Защита металла от коррозии: виды и способы

Виды коррозии

Для успешной борьбы с коррозией необходимо знать, каких типов она бывает:

Атмосферная. Окислительный процесс начинается в результате контакта металла с кислородом и водяными парами, которые содержатся в воздухе. Скорость протекания данного процесса также зависит от химически активных веществ, содержащихся в воздухе.
Жидкостная. Встречается на металлических изделиях, погруженных в воду. Если в воде содержится соль, особенно морская, то процесс окисления ускоряется.
Почвенная. Появляется на металлических предметах, расположенных в грунте. Грунт является агрессивной коррозионной средой, в состав которого входит большое количество элементов. Агрессивность определяется составом почвы, pH, влажностью, электропроводностью.

При выборе способа защиты от коррозии обязательно необходимо учитывать, в какой среде находится конструкция из металла.

Причины образования ржавчины на чугуне

Вопреки тому, что изделия из чугуна отличаются повышенной прочностью, они принадлежат к категории чёрных металлов, которые больше всего склонны к образованию ржавчины.

Вследствие окисления металла, которое происходит в результате взаимодействия кислорода с водой, а также при использовании химических веществ, образуется ржавчина.

Наиболее подверженной к образованию ржавчины является углеродистая сталь.

Главные причины возникновения коррозии на чугуне:

Некачественный материал. Для уменьшения стоимости изготовления из чугуна, некоторые предприятия грешат применением дешёвых материалов и различных примесей, чтобы уменьшить количество чистого металла.
Не правильный уход. Ржавчина может проявлять при условии, если не вытирать влагу с вымытой сковородки из чугуна, а также в неотапливаемых помещениях с повышенной влажностью воздуха. Ржавые пятна образуются и в том случае, если горячий чугун мыть холодной водой.
Редкое применение в быту. Если чугун продолжительное время не используется, то увеличивается вероятность образования ржавчины.
Нехватка масляного покрытия на поверхности. Перед первым использованием, а также в дальнейшем, рекомендуется смазывать поверхность растительным маслом, которое защищает утварь от ржавления.

Характерные типы поражения ржавчиной

Выделяют следующие типы разрушений:

поверхность полностью или частично покрыта ржавчиной;
видны небольшие пятна ржавчины, которые проникают точечно внутрь предмета;
разрушение в виде глубокой трещины;
происходит разрушение одного из металлов в составе сплава;
наблюдается глубинное проникновение по всей поверхности;
возможно сочетание нескольких приемов.

По способу взаимодействия металла с внешней средой выделяют химическую коррозию и электрохимическую. В первом случае ржавчина не связана с воздействием электрического тока, а во втором – происходит взаимодействие металлической поверхности с электролитом.

Виды и методы нанесения защитных покрытий.

Классифицируют защитные покрытия по группам: на неорганической основе и на органической. К первой относятся металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.) и их сплавы (например, бронза или латунь), неорганические оксидные и солевые пленки. Во вторую входят покрытия на основе лаков, красок, эмалей, полимеров, пластмасс, резины.

Различаются методы антикоррозионной технологии защитных покрытий.

Горячий способ. Процесс представляет собой окунание изделия в емкость с жидким металлом, имеющим температуру плавления ниже, чем у покрываемого металла (оцинковка, лужение, алитирование, свинцевание).
Гальванизация (электролитический метод). Защитный металл или сплав осаждается на обрабатываемую поверхность при пропускании тока через электролит в виде водных растворов их солей (оцинковка, кадмирование, никелирование, хромирование).
Плакирование (термомеханический метод). При этом способе на поверхность защищаемого металла наносят пластины защитного материала, а затем подвергают горячей прокатке, получая прочное соединение из нескольких слоев.
Метод диффузионной обработки (алитирование, хромирование, силицирование).
Металлизация. На основной металл при помощи воздушной струи распыляют расплавленное защитное покрытие. Защита металла от коррозии методами металлизации является одним из наиболее надежных способов предотвращения коррозии стали. Защитные свойства цинка, алюминия или их сплавов гарантируют антикоррозионную защиту не менее 20 лет. Проводить электродуговую металлизацию можно как в условиях стационарного производства (в цеху), так и после монтажа или во время ремонта металлоконструкций.

В мировой практике сегодня преобладают в основном более технологичные процессы напыления защитного слоя металлов, например, высокоскоростное, плазменное (с использованием аргона, азота, гелия), детонационное и газопламенное напыление, а также электродуговая металлизация и наплавка.

Существует немало других способов обработки изделий, после чего они становятся более устойчивы к коррозии и приобретают привлекательный вид. К таким методам можно отнести оксидирование, анодирование, воронение.

Для многих изделий важным является привлекательный внешний вид, который можно получить путем нанесения декоративно-защитных покрытий – никелирования, хромирования, серебрения, золочения. Например, на латунном изделии можно путем пассивирования получить защитную пленку, имитирующую позолоту.

Придание эстетичного вида и эффективную защиту от негативного воздействия влаги придают металлам и неметаллические защитные покрытия. Самым простым и доступным методом борьбы с коррозией является покрытие металлоконструкций ЛКМ, причем многие из них можно наносить прямо «на ржавчину» без предварительной зачистки поверхности.

Не так давно появилась на российском рынке технология керамического покрытия с использованием гибридных эпоксидных эфиров и микро частиц цинка с добавлением микросферической керамики.

Способы защиты от коррозии

Промышленные

Промышленные способы защиты металлоконструкций от ржавчины включают в себя:

Термическую обработку.
Лакокрасочное покрытие. В данном случае покрытие должно быть сплошным, газо- и водонепроницаемым, обладать механической прочностью, твердостью, быть эластичным.
Легирование металлов. Один из наиболее эффективных способов. Процесс легирования подразумевает добавление в состав сплава легирующих элементов. Это способствует пассивации металла, то есть у сплава появляется устойчивость к образованию ржавчины.
Использование другого металла для защиты поверхности. Наносится тонкий слой металла (Al, Zn, Co) с помощью специального оборудования при соблюдении определенной температуры и давления.
Электрозащиту. Вблизи металлической детали устанавливают пластины из другого металлического элемента или сплава (аноды). Течение тока в электролите проходит через данные пластины, а не через изделие. Данный способ нередко применяется для защиты подводных деталей морского транспорта и буровых платформ.
Применение ингибиторов. Это особые вещества, способные приостановить химическую реакцию.

Это далеко не весь список возможных способов защиты от ржавчины. Многое зависит от того, в какой среде будет находиться конструкция из металла.

Бытовые

Бытовые способы в основном сводятся к нанесению лакокрасочных покрытий. Можно воспользоваться:

разными полимерами;
металлической пудрой;
силиконовой смолой;
ингибиторами.

Отдельно стоит сказать о составах, которые наносятся на участки, затронутые коррозией. Преобразователи позволяют восстановить металл из окислов и предотвратить дальнейшую химическую реакцию.

Выделяют следующие группы преобразователей:

Стабилизаторы, с помощью которых оксиды железа преобразуются в другие вещества.
Преобразователи оксидов железа в соли. После нанесения образуется защитный барьер путем преобразования продуктов коррозии.
Грунты, обладающие высокой адгезией. Покрывают ими уже защищенную поверхность. Благодаря грунту можно сэкономить на финишной краске, поскольку в составе содержатся ингибирующие вещества.
Смолы и масла, оказывают нейтрализующее действие на частички ржавчины путем обволакивания.

Коррозия металла и способы защиты от нее

Как защитить металл? Коррозия металлов и способы защиты от нее существует много. Чтобы предохранить металл от ржавчины, используют промышленные методы. В бытовых условиях применяются различные силиконовые эмали, лаки, краски, полимерные материалы.

Промышленные

Защиту железа от коррозии можно подразделить на несколько основных направлений. Способы защиты от коррозии:

Пассивация. При получении стали добавляют другие металлы (хром, никель, молибден, ниобий и другие). Они отличаются повышенными качественными характеристиками, тугоплавкостью, устойчивостью к агрессивным средам и т.д. В результате образуется оксидная пленка. Такие виды стали называют легированными.

Покрытие поверхности другими металлами. Методы защиты металлов от коррозии используются разные: гальваника, погружение в расплавленный состав, нанесение на поверхность с помощью специального оборудования. В результате образуется металлическая защитная пленка. Чаще всего применяются для этих целей хром, никель, кобальт, алюминий и другие. Используют и сплавы (бронзу, латунь).

Использование металлических анодов, протекторов, чаще из магниевых сплавов, цинка или алюминия. В результате соприкосновением с электролитом (водой), начинается электрохимическая реакция. Протектор разрушается и образует на поверхности стали защитную пленку. Эта методика хорошо зарекомендовала себя для подводных деталей судов и буровых установок в море.

Ингибиторы кислотного травления. Использование веществ, которые снижают уровень воздействия окружающей среды на металл. Они применяются для консервации, хранения изделий. А также в нефтеперерабатывающей промышленности.

Коррозия и защита металлов, биметаллы (плакирование). Это покрытие стали слоем другого металла или композитным составом. Под воздействием давления и высоких температур происходит диффузия и склеивание поверхностей. К примеру, всем известные радиаторы отопления из биметалла.

Коррозия металла и способы защиты от нее, применяемые в промышленном производстве, достаточно разнообразны, это химическая защита, покрытие стеклоэмалью, эмалированные изделия. Сталь закаляют при высоких, свыше 1000 градусов, температурах.

На видео: цинкование металла как защита против коррозии.

Бытовые

Защита металлов от коррозии в домашних условиях – это, в первую очередь, химия для производства лакокрасочных материалов. Защитные свойства составов достигаются путем комбинирования различных компонентов: силиконовых смол, полимерных материалов, ингибиторов, металлической пудры и стружки.

Предохраняя поверхность от ржавчины, необходимо перед покраской, особенно старых конструкций, использовать специальные грунтовки или преобразователь ржавчины.

Какие виды преобразователей бывают:

Грунтующие средства — обеспечивают адгезию, схватываемость с металлом, выравнивают поверхность перед окрашиванием. Большая часть из них содержит ингибиторы, которые значительно замедляют процесс коррозии. Предварительное нанесение грунтующего слоя позволяет значительно сэкономить краску.
Химические соединения — превращают окись железа в другие соединения. Они не подвержены ржавлению. Их называют стабилизаторами.
Составы, которые преобразуют ржавчину в соли.
Смолы и масла, связывающие и уплотняющие ржавчину, таким образом нейтрализуя ее.

В состав этих средств входят компоненты, которые максимально замедляют процесс образование ржавчины. Преобразователи включены в линейку товаров производителей, выпускающих краски по металлу. По своей консистенции они бывают разные.

Лучше выбирать грунтовку и краску одной фирмы, чтобы они подходили по химическому составу. Предварительно необходимо определиться, какие способы вы выберете для нанесения состава.

Методы повышения сопротивляемости

Добиться устойчивости к коррозии можно путем добавления особых элементов (нержавеющие стали). Такими добавками являются никель, марганец, хром, медь, кобальт в определенной дозировке.

Предотвратить процесс ржавления металла позволяет также удаление из его состава компонентов, ускоряющих разрушительный процесс (из стальных сплавов – кислород и серу, из алюминиевых и магниевых – железо).

Снижение агрессивности внешней среды и электрохимическая защита

С помощью добавления во внешнюю среду ингибиторов можно остановить процесс окисления. Они позволяют в сотни раз замедлить химические реакции.

Электрохимический потенциал стали изменяется под воздействием электрического тока. Данный процесс позволяет замедлить или остановить процесс ржавления.