Защита металлов от коррозии

Выделяют две большие группы методов защиты от коррозии.

1. Пассивная защита металла.

2. Активная защита металла.

Рассмотрим эти методы подробнее.

1. Пассивная защита металлов. Заключается в изолировании поверхности металла или сплава от внешней среды. Внешнее покрытие должно обладать определенной устойчивостью к коррозионной среде, обладать высокой адгезией к поверхности металла.

Существуют следующие разновидности изолирующих покрытий.

· Защитные органические покрытия. К ним относят защитные краски и лаки. Лак представляет собой смесь производных непредельных кислот с небольшой добавкой сиккативов – солей органических кислот и d-металлов. Под действием кислорода воздуха протекает реакция полимеризации, и на поверхности покрытия формируется пленка полимерного органического вещества. Краска представляет собой тонкую эмульсию полимера и красителя в масле или воде. После нанесения покрытия происходит высыхание краски, т.е. удаление растворителя, а на поверхности остается тонкая пленка полимеров.

Кроме этих защитных покрытий можно использовать прямое нанесение расплавов или растворов полимеров на металлы. Применяют полиэтиленовые, полиоксиметиленовые, поливинилхлоридные покрытия на металлических трубах, используемых для транспортировки газов и нефтепродуктов. Относительно недавно предложено наносить полимеры методом электрохимически инициируемой полимеризации, при этом полимер связывается с поверхностью металла не за счет межмолекулярных сил, а обычной ковалентной связью, поэтому такое покрытие более прочно соединено с металлом.

· Защитные покрытия из неорганических веществ. В этом варианте проводят химическую модификацию поверхности металла путем обработки различными реагентами.

Широко распространено оксидирование – нанесение на поверхность оксидных слоев. Этот метод применяется для защиты алюминия. Поверхность алюминия покрыта очень тонкой оксидной пленкой толщиной в несколько долей микрона. Путем специальной обработки толщина пленки может быть увеличена до нескольких микрон. Различают химическое оксидирование, которое протекает в водных растворах окислителей (K₂Cr₂O₇, CrO₃); термическое оксидирование, которое протекает под действием кислорода при высокой температуре; электрохимическое оксидирование, которое проводят в электролитических ваннах под действием электрического тока. При электрохимической обработке деталь используется в качестве анода.

Кроме оксидирования применяют также азотирование – насыщение поверхностного слоя азотом. При этом не только возрастает коррозионная устойчивость, но и термическая стабильность сплавов.

Фосфатирование – процесс осаждения малорастворимых фосфатов на поверхности металла. Используется не столько для защиты поверхности от коррозии, сколько для формирования шероховатой поверхности перед окраской металла защитными красками. Фосфатирование осуществляют химическими или электрохимическими методами.

· Защитные покрытия из металлов. Металлические защитные покрытия делят на две группы – катодные и анодные. Пассивной защитой является катодное покрытие. В этом случае на защищаемый металл наносится слой металла, имеющего более положительное значение стандартного окислительно-восстановительного потенциала. Для железа катодным защитным покрытием является, например, олово: , а . Поэтому при контакте этих металлов олово будет являться катодом, а железо – анодом. Таким образом олово будет защищать железо до тех пор, пока будет сохранятся целостность покрытия. При нарушении целостности покрытия скорость коррозии железа будет значительно выше, чем без олова.

Широко используют хромирование. Помимо низкой химической активности хромовое покрытие обладает декоративными свойствами.

2. Активная защита металлов. Активная защита металлов от коррозии осуществляется металлами с более отрицательными значениями стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. Для железа широко используется цинкование – нанесение цинка на поверхность. , а . Поэтому Zn будет являться анодом и разрушаться при контакте с коррозионной средой, а железо будет катодом и до тех пор, пока сохраняется некоторое количество цинка, железо разрушаться не будет.

Недостатком применения цинкового покрытия является высокая токсичность ионов Zn²⁺.