Глава VIII. Коррозия металлов и сплавов

Понятие о коррозии

Почти все металлы (за исключением так называемых благородных— золото, платина, серебро) и сплавы под действием окружающего воздуха, влаги, газа, растворов кислот, щелочей и высоких темпёратур подвергаются химическим изменениям (разрушению): железо ржавеет, медь покрывается зеленым налетом углекислой меди, свинец тускнеет и т. д.

Разрушение металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней средой называется коррозией.

 

Наиболее сильно подвергаются коррозии сталь и чугун.

Убытки от коррозии металлов для народного хозяйства чрезвычайно велики. Большое количество сооружений, машин, механизмов становится негодным из-за разрушающих действий коррозии, поэтому борьба с коррозией имеет очень важное народнохозяйственное значение.

Производство коррозионностойких сплавов (например, высокохромовой и хромоникелевой стали) само по себе уже является способом борьбы с коррозией, причем наиболее эффективным.

Нержавеющие сталь и чугун, так же как и коррозионностойкие сплавы цветных металлов, являются наиболее ценным конструкционным материалом, однако применение таких сплавов не всегда возможно по причине их высокой стоимости или техническим соображениям.

Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия происходит под действием сухих газов или жидкостей неэлектролитов (бензин, масло и др.), а также при соприкосновении металлов с газами при высоких температурах.

Электрохимическая коррозия происходит при взаимодействии металлов и сплавов с жидкостями — электролитами, проводящими электрический ток (вода, пар, водные растворы солей, щелочи, кислоты и т. п.). Сюда относится также коррозия в атмосфере (атмосферная коррозия), так как воздух всегда содержит некоторое количество влаги. По характеру разрушения металла различают коррозию:

a. равномерную (сплошную), которая характеризуется разрушением металла по всей поверхности изделия равномерно (рис. 30, a), этот вид коррозии наиболее часто наблюдается у чистых металлов;

b. местную (рис. 30, б), при которой разрушение начинается на отдельных участках поверхности металла, иногда очень небольших и распространяется в глубь металла;

c. межкристаллитную (интеркристаллитная), которая распространяется в глубь металла по границам кристаллов (рис. 30, в), не вызывая заметных изменений на поверхности, и зачастую приводит к мгновенной поломке деталей в условиях эксплуатации.

Рис. 30. Виды коррозии: а — равномерная, б — местная, в -межкрнсталлнтная

В технике применяют различные способы борьбы с коррозией, основные из них:

1. вводят в состав металлического материала компоненты, повышающие коррозионную стойкость, или удаляют вредные примеси, ускоряющие процесс коррозии;

2. рациональное конструирование изделий, т. е. выбор таких форм, при которых в пазах, углах, зазорах, щелях не задерживалась бы влага;

3. защитные покрытия (металлические, неметаллические, химические).

§ 2. Металлические покрытия

Металлические покрытия применяют для защиты металлов от коррозии и с декоративной целью посредством покрытия поверхности одного металла слоем другого металла более коррозионностойкого.

Металлические покрытия наносятся разными способами: горячим, гальваническим, диффузионным и металлизацией.

 

Горячий способ применяется главным образом для стальных изделий и полуфабрикатов (лист, проволока), которые покрывают тонким слоем легкоплавких металлов — оловом (лужение), цинком (цинкование) или свинцом (свинцевание).

Очищенное изделие погружают в ванну с расплавленным металлом, который осаждается на поверхность защищаемого изделия.

Лужение используется в основном при изготовлении посуды (котлов, кастрюль и др.); цинкование — для кровельной стали, проволоки, труб, свинцевание—для химической аппаратуры и труб.

Недостатки этого способа: трудность регулирования толщины покрытия, неравномерность покрытия по толщине, невозможность защиты этим способом закаленных деталей во избежание их отпуска в процессе самого покрытия.

Гальванический способ заключается в нанесении на изделие цинка, меди, кадмия, олова, свинца, никеля, хрома и других металлов; применяется чаще, так как позволяет наносить необходимую толщину защитного слоя металла, экономно расходовать цветные металлы, не требует нагрева ванны и дает защитные покрытия хорошего качества.

Защита протекторами основана на том, что при контакте двух различных металлов, погруженных в электролит (например, в морскую воду, являющуюся проводником электрического тока), металл с более низким электродным потенциалом (протектор) служит анодом и разрушается, защищая тот металл, который является катодом. В таких условиях протектор будет постепенно разрушаться, защищая тем самым поверхность изделия. После разрушения протектора его заменяют другим. С помощью цинкового протектора защищают от коррозии в морской воде подводные части судов, винты и киль.

Металлизация заключается в нанесении расплавленного и распыленного металла на поверхность, подлежащую покрытию. Разбрызгивание капель расплавленного защитного металла по поверхности изделия производится с помощью специального аппарата-пистолета.

Защитный металл (нержавеющая сталь или цветные металлы) в виде проволоки подается в пистолет (рис. 31), где расплавляется ацетилено-кислородным пламенем или электрической дугой и сжатым воздухом выбрасывается в виде мельчайших капель на поверхность изделия.

Рис. 31. Пистолет для нанесения металлического покрытия

Металлизация удобна для защиты больших изделий и получения односторонних покрытий, недостаток ее — не обеспечивает сплошного слоя покрытия.

 

 

 

 

§ 3. Неметаллические покрытия Защита металлов от коррозии посредством нанесения на поверхность красок, лаков, эмали является самым распространенным методом. Масляные краски изготовляются растиранием сухих красок минерального или органического происхождения на высыхающих или полувысыхающих маслах или олифах.   Лаки представляют собой смолы, растворенные в маслах или других растворителях при определенных температурах. Лакокрасочные покрытия составляют около 70% всех антикоррозионных покрытий. Эмали очень стойки против атмосферной коррозии, воздействия воды, минеральных и органических кислот, растворов солей и т. д. и очень хрупки. Эмалевое покрытие наносят на поверхность химической аппаратуры и пищевой посуды. Смазки служат защитным средством при хранении и перевозках металлических изделий. При транспортировке и хранении металлических изделий широко применяются следующие смазки: а) технический вазелин — для механизмов, машин и отдельных деталей, стойкость такой смазки 6—8 месяцев; б) ружейная смазка — для смазывания обрабатываемых деталей, кратковременного предохранения от коррозии стрелкового оружия; в) пушечная смазка — для деталей оборудования, подшипников, предметов вооружения; г) антикоррозионная смазка — для стальных деталей (запасных частей). Гуммирование — покрытие металла резиной или эбонитом является очень стойким способом предохранения от коррозии аппаратуры химической промышленности и системы химво-доочистки. Химические покрытия Химическое покрытие металлических материалов заключается в том, что на их поверхности искусственно создают оксидные пленки — плотные, держащиеся на основном металле окислы, хорошо сопротивляющиеся коррозии. Стали для этой цели подвергают оксидированию или фосфатированию.