На металлы, а также на некоторые другие материалы, применяемые для создания инструментов и конструкций, разрушительно воздействует окружающая среда. Одна из причин порчи таких изделий — коррозия.
На протяжении веков строительные конструкции и механизмы выполняются из таких производных железа, как сталь и чугун. Несмотря на всю их прочность, эти материалы подвержены такому виду коррозии, как ржавление, поэтому требуют принятия мер по их антикоррозионной защите. Такая борьба с порчей чугунных и стальных изделий до сего дня остается важной задачей производства и эксплуатации.
К счастью, к настоящему времени человечество освоило разнообразные методики защиты от коррозии, которые применяются в зависимости от условий эксплуатации и хранения изделия, его назначения, а также предъявляемых к изделию требований. Основными методами предотвращения ржавления являются:
- нанесение защитных покрытий (металлических и неметаллических);
- применение ингибиторов коррозии;
- химическая, а также электрохимическая защита.
Давайте рассмотрим данные технологии подробнее.
Металлические покрытия для защиты от коррозии
Сегодня защита металлических поверхностей от повреждающего влияния внешней среды посредством нанесения покрытий из других металлов применяется широко и повсеместно. К примеру, именно так защищаются детали механизмов, элементы приборов, металлоконструкции. Эффективную защиту обеспечит металл, имеющий хорошую стойкость к определенной агрессивной среде. Кроме того, металлические покрытия способствуют повышению износостойкости.
Существуют 2 основных варианта металлических покрытий: катодное и анодное.
Катодные покрытия предполагают формирование механической защиты и образуются при участии металлов, обладающих электродным потенциалом, который в электролитической среде больше потенциала основного металла. Например, для создания катодного покрытия изделий из стали применяются медь, олово, никель.
Если применяется анодное покрытие, металлические поверхности защищают посредством металла, который имеет больший отрицательный потенциал. Отметим, что срок службы подобных покрытий увеличивается с возрастанием толщины покрытия увеличивается. Для стали, богатой углеродом, защищающее покрытие образуется с помощью цинка, и кадмия. Листовая сталь обычно защищена именно цинковым покрытием.
Такие металлические покрытия наносятся на защищаемые изделия различными методами, при этом наиболее распространенными из них являются:
- горячий метод,
- гальванизация,
- плакирование,
- металлизация,
- напыление.
Когда применяется горячий метод нанесения, все изделие помещается в емкость с расплавленным до жидкого состояния металлом, затем вынимается и охлаждается. Этот способ применим для цинкования и лужения (покрытие цинком и оловом соответственно). Такое горячее цинкование применяют, например, для обработки кровельного железа, проволоки и труб, лужение чаще используют для защиты внутренних поверхностей различных пищевых емкостей.
Методика гальванизации основана на физических законах, действующих для прохождения тока через электролит. В качестве катода выступает защищаемое изделие, а анодом становится металл, который необходимо нанести. Когда через электролит пропустить ток, анод начинает растворяться в электролите, и катионы перемещаются на поверхность изделия. Гальванизация позволяет наносить покрытия из металлов на разные изделия, при этом толщина покрытия может варьироваться в больших пределах.
Плакирование (термомеханическое покрытие металлических изделий) предполагает совместную горячую прокатку изделия и наложенного защитного металла, надежное сцепление обеспечивается процессом диффузии под влиянием высокого давления и температуры.
Неметаллические антикоррозионные покрытия
Материалом подобных покрытий служат краски, эмали, лаки, пластики, смазки и прочие материалы как органического, так и неорганического происхождения. На сегодня такая антикоррозионная защита может быть признана самой популярной. Также, неметаллические покрытия обладают рядом важных преимуществ по сравнению с металлическими — в частности, они могут быть с легкостью нанесены на изделие и почти так же легко удалены, не оказывают негативного влияния на основные свойства металла, при этом относительно дешевы.
При адекватном выборе лакокрасочных материалов, а также при соблюдении технологии нанесения указанные покрытия могут защищать изделие до 5 лет. Наша компания предлагает большой модельный ряд оборудования для окраски и нанесения защитных покрытий.
Особая разновидность неметаллических покрытий — консервационные смазки, наносимые на изделия, ожидающие длительного хранения или транспортировки. Подобные антикоррозионные смазки могут много раз обновляться при необходимости.
Ингибиторы коррозии и химическая защита
Развитию процессов ржавления можно эффективно противостоять, применяя ингибиторы коррозии. При ингибировании (то есть угнетении) коррозии в агрессивную среду в небольших количествах вводятся особые вещества, которые уменьшают скорость коррозии или препятствуют ее возникновению. Сфера применения ингибиторов коррозии довольно обширна: тепловые коммуникации, трубопроводы, химическая промышленность, нефтедобыча и т. д.
К современным техникам химической защиты относится искусственное создание на металлической поверхности защитных пленок (к примеру, оксидных). Эти тонкие пленки создаются посредством воздействия на изделие сильных химических реагентов. Процесс создания оксидных пленок называют оксидированием, оно используется для защиты поверхностей из алюминия и магния, а также сплавов этих металлов.
Еще одним способом химической защиты является фосфатирование, то есть наведение пленок из фосфатов марганца и железа. В данном случае образуются пленки еще более прочные, чем оксидные.
Другие способы антикоррозионной защиты
Иногда для защиты металлических поверхностей применяются протекторы, что является одной из разновидностей электрохимической защиты. Данный метод используют, когда предстоит обеспечить защиту конструкций, контактирующих с электролитом.
В этом случае к поверхности конструкции прикрепляют протекторы (то есть пластины из металла, обладающего меньшим в сравнении с защищаемой поверхностью электродным потенциалом). Формируется гальваническая пара «протектор (анод) + изделие (катод)». Однако со временем протектор разрушается и требует замены. Подобным образом создают защиту корпусов морских кораблей и подводных лодок. При этом протектором обычно служат цинковые пластины. Используется данный способ и при поддержании в надлежащем состоянии подземных трубопроводов.
Еще одним современным методом защиты от коррозии является легирование, поскольку сталь гораздо лучше сопротивляется повреждающему воздействию агрессивной среды при добавлении в ее состав хрома и некоторых других веществ. Так, устойчивость сталей к кислотам повышается при добавлении никеля, а если добавить медь, возрастет сопротивляемость коррозии в кислых средах и при высоких температурах.
Антикоррозионная защита металлических изделий и сооружений имеет огромное значение, поскольку существенно увеличивает срок эксплуатации и повышает надежность механизмов и важных металлических сооружений (в том числе железных дорог и мостов, линий электропередач, газо- и нефтепроводов и т. д.).
