Какие существуют способы защиты металлов от коррозии

Способы защиты металла от коррозии | Обучонок

Исследовательская работа: 

Коррозия металлов

1) Анодная защита — покрытие металла более активным металлом. Например, в гальванической паре Zn — Fe (оцинкованное железо) защищено железо, в паре Zn -Cu защищена медь. К днищам кораблей прикрепляют протекторы — слитки металла более активного, чем обшивка днища корабля. Чаще всего это — протекторная защита с помощью цинка.

Катодная защита — защита менее активным металлом (луженое железо). Например, покрытие железа оловом (луженое железо).

2) Отделение металла от агрессивной среды (окраска, смазка, покрытие лаками, эмалями). Ученые создали новое стеклокристаллическое покрытие, которое отличается стойкостью и способностью работать при более высокой, чем металлы, температуре

3) Использование замедлителей коррозии — ингибиторов. Чаще это органические вещества или неорганические соли (нитрат натрия, хроматы стронция, свинца, цинка).

4) Электрозащита — нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположном направлении. Защищаемую конструкцию присоединяют к катоду внешнего источника тока, а анод заземляют.

Так обычно защищают трубы нефтепровода, газопровода, ни в коем случае нельзя перепутать полюса тока, ошибки должны быть исключены.

5) Пассивация металлов — это образование на поверхности металла плотно прилегающего оксидного слоя, защищающего от коррозии. Например, железо пассивируют погружением изделия в концентрированную азотную кислоту. Пассивированное железо перестает взаимодействовать с кислотами с выделением водорода. Устранить пассивацию можно разрушением пленки.

6) Изготовление сплавов, стойких к коррозии. В результате снижения содержания углерода в нержавеющей стали до 0,1% стало возможным изготовлять из неё листовой прокат (коррозийнно-стойкая сталь).

Изучив сущность коррозии и её основные свойства, мы решили провести несколько опытов по выявлению причин и условий появления ржавчины, а также по изучению способов защиты от воздействия коррозии.

Получение эффекта коррозии (опыт с гвоздём)

Опыт проводился в хорошо проветриваемом помещении. Для его проведения нам понадобился металл (железный гвоздь). С помощью распылителя опрыскиваем его значительным количеством перекиси водорода. Затем посыпаем металл солью.

Делать это необходимо, пока перекись еще влажная. Процесс ржавления начинается практически сразу. После этого гвоздю нужно высохнуть естественным образом, на свежем воздухе. Таким образом, с помощью искусственной коррозии нами был получен ржавый гвоздь. Результат опыта представлен в приложении 5.

Способы защиты металла от коррозии

Опыт проводился с целью изучить народные средства по удалению ржавчины, которые безопасны и могут быть использованы в быту.

Мы взяли пять железных ржавых гвоздей и столько же пластиковых стаканов. В стаканах находились средства, которые, по нашему мнению, могли бы справиться с коррозией металла. Стакан №1 — с кетчупом, №2 — с лимонной кислотой, №3 — с уксусом, №4 — средство от ржавчины, №5 — Кока-кола. Помещаем в каждый стакан по одному гвоздю, оставляем на сутки.

По результатам опыта (приложение 6), самыми эффективными средствами оказались: средство от ржавчины (в состав которого входят различные сильные кислоты: соляная, ортофосфорная, серная, кремниевая и другие), уксус (за счёт содержания в нём концентрированной уксусной кислоты, разъедающей ржавый налет), кетчуп (благодаря разбавленной уксусной кислоте, входящей в его состав).

Заключение

Таким образом, при выполнении исследовательской работы, мы выяснили, что коррозия — явление, приносящее не только экономический ущерб, но также отрицательно влияющее на здоровье человека, приносящее ему материальный ущерб и негативно отражающееся на состоянии окружающей среды.

Было обнаружено, что с процессом коррозии, то есть разрушением изделий из металла, мы сталкиваемся в повседневной жизни. В ходе исследований, выдвинутая нами гипотеза подтвердилась — коррозия действительно подконтрольна, зная процессы и причины её возникновения. Также, с помощью опытов выявилось, что защитить металлы от коррозии можно доступными народными средствами. В эпоху современной промышленности, проблема коррозии до сих пор остается актуальной.

Для написания данной работы были использованы ресурсы сети Интернет.

Приложение 6

Источник: https://obuchonok.ru/node/4655

Протекторная защита от коррозии металлических изделий

Протекторная защита — это один из возможных вариантов защиты конструкционных материалов трубопроводов от коррозии. Применяется, прежде всего, на газопроводах и других магистралях.

Сущность протекторной защиты

Протекторная защита представляет собой использование специального вещества — ингибитора, который является металлом с повышенными электроотрицательными качествами. Под воздействием воздуха протектор растворяется, в результате чего основной металл сохраняется, несмотря на воздействие коррозийных факторов. Протекторная защита — одна из разновидностей катодного электрохимического метода.

Данный вариант антикоррозийных покрытий особенно часто применяется, когда предприятие стеснено в своих возможностях по организации катодной защиты от коррозийных процессов электрохимического характера. Например, если финансовые или технологические возможности предприятия не позволяют построить линии электропередач.

Схема протекторной защиты трубопровода

Протектор-ингибитор эффективен, когда показатель переходного сопротивления между защищаемым объектом, и средой вокруг него, не является значительной. Высокая результативность протектора возможна лишь на определенной дистанции. Чтобы выявить это расстояние, применяется определение радиуса антикоррозийного действия применяемого протектора. Данное понятие показывает максимальное удаление защищающего металла от охраняемой поверхности.

Суть коррозийных процессов сводится к тому, что наименее активный метал в период взаимодействия, привлекает к собственным ионам электроны более активного металла. Таким образом, в одно и то же время осуществляется сразу два процесса:

• восстановительные процессы в металле с меньшей активностью (в катоде);
• окислительные процессы металла анода с минимальной активностью, за счет чего и обеспечивается защита трубопровода (или другой стальной конструкции) от коррозии.

Спустя некоторое время эффективность протектора падает (в связи с потерей контакта с защищаемым металлом или же из-за растворения защищающего компонента). По этой причине возникает потребность в замене протектора.

Особенности метода

Протекторы для защиты от коррозийных процессов в условиях кислых сред лишены смысла. В таких средах растворение протектора происходит опережающими темпами. Методика рекомендуется для применения только в нейтральных средах.

В сравнении со сталью, большей активностью обладают такие металлы, как хром, цинк, магний, кадмий, а также, некоторые иные. В теории именно перечисленные металлы нужно использовать для защиты трубопроводов и других металлоконструкций. Однако тут есть ряд особенностей, зная которые, можно обосновать технологическую бессмысленность применения чистых металлов в качестве защиты.

К примеру, для магния характерна высокая скорость развития коррозии, на алюминии стремительно образовывается толстая оксидная пленка, а цинк растворяется очень неравномерно из-за своей особой крупнозернистой структуры. Чтобы свести на нет подобные отрицательные свойства чистых металлов, в них добавляют легирующие элементы. Иначе выражаясь, защита газопроводов и других металлических конструкций осуществляется за счет использования всевозможных сплавов.

Нередко применяются магниевые сплавы. Помимо основного компонента — магния — в их составе имеется алюминий (5-7%) и цинк (2-5%). Кроме того, добавляются небольшие количества никеля, меди и свинца.

Магниевые сплавы актуальны для защиты от коррозии в условиях сред, где показатель pH не превышает 10,5 единиц (традиционный грунт, пресные и слабосоленые водоемы).

Данный ограничивающий показатель связан с быстрой растворяемостью магния на первом этапе и дальнейшим появлением труднорастворимых соединений.

Обратите внимание! Магниевые сплавы часто влекут трещины в металлических изделиях и повышают их водородную хрупкость.

Для конструкций из металлов расположенных в соленой воде (например, подводном морском трубопроводе), следует применять протекторы, в основе которых находится цинк. Такие сплавы также содержат:

• алюминий (до 0,5%);
• кадмий (до 0,15%);
• медь и свинец (суммарно до 0,005%).

В водной соленой среде защита металлов от коррозии с помощью сплавов на основе цинка будет оптимальным вариантом. Однако в пресных водоемах и на обычном грунте такие протекторы очень быстро обрастают оксидами и гидроксидами, в результате чего антикоррозионные мероприятия теряют смысл.

Протекторы на основе цинка чаще используются для защиты от коррозии тех металлических конструкций, где технологические условия требуют наивысшей степени противопожарной безопасности и взрывобезопасности. Примером востребованности таких сплавов являются газопроводы и трубопроводы для транспортировки горючих жидкостей.

Кроме того, цинковые составы, в результате анодного растворения, не образуют загрязняющих веществ. Поэтому такие сплавы практически безальтернативны, когда нужно защитить трубопровод для транспортировки нефти или металлоконструкции в танкерных судах.

В условиях соленой проточной воды на прибрежном шельфе часто применяются алюминиевые сплавы. Такие составы включают кадмий, таллий, индий, кремний (в сумме — до 0,02%), а также магний (до 5%) и цинк (до 8%). Протекторные свойства алюминиевых составов близки со свойствами магниевых сплавов.

Комбинация протекторов и красок

Часто возникает необходимость защитить газопровод от коррозии не только протектором, но лакокрасочным материалом. Краска считается пассивным способом защиты от коррозионных процессов и действительно эффективна лишь, когда сочетается с применением протектора.

Такая методика сочетания позволяет:

1. Уменьшить отрицательное воздействие потенциальных изъянов покрытия металлоконструкций (отслаивание, набухание, растрескивание, вспучивание и тому подобное). Такие изъяны имеются не только в результате заводского брака, но и в связи с природными факторами.
2. Уменьшить (порой на весьма значимую величину) расход дорогих протекторов, при этом увеличив их срок эксплуатации.
3. Сделать распределение по металлу защитного слоя более равномерным.

Также стоит отметить, что лакокрасочные составы очень часто непросто наносить на определенные поверхности уже работающего газопровода, танкера или какой-то другой металлоконструкции. В таких случаях придется обойтись только защитным протектором.

Источник: https://kraska.guru/specmaterialy/korroziya/protektornaya-zashhita-metallov.html

Кузов лады весты оцинкован или нет

Очень много споров вызвано около современного автомобиля АВТОВАЗА, которым является VESTA. Многие не верят нашему автопрому и говорят что «современная генерация», это ничто иное — как продолжение таких с одной стороны «народных» ГРАНТА, КАЛИНА, ПРИОРА.

Если откинуть все остальное (техническое и дизайнерское), противники марки, зачастую вступая в спор, выносят такие факты – «сгниет за пару лет, если правильно не обработать»! Однако производитель дает гарантию – «аж в 6 лет» именно на кузов, что признаков сквозной коррозии не появится.

И вот начинает веять таким понятием как – «оцинковка», противники опять скажут, что ее там просто нет (это же ЛАДА, НЕ МЕРСЕДЕС ЖЕ), другие говорят — что она там есть и что части надежно защищены. Так где же — правда? Сегодня разложим «по полочкам» есть она там или ее нет

• Если ли на ВЕСТА – оцинковка?
• Четыре типа технологий
• Как еще защищают кузов
• Зачем грунтовка на оцинковку?
• Про мифы
• ВИДЕО ВЕРСИЯ

Начиная статью, мне хочется привести слова одного «мегаэксперта» со специализированного форума (не буду переписывать дословно), но смысл такой. Вот раньше были ВАЗ 2101 – металл качественный был, поэтому и не гнил! А сейчас не пойми что, поэтому и покрывают всякой хренью – «антикор», «оцинковка» и прочее. Сразу хочу ему возразить, эти методы являются ответами на современные дорожные условия.

Раньше когда появилась «КОПЕЙКА» машин было очень мало, помню зимы — снег с дорог практически не чистился (основные магистрали только), реагентов не было. А что сейчас – дороги даже в минус 10 какие-то мокрые, все потому что они просто улиты реагентами, которые разъедают снег и лед, соответственно и кузов, покраску и даже резину (да что говорить иногда даже сапоги сезон не ходят).

При таких условиях «2101» сгнила бы через пару лет вся! Вот и защищают современные авто, по современному, уж извините за тавтологию.

Если ли на ВЕСТА – оцинковка?

ДА есть и достаточно приличный слой. Назвать ее эталонной язык не поворачивается, но говорить что ее там просто нет – НЕЛЬЗЯ!

В целом обрабатывается все внешние части, это двери, крыша, капот, крышка багажника стойки кузова и прочее. НО ВНУТРИ (в салоне) обработки – НЕТ, только снаружи и только те части которые соприкасаются с внешней средой.

Технология, которая используется АВТОВАЗ самая дешевая и далека от эталонной, это нанесение порошкового покрытия при помощи распыления.

Четыре типа технологий

Немного о том почему цинк (Zn) защищает сталь – он цветной металл, имеет более отрицательный потенциал и коррозирует первым (то есть, разрушаясь сам защищает покрытие под собой), причем защита работает даже тогда, когда поврежден или частично разрушен.

Становится понятно, чем больше и толще слой цинка — тем дольше сохраняется кузов автомобиля и не возникают очаги коррозии

Чтобы нанести частички защитного металла на кузов существуют всего четыре основных технологии, я их буду перечислять от лучшей к худшей.

• Горячий метод.Когда полностью собранный кузов окунают в ванну заполненную цинком. Причем температура держится около 460 – 500 градусов Цельсия. Метод очень дорогой и затратный. Применяется дорогими брендами на люксовых автомобилях – PORSHE, VOLVO, сейчас на некоторых премиальных HYUNDAI и т.д.

• Гальванический метод. Метод заключается в процессе осаждения на катоде (в нашему случае часть кузова), положительно заряженных частиц (ионов) цинка из водных растворов (электролитов). Работает эта технология при пропускании через него постоянного электрического тока. Это менее затратная и более простая технология, ей пользуются Mercedes, BMW, TOYOTA, Honda, Mitsubishi, KIA и т.д.
• Цинкрометалл.Применяется в основном компанией KIA, на машинах от «С» класса. Это своеобразное пластичное покрытие, которое состоит из двух слоев.
• Холодный метод. По сути это своеобразная покраска. НА кузовные части наносится порошок, который содержит мелкие частички цинкового порошка. Применяется многими брендами (Chevrolet, KIA, HYUNDAI, TOYOTA) в том числе и АВТОВАЗ.

Как вы поняли, ВЕСТА обрабатывается именно по третьей технологии вы сами выбираете — куда и в каком объеме наносить этот слой.

Тут и проявляются минусы, а именно равномерность и толщина покрытия. Также стоит помнить этот слой не является 100% защитой от коррозии, его нужно дополнительно усиливать.

Как еще защищают кузов

Если оставить только оцинковку (которой, кстати внутри салона — НЕТ), то такой кузов долго не проживет. Ведь в полости также может попадать влага, воздух, пыль и прочее, все это может вызывать окисление и после коррозию.

Поэтому чтобы защитить внутри (в полостях) применяется грунтовка. Причем наносят ее в два слоя, ну и конечно же не кисточками, а при помощи технологии – «КАТАФОРЕЗА». Опускают кузов в ванну и в ней осаждаются частички грунта на поверхность. Причем на ЛАДА ВЕСТА таких слоев два!

Нанесение двух слоев грунта, дает хорошую защиту – ведь сталь как бы «запечатывается», доступ воздуха практически исключен

Далее на грунтованную поверхность наносится слой эмали и после финишный лак. То есть получается своего рода многослойный пирог:

Нужно отметить, что это очень хорошая защита, которая позволит кузову ходить даже в сложных условиях больше 6 лет!

Зачем грунтовка на оцинковку?

Если с внутренней стороны все понятно, там нет защитного слоя и грунт обязателен – но зачем наносить на внешнюю, где есть оцинковка?

Если вы помните — сверху я писал что чем больше слой этого цветного металла, тем дольше живет сталь кузова. ТАК ВОТ — слой который распыляется не такой большой и его дополнительно нужно укрепить.

Если верить материаловедческим справочникам, слой ЦИНКА толщиной в 100 мкм – хватит примерно на 87 лет. А толщина «холодного способа» на кузове ВЕСТА 10 мкм

То есть в идеале должно хватить на 8,7 года, то есть почти 9 лет. Однако АВТОВАЗ не дает гарантию на такой срок, вызвано это несколькими факторами:

• Нанесение идет методом распыления, и нет гарантии от брака (особенно если прокрашивается в ручную).
• Как показала практика, зачастую слой получается около 8 мкм

Таким образом и вывели гарантию на кузов в 6 лет, кстати при запуске этой модели хотели давать 4 – 5 лет. Сейчас технологии немного подтянули.

Источник: https://camaro-club.ru/vaz/kuzov-lady-vesty-otsinkovan-ili-net

Какие существуют способы защиты металлов от коррозии

Коррозия оказывает разрушительное действие на изделия из металла и сплавы. При взаимодействии с окружающей средой металлические изделия покрываются пятнами в виде ржавчины. Чем более активный металл, тем он сильнее подвержен коррозии.

Коррозия оказывает разрушительное действие на автомобили, суда, коммуникации и другие металлические изделия, что может привести к утечке нефти, газа и другим негативным последствиям. Она отрицательно влияет на здоровье человека, а продукты окисления загрязняют окружающую среду.

Недопустима коррозия в авиационной, химической и атомной промышленности. Порой затраты на ремонт металлических изделий превышают стоимость материала, который был израсходован на их изготовление.

Основные виды коррозионных процессов

Виды коррозии металлов можно разделить по следующим признакам: характеру разрушения, коррозионной среде и механизму действия.

Исходя из характера разрушений, коррозия может быть:

• сплошной. При этом она может быть равномерной и неравномерной. При равномерной разрушается вся поверхность изделия. При неравномерной появляются пятна и точечные углубления;
• межкристаллитной. В этом случае она проникает вглубь изделия по границам зерен металла;
• транскристаллитной, при этом металл рассекается трещиной через зерно;
• избирательной. Происходит разрушение одной из составляющих сплава. Например, в латуни может разрушаться цинк.
• подповерхностной. Начинается на поверхности и постепенно проникает в верхние слои металла.

Существуют следующие виды коррозионной среды:

• атмосфера;
• газ;
• почва;
• жидкость (щелочь, кислота или солевые растворы).

Механизм действия разделяет коррозию на химическую и электрохимическую.

Химической коррозией называется процесс, при котором происходит самопроизвольное разрушение металлов. Он происходит при взаимодействии металлических изделий с активно-коррозионной средой, чаще всего газовой. Эти процессы сопровождаются высокими температурами.

В результате происходит одновременное окисление металла и восстановление коррозионной среды. Химическая коррозия происходит также при взаимодействии с органическими жидкостями, например, с нефтепродуктами, спиртом и др.

Электрохимическая коррозия возникает в электролитах, например, в водных растворах. Электрохимическая реакция вызывает электрический ток, который способствует разрушению металла. В этом случае происходят как химические процессы, при которых происходит отдача электронов, так и электрические, при которых движутся электроны.

Разрушение происходит, если соприкасаются разнородные металлы. Поэтому больше подвержены разрушению металлы, в которых много примесей.

Разнородность строения металла приводит к тому, что при электрохимической коррозии образуются по законам гальваники катодно-анодные пары. Если металлические изделия отличаются друг от друга химическим составом, то на поверхности металлических изделий образуется слой ржавчины.

Эта коррозия чаще всего является причиной разрушения металлов. Ниже приведены рисунки, на которых изображен механизм действия электрохимической коррозии.

Во внешней среде наиболее активно на металлические изделия действует кислород, повышенная влажность, оксиды серы, азота, углекислый газ, грунтовые воды. Соленая вода ускоряет процесс окисления, поэтому морские суда ржавеют быстрее, чем речные.

Остановить этот природный процесс невозможно, остается только найти способы защиты от коррозии. Правда, избавиться полностью от коррозионного процесса невозможно, но эти способы помогают замедлить сам процесс.

Методы противостояния коррозионным процессам

Для защиты металлов от коррозии существуют следующие методы:

• повышение сопротивляемости металлов за счет увеличения химического состава;
• изоляция металлических покрытий от агрессивного воздействия окружающей среды;
• снижение агрессивности среды, в которой происходит эксплуатация металлических изделий;
• электрохимические, которые, благодаря законам гальваники, снижают коррозионные процессы.

Эти методы можно разделить на две большие группы. Первые два метода применяются до того, как металлические изделия будут эксплуатироваться, то есть на стадии их производства. При этом выбираются определенные конструкционные материалы для производства изделия, наносятся различные гальванические и защитные покрытия.

Последние два метода применяются при эксплуатации металлических изделий. При этом для защиты пропускается ток через изделие, снижается агрессивность среды путем добавления различных ингибиторов, таким образом, до эксплуатации само изделие предварительно никак не обрабатывается.

Методы повышения сопротивляемости

Эти методы защиты основаны на создании сплавов, которые обладают антикоррозионными свойствами. К металлу добавляются компоненты, повышающие его коррозионную стойкость. Примером может служить легирование стали хромом.

Источник: https://crast.ru/instrumenty/kakie-sushhestvujut-sposoby-zashhity-metallov-ot