Защита от коррозии металлов: защита металла от коррозии, коррозия железа и стали, алюминия, чугуна, корозия метал

alexxlab | 05.08.1972 | 0 | Разное

Содержание

защита металла от коррозии, коррозия железа и стали, алюминия, чугуна, корозия метал

Обеспечение долговечности конструкций — понятие, включающее в себя как технологические, так и конструктивные требования.

Защита металла от коррозии — одна из главных проблем в решении этого вопроса. Под влиянием разрушительных атмосферных воздействий и агрессивных сред металлические конструкции постепенно утрачивают первоначальный внешний вид и теряют свои качества. В таких случаях очень остро встаёт вопрос о защите металла от коррозии.

Коррозия металла

Коррозией называется разрушение поверхности металлов под влиянием химического и электрохимического воздействия внешней среды. Коррозия разъедает металл, делая непригодным его дальнейшее использование и эксплуатацию. С течением времени это приводит к снижению прочности, а в ряде случаев и к разрушению металлических изделий.
Быстрота коррозионных процессов зависит от условий, в которых изготовляются и эксплуатируются изделия. Поскольку устранить атмосферное воздействие на металлические конструкции практически невозможно, то и коррозию следует признать вечным спутником металла. Процесс коррозии включает в себя четыре основных элемента. Это – катод (или электрод, на котором происходит катодная реакция), анод (или электрод, на котором происходит анодная реакция), проводник электронов (металл, проводящий электрический ток) и проводник ионов (проводящая электрический ток жидкость или электролит).

Электроды (катод и анод) являются электронными проводниками, которые соприкасаются с проводниками ионов. В проводнике ионов (электролит) возникает соответствующий электродный потенциал или электродное напряжение. Когда электроды соприкасаются между собой, то разность между электродными потенциалами действует как возбудитель коррозионной реакции. В результате образуется коррозионная пара, в которой один из электродов (анод) и разъедает металл. Все меры по защите металла от коррозии направлены на то, чтобы ослабить или не допустить образования коррозионных пар.

Важнейшим способом защиты металла от коррозии является покраска поверхности металлов специальными антикоррозионными составами.

Есть ли защита от коррозии?

Для любых металлических конструкций и условий их эксплуатации наиболее простым и доступным способом защиты от коррозии является применение специальных лакокрасочных материалов для металла.
Лакокрасочные покрытия имеют ряд преимуществ по сравнению с другими видами защитных покрытий:
• простота нанесения составов;
• возможность получения покрытия любого цвета;
• возможность обработки металлоконструкций больших габаритов и сложной конфигурации;
• дешевизна по сравнению с другими видами защитных покрытий.

Долговечность защиты металла от коррозии зависит от типа и вида применяемого лакокрасочного материала. Кроме этого, срок службы металла зависит от тщательности подготовки поверхности металла под окраску.

Защита металла от коррозии

Существует множество различных состояний поверхности металла, требующих защиты от коррозии. Возраст объекта и его расположение, качество поверхности, степень разрушения металла, количество дефектов, тип предыдущих и будущих агрессивных условий, свойства старого покрытия — все эти факторы влияют на подготовку поверхности и выбор системы защиты металла от коррозии.

Компания КрасКо предлагает целую серию лакокрасочных материалов, специально предназначенных для защиты металла от коррозии.

Нержамет — краска по ржавчине, антикоррозионная эмаль «три в одном». Эмаль наносится прямо на ржавчину. Предназначается для окраски как чистых, так и ржавых металлических поверхностей, ржавого металла.

Полимерон — износостойкая спецэмаль, антикоррозионное покрытие. Эмаль специально разработана для защиты металлических поверхностей в условиях тяжёлой промышленной атмосферы.

Сереброл — алюминиевая краска, серебристо-белая антикоррозионная эмаль. Применяется для окраски любых металлоконструкций, эксплуатирующихся во влажной атмосфере, в условиях морской и пресной воды.

Нержалюкс — антикоррозионная эмаль для цветных металлов. Применяется для окраски алюминиевых и оцинкованных поверхностей, любых других поверхностей из цветных металлов.

Цикроль — краска для крыш, краска по оцинковке. Краска применяется для окраски оцинкованной кровли, оцинкованного металла, кровельного железа, кровельной жести, металлочерепицы, водостоков, желобов, перил и других оцинкованных поверхностей.

Нержапласт — эмаль жидкая пластмасса. Образует на поверхности декоративное покрытие с эффектом пластика (жидкий пластик).

Молотекс — кузнечная краска, декоративная краска с рисунчато-молотковым эффектом.

Полиуретол — маслобензостойкая грунт-эмаль, полиуретановая двухкомпонентная эмаль.

Фосфогрунт — фосфатирование металла, антикоррозионный грунт для чёрных и цветных металлов.

Цинконол — цинконаполненный грунт, антикоррозионный грунт-протектор. Холодное цинкование металла.

Фосфомет — преобразователь ржавчины, фосфатирующий модификатор ржавчины.

Грункор – антикоррозионный быстросохнущий грунт по металлу (с фосфатом цинка).

Выбор системы защиты от коррозии

Выбор схемы защиты металла от коррозии (включая марку ЛКМ, количество наносимых слоёв и общую толщину покрытия) следует осуществлять с учётом климатических условий конкретного региона, характеристики среды эксплуатации металлической конструкции, а также с учётом условий при нанесении материала и технико-экономической эффективности данного ЛКМ. Декоративные свойства (внешний вид) системы антикоррозионной защиты определяется финишным (верхним) слоем.

Антикоррозионная защита металла и металлоконструкций — на сайте krasko.ru.

На сайте представлено множество разделов, посвященных защите металлов от коррозии (коррозия металла, коррозия железа и стали, коррозия чугуна и алюминия), которые помогут Вам осуществить правильный выбор системы защиты металла и антикоррозионного покрытия.

Специалисты Компании КрасКо внимательно выслушают все Ваши требования и подберут оптимальный вариант системы для защиты металла от коррозии на Вашем объекте.

Защита от коррозии металла: виды, способы, процесс

Человек активно использует различные виды металлов и их сплавы. Данные материалы подвержены образованию ржавчины. Для предотвращения этого используются разные методы и технологии. Высокой эффективностью характеризуется нанесение на поверхность защиты.

Специалисты «ПЗКИ» имеют большой опыт в нанесении высококачественного покрытия на металлические изделия в производственных условиях для защиты от коррозии. Подобная обработка позволяет значительно продлить срок их использования.

Виды коррозионных изменений

Существуют следующие виды коррозии:

возникающая под негативным воздействием атмосферных факторов. Сюда относится влияние кислорода с содержанием водяных паров, различных видов загрязнений действующими химическими веществами, которые ускоряют процедуру ржавления;
коррозия активно образуется под влиянием жидкой среды, на скорость окисления влияет содержание солей в воде;
срок эксплуатации конструкций, углубленных в грунт, зависит от химического состава почвы и грунтовых вод.

Способ защиты от коррозии для изделия или конструкции из металлов необходимо подбирать с учетом эксплуатационных характеристик.

Поражение ржавчиной может быть разным. Металлическая поверхность либо поражается полностью, либо повреждаются лишь ее отдельные участки. Не исключено проникновение ржавчины на месте очага поражения небольшого размера детали вглубь изделия.

Коррозия иногда встречается в виде глубоких трещин или окисления одного из элементов. Также ржавчина бывает глубинной, распространяющейся по всему объему изделия, и комбинированной.

Коррозия может появиться в результате химической реакции с активными компонентами, или в результате контакта с электролитическими средами.

Промышленные методы обработки

Промышленное покрытие металлов – защита от коррозии с гарантией. Учитывая сложность выполнения работ, такую обработку необходимо доверять исключительно специалистам с опытом.

Промышленная обработка предполагает применение метода пассивации, который подразумевает дополнение состава стали легирующими присадками. Надежная защита металла от коррозии – формирование тонкого слоя из другого металла.

Для создания электрозащиты применяют размещение анодов в виде специальных пластин вместе с элементом, требующим обработки. Замедлить или приостановить химическую реакцию позволит применение специальных веществ в виде ингибиторов.

К промышленным способам относят термообработку и формирование слоя специального лакокрасочного покрытия.

Бытовые методы защиты от коррозии

В домашних условиях распространена защита металла от коррозии с помощью нанесения лакокрасочных покрытий, которое можно выполнить самостоятельно, без привлечения мастеров. В их составе может быть силиконовая смола, полимерные вещества, ингибиторы, мелкая металлическая стружка.

В отдельную группу преобразователей коррозии относят грунтовку высокой адгезии. В составе вещества – ингибиторы, способствующие экономии финишной краски.

С помощью стабилизаторов удается добиться преобразования оксида железа в другие вещества. Отдельный вид преобразователей превращает оксид железа в соль.

Маслянистые и смолистые вещества способны обволакивать молекулы ржавчины и нейтрализовать ее.

Услуги нашей компании

Выгоднее всего заказать покрытие металла от коррозии на сайте нашего завода. Опытные специалисты применяют технологию цинкования. Процедура предотвращает окисление и появление коррозионных участков. Подобная обработка способствует увеличению срока использования изделий.

Обработкой занимаются высококвалифицированные специалисты, которые регулярно совершенствуют свои знания и навыки. Обратившись к нам, клиенты могут рассчитывать на оперативное выполнение работ вне зависимости от уровня их сложности. Справиться с задачами позволяет применение современных технологий.

Суть цинкования состоит в создании барьера между металлом и внешними факторами, приводящими к разрушению. Толщина цинкового слоя должна строго соответствовать параметрам, указанным в ГОСТе.

Основные характеристики гальванического и горячего цинкования

Учитывая экономические, экологические, технологические и физико-химические факторы, покрытию изделий от коррозии путем применения горячей технологии и гальванического цинкования нет равных.

Гальванические покрытия пластичны, образуют однородный слой на деталях. В роли анода выступает цинковая пластина, обрабатываемое изделие является катодом. Весь процесс состоит в электролизе. При расчете стоимости принимается во внимание толщина цинкового слоя.

Процедура гальванического цинкования подразумевает выполнение следующих действий:

подготовительный этап;
обезжиривание изделий электрохимическим способом;
стадия кислотного травления;
промывка водой;
процедура активации;
формирование цинкового слоя;
декапирование;
промывка;
этап пассивации;
промывание;
просушивание.

Специалисты выполняют работы под строгим контролем на каждом этапе технологического процесса защиты металла.

Характеристика обработки холодным цинкованием и никелирования

Эффективностью и простотой проведения работ характеризуется нанесение защитного покрытия изделий из металла методом холодного цинкования. Цинковый слой начинает выполнять свои функции мгновенно с момента нанесения.

Холодное или горячее цинкование активно используют в процессе выполнения ремонта. Для цинкового слоя свойственна гибкость, стойкость к механическому воздействию.

Предупредить коррозию и придать деталям из металла привлекательный внешний вид поможет никелирование гальваническим методом.

Обработанное изделие схоже с хромированным, но имеет более теплый оттенок. Никелированный слой по толщине может быть от 12 мкм до 15 мкм.

Формирование защитного слоя мастера выполняют в барабанах и на подвесах. Мы применяем химические вещества исключительно проверенных торговых марок.

Для того чтобы воспользоваться услугами наших мастеров, достаточно подать заявку на сайте компании.

Техническая консультация

Задайте вопрос нашим техническим специалистам, отправьте чертеж или сделайте заявку.

Задать вопрос

Заказать звонок

Коррозия металла – виды и способы защиты – рекомендации от ТК Газметаллпроект

Коррозийные процессы представляют наиболее реальную угрозу для металлических конструкций. Вне зависимости от толщины стали, ржавчина способна быстро привести материал в негодность. В некоторых случаях, при небольших повреждениях, развитие коррозии удается остановить, а последствия ликвидировать. Чаще всего приходится менять металлические элементы полностью. Поэтому защита стали от коррозии является первоочередной задачей при строительстве и эксплуатации конструкций.

Причины и последствия образования коррозии на металле

В идеальных условиях любой металл сохраняет свои характеристики в течение длительного периода времени. Даже если в состав материала не входят дополнительные примеси, отсутствие внешних воздействий позволяет сохранять прочность и жесткость конструкции. В реальной жизни таких условий добиться практически невозможно. Коррозийные процессы могут быть вызваны следующими причинами:

повышенная влажность воздуха, за счет которой металл постоянно подвергается значительным нагрузкам и очень быстро начинает окисляться;
выпадение осадков на незащищенную поверхность стали также влечет за собой распространение очагов коррозии;
часто причиной окисления металла являются блуждающие токи, присутствующие на поверхности изделия;
атмосфера с различным содержанием химически активных элементов также может вызвать увеличение скорости распространения коррозии.

На начальном этапе окисления на поверхности металла становятся заметны яркие пятна, впоследствии металл полностью покрывается ржавчиной. Если не обращать внимания на подобные явления, со временем коррозия проникает внутрь изделия, полностью разрушая его.

Разновидности коррозийных процессов

Коррозия стали по типу может быть химической и электротехнической. В первом случае атомы металла и окислителя вступают в реакцию и образуют прочные связи. Образовавшаяся структура не проводит электричество, в отличие от первоначального состава изделия. Для электротехнической коррозии характерно полное разложение металла, который становится непригоден в дальнейшей эксплуатации.

Кроме химической и электротехнической можно выделить и другие виды коррозии:

чаще других встречается газовая коррозия, протекающая при высокой температуре и минимальном содержании влаги в рабочей среде;
атмосферная коррозия развивается при нахождении металлического изделия в газовой среде высокой влажности;
биологические микроорганизмы также могут оказывать негативное влияние на прочность и целостность стальных конструкций, вызывая окисление материала;

при взаимодействии различных металлов, состав и стационарный потенциал которых отличается, пятна ржавчины могут появиться в точках соприкосновения изделий;
воздействие радиоактивного излучения приводит к разрушению структуры стали и развитию коррозийных процессов.

В большинстве случаев сложно выделить какой-то один вид коррозии, негативно воздействующий на состояние металлоконструкций. Разрушение и деградация стали вызвана влиянием нескольких факторов, таких как повышенная влажность, неблагоприятный состав атмосферы, биологическая активность микроорганизмов, радиационный фон. Единственным способом исключить или снизить скорость распространения коррозии является защита материала специальными составами и средствами.

Технология защиты стали от возникновения и развития коррозии

Оптимальным вариантом для исключения коррозии является использование при строительстве и монтаже специальных марок стали, неподверженных окислению. В противном случае от собственника металлоконструкций потребуется обеспечить своевременную защиту стали от окисления. Возможными вариантами подобного подхода являются:

поверхностная обработка металла специальными составами, устойчивыми к атмосферным воздействиям;
металлизация конструкций, также выполняемая поверхностным методом;
легирование стали специальными составами, особенностью которых является устойчивость к окислительным процессам;
непосредственное воздействие на окружающую химическую среду с целью изменения ее состава.

Каждая из указанных методик имеет свои достоинства и условия использования. Выбор способа зависит от текущего состояния стальной конструкции, интенсивности развития коррозии, условий эксплуатации металлических изделий.

Поверхностная обработка металла

Самым простым и наиболее распространенным способом является механическая обработка стали. Конструкция окрашивается эмалями и красками с высоким содержанием алюминия. В результате полностью перекрывается доступ окружающего воздуха к металлу. Простота и невысокая стоимость технологии являются ее основными достоинствами. К минусам можно отнести недолговечность покрытия и необходимость периодически его обновлять.

Химическая обработка металла

Отличным способом защиты стали от коррозии является ее обработка химическим способом. На поверхности создается тонкая и прочная пленка, наличие которой предотвращает проникновение к металлу влаги и других негативных сред. Технология применяется только с использованием специальных средств, а ее стоимость доступна не каждому собственнику металлоконструкций.

Металлизация и легирование

Нанесение слоя цинка, хрома, серебра или алюминия также является отличным способом обработки стали. Металлизация и легирование позволяет создать на поверхности стали дополнительный слой металла, устойчивого к воздействию окружающей среды. Способ обработки меняется в зависимости от используемого сплава, эффективность метода доказана на практике.

Изменение окружающей среды

Для многих металлоконструкций и изделий, работающих в замкнутом пространстве, гораздо выгоднее создать благоприятные условия. В таких случаях используется технология вакуумирования, в камеру закачивают различные по составу газы. В результате исключается контакт металла и окружающей среды, процессы коррозии полностью отсутствуют.

Каждая из указанных технологий имеет свой диапазон использования. При этом бороться с коррозией необходимо сразу после начала использования металлоконструкций. В противном случае окисление металла будет необратимым, изделие придется ремонтировать или полностью менять гораздо раньше требуемого срока эксплуатации.

Способы защиты металла от коррозии. Антикоррозионная защита металла.

В настоящее время проблема защиты металлоконструкций от коррозии является актуальной как в России, так за рубежом. Актуальность данной проблемы обусловлена тем, что интенсивное развитие наиболее металлоемких отраслей промышленности сопровождается быстро растущим экономическим и экологическим ущербом, наносимым коррозией металлоконструкций, оборудования и изделий.

Ежегодные потери металлов из-за коррозии в России составляют до 12% от общей массы металлофонда, что соответствует утрате до 30% ежегодно производимого металла. Резкое старение основного металлофонда усугубляется низкой степенью его возобновления и недостаточным объемом мероприятий по его реконструкции и ремонту.

Таким образом, принятие эффективных и экономичных мер для продления остаточного ресурса и повышения надежности эксплуатируемых сооружений и металлоконструкций является приоритетной задачей. Основное направление решения этой проблемы лежит в поиске оптимальных путей борьбы с коррозией.

Коррозия – это реакция металла с окружающей средой, которая вызывает измеримое изменение в материале, и может привести к ухудшению работы отдельного узла или всей конструкции, установки или изделия. Коррозия металлов может быть вызвана, как правило, реакцией окисления металла подложки с образованием окалины железа (упрощенно):

3Fe + 2O₂ Fe₃O₂

В условиях промышленной атмосферы, насыщенной промышленными газами (окислы серы, азота, углекислый газ и др.) процесс коррозии металлических поверхностей протекает еще интенсивнее. Присутствие электролитов на поверхности металла и наличие на ней разности потенциалов в различных точках являются условиями протекания реакций электрохимической коррозии. Наличие электролита и разности потенциалов в присутствии соответствующего окислителя (как правило – кислорода воздуха) приводят к образованию многочисленных очагов коррозии.

Коррозию можно классифицировать по следующим признакам:

1. по типу агрессивной среды	газовая коррозия
	коррозия в неэлектролитах
	коррозия в электролитах
	атмосферная коррозия
	подземная коррозия
	коррозия под воздействием блуждающих токов
	биокоррозия
2. по характеру разрушения	сплошная коррозия	равномерная коррозия
		неравномерная коррозия
		избирательная коррозия
	местная коррозия	язвенная коррозия
		точечная коррозия
		коррозия пятнами
		сквозная коррозия
		межкристаллитная коррозия
3. по механизму протекания процесса коррозии	химическая
	электрохимическая

Таким образом, виды коррозии металлов представлены широко, а вот методы защиты не так многочисленны:

электрохимический метод – позволяет уменьшить разрушительный процесс на основе закона гальваники;
уменьшение агрессивной реакции производственной среды;
химическое сопротивление металла;
защита поверхности металла от неблагоприятного воздействия окружающей среды.

Электрохимическая защита металлов от коррозии основана на действии электрического тока, под его постоянным воздействием коррозия прекращается.

Внедрение ингибиторов в агрессивную среду, контактирующую с металлом, позволяет снизить скорость коррозийных процессов.

Химическое сопротивление и антикоррозионная защита металла поверхности относятся к пленочным способам сохранения. Они уже могут применяться как на стадии изготовления металлоизделий, так и в момент эксплуатации. Выделяют следующие способы: лужение, оцинковку, покраску и ряд др.

Использование лакокрасочных материалов – наиболее популярный способ защиты металла от коррозии. Лакокрасочное покрытие создает защитный слой, который создает препятствие для воздействия агрессивной среды на металлоконструкцию или изделие. При этом долговечность квалифицированно окрашенных металлоконструкций и изделий повышается в 2 – 10 раз.

При правильном подборе материала и способа нанесения ЛКП обеспечивается достаточно надежная защита металлических конструкций от коррозии в атмосфере и ряде коррозионных сред (например – окраска речных и морских судов, водонапорных баков, нефтяных танков, промышленных металлоконструкций и мостов и др.)

Основными достоинствами лакокрасочных покрытий являются:

сравнительная дешевизна;
относительная простота нанесения;
легкость восстановления разрушенного покрытия
сочетаемость с другими способами защиты, например протекторной защитой, фосфатными и оксидными покрытиями;
возможность получения покрытий различных цветов, обладающих наряду с защитными еще и декоративными свойствами.

Основным недостатком лакокрасочных покрытий является их сравнительно невысокие механическая прочность и стойкость в водной среде, низкая термостойкость. Предельная температура эксплуатации ЛКП составляет 150 – 200ºС (исключение составляют покрытия на основе кремнийорганических ЛКМ).

Эффективность применения лакокрасочных покрытий целесообразна при условии долговечности эксплуатации не более 10 лет. Если требуется повышение долговечности эксплуатации металлического изделия, то следует применять комбинированные покрытия. Например, оцинковка плюс лакокрасочное покрытие. Такое покрытие позволяет увеличить срок защиты до 30 лет.

Защитное действие лакокрасочного покрытия заключаются в создании на поверхности металлического изделия сплошной пленки, которая препятствует агрессивному воздействию окружающей среды и предохраняет металл от разрушения.

В первую очередь это достигается за счет увеличения длины пути коррозионных агентов к металлической подложке – т.е. уменьшения проницаемости лакокрасочного покрытия. Существенное влияние на проницаемость пленки покрытия оказывает форма частиц пигмента в ЛКМ. Наибольшим барьерным эффектом обладают покрытия, содержащие частицы пигмента чешуйчатой формы (микрослюда, алюминиевая пудра, железная слюдка, некоторые марки микроталька и др.). Эти частицы располагаются в покрытии параллельно подложке, перекрывая ее подобно черепице и затрудняя доступ коррозионных агентов (Рис. 1).

SO₂, СО, СО₂, NO, NO_2,H₂O и др.

Металлическая подложка

Рис. 1 Увеличение длины пути агентов коррозии к подложке (барьерная защита).

Традиционно для защиты от коррозии металлической поверхности используются комплексные двухслойные покрытия, состоящие из противокоррозионной грунтовки и покрывной эмали. Грунтовка, наряду с адгезией, обеспечивает защиту металлической подложки от коррозии как за счет т.н. «барьерного эффекта» (т.е. увеличения диффузного расстояния для коррозионных агентов к поверхности металла), так и благодаря применению противокоррозионных пигментов и специальных добавок – ингибиторов коррозии. Наружный слой эмали обеспечивает окрашенному изделию защиту от атмосферных воздействий, а также надлежащий внешний вид.

Противокоррозионные пигменты по механизму защиты можно подразделить на пигменты – ингибиторы анодного процесса коррозии и ингибиторы катодного процесса коррозии. Первые предотвращают процесс ионизации металла, выделяя ионы, образующие на анодных участках пассивные пленки, изолирующие поверхность (хроматы и фосфаты металлов, свинцовый сурик, ферриты).

Вторые – пигменты-ингибиторы катодного процесса – снижают скорость диффузии коррозионных агентов к подложке за счет повышения рН на границе «лакокрасочное покрытие – подложка», в результате чего образуются плотные слои нерастворимых солей, изолирующих катодные участки (Рис. 2). К таким пигментам можно отнести пигменты, обладающие основными свойствами – крона, цинковые и свинцовые белила, различные карбонаты.

+ –

Fe Zn

Анод: Zn – 2e Zn²⁺

Катод: Н₂О + О₂ + 2e 4OH^–

Рис. 2 Ингибирование катодного процесса (протекторная защита)

Замедление скорости диффузии коррозионных агентов достигается также за счет уплотнения и ориентации пленкообразователя вблизи поверхности частиц пигмента при их взаимодействии с пленкообразователем. Такой способностью обладают пигменты, содержащие окисляющие и комплексообразующие ионы – крона, цинксодержащие пигменты и ряд других.

Пигменты, обладающие более высокой растворимостью, обеспечивают противокоррозионную защиту в начальный период эксплуатации лакокрасочного покрытия. Малорастворимые пигменты способствуют сохранению противокоррозионных свойств покрытий в ходе его длительной эксплуатации. Поэтому на практике в рецептурах противокоррозионных ЛКМ используют смеси пигментов разной растворимости.

Кроме того, ряд пигментов могут связывать коррозионно-активные газы и жидкости за счет физико-химического или химического взаимодействия с ними (технический углерод, оксид цинка, диоксид титана, цинковые крона и ряд др.).

В состав грунтовки или грунт-эмали может входить ингибитор коррозии – вещество, которое, адсорбируясь на поверхности металла, делает её потенциал положительнее, тем самым замедляя процесс коррозии. Т.е. механизм действия ингибиторов коррозии имеет электрохимическую природу.

Доминирующее положение среди ингибиторов коррозии занимают преобразователи ржавчины на основе орто-фосфорной кислоты. Это обусловлено как их низкой стоимостью, так и доступностью для рядового потребителя. Однако, такие композиционные составы не только морально устарели, но и обладают целым рядом недостатков, связанных с их применением, в первую очередь – отрицательным воздействием на здоровье человека и окружающую среду.

Известно большое количество веществ, которые можно рассматривать в качестве ингибиторов коррозии. Наиболее четко ингибиторное действие выражено у аминов (например – циклогексиламина), соединений, тиолов, мочевины сульфидов, альдегидов и др.

В настоящее время все большую популярность приобретают преобразователи ржавчины на лигниновой основе (изготавливаемые из отходов переработки растительного сырья), и различные композиционные составы на основе производных танина. Последние в основном представлены товарами, импротируемыми из Европы.

Таким образом, современные противокоррозионные лакокрасочные материалы реализуют все три механизма защиты от коррозии:

барьерный, достигаемый за счет черепичного перекрытия подложки
протекторный, основанный на использовании противокоррозионных пигментов
снижение скорости процесса коррозии при помощи ингибиторов различного состава.

ЛИТЕРАТУРА:

А.Д. Яковлев Химия и технология лакокрасочных покрытий: Учебное пособие для ВУЗов. Л.: Химия, 1981. – 352 с.

Е.Ф. Беленький, И.В. Рискин Химия и технология пигментов. 4-е изд. Л.: Химия, 1974. – 656 с.

П.И. Ермилов, Е.А. Индейкин, И.А. Толмачев Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы. Л.: Химия, 1987. – 200 с.

Е.В. Искра Лакокрасочные материалы и покрытия в судостроении: Справочник. Л.: Судостроение, 1984. – 368 с.

И.Л. Розенфельд, Ф.И. Рубинштейн, К.А. Жигалова Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М.: Химия, 1987. – 224 с.

Ф.И. Ильдарханова, К.Г. Богословский Выбор лакокрасочных покрытий для долговременной противокоррозионной защиты металлоконструкций нефтегазовой отрасли. Территория Нефтегаз, №6, 2013.

Способы защиты от коррозии

Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер.

Более всего подвержены коррозии чистые металлы. Сплавы, пластики и прочие материалы в этом отношении характеризуются термином «старение». Вместо термина «коррозия» также часто применяют термин «ржавление».

Виды коррозии

Коррозионный процесс портит жизнь людям многие века, поэтому он изучен достаточно широко. Существуют различные классификации коррозии в зависимости от типа окружающей среды, от условия использования коррозирующих материалов (находятся ли они под напряжением, если контактируют с другой средой, то постоянно или переменно и пр.) и от множества других факторов.

Электрохимическая коррозия

Коррозировать могут два различных металла, соединенных между собой, если на их стык попадет, например, конденсат из воздуха. У разных металлов различные окислительно-восстановительные потенциалы и на стыке металлов образуется фактически гальванический элемент. При этом металл с более низким потенциалом начинает растворяться, в данном случае, коррозировать. Это проявляется на сварочных швах, вокруг заклепок и болтов.

Для защиты от такого вида коррозии применяют, например, оцинковку. В паре металл-цинк коррозировать должен цинк, но при коррозии у цинка образуется оксидная пленка, которая сильно замедляет процесс коррозии.

Химическая коррозия

Если поверхность металла соприкасается с коррозионно-активной средой, и при этом нет электрохимических процессов, то имеет место т.н. химическая коррозия. Например, образование окалины при взаимодействии металлов с кислородом при высоких температурах.

Борьба с коррозией

Несмотря на то, что сгнивающие на дне моря корабли с сундуками не так уж и плохи для экологии, коррозия металлов ежегодно приносит огромные убытки людям. Поэтому неудивительно, что уже давно существуют различные методы защиты от коррозии металлов.

Различают три вида защиты от коррозии:

Конструкционный метод включает в себя использование сплавов металлов, резиновых прокладок и др.

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

Пассивная борьба с коррозией – это применение эмалей, лаков, оцинковки и т.п. Покрытие металлов эмалями и лаками направлено на изоляцию металлов от окружающей среды: воздуха, воды, кислот и пр. Оцинковка (как и другие виды напыления) кроме физической изоляции от внешней среды, даже в случае повреждения ее слоя, не даст развиваться коррозии металла, т.к. цинк коррозирует охотнее железа (см. «электрохимическая коррозия» выше по тексту).

Наносить защитные покрытия на металл можно различными способами. Оцинковку можно проводить в горячем цеху, «на холодную», газотермическим напылением. Окраску эмалями можно проводить распылением, валиком или кистью.

Большое внимание надо уделять подготовке поверхности к нанесению защитного покрытия. От того, насколько качественно будет очищена поверхность металла, во многом зависит успех всего комплекса мер по защите от коррозии.

Способы защиты металлов от коррозии

Железо и сплавы на его основе подвержены коррозии – разрушению, которое происходит вследствие химического или электрохимического взаимодействия компонентов металлов и сплавов с различными веществами окружающей среды. В результате этих окислительно-восстановительных реакций металлы связываются в оксиды, что приводит к потере их эксплуатационных свойств. Первые проявления разрушительного процесса – образование на поверхности пятен рыжего цвета. Своевременные меры по предотвращению коррозии обеспечивают значительное продление срока службы металлических изделий и конструкций.

Виды коррозии металлов

Коррозионные процессы различаются по характеру разрушения, механизму протекания процесса, типу агрессивной среды, вызывающей коррозию.

Характер разрушения

По этому признаку выделяют следующие типы коррозии:

Сплошная – равномерная или неравномерная. Затрагивает равномерно всю поверхность металлоизделия или конструкции.
Местная. Поражаются отельные участки поверхности.
Питтинг-коррозия (точечная). Поражения – отдельные, глубокие или сквозные.
Межкристаллитная. Разрушающиеся области располагаются вдоль границ зерен.

Механизм протекания коррозии

Основные типы коррозии – химическая и электрохимическая. Химические коррозионные процессы протекают в результате химреакций, при которых разрушаются металлические связи, а образуются новые – между атомами металла и окислителя. Химическая коррозия возникает при контакте металлов и сплавов со средами, не проводящими электрический ток. Она может быть жидкостной и газовой.

Газовая коррозия протекает в агрессивных газовых и паровых средах при отсутствии сконденсированной влаги на поверхности металлоизделия или металлоконструкции. Она может стать причиной полного разрушения железа и сплавов на его основе. На поверхности алюминия и алюминиевых сплавов в газовых средах образуется защитная пленка, защищающая их от коррозии. Примеры газов, которые становятся причиной возникновения химических коррозионных процессов: кислород, диоксид серы, сероводород.
Жидкостная коррозия протекает при контакте металлической поверхности с жидкими неэлектролитами – нефтью и нефтепродуктами. При наличии даже небольшого количества воды этот химический процесс легко превращается в электрохимический.

Электрохимическая коррозия возникает при контакте металлов и сплавов с жидкостями-электролитами вследствие протекания двух взаимосвязанных процессов:

анодный – ионы металла переходят в раствор электролита;
катодный – электроны, которые образовались на стадии анодного этапа, связываются частицами окислителя.

В зависимости от среды, в которой протекают электрохимические коррозионные процессы, различают следующие типы коррозии:

Атмосферная. Самая распространенная. Протекает в условиях атмосферы или другого влажного газа.
В растворах электролитов – кислотах, щелочах, солях, обычной воде.
Почвенная. Скорость процесса зависит от состава грунта. Наименее агрессивны песчаные почвы, наиболее – кислые почвы.
Аэрационная. Ее вызывает неравномерный доступ воздушной среды к разным частям изделий и конструкций.
Биологическая. Ее провоцируют микроорганизмы, которые в результате жизнедеятельности вырабатывают углекислый газ, сероводород и другие газы, вызывающие коррозионные процессы.
Электрическая. Возникает из-за блуждающих токов, которые появляются при эксплуатации электротранспорта.

Общий вывод! Коррозионные процессы активнее всего развиваются на поверхностях, удобных для отложения пыли, осадков, плохо обдуваемых воздушными струями. Поэтому они подвержены застою воздуха, накоплению и длительному сохранению на поверхности влаги.

Способы защиты металла от коррозии

На стадии производства стали в ее состав могут вводиться легирующие добавки, которые предотвращают появление очагов всех (или некоторых) видов коррозии. Таким элементом является, хром, которого должно быть не менее 13 % от общего количества всех компонентов. Для предотвращения возникновения и развития коррозии в сталях без легирующих добавок используют следующие методы антикоррозионной защиты – конструктивные, пассивные, активные.

Конструктивные

Заключаются в защите поверхности металла с помощью нетонкослойных покрытий – панелей, резиновых прокладок, заслонов. Эти способы имеют мало преимуществ: их сложно, а иногда невозможно реализовать, материалы для конструктивной защиты стоят дорого и после монтажа занимают много места. Их применяют нечасто и только в местах, где они скрыты от глаз.

Пассивные

На металлическое изделие наносится тонкослойное покрытие, которое выполняет чисто барьерные характеристики, то есть процесс защиты заключается в предотвращении контакта металла с наружной средой. Для пассивного способа защиты используют неметаллические покрытия – грунтовки, лаки, краски, эмали. После высыхания они образуют прочную и твердую пленку, имеющую хорошее сцепление с основанием.

Преимущества пассивного способа: невысокая цена и удобное нанесение покрытий, большой ассортимент составов разных цветов и характеристик, создание надежного барьера между металлом и окружающей средой. Недостатки: невысокая устойчивость к механическим повреждениям, необходимость периодически обновлять барьерный слой.

Активные (электрохимические)

Самый распространенный способ создания активной защиты для стальной поверхности – цинкование (горячее, термодиффузионное, гальваническое, холодное). Первые три технологии осуществимы только в производственных условиях. Чаще всего используется горячее цинкование. Стальной листовой прокат цинкуют на непрерывных линиях. Преимущества такого процесса: возможность получать цинковый слой достаточной толщины, высокие автоматизация и производительность процесса. В бытовых условиях применяют только холодное цинкование – нанесение на стальную поверхность цинкнаполненного материала. Обычно холодное цинкование применяют для локального восстановления цинкового покрытия.

Принцип активного защитного действия цинка заключается в том, что он обладает меньшей скоростью коррозии в данной среде, что позволяет ему обеспечить электрохимическую катодную защиту стальной основы. При нанесении на сталь цинкового покрытия цинк с железом образуют гальваническую пару, в которой цинк является более активным металлом. При контакте с влагой и другими коррозионноопасными средами цинк-анод отдает электроны, которые принимает железо-катод, что позволяет ему сохранять свои технические характеристики. Защитный процесс длится до полного исчезновения цинкового слоя.

Плюсы цинкования – долговечность и возможность добавлять цинковый слой в процессе эксплуатации изделий и конструкций. Минусы – необходимость в тщательной подготовке поверхности, обязательное соблюдении технологических правил, сложность утилизации токсичных отходов.

Коррозия металлов и способы защиты от неё

Коррозия – разрушение поверхности сталей и сплавов под воздействием различных физико-химических факторов – наносит огромный ущерб деталям и металлоконструкциям. Ежегодно этот невидимый враг «съедает» около 13 млн. т металла. Для сравнения – металлургическая промышленность стран Евросоюза в прошлом, 2014 году произвела всего на 0,5 млн. тонн больше. И это только – прямые потери. А длительная эксплуатация стальных изделий без их эффективной защиты от коррозии вообще невозможна.

Что такое коррозия и её разновидности

Основной причиной интенсивного окисления поверхности металлов (что и является основной причиной коррозии) являются:

Повышенная влажность окружающей среды.
Наличие блуждающих токов.
Неблагоприятный состав атмосферы.

Соответственно этому различают химическую, трибохимическую и электрохимическую природу коррозии. Именно они в совокупности своего влияния и разрушают основную массу металла.

Химическая коррозия

Такой вид коррозии обусловлен активным окислением поверхности металла во влажной среде. Безусловным лидером тут является сталь (исключая нержавеющую). Железо, являясь основным компонентом стали, при взаимодействии с кислородом образует три вида окислов: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Основная неприятность заключается в том, что определённому диапазону внешних температур соответствует свой окисел, поэтому практическая защита стали от коррозии наблюдается только при температурах выше 10000С, когда толстая плёнка высокотемпературного оксида FeO сама начинает предохранять металл от последующего образования ржавчины. Это процесс называется воронением, и активно применяется в технике для защиты поверхности стальных изделий. Но это – частный случай, и таким способом активно защищать металл от коррозии в большинстве случаев невозможно.

Химическая коррозия активизируется при повышенных температурах. Склонность металлов к химическому окислению определяется значением их кислородного потенциала – способности к участию в окислительно-восстановительных реакциях. Сталь – ещё не самый худший вариант: интенсивнее её окисляются, в частности, свинец, кобальт, никель.

Электрохимическая коррозия

Эта разновидность коррозии более коварна: разрушение металла в данном случае происходит при совокупном влиянии воды и почвы на стальную поверхность (например, подземных трубопроводов). Влажный грунт, являясь слабощёлочной средой, способствует образованию и перемещению в почве блуждающих электрических токов. Они являются следствием ионизации частиц металла в кислородсодержащей среде, и инициирует перенос катионов металла с поверхности вовне. Борьба с такой коррозией усложняется труднодоступностью диагностирования состояния грунта в месте прокладки стальной коммуникации.

Электрохимическая коррозия возникает при окислении контактных устройств линий электропередач при увеличении зазоров между элементами электрической цепи. Помимо их разрушения, в данном случае резко увеличивается энергопотребление устройств.

Трибохимическая коррозия

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Методы борьбы с коррозией

Выбор подходящего способа защиты поверхности от образования ржавчины определяется условиями, в которых работает данная деталь или конструкция. Наиболее эффективны следующие методы:

Нанесение поверхностных атмосферостойких покрытий;
Поверхностная металлизация;
Легирование металла элементами, обладающими большей стойкостью к участию в окислительно-восстановительных реакциях;
Изменение химического состава окружающей среды.

Механические поверхностные покрытия

Поверхностная защита металла может быть выполнена его окрашиванием либо нанесением поверхностных плёнок, по своему составу нейтральных к воздействию кислорода. В быту, а также при обработке сравнительно больших площадей (главным образом, подземных трубопроводов) применяется окраска. Среди наиболее стойких красок – эмали и краски, содержащие алюминий. В первом случае эффект достигается перекрытием доступа кислороду к стальной поверхности, а во втором – нанесением алюминия на поверхность, который, являясь химически инертным металлом, предохраняет сталь от коррозионного разрушения.

Положительными особенностями данного способа защиты являются лёгкость его реализации и сравнительно небольшие финансовые затраты, поскольку процесс достаточно просто механизируется. Вместе с тем долговечность такого способа защиты невелика, поскольку, не обладая большой степенью сродства с основным металлом, такие покрытия через некоторое время начинают механически разрушаться.

Химические поверхностные покрытия

Коррозионная защита в данном случае происходит вследствие образования на поверхности обрабатываемого металла химической плёнки, состоящей из компонентов, стойких к воздействию кислорода, давлений, температур и влажности. Например, углеродистые стали обрабатывают фосфатированием. Процесс может выполняться как в холодном, так и в горячем состоянии, и заключается в формировании на поверхности металла слоя из фосфатных солей марганца и цинка. Аналогом фосфатированию выступает оксалатирование – процесс обработки металла солями щавелевой кислоты. Применением именно таких технологий повышают стойкость металлов от трибохимической коррозии.

Недостатком данных методов является трудоёмкость и сложность их применения, требующая наличия специального оборудования. Кроме того, конечная поверхность изменяет свой цвет, что не всегда приемлемо по эстетическим соображениям.

Легирование и металлизация

В отличие от предыдущих способов, здесь конечным результатом является образование слоя металла, химически инертного к воздействию кислорода. К числу таких металлов относятся те, которые на линии кислородной активности находятся возможно дальше от водорода. По мере возрастания эффективности этот ряд выглядит так: хром→медь→цинк→серебро→алюминий→платина. Различие в технологиях получения таких антикоррозионных слоёв состоит в способе их нанесения. При металлизации на поверхность направляется ионизированный дуговой поток мелкодисперсного напыляемого металла, а легирование реализуется в процессе выплавки металла, как следствие протекания металлургических реакций между основным металлом и вводимыми легирующими добавками.

Изменение состава окружающей среды

В некоторых случаях существенного снижения коррозии удаётся добиться изменением состава атмосферы, в которой работает защищаемая металлоконструкция. Это может быть вакуумирование (для сравнительно небольших объектов), или работа в среде инертных газов (аргон, неон, ксенон). Данный метод весьма эффективен, однако требует дополнительного оборудования – защитных камер, костюмов для обслуживающего персонала и т.д. Используется он главным образом, в научно-исследовательских лабораториях и опытных производствах, где специально поддерживается необходимый микроклимат.

Кто нам мешает, тот нам поможет

В завершение укажем и на довольно необычный способ коррозионной защиты: с помощью самих окислов железа, точнее, одного из них – закиси-окиси Fe3O4. Данное вещество образуется при температурах 250…5000С и по своим механическим свойствам представляет собой высоковязкую технологическую смазку. Присутствуя на поверхности заготовки, Fe3O4 перекрывает доступ кислороду воздуха при полугорячей деформации металлов и сплавов, и тем самым блокирует процесс зарождения трибохимической коррозии. Это явление используется при скоростной высадке труднодеформируемых металлов и сплавов. Эффективность данного способа обусловлена тем, что при каждом технологическом цикле контактные поверхности обновляются, а потому стабильность процесса регулируется автоматически.⁠

5 способов предотвратить коррозию металлических деталей

Ни один металл не является полностью защищенным от угрозы коррозии. Но можно замедлить, контролировать или остановить коррозию до того, как она вызовет проблему.

Существуют практические способы предотвращения коррозии металлических деталей. Инженеры могут включить контроль коррозии в процесс проектирования. Производители могут применять защитные барьеры от коррозии. Наконец, люди, использующие деталь, могут предпринять профилактические меры, чтобы продлить срок ее службы.

Запросить цену

Что такое коррозия?

Коррозия возникает, когда металл вступает в реакцию с окислителем в окружающей его среде. Эта химическая реакция может привести к разрушению металла со временем, потускнению его внешнего вида и нарушению его структурной целостности.

Каждый тип металла имеет разные электрохимические свойства. Эти свойства определяют типы коррозии, которым подвержена деталь.Например, железные инструменты подвержены ржавчине от длительного воздействия влаги, а медная крыша потускнеет под воздействием погоды. Хотя некоторые металлы лучше сопротивляются коррозии, чем другие (в зависимости от окружающей среды), ни один из них не свободен от всех типов коррозии.

Не существует универсального решения для предотвращения коррозии металлических деталей. С таким количеством типов металлов и тысячами возможных применений производители должны использовать различные методы для предотвращения и контроля коррозии в различных металлах.

Способы предотвращения коррозии металлических деталей

Предотвращение коррозии металлических деталей учитывается на всех этапах технологического процесса, от проектирования и изготовления до отделки и обслуживания.

Запросить цену

1. Конструкция

Контроль коррозии начинается еще на стадии проектирования. Если деталь предназначена для использования в среде, подверженной коррозии, производители должны проектировать деталь с учетом этого.

Например, части, подверженные воздействию элементов, должны позволять воде и мусору стекать, а не собираться на поверхности. Чтобы уменьшить щелевую коррозию, проектировщики должны устранить узкие зазоры, которые позволяют воздуху или жидкости проникать и застаиваться. Для агрессивных сред, например, в соленой воде, может быть разумно спроектировать некоторый допуск на коррозию.

2. Защитное покрытие

Покрытия

могут обеспечить слой защиты от коррозии, действуя как физический барьер между металлическими частями и окисляющими элементами в окружающей среде.Один из распространенных методов – гальванизация, при которой производители покрывают деталь тонким слоем цинка.

Порошковые покрытия – еще один эффективный способ предотвращения коррозии металлических деталей. При правильном применении порошковое покрытие может изолировать поверхность детали от окружающей среды для защиты от коррозии.

3. Экологический контроль

Многие факторы окружающей среды влияют на вероятность коррозии. Это помогает хранить металлические части в чистом и сухом месте, когда они не используются.Если вы собираетесь хранить их в течение длительного времени, подумайте об использовании методов контроля уровня серы, хлорида или кислорода в окружающей среде.

Гальваническая коррозия возникает, когда металлические детали с двумя разными потенциалами электрода находятся в контакте с электролитом, таким как соленая вода. Это вызывает коррозию металла с более высокой электродной активностью в месте контакта. Можно предотвратить гальваническую коррозию, если хранить эти детали отдельно. Этот эффект также может работать как антикоррозионная мера, как описано ниже.

Запросить цену

4. Катодная защита

Можно предотвратить коррозию, подавая на поверхность металла противоположный электрический ток. Один из методов катодной защиты – это приложенный ток с использованием внешнего протекания электрического тока для подавления коррозионного тока в детали.

Менее сложным методом катодной защиты от коррозии является использование расходуемого анода.Это включает в себя прикрепление небольшого реактивного металла к детали, которую вы хотите защитить. Ионы металла будут течь от химически активного металла к менее активной части, уменьшая коррозию за счет меньшей части.

5. Техническое обслуживание

Защитные покрытия, контроль окружающей среды и катодная защита – эффективные способы предотвращения коррозии металлических деталей. Однако эти меры ничто без постоянного обслуживания и мониторинга. Покрытия могут со временем изнашиваться; даже небольшие зазубрины и царапины могут привести к коррозии.Обязательно содержите детали в чистоте и при необходимости применяйте дополнительную защиту.

Как предотвратить коррозию | Специальные материалы для трубопроводов

Предотвращение коррозии – это то, над чем инженеры во всем мире тратят много часов. По данным NACE International, ежегодно в мире из-за коррозии теряется около 2,5 триллиона долларов США, что составляет более 3 процентов мирового ВВП.

Хотя очевидно, что это имеет значительные финансовые последствия, опасения по поводу коррозии металла также создают проблемы для безопасности и здоровья.Это возвращает нас к тому, почему так важно стараться максимально предотвратить коррозию.

Коррозия металла – это естественное явление, для которого необходимы три условия: влажность, металлическая поверхность и окислитель, называемый акцептором электронов. Коррозия превращает поверхность химически активного металла в другую форму, которая является оксидом, гидроксидом или сульфидом. Общеизвестной формой коррозии является ржавчина.

Корродированный металл не только влияет на металлическую структуру, но также может повлиять на людей, использующих предмет или предметы, которые находятся в непосредственной близости от металла.В худшем случае коррозия металла может привести к обрушению зданий и мостов, протечкам труб и медицинским имплантантам, отравляющим кровь людей.

Хотя все металлы подвержены коррозии, некоторые металлы, например чистое железо, корродируют гораздо быстрее, чем другие. Однако железо можно комбинировать с другими сплавами, чтобы получить нержавеющую сталь, которая гораздо лучше противостоит коррозии.

Считается, что примерно 25-30% коррозии можно предотвратить с помощью подходящих методов защиты.

В целом, вы можете предотвратить коррозию, выбрав правильный тип металла, защитные покрытия, меры по охране окружающей среды, защитные покрытия, ингибиторы коррозии, металлическое покрытие и модификацию конструкции для вашего проекта.

Выберите подходящий тип металла

Один из самых простых способов предотвратить коррозию – использовать коррозионно-стойкий металл, такой как нержавеющая сталь, дуплекс, супердуплекс, никелевый сплав или 6% молибден.

Эти металлы настолько хорошо изготовлены, что обладают более высокой устойчивостью к коррозии, а их использование снижает необходимость в дополнительных мерах по защите от коррозии.

В Special Piping Materials мы поставляем продукцию, изготовленную из некоторых из наиболее эффективных доступных материалов – нержавеющей стали, дуплексной, супердуплексной, 6% молибдена и никелевых сплавов. Наши клиенты выбирают разные материалы для различных сред, при этом одним из основных факторов является вероятность коррозии.

Защитные покрытия

Другой способ предотвращения коррозии – нанесение покрытия специальной защитной краской.Лакокрасочные покрытия могут действовать как барьер, предотвращающий передачу электрохимического заряда коррозионному раствору и металлу под ним.

Другой способ сделать это – нанести порошковое покрытие на чистую металлическую поверхность. Металл нагревается, чтобы сплавить порошок в гладкую непрерывную пленку, которая действует как коррозионно-стойкий барьер. Можно использовать множество различных порошковых композиций, таких как акрил, полиэфир, эпоксидная смола, нейлон и уретан.

Меры по охране окружающей среды

Коррозия, безусловно, вызвана окружающей средой, в которой находится металл, поскольку химическая реакция, которая происходит, происходит из-за реакции металла на жидкости и газы в окружающей среде.

Таким образом, контроль за окружающей средой может помочь свести к минимуму эти реакции. Это может быть так же просто, как уменьшение воздействия дождя или морской воды, или могут быть предприняты шаги для уменьшения количества серы, хлора или кислорода в этом районе. Например, обработка воды в водогрейных котлах для регулирования жесткости, щелочности или содержания кислорода перед воздействием этой воды на металл будет иметь большое значение для предотвращения коррозии.

Жертвенные покрытия

Жертвенное покрытие для предотвращения коррозии означает покрытие металла дополнительным типом металла, который может окисляться – вы жертвуете этим верхним слоем, чтобы защитить металл под ним.

Существует два основных метода нанесения защитного покрытия:

Катодная защита: Катодная защита работает, делая сталь катодом электрохимической ячейки. Наиболее распространенным примером катодной защиты является покрытие цинком на железной легированной стали – этот процесс известен как цинкование. Цинк – более активный металл, и поэтому, когда он корродирует, он замедляет коррозию стали. Катодная защита регулярно используется для стальных трубопроводов, транспортирующих воду или топливо, резервуаров для водонагревателей, корпусов судов и морских нефтяных платформ.
Анодная защита: Анодная защита является противоположностью катодной защиты и работает, делая сталь анодом электрохимического элемента. Обычный способ сделать это – покрыть сталь из сплава железа менее активным металлом, например оловом. Олово не подвергается коррозии, поэтому сталь будет защищена, пока остается оловянное покрытие. Анодная защита часто используется на резервуарах для хранения из углеродистой стали, которые используются для хранения серной кислоты и 50% каустической соды.

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии – это химические вещества, которые выбираются для взаимодействия с поверхностью металла или окружающих газов и, следовательно, подавления электрохимических реакций, которые могут привести к коррозии.Когда они наносятся на поверхность металла, они образуют защитную пленку. Ингибиторы можно наносить в виде раствора или в виде защитного покрытия с использованием методов диспергирования.

Ингибиторы коррозии обычно наносятся с помощью процесса, известного как пассивация. Примером пассивации является Статуя Свободы, где фирменный сине-зеленый оттенок металла на самом деле защищает медь под ней.

Металлическое покрытие

Покрытие очень похоже на покрытие, поскольку на металл, который вы действительно хотите защитить, наносится тонкий слой металла.Металлический слой не только предотвращает коррозию, но и обеспечивает эстетичный внешний вид.

Есть четыре типа металлического покрытия:

Гальваника: Когда тонкий слой металла, такого как хром или никель, наносится на металл подложки через ванну с электролитом.
Механическое покрытие: включает в себя холодную сварку металлического порошка с металлом основы.
Без применения электролита: Металлическое покрытие, такое как никель или кобальт, наносится на металлическую основу с помощью неэлектрической химической реакции.
Горячее погружение: Простейший метод нанесения покрытия, при котором субстрат погружается в ванну расплава защитного металла.

Модификация конструкции

Изменение дизайна проекта может оказать значительное влияние на предотвращение коррозии, поскольку оно работает, устраняя возможные причины коррозии. Он не только препятствует коррозии, но также может значительно повысить долговечность любых защитных антикоррозионных покрытий, нанесенных на используемые продукты.

Как правило, конструкции, в которых используются металлы, подверженные коррозии, должны быть оптимизированы, чтобы гарантировать, что пыль и вода не задерживаются, поощряется движение воздуха и избегаются открытые щели.

Проектирование конструкции, обеспечивающей легкий доступ к металлу для регулярного обслуживания, также является хорошей практикой и поможет предотвратить коррозию и продлить срок службы используемых металлов.

# Специальные материалы для трубопроводов # Нефть # Газ # Нефть #OilandGas # Энергия # Коррозия # Предотвращение коррозии

Области применения материалов: коррозионная стойкость | MetalTek

Коррозия – это потеря металла из-за реакции с окружающей средой, которая измеряется как процент потери веса или как скорость проникновения коррозии, возможно, измеряемая в дюймах в год.

Коррозия может развиваться в присутствии жидкостей или газов. Это может произойти при любой температуре, хотя обычно скорость коррозии увеличивается с повышением температуры. Коррозия, связанная с жидкостями, часто вызывается примесями или микроэлементами в жидкости. Примерами этого может быть присутствие хлора, который способствует образованию соляной кислоты, или серы, которая образует серную кислоту.

Важно помнить, что любой сплав, нержавеющая сталь или другой, может подвергнуться коррозии при определенных обстоятельствах.Наличие коррозии не обязательно указывает на бракованный продукт; вместо этого он может указывать на неправильное применение этого продукта – например, использование материала, не наилучшим образом подходящего для данной среды.

Металлы, особенно нержавеющая сталь, образуют очень тонкий слой оксида хрома, который защищает внутренний металл от кислорода. Это важно, потому что кислород необходим железу для образования ржавчины / оксида железа. В общем ни кислорода, ни ржавчины. Слой пассивный – процесс известен как пассивация – и самовосстановление; если поверхность поцарапана, оксидный слой восстанавливается при наличии кислорода.

Каковы общие типы коррозии?

Существует много типов коррозии, краткое описание некоторых из них приводится ниже. Более подробная информация о типах коррозии включена в другой из этих информационных бюллетеней.

Равномерная коррозия – Коррозия, которая возникает равномерно по всем поверхностям.
Питтинговая коррозия – Локальное поражение с образованием ямок или впадин.
Щелевая коррозия – Локальная коррозия в щелях или скрытых областях.
Гальваническая коррозия – Локальная коррозия, при которой происходит обмен ионами между материалами.
Коррозионное растрескивание под напряжением – трещины возникают в определенных коррозионных средах.
Межкристаллитная коррозия – Локальная коррозия на границах зерен металла.
Высокотемпературная коррозия – Может принимать различные формы, включая:
- Окисление – Естественный процесс, при котором металл превращается в оксид (на самом деле более стабильное состояние).
- Металлическая пыль – результат высокоуглеродистой среды, когда металл превращается в порошок.
- Науглероживание – состояние сильного металлического пыления, противостоять которому разработаны нефтехимические предприятия.
- Сульфидирование – результат естественных соединений серы, обнаруженных в сырой нефти.
- Коррозия золы / солевых отложений – когда зола или соль откладываются и вступают в реакцию с защитным оксидным слоем сплава в определенных промышленных процессах.
- Коррозия расплавом солей – Расплавленные соли удаляют оксидный слой, делая металл восприимчивым к другим типам коррозии.
Атмосферная коррозия – наиболее распространенный тип коррозии (например, ржавчина на железе) является результатом естественной среды планеты, содержащей кислород и водяной пар.
Микробная коррозия – Коррозия, вызванная метаболической активностью микроорганизмов. Он может быть аэробным или анаэробным.

Каковы критерии выбора коррозионно-стойких сплавов?

Коррозионная стойкость – это способность предотвращать ухудшение окружающей среды в результате химической или электрохимической реакции.Поэтому желательные характеристики коррозионно-стойких сплавов включают высокую устойчивость к общим реакциям в конкретной среде.

Некоторые из привлекательных свойств, которыми может обладать металл:

Минимальное растворение металла в агрессивных растворах.
Высокая стойкость к местным воздействиям, будь то глубокое проникновение в локальные точечные пятна, сети локальных трещин, связанных с коррозионным растрескиванием под напряжением, или внутрикристаллитная коррозия.
Стойкость к повышенной коррозии из-за наличия приложенного или остаточного напряжения или приложения колеблющегося напряжения.
Стойкость к повышенной коррозии на границе раздела двух соприкасающихся и скользящих поверхностей под нагрузкой.
Стойкость к ускоренной местной коррозии в местах, где сопрягаемые поверхности узлов встречаются с агрессивной средой.
Устойчивость к избирательному растворению более активного компонента сплава, оставляющему слабые отложения другого материала – например, обесцинкование латуни.
Устойчивость к совместному действию различных источников коррозии.

Каковы некоторые примеры семейств коррозионно-стойких сплавов?

Нержавеющая сталь: самый распространенный из коррозионно-стойких сплавов, нержавеющая сталь, по определению, содержит минимум 10,5% хрома. Хром создает самовосстанавливающийся оксидный слой, который обеспечивает коррозионную стойкость. Многие другие характеристики и косметические особенности отделяют нержавеющую сталь от других сплавов железа.Тем не менее, следует соблюдать осторожность при выборе марки, поскольку даже незначительное количество некоторых элементов может повлиять на коррозионную стойкость.
Сплавы на основе меди: Другие желательные свойства в сочетании с коррозионной стойкостью делают сплавы на основе меди привлекательными. Отличная тепло- и электропроводность, высокие механические свойства и простота работы с материалом способствуют его использованию. Хотя есть некоторые соединения и кислоты, которые агрессивно атакуют эти материалы, они хорошо работают в воздухе, воде, соленой воде и в присутствии многих органических и неорганических химикатов.
На основе никеля: эти сплавы имеют жизненно важное значение для промышленного использования, но лишь частично из-за их превосходных коррозионных свойств. Они действительно устойчивы к коррозии в пресной воде, в нормальной атмосфере, под действием неокисляющих кислот и едких щелочей. Кроме того, они также хорошо работают в суровых условиях с низкими и высокими температурами и высокими нагрузками. Чистый никель является прочным и пластичным, но более дорогим, чем другие материалы

Что касается решения всех экологических проблем, включая экстремальные температуры или высокий износ, требования жестких коррозионных сред предполагают, что консультации со специалистами в области металлургии помогут выбрать материал, который обеспечивает необходимая производительность, сбалансированная с экономической эффективностью.

Защита от коррозии – обзор

13.2.2.1 Области применения, обусловленные морфологией

Защита металлов от коррозии – одно из наиболее широко известных применений анодных оксидов для алюминия и переходных металлов. В случае анодных оксидов на меди сообщалось о подобных исследованиях. Махмуд и др. сообщили о применении анодной пленки для защиты от коррозии, снижающей скорость коррозии в 3,5% NaCl с 0,083 (не анодированная медь) до 0.011 мм y ⁻¹. ⁶⁵ Кроме того, исследования в 2 мг л ^-1 NH ₃ водн. также снизилась скорость коррозии до 0,070 мм y ⁻¹, однако в этом случае защите пленки препятствовала вторичная реакция наросшего оксида с щелочным электролитом. Сформированная пленка состояла из зерен диаметром от 25 до 68 нм.

Xiao et al. сообщили о применении наноструктурированной оксидной пленки на меди в качестве эффективного барьера для защиты от коррозии.¹¹ В этом случае за защиту отвечает не только образование коррозионной пленки как барьера для переноса заряда, но и ее морфология, обеспечивающая гидрофобность, препятствующую контакту электролита с защищаемой поверхностью. Сначала автор исследовал влияние времени анодирования на морфологию формируемых наноигл. ¹¹ Они обнаружили, что анодирование в 2,0 М КОН, при 2 мА · см ^–2, 15 ° C позволило сформировать наноиглы, пока процесс длился не менее 5 минут.Они сообщили, что анодирование в течение 5 минут позволяет формировать редко распределенные наноиглы размером 2–4 мкм. Продление процесса до 25 мин позволяет формировать наноиглы длиной 7–10 мкм со средним диаметром 170 ± 40 нм (рис. 13.5А), а анодирование длительностью 40 мин позволяет получать наноиглы даже длиной 10–15 мкм с средний диаметр 190 ± 50 нм (рис. 13.5Б). Для повышения гидрофобности анодированной поверхности фторалкисилан, FAS-17 (2H, 2H-перфтордецилтриэтоксисилан) был связан с наноструктурированными оксидами, создавая эффект листьев лотоса (рис.13.5C и D). Исследование показало, что чем больше время анодирования (соответственно, чем длиннее наноиглы), тем больше шероховатость поверхности и угол смачивания (рис. 13.5E). Примечательно, что такие подготовленные наноструктурированные поверхности являются супергидрофобными и имеют краевые углы до 169 градусов. Такая поверхность находится в состоянии Кэсси – Бакстера, поэтому жидкость не может глубоко проникнуть в наноструктурированную пленку, препятствуя контакту жидкости с дном анодной пленки. Следовательно, было обнаружено, что такие поверхности обладают исключительными характеристиками защиты от коррозии (рис.13.5F и G). Образцы, подвергнутые анодированию в течение 40 минут и с последующей функционализацией с помощью FAS-17, были исследованы с помощью экспериментов по поляризации, сопровождаемых подгонкой графиков Тафеля и спектроскопией электрохимического импеданса (EIS) после 1 дня и 7 дней погружения в 3,5% NaCl. Было обнаружено, что после 1 дня погружения само анодирование сдвигает потенциал коррозии к более благородным значениям, с -254 до -121 мВ, что также сопровождается уменьшением плотности тока коррозии с 19,58 до 9.11 мкА см ⁻² (скорость коррозии снижается с 0,44 до 0,21 мм y ⁻¹). Функционализация с помощью FAS-17 значительно улучшила характеристики анодированных поверхностей: потенциал коррозии был смещен до −124 мВ, а плотность тока коррозии оказалась всего лишь 0,66 мкА · см ⁻² (0,016 мм y ⁻¹) . После 1 недели погружения в 3,5% NaCl характеристики коррозии все еще были удовлетворительными. Потенциал коррозии сместился до -134 мВ, а плотность тока коррозии была равна 0.99 мкА см ⁻² (0,023 мм y ⁻¹) (рис. 13.5F и G). ¹¹ Дополнительно EIS показал, что для образцов, погруженных на 1 день в 3,5% NaCl, сопротивление переносу заряда ( R _CT) увеличилось с 0,25 (чистая медь) до 0,44 кОм, когда образец анодирован, и достигает даже 2,47 кОм, когда образец анодирован. с покрытием ФАС-17. После 7 дней в 3,5% NaCl R _CT все еще остается высоким и составляет 1,91 кОм. На рис. 13.5H показано влияние pH раствора, в котором хранятся образцы с покрытием.Из него видно, что наибольшие значения краевого угла приходятся на растворы с нейтральным pH. Это также является результатом химической стабильности оксидов и гидроксидов меди в кислой и щелочной среде (по сравнению с рис. 13.1A и B). Также была исследована стабильность краевого угла смачивания воды. Наибольшее падение краевого угла за 7 дней было отмечено для 3,5% NaCl (рис. 13.5I). Тем не менее, контактный угол все еще оставался на уровне 150 градусов, что означает сохранение вполне удовлетворительных характеристик. Вода или менее концентрированный раствор NaCl (1.5%) позволил сохранить даже большие значения краевого угла смачивания. Таким образом, анодное окисление меди позволило обеспечить своеобразный синергетический эффект в защите от коррозии: образовался оксидный барьер, но и супергидрофобность наноструктур позволила сохранить удовлетворительные характеристики покрытия.

Рисунок 13.5. Изображения FE-SEM наноигл, сформированных на меди в результате анодирования в течение 25 (A) и (B) в течение 40 минут в 2,0 M KOH, при 2 мА · см ^-2, 15 ° C, их характеристики после химического связывания фторалкилсилана ( ФАС-17, 2Н, 2Н-перфтордецилтриэтоксисилан) на их поверхность (C – D), влияние времени анодирования на шероховатость поверхности и угол контакта с водой (E), характеристики защиты от коррозии образцов, анодированных на 25 (CuO NNA-1 как анодированный, CuO NNA-1-FAS, функционализированный FAS-17) и 40 мин (CuO NNA-2 как анодированный, CuO NNA-2-FAS, функционализированный FAS-17) через 1 (F) и 7 дней (G) хранение в 3.5% NaCl, а также влияние pH раствора (H) и времени воздействия различных сред (I) на угол контакта с водой.

Перепечатано с разрешения Xiao, F., Yuan, S., Liang, B., Li, G., Pehkonen, S.O., Zhang, T.J. Супергидрофобные медные поверхности, покрытые наноиглами CuO для защиты от коррозии. J. Mater. Chem. A 2015 , 3 , 4374–4388, Copyright 2015, Королевское химическое общество.

Аналогичный подход, анодирование меди и последующее химическое связывание FAS-17, был применен Jiang et al.для предотвращения осаждения CaCO ₃ в теплообменных аппаратах. ¹⁹ Медь очень часто применяется в качестве конструкционного материала в теплообменных устройствах, и очень часто неисправности устройств вызваны образованием накипи. Шкала обычно состоит из MgCO ₃ и CaCO ₃ из ионов, распространенных в пресной воде. Поэтому авторы данного исследования приложили усилия, чтобы помешать кристаллизации модельного соединения CaCO ₃. ¹⁹ Они показали, что готовые анодные нанопроволоки (анодированные в 1.0 M NaOH) являются гидрофильными: углы смачивания, измеренные для H ₂ O и CH ₂ I ₂, были равны 4,5 и 0 градусов соответственно. Однако покрытие FAS-17 увеличивало угол смачивания до 154 и 133 градусов для H ₂ O и CH ₂ I ₂ соответственно. Образованные таким образом наноиглы препятствовали контакту богатой ионами воды с поверхностью меди. Это снизило скорость кристаллизации карбоната кальция, что сильно повлияло на кинетику кристаллизации: для нефункционализированной анодированной меди через 2 часа работы 0.Было нанесено 6322 мг / см ^-2 CaCO ₃, в то время как для супергидрофобной пленки оно составило всего 0,2174 мг / см ^-2, что подтверждает отличные характеристики антинакипного покрытия. Более того, в течение примерно 1 часа после погружения образца вес не увеличивался, а скорее колебался, показывая, что поверхность материала эффективно замедляет процесс кристаллизации CaCO ₃.

Cheng et al. сообщили об анодировании медной сетки в 2,0 М КОН при 1,5 мА см ^-2.⁵³ В этом случае также чем дольше анодирование, тем больше измеренный угол контакта. После анодирования выращенные наноиглы были покрыты золотом, а затем тиолами. Карбоксильные группы находились на внешних участках нанопроволок, обеспечивая чувствительный к pH краевой угол смачивания. В качестве диафрагмы использовалась анодированная медная сетка: когда на нее помещалась капля, сетка была проницаемой для растворов с высоким pH (угол смачивания ~ 8 градусов при pH = 12), в то время как при низком pH сетка была супергидрофобной (до 153 градусов; авторы рассматривают протонирование групп –COOH как главный фактор высокого угла смачивания при нейтральном и низком pH).Кроме того, проницаемость pH была обратимой, и сообщалось, что через 3 секунды супергидрофобность превратилась в проницаемость сетки.

Еще одно приложение, в котором большая площадь поверхности вносит значительный вклад и открывает новые возможности, – это зондирование. Сатиш Бабу и Рамачандран считали продукты анодирования меди эффективным и высокоселективным сенсором глюкозы. ¹⁸ Уникальность в их отчете заключается в том, что в качестве электролита был использован оксалат калия, соль щелочного гидролиза.Кроме того, для выращивания оксида на поверхности меди применялись вольтамперометрические циклы. Применение диапазона потенциалов от -1,0 до +0,8 В относительно Ag | AgCl со скоростью 50 мВ с ^-1 позволило образовать катионы меди в различных степенях окисления, включая редко получаемый, Cu ³⁺ ( объясняется вольтамперометрическим пиком при +0,53 В). Полученный оксид имел развитую поверхность, состоящую из довольно хаотично расположенных кристаллов и нанометровых пор. Авторы заявили, что редокс-пара Cu ³⁺ / Cu ²⁺ позволяет селективно и эффективно обнаруживать глюкозу путем ее селективного окисления при 0.7 В относительно Ag | AgCl в 0,1 М NaOH. Предел обнаружения этого неферментативного сенсора составил 0,05 мкМ, а чувствительность оказалась равной 1890 мкА мМ ^-1 см ^-2. Сенсор также оказался стабильным во времени: после 1 месяца хранения в деионизированной воде чувствительность потеряла всего 2,5% от исходного значения. Кроме того, авторы исследовали селективность сенсоров и обнаружили, что ни аскорбиновая кислота, ни мочевая кислота не мешают сигналам электрохимического окисления глюкозы, несмотря на то, что оба они также подвергаются этой реакции.Авторы вышли за рамки тестов с модельными соединениями и обнаружили глюкозу в сыворотке крови человека и сообщили об удовлетворительных результатах: 0,1 мл сыворотки крови человека (трех типов) растворяли в 5 мл 0,1 М NaOH, и было проведено амперометрическое определение глюкозы при 0,7 В. аналогично результатам, полученным по результатам фотометрии – вариация была меньше 1,5%.

Предотвращение коррозии | Введение в химию

Цель обучения

Обсудите общие профилактические меры, которые можно предпринять против коррозии металлической поверхности

Ключевые моменты

Для возникновения коррозии необходимы три вещи: электролит, открытая металлическая поверхность и акцептор электронов.
Коррозию можно предотвратить, сняв одно из этих условий.
Покрытие металлической поверхности краской или эмалью создает барьер между металлом и влагой окружающей среды.
Процесс покрытия металлической поверхности другим металлом, который с большей вероятностью окисляется, называется жертвенным покрытием.

Условия

жертвенное покрытие Металлическое покрытие, которое подвержено окислению с большей вероятностью, чем металл, который оно защищает.
цинкование Для нанесения тонкого слоя металла электрохимическим способом; к гальванике.
электролит: Вещество, которое в растворе или в расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.

Анализ коррозии

Мы узнали, что для анодной и катодной стадий коррозии необходимы три вещи: электролит, открытая металлическая поверхность и акцептор электронов. Отсюда следует, что мы можем предотвратить коррозию, удалив одно из этих важных условий.Самое простое условие для удаления – это оголенная металлическая поверхность.

Создание физического барьера

Покрытие металлической поверхности краской или эмалью создает барьер между металлом и влагой в окружающей среде, тем самым устраняя возможность контакта кислорода и влаги с металлом.

Жертвенные покрытия

Процесс покрытия металлической поверхности другим металлом, который с большей вероятностью окисляется, называется жертвенным покрытием.Сталь из сплава железа, подверженная коррозии, обычно покрывается цинком, более активным металлом, в процессе, известном как цинкование. Коррозия жертвенного цинка приводит к его окислению; железо восстанавливается, что делает его катодным и препятствует его коррозии.

Оцинкованная поверхность Защита сплавов железа покрытием из более активного металла посредством процесса цинкования предотвращает коррозию сплавов.

Контраст с предыдущим сценарием можно увидеть, когда железо или железный сплав покрывают менее активным металлом, например оловом.Пока оловянное покрытие остается неповрежденным, коррозия невозможна. Однако, если оловянное покрытие ухудшится, обнажая лежащий под ним металл, произойдет коррозия. Это связано с тем, что открытое железо подвергается окислению и становится анодным. Олово принимает электроны от окисленного железа, и соблюдаются три критерия коррозии.

Катодная защита

Еще один способ защиты от коррозии – создание постоянного отрицательного электрического заряда на металле. Этот метод называется катодной защитой.Катодная защита воспроизводит эффекты жертвенного покрытия, но с более активным металлом. Источником отрицательного заряда обычно является внешний источник постоянного тока. Катодная защита используется, в частности, для защиты подземных топливных баков и трубопроводов.

Пассивация

Пассивация – это процесс, при котором на металлической поверхности образуется тонкая пленка продуктов коррозии, служащая барьером против окисления. На формирование пассивирующего слоя влияют pH окружающей среды, температура и химические условия.Статуя Свободы, например, покрыта сине-зеленой патиной, вызванной несколькими химическими реакциями, которая защищает металлическую медь под ней.

Анодирование

Анодирование – это еще одна обработка поверхности, защищающая от коррозии. Защищаемый металл покрывается специальным веществом, а электрохимические условия регулируются таким образом, чтобы в оксидной пленке металла появлялись однородные поры шириной несколько нанометров. Эти поры позволяют образовываться оксидной пленке, более толстой, чем пассивирующий слой.Полученный защитный слой очень твердый и очень эластичный.

Жертвенная защита анода

По тому же принципу, что и временное пленочное покрытие, расходуемый анод, сделанный из металла, более активного, чем металл, который вы хотите защитить, можно использовать для предотвращения коррозии металлических конструкций, погруженных в воду или заглубленных в землю. Жертвенный анод подвергнется коррозии раньше, чем металл, который он защищает. Однако, как только расходуемый анод подвергнется коррозии, его необходимо заменить; в противном случае металл, который она защищает, тоже начнет разъедать.

Катодная защита предотвращает коррозию Гальванический расходный анод, прикрепленный к корпусу корабля; Здесь протекторный анод показывает коррозию, а металл, к которому он прикреплен, – нет. Анод, кусок более электрохимически «активного» металла, прикреплен к уязвимой поверхности металла, где он подвергается воздействию электролита; потенциал уязвимой поверхности поляризован, чтобы быть более отрицательным, пока поверхность не будет иметь однородный потенциал. На этом этапе устраняется движущая сила реакции коррозии с защищаемой поверхностью.Гальванический анод продолжает корродировать, расходуя материал анода, пока в конечном итоге его не нужно будет заменить, но катодный материал защищен.

Коррозия представляет реальную угрозу целостности личного имущества, а также мостов, дорог и другой общественной инфраструктуры. Понимание и реализация стратегий предотвращения коррозии уменьшит как экономический ущерб, так и ущерб, связанный с безопасностью, связанный с процессом.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета.Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Сравнение 5 коррозионно-стойких металлических покрытий

Легкие металлы стали популярным выбором во многих отраслях промышленности. Такие металлы, как алюминий, титан и теперь даже магний, стали жизненно важными для автомобильной, аэрокосмической и многих других областей применения. Сочетание их изобилия, исключительного отношения прочности к весу и универсальности означает, что они являются предпочтительным выбором для инженеров по продукции во всем мире.

Некоторые легкие сплавы обладают превосходной коррозионной стойкостью даже в необработанном виде, но неизбежно потребуется обработка поверхности готового продукта для обеспечения рабочих характеристик, долговечности и качества. Магний известен своей плохой коррозионной стойкостью, но менее известно то, что некоторые алюминиевые сплавы, такие как 2xxx, 7xxx и другие высокопрочные семейства, содержащие медь или другие переходные металлы, также подвержены такой же чувствительности.

Выбор правильного метода защиты от коррозии важен для успешного проектирования и производства компонентов.Каждый метод имеет уникальный набор преимуществ и потенциальных проблем. Мы собрали это сравнение различных методов лечения, чтобы помочь вам найти наиболее подходящее решение для ваших нужд.

1. Анодирование

Анодирование – самый популярный метод улучшения коррозионной стойкости алюминия. Вообще говоря, он включает в себя четырехэтапный процесс для достижения защиты.

Первый этап включает погружение материала в ванну с проводящим раствором – обычно кислотную ванну с низким pH – и подключение сплава к аноду электрической цепи.При подаче электрического тока на поверхности металла происходит реакция окисления:

2Al _(S) + 6OH ^– _{(водный)} – 6e ^– Al ₂ O _{3 (s)} + 3H ₂ O _(l)

Это вызывает утолщение естественного оксида на поверхности металла, создавая защитный внешний слой оксида алюминия. Толщина покрытия может быть изменена за счет увеличения времени нанесения покрытия, что обеспечивает широкий спектр применения:

При легком нанесении может обеспечить хорошую предварительную обработку под краску или
последующих покрытий
При окрашивании можно получить особые цветовые эффекты
При нанесении тонким слоем (обычно <20 мкм) он является полупрозрачным, что
сохраняет металлический эстетический вид, при желании

Выбор толщины покрытия играет ключевую роль в определении коррозионной стойкости.В наружных условиях или при интенсивном внутреннем стрессе (например, при постоянном контакте с жидкостью) рекомендуется минимум 20 мкм. Если для слоев требуется толщина 10 мкм, более высокое напряжение может повредить материал, растрескивая защитный оксидный слой и становясь пористым.

Кроме того, механизм роста и столбчатая микроструктура вызывают растрескивание по всей толщине в углах, что ограничивает защиту кромок, обеспечиваемую слоями анодирования. Уплотнения с горячей водой могут использоваться для обеспечения более надежной защиты, но более эффективные уплотнения могут быть достигнуты за счет использования опасных химических растворов, таких как ацетат никеля или дихромат натрия.

В конечном счете, для материалов, требующих определенных эстетических качеств, при сохранении высокой устойчивости к коррозии при контакте с жидкостями, анодирование – не лучший метод повышения коррозионной стойкости.

2. ПЭО

Плазменное электролитическое окисление (ПЭО) включает использование плазменных разрядов для преобразования металлической поверхности легких металлов. Он образует твердый и плотный адгезионный оксидный слой.

Компоненты погружаются в ванну, и электрический ток используется для «выращивания» однородного слоя оксида на поверхности.ПЭО состоит из трех этапов:

Окисление подложки (как происходит в процессе анодирования)
Совместное осаждение элементов из электролита в покрытие
Модификация полученного слоя плазменным разрядом

Хотите узнать больше о методологии PEO Keronite? Щелкните ниже, чтобы загрузить бесплатный информационный документ.

PEO образует твердые, плотные и износостойкие покрытия для легких металлов, таких как алюминий, титан и магний.По сравнению непосредственно с анодированными покрытиями, PEO образует покрытия с более высокой твердостью, химической пассивностью и выгодной нерегулярной структурой пор, которая обеспечивает высокую устойчивость к деформации и более прочную адгезию.

Помимо превосходных физических и химических характеристик, процесс ПЭО может быть проведен экологически безопасным методом благодаря доброкачественным электролитам, доступным для использования, и нетоксичным побочным продуктам процесса окисления. Электролиты не содержат кислот, аммиака, тяжелых металлов и хрома, а используемые щелочные растворы с низкой концентрацией не представляют опасности и легко утилизируются.

Это означает более экологичное решение, чем альтернативы, а также ряд других преимуществ.

3. Хроматное конверсионное покрытие

Усиление контроля над производственными процессами со стороны государственных органов и регулирующих органов привело к постепенному отказу от использования хроматных конверсионных покрытий как метода защиты от коррозии, хотя это один из наиболее эффективных методов.

Химические составы конверсии хромата сильно различаются, но многие из них включают применение растворов хромовой кислоты, натрия, хромата или дихромата калия для очистки металлических поверхностей вместе с другими добавками.Использование таких добавок вызывает окислительно-восстановительные реакции на поверхности, оставляя на металле подложки пассивную пленку, содержащую оксид хрома (IV) и гидратированные соединения. Это обеспечивает высокую коррозионную стойкость и хорошо сохраняет последующие покрытия.

Высокая защита от коррозии обусловлена способностью соединений хрома (VI) восстанавливать защитную оксидную пленку на поврежденном участке покрытия, подвергающемся воздействию атмосферного кислорода. Это называется самовосстановлением. Аналогичный механизм используется для создания нержавеющей стали: хром, добавленный к сплаву, естественным образом образует на поверхности очень тонкий пассивный слой оксида хрома, предотвращая окисление железа.Это быстро восстанавливается, если поверхность повреждена, а подповерхностный хром подвергается воздействию атмосферы. Хромат также можно использовать в качестве добавки к краскам или в качестве герметика при анодировании, повышая их защиту от коррозии.

Однако в настоящее время известно, что соединения шестивалентного хрома, используемые при обработке с конверсией хромата, обладают повреждающими и канцерогенными свойствами. Побочные продукты хроматных конверсионных покрытий очень опасны, и поэтому неудивительно, что материалы, использующие этот процесс, занимают жесткую позицию.

Сегодня его использование запрещено во многих отраслях промышленности и строго регулируется. Он по-прежнему широко используется в аэрокосмической отрасли, не склонной к риску, но требует все большего изменения. К сожалению, он остается лучшим методом химической пассивации алюминия благодаря своим самовосстанавливающимся свойствам. Интенсивные исследования начались в 1980-х годах, чтобы найти альтернативы самовосстановлению без хрома, но они еще не соответствуют его общему уровню защиты. Инженеры ищут альтернативы, такие как анодирование или обработка на основе ПЭО, для повышения производительности в суровых условиях.

4. Краски

Растворы для поверхностных покрытий, такие как краски, грунтовки и другие полимерные системы, кажутся безграничными как по наличию, так и по разнообразию. Самым привлекательным преимуществом работы с красками является то, что их можно раскрашивать, обрабатывать или наносить разными способами.

Полимерные финишные покрытия также доступны в таком разнообразии и способах нанесения. Могут быть внесены альтернативные химические составы и добавки, которые обеспечивают такие свойства, как глянец, дополнительную твердость, смазывающую способность, определенные текстуры, температурную стабильность и химическую стойкость, и это лишь некоторые из них.

Краски

представляют собой относительно недорогой метод повышения коррозионной стойкости. Однако задействованные процессы крайне неэффективны; во время нанесения до 50% покрытия может испариться, а при отверждении в печи образуются вредные побочные продукты, которые опасны и дороги в утилизации в больших объемах.

Обладая превосходной химической и особенно коррозионной стойкостью, как и другие полимерные углеводороды, краски мягкие (их твердость определяется сравнением грифеля карандаша), что означает, что они легко царапаются и истираются.

5. Порошковые покрытия

Порошковые покрытия, как и краски, представляют собой еще один относительно недорогой вариант. Хотя преимущества порошковых покрытий во многом такие же, как у красок, но более толстые защитные слои можно наносить более эффективно и быстрее.

Покрытия толстые, что добавляет объемные слои (обычно вверх до 80 мкм), которые существенно повышают коррозионную стойкость материала. Стоимость этой дополнительной защиты заключается в увеличении толщины, а также в том, что эстетические эффекты не столь привлекательны и неодинаковы для разных материалов.

Заключение

В этой статье мы попытались дать краткий обзор покрытий из легких материалов для улучшения коррозионной стойкости легких сплавов. На самом деле, существуют сотни различных методов и процессов, доступных от разных поставщиков, каждый с небольшими вариациями в способах достижения результатов.

Выбор правильного покрытия жизненно важен, но непрост. Примите целостный взгляд на процесс нанесения покрытия, начиная с ранних этапов проектирования компонентов. Геометрия компонентов, обеспечение подходящего дренажа, предотвращение несовместимых комбинаций материалов и выбор сплава – все это решающие факторы.

Для достижения наилучших результатов выберите предварительную обработку, обеспечивающую хорошую адгезию к основанию и любой последующей обработке. Верхние покрытия следует выбирать с учетом их совместимости с предварительной обработкой и требуемых конечных / функциональных / эстетических свойств.

Защита от коррозии | Американская ассоциация гальванизаторов

Дом ” Горячее цинкование » Зачем указывать цинкование? » Защита от коррозии

Экстремальная коррозия Сталь

– это эффективный строительный материал в большом количестве, который обеспечивает свободу выбора при проектировании.Однако для проектов, подверженных воздействию атмосферы и других суровых условий окружающей среды, критически важно покрыть сталь для защиты от коррозии. Часто в крупных строительных проектах расчетный срок службы составляет 50–100 лет, что подчеркивает необходимость надежной и долговечной защиты от коррозии. Существует бесчисленное множество примеров, демонстрирующих доказанную защиту горячего цинкования в самых суровых условиях окружающей среды.

Причиной широкого использования горячего цинкования (HDG) является тройная защитная природа покрытия.В качестве барьерного покрытия он обеспечивает прочное цинковое покрытие с металлургической связью, которое полностью покрывает стальную поверхность и защищает сталь от коррозионного воздействия окружающей среды. Кроме того, жертвенное поведение цинка защищает сталь даже там, где происходит повреждение или незначительное нарушение сплошности покрытия. Наконец, естественное старение покрытия приводит к появлению на поверхности дополнительного слоя защиты.

Барьерная защита

Барьерная защита – это, пожалуй, самый старый и наиболее широко используемый метод защиты от коррозии.Он действует, изолируя основной металл от окружающей среды. Как и краски, горячеоцинкованное покрытие обеспечивает барьерную защиту стали. Пока барьер не поврежден, сталь защищена и коррозия не возникает. Однако если преграда будет нарушена, начнется коррозия.

Поскольку барьер должен оставаться неповрежденным для обеспечения коррозионной стойкости, двумя важными свойствами барьерной защиты являются адгезия к основному металлу и стойкость к истиранию. Плотно связанный, непроницаемый характер цинка делает цинкование очень хорошим барьерным покрытием.Кроме того, цинк вызывает коррозию примерно от 1/10 до 1/40 скорости стали в зависимости от окружающей среды, что делает скорость коррозии тонкого цинкового покрытия эквивалентной скорости коррозии гораздо более толстой стальной детали. Покрытия, такие как краска с отверстиями для штифтов, подвержены проникновению элементов, вызывающих быстрое распространение коррозии под пленкой.

Катодная защита

Гальваническая серия металлов (справа) перечисляет металлы и сплавы в порядке убывания их электрической активности.

Катодная защита – более эффективный метод противодействия коррозии.Это требует изменения элемента цепи защиты от коррозии путем введения нового элемента защиты от коррозии, что гарантирует, что основной металл становится катодным элементом схемы.

Горячее цинкование обеспечивает катодную защиту стали аналогично методу протекторного анода. В основном, металл (цинк), анодный по отношению к основному металлу (стали), помещается в цепь для коррозии вместо основного металла. Гальванический ряд металлов – это список металлов, упорядоченный по их электрохимической активности в морской воде (электролите).Такое расположение металлов определяет, какой металл будет анодом и катодом, когда они будут помещены в электролитическую ячейку. Металлы, расположенные выше в списке, анодны по отношению к металлам, расположенным ниже, что означает, что они обеспечивают катодную или защитную защиту, когда они соединены.

Из списка очевидно, что в случае горячего цинкования цинк будет защищать преимущественно от коррозии, чтобы защитить нижележащую стальную основу. Фактически, катодная защита HDG гарантирует, что даже если покрытие будет повреждено до такой степени, что обнажится оголенная сталь (до дюйма в диаметре), коррозия не начнется до тех пор, пока не будет израсходован весь окружающий цинк.

Цинк горячеоцинкованного покрытия пожертвует собой ради защиты основной стали до тех пор, пока весь окружающий цинк не будет израсходован.

Цинк Патина

В отличие от барьерной и катодной защиты, которые противостоят коррозии самой стали, цинковая патина защищает цинковое покрытие. Цинк, как и все металлы, начинает разъедать при контакте с атмосферой. Таким образом, только что оцинкованная сталь подвергается естественному выветриванию, когда она подвергается влажным и сухим циклам окружающей среды.

Когда оцинкованные покрытия подвергаются воздействию свободного потока воздуха, образование цинковой патины начинается с тонкого слоя оксидов цинка. Затем, когда изделие подвергается воздействию влаги (дождь, роса, влажность), частицы оксида цинка вступают в реакцию с водой с образованием пористого гелеобразного гидроксида цинка. Затем во время сухих циклов диоксид углерода вступает в реакцию с гидроксидом цинка и превращается в тонкий, плотный и плотно прилегающий слой карбоната цинка.Скорость образования патины варьируется в зависимости от условий окружающей среды, но обычно для полного развития требуется примерно 6-12 месяцев.

Полностью проявленная патина – это пассивная, стабильная пленка, которая прилипает к цинковой поверхности и не растворяется в воде, поэтому не смывается дождем или снегом. Из-за этого цинковая патина очень медленно корродирует и защищает гальваническое покрытие под ней, замедляя скорость коррозии примерно до 1/30 скорости стали в той же среде.По мере развития цинковой патины оцинкованное покрытие приобретает матово-серый цвет.

Образование цинковой патины имеет решающее значение для длительной коррозионной стойкости горячего цинкования.