосферная;
• электрохимическая;
• химическая.

Последняя получила еще одно название — «газовая». И неспроста, так как в ее возникновении «повинны» сероводород, кислород и другие газы, а в присутствии воды нет никакой необходимости.

Зато атмосферная коррозия протекает при самой «обычной» температуре, но обязательно — при наличии влаги. Кислород растворяется в пленке, последняя обволакивает поверхность металла — образуются оксиды. Теперь пленка становится «оксидной». В некоторых случаях процесс на этом и завершается: если пленка плотная, окисление не продвигается дальше. Такое свойство металлов широко используется.

На воздухе устойчивы:

• никель Ni;
• хром Cr;
• алюминий Al;
• олово Sn;
• цинк Zn;
• титан Ti;
• свинец Pb.

Однако самый распространенный в промышленности металл — железо, быстро ржавеет, когда воздух вокруг него сырой:

4Fe + 3O2 + 6H2 O = 4Fe (OH)3

Когда металлы вступают в контакт в растворе электролита, говорят об «электрохимической» коррозии.

Механизм ее возникновения прост. В чистом виде металлы не встречаются, все они содержат различные примеси. Кроме того, в сплавах изначально предусмотрено наличие нескольких металлов. И вода на поверхности изделия (когда растворяет углекислый газ плюс другие газы) превращается в электролит. Так в большом количестве создаются гальванические пары. Электроны движутся к менее активному металлу от более активного, и на поверхности первого идет процесс восстановления водорода. В то время как активный металл подвергается окислению. Так электрохимические процессы способствуют неуклонному разрушению и металлов, и их сплавов.

Насколько быстро будет происходить коррозия, зависит от множества факторов.

В частности:

• насколько много в воздухе влаги;
• природы самого металла;
• природы окислителя;
• процента содержания примесей;
• концентрации окислителя.

Коррозия может не внушать серьезных опасений, когда влажность воздуха составляет меньше 67% (ее именуют «критической»).

Напрямую же скорость разрушения металлов зависит от их разности электрических потенциалов. То есть чем больше между ними расстояние в ряду напряжения металлов (электрохимическом), тем коррозия идет быстрее.

Защита металлов от разрушения всегда была одной из главных задач в технике.

Способы предотвратить (или хотя бы замедлить) коррозию металлов:

1. Воздействие на внешнюю среду. Применим в случае, когда металлические детали погружены емкость с жидкостью: либо к раствору добавляются «ингибиторы» — вещества, которые замедляют коррозию; либо из жидкости удаляют растворенный кислород (деаэрация).

2. Электрохимический метод защиты:

• С целью нейтрализации тока, способствующего разрушению изделия, в противоположном направлении пропускается постоянный ток.
• На месте соединения «разномастных» металлов делаются заклепки из более активного металла.
• Цинк, сплавы с магнием используются для изготовления «протекторов» — больших листов, которые защищают сталь (протекторный метод).

3. Изготовление сплавов, стойких к коррозии. Примером может служить целый ряд нержавеющих сталей: до 9% никеля и 17% хрома.

4. Защита всевозможными покрытиями (самый распространенный):

• Изделия с помощью специальной обработки «укутывают» солевыми или защитными оксидными пленками (алюминий; сталь — в составе имеются фосфаты).
• Предметы, детали, конструкции из металла, подверженного коррозии, «накрывают» слоем металлов, которые стойко противостоят разрушительному воздействию влаги (олово, никель, цинк, алюминий, хром, кадмий).
• Идут в ход различные «неметаллические» материалы (в том числе — лакокрасочные): эмали, лаки, смолы, краски, фенолоформальдегидные.

Несмотря на то что коррозии подвержены, конечно, и керамика, дерево, полимеры, именно «разъедание» металлов приносит ежегодно весьма ощутимый экономический ущерб. Поэтому борьбе с ней уделяется такое большое внимание ученых во всем мире.