Изменение условий контакта металла и окружающей среды

Третье стратегическое направление защиты от коррозии — воздействие па поверхность изделия — представлено многочисленной и разнообразной группой методов. Их суть сводится к созданию разделительного слоя между поверхностью изделия и окружающей средой. Природа и способ технологической реализации этого слоя могут быть весьма различными — от покрытия слоем неорганического изолятора в виде керамики, стекла и т. п. до создания на поверхности тонких пленок полимеров, лаков, красок, оксидов или металлов. Механизмы защитного действия этих слоев весьма различны — от простой механической изоляции до сложнейших электрохимических сопряжений процессов.

Изоляция металла от среды. К этой группе относятся различные неорганические и органические инертные разделители металла и среды: футеровки, эмали, гуммирующие, полимерные и композитные составы.

Футеровка — создание внутренних облицовок из кислотоупорных материалов.

Футеровка обеспечивает защиту поверхностей технологических аппаратов, агрегатов, емкостей, труб, газоходов, трубопроводов, ванн травления и электролиза, а также строительных конструкций от агрессивных сред. Выполняется из кирпича, плит, бетонов, блоков, набивных масс и других материалов.

Эмали — стекловидные покрытия, получаемые высокотемпературной обработкой.

Основными компонентами почти всех эмалей являются оксиды кремния, бора, алюминия, титана, щелочных и щелочноземельных металлов, а также свинца и цинка. Силикатная эмаль изготавливается из сравнительно дешевых и доступных материалов. Силикатно-эмалевые покрытия защищают металл от коррозии. Эмали устойчивы против кислот и щелочей при температуре до 300 °C. Благодаря твердости и прочности эмалевые покрытия обладают длительным сроком службы. Применение эмали для защиты черных металлов от коррозии позволяет заменить дорогостоящие сплавы. В этом случае в качестве основы можно использовать недорогую низкоуглеродистую сталь.

Гуммирование — процесс нанесения резинового покрытия на изделие путем наложения сырой резиновой или эбонитовой смеси с последующей вулканизацией.

Гуммирование является эффективным способом антикоррозионной защиты металла от воздействия минеральных и органических кислот, щелочей, солевых растворов. Несмотря на большие затраты ручного труда и довольно сложную технологию нанесения покрытия, гуммирование занимает особое положение среди существующих способов защиты от коррозии благодаря своим преимуществам: высокая химическая стойкость, устойчивость к абразивному износу, устойчивость к переменным динамическим нагрузкам, устойчивость к резким колебаниям температуры.

Полимерные и композитные составы используются для футеровки и гуммирования наряду с традиционными материалами.

Нанесение металлических покрытий. Если наносимое покрытие состоит из более активного металла, чем защищаемый в изделии, такое покрытие называется анодным покрытием (рис. 19.2). Сущность защиты состоит в том, что покрытие само защищено от окружающей среды пленкой оксида, а в случае разрушения этой пленки разрушается под действием коррозионной среды, предотвращая коррозию изделия.

Рис. 19.2. Пример анодного покрытия — оцинкованное железо.

Источник: http://him.lseptembcr.ru/article.php710=200 500 211.

При нарушении целостности такого покрытия происходят такие процессы:

Если наносимое покрытие состоит из менее активного металла, чем защищаемый в изделии, такое покрытие называется катодным покрытием (рис. 19.3). Сущность защиты состоит в том, что и оксидная пленка, и сам защитный металл более стойки к воздействию коррозионной среды.

Но в случае нарушения его сплошности образуется гальваническая пара, в которой анодом становится защищаемый металл, который начинает.

Рис. 19.3. Пример катодного покрытия — луженое (покрытое оловом) железо.

Источник: http://him.lseptember.ru/article.php710=200 500 211.

активно корродировать. При нарушении целостности такого покрытия происходят такие процессы:

Нанесение металлических покрытий производится различными методами: окунанием изделия в расплав металла-покрытия (горячее цинкование), электролитическим методом (защищаемое изделие делается катодом при электролизе раствора соли металла-покрытия), механическим распылением расплава металла-покрытия, плакированием (совместной прокаткой листов защищаемого металла и металла-покрытия) и др.

Нанесение лаков и красок. Существуют разнообразные способы нанесения лакокрасочных материалов на защищаемую поверхность. В общих чертах технология состоит из нескольких стадий — подготовка окрашиваемой поверхности, подготовка лакокрасочного материала, собственно окрашивание, сушка окрашенной поверхности. Процесс повторяется несколько раз для создания многослойного покрытия.

Защитные свойства, декоративность и долговечность покрытия зависят от многих причин — состояния поверхности перед окраской, выбора типа и метода нанесения лакокрасочного материала (ЛКМ), условий сушки, тщательности выполнения всех технологических предписаний. Вот почему проведение лакокрасочных работ с целью получения качественного декоративного и функционального лакокрасочного покрытия в современных условиях является, как правило, делом высокопрофессиональных специалистов. Существенным элементом стадии подготовки окрашиваемой поверхности является ее очистка от загрязнения и следов ржавчины, образовавшейся в процессе предшествующей эксплуатации. Для этого используются специальные преобразователи ржавчины, преобразующие оксиды в фосфаты и создающие на поверхности окрашиваемого изделия слой грунтовки.

Требования к антикоррозионным ЛКМ устанавливаются в соответствии с природой окрашиваемой поверхности, конструкцией защищаемого изделия и условиями эксплуатации, агрессивностью окружающей среды, температурой, влажностью и другими параметрами. Для получения защитных покрытий необходимо обеспечить высокую адгезию, наличие в грунтовке эффективных противокоррозионных пигментов и наполнителей, химическую инертность пленкообразующих веществ. Защитные грунтовки содержат в своем составе антикоррозионные пигменты и наполнители, пассивирующие поверхность металла. В настоящее время в качестве антикоррозионных пигментов используют главным образом соединения цинка (металлический цинк, фосфат цинка), а также некоторых других металлов. Для повышения защитных свойств в рецептуры ЛКМ вводят ингибиторы коррозии различных видов. Некоторые ЛКМ (например, меламинои мочевиноалкидные) содержат в качестве катализаторов отверждения фосфорную кислоту и ее производные, способные к преобразованию ржавчины.

Пассивация поверхности. В технике пассивацией называют технологический процесс защиты от коррозии с помощью специальных растворов или процессов, приводящих к созданию защитной оксидной пленки. Пассивация поверхности — переход поверхности в пассивное состояние, обусловленное образованием тонких поверхностных слоев соединений, препятствующих коррозии.

Существуют две разновидности процессов пассивации — химическая и электрохимическая пассивация.

Химическая пассивация — пассивация раствором на основе окисляющих агентов, способных к образованию труднорастворимых соединений (хроматы, молибдаты, нитраты в щелочной среде и др.).

Примерами химической пассивации являются процессы воронения и хроматирования.

Воронение — химический процесс получения на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна слоя оксидов толщиной 1—10 мкм.

От толщины слоя зависит его цвет, определяемый цветами побежалости, сменяющими друг друга по мере роста пленки (желтый, бурый, вишневый, фиолетовый, синий, серый). Сейчас воронение применяется преимущественно в качестве декоративной отделки.

Хроматирование — химическое пассивирование электролитически оцинкованных деталей, заключающееся в кратковременном погружении их в раствор сильных окислителей, обычно — на основе солей хрома, откуда и название, с последующей промывкой водой. Вызывает образование плотной, прочной пленки оксидов цинка на поверхности оцинкованной детали, что существенно улучшает стойкость ее к коррозии. После хроматирования оцинкованная деталь приобретает светло-желтый цвет. Для приготовления растворов для хроматирования широко используется оксид Сг0₃.

Электрохимическая пассивация — пассивация в растворах окислителей при воздействии электрического тока.

Под воздействием тока частицы оседают на поверхности защищаемого изделия, создавая защитный слой. Этот слой, состоящий из малорастворимых соединений, получается более равномерным, чем при использовании метода химической пассивации, но для крупных металлических конструкций из-за более высоких технологических затрат электрохимическая пассивация не используется.