Способы защиты металлов от коррозии металлическими покрытиями

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозия – это процесс разрушения металлов и металлических конструкций под воздействием различных факторов окружающей среды – кислорода, влаги, вредных примесей в воздухе.

Коррозионная стойкость металла зависит от его природы, характера среды и температуры.

• Благородные металлы не подвергаются коррозии из-за химической инертности.
• Металлы Al, Ti, Zn, Cr, Ni имеют плотные газонепроницаемые оксидные плёнки, которые препятствуют коррозии.
• Металлы с рыхлой оксидной плёнкой – Fe, Cu и другие – коррозионно неустойчивы. Особенно сильно ржавеет железо.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Как правило, химическая коррозия металлов происходит при действии на металл сухих газов, её также называют газовой.

При химической коррозии также возможны процессы:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Как правило, такие процессы протекают в аппаратах химических производств.

Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металла, который сопровождается электрохимическими процессами. Как правило, электрохимическая коррозия протекает в присутствии воды и кислорода, либо в растворах электролитов.

В таких растворах на поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

При этом электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

В таком загрязнённом металле идёт перенос электронов от железа к олову, при этом железо (анод) растворяется, т.е. подвергается коррозии:

Fe –2e = Fe 2+

На поверхности олова (катод) идёт процесс восстановления водорода из воды или растворённого кислорода:

2H + + 2e → H₂

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Например, при контакте железа с оловом в растворе соляной кислоты происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: 2H + + 2e → H₂

Суммарная реакция: Fe + 2H + → H₂ + Fe 2+

Если реакция проходит в атмосферных условиях в воде, в ней участвует кислород и происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Суммарная реакция:

Fe 2+ + 2OH – → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂+ 2H₂O → 4Fe(OH)₃

При этом образуется ржавчина.

Методы защиты от коррозии

Защитные покрытия

Защитные покрытия предотвращают контакт поверхности металла с окислителями.

• Катодное покрытие – покрытие менее активным металлом (защищает металл только неповреждённое покрытие).
• Покрытие краской, лаками, смазками.
• Создание на поверхности некоторых металлов прочной оксидной плёнки химическим путём (анодирование алюминия, кипячение железа в фосфорной кислоте).

Создание сплавов, стойких к коррозии

Физические свойства сплавов могут существенно отличаться от свойств чистых металлов. Добавление некоторых металлов может приводить к повышению коррозионной стойкости сплава. Например, нержавеющая сталь, новые сплавы с большой коррозионной устойчивостью.

Изменение состава среды

Коррозия замедляется при добавлении в среду, окружающую металлическую конструкцию, ингибиторов коррозии. Ингибиторы коррозии — это вещества, подавляющие процессы коррозии.

Электрохимические методы защиты

Протекторная защита: при присоединении к металлической конструкции пластинок из более активного металла – протектора. В результате идёт разрушение протектора, а металлическая конструкция при этом не разрушается.

Источник

Виды антикоррозионных покрытий. Часть 2. Металлические антикоррозионные покрытия.

Какими бы новыми ингредиентами не наделяли производители антикоррозийные краски и эмали, наиболее эффективными и долговечными способами защиты от коррозии давно признали нанесение других металлов. То есть, на поверхность металлической конструкции или изделия наносят тонкий слой другого металла, который коррозирует гораздо медленнее, принося себя в жертву борьбе с коррозией, тем самым защищая нужный металл.

Металлические антикоррозионные покрытия

Металлические защитные покрытия наносятся на поверхности металла для защиты от коррозии, придания твердости, электропроводности, износостойкости и в декоративных целях.

Защита от коррозии металлическими покрытиями осуществляется следующими способами:

• металлизация напылением — распыление на обрабатываемую поверхность расплавленного металла при помощи воздушной струи;
• горячий способ нанесения защитного покрытия — окунание изделия в ванну с расплавленным металлом;
• гальванический (электролитический) — осаждение металла или сплава из водных растворов их солей на поверхность изделия, постоянно пропуская через электролит электрический ток;
• плакирование (термомеханический) — нанесение на поверхность основного металла — другого, более устойчивого к агрессивной среде, применяя литье, совместную прокатку или деформированное плакирование (прессование, ковка);
• диффузионный — суть способа заключается в проникновении металлопокрытия в поверхностный слой основного металла под воздействием высокой температуры;
• холодный способ нанесения защитного покрытия – нанесение тем же способом, что и краски: кисти, валики, распыление, окунание.

По способу защиты металлические защитные покрытия разделяют на катодные и анодные. Это означает, что металлическое покрытие по отношению к защищаемому может выступать катодом или анодом.

Катодные покрытия в данном случае будет осуществлять только барьерную защиту по отношению к покрываемому металлу. А вот электрохимическую защиту от коррозии осуществляют только анодные покрытия. На поверхности защищаемого изделия, при наличии влаги в окружающей среде, образуются замкнутый гальванический элемент. Металл с более электроотрицательным электрохимическим потенциалом (покрытие) будет играть роль анода, при этом основание – роль катода.

Вследствие работы гальванического элемента металл, являющийся анодом, будет под воздействием окружающей среды постепенно разрушаться, этим самым защищая изделие. При защите от коррозии с помощью анодных покрытий важным аспектом можно считать то, что металлопокрытие будет защитным даже при наличии на нем пор и царапин.

Защита от коррозии катодными покрытиями осуществляется реже, так как катодное покрытие защищает изделие лишь механически. Катодное защитное покрытие имеет более положительный электродный потенциал. При этом основной металл изделия является анодом и при подводе к нему влаги начнется интенсивное его растворение. Именно поэтому катодное покрытие должно быть сплошным, без малейших признаков пор и, желательно, равномерное, относительно большой толщины.

Какой металл лучше использовать для защиты?

В разное время для защиты железа от коррозии применялись другие различные металлы: свинец, медь, алюминий, никель, хром и прочие. Защитное покрытие никелем и хромом защищало от коррозии и придавало металлам привлекательный, блестящий внешний вид. Однако, хоть защищаемые металлы и не ржавели в открытую, но имела место скрытая коррозия, которая развивалась скачками. К слову, именно так появилась нержавеющая сталь. К тому же, покрытие из этих металлов не всем доступно из-за цены.

Алюминий, также придавал металлам привлекательный вид, однако обладал не максимальной стойкостью к окружающей среде. Его до сих пор применяют во многих областях там, где коррозия не так вероятна, либо для финишного покрытия.

Олово или медь защищают от коррозии, но только в качестве катода. То есть создают барьер между защищаемым железом и окружающей средой. Но, если барьер будет нарушен вследствие механических повреждений или контакта с химикатами, то коррозия начнет развиваться с прежней скоростью.

Кадмий – достаточной стойкий к коррозии металл, но дефицитный и поэтому – не дешевый. Защита от коррозии с помощью кадмия активно применяется в микроэлектронике или там, где защиты требуется совсем немного. Например, в аккумуляторных батареях.

По множественным исследованиям, был выяснен металл, которой обладает отличной антикоррозийной защитой, выступает в качестве анода, то есть дает не только барьерную, но и электрохимическую защиту, к тому же обладает приемлемой ценой. Это цинк.

Именно цинковые покрытия являются самыми популярными в защите металлов от коррозии, потому, что самыми эффективными. Даже появился такой распространенный сегодня термин, как цинкование. Цинк сегодня наносится всеми вышеперечисленными способами: горячим, гальваническим, напылением, диффузионным, термомеханическим и, конечно, холодным.

Каждый из способов имеет свои плюсы и минусы.

Плюсы и минусы разных способов цинкования

Вид цинкования	Плюсы	Минусы
Горячее цинкование	Цинк проникает внутрь конструкций, защищает все труднодоступные места, металлы приобретают привлекательный внешний вид.	Не подходит для очень больших конструкций – не помещаются в ванну, необходима перевозка конструкции в место проведения процедуры оцинковки, за счет этого увеличивается стоимость.
Гальваническое цинкование	Стойкое, привлекательное защитное покрытие, размеры деталей остаются точными.	Подходит только для маленьких конструкций, после процедуры очень дорогая утилизация отходов, цену которой часто включают в стоимость процедуры цинкования.
Газо-термическое цинкование (напылением цинка)	Можно наносить на большие конструкции, просто наносить, можно на месте эксплуатации конструкции, без перевозки.	Много требований к подготовке процедуры, выполнению процесса и недопущению деформации металлов, неравномерность покрытия, более высокая стоимость.
Термодиффузионное цинкование	Покрытие точно воспроизводит форму даже самых сложных деталей, процесс практически безотходный.	Маленькая производительность, по сравнению с другими методами, наличие цинковой пыли в воздухе возле процесса, не дает металлам привлекательного внешнего вида и блеска.
Холодное цинкование	Удобно наносить на конструкции прямо на месте их эксплуатации, не нужно никуда перевозить, экономичная стоимость – доступные цены составов, надежная, долговечная защита.	Металлы приобретают серый, матовый цвет, но возможна последующая окраска.

Как мы видим из сравнения, наиболее удобным, эффективным и экономичным способом является холодное цинкование. Так как именно оно сочетает в себе все преимущества цинкования и неметаллических покрытий в одном.

Холодное цинкование, это:

• Отличная адгезия поверхности металла с покрывающим составом, а также с финишными лакокрасочными покрытиями.
• Нет ограничений по размерам и габаритам конструкции, которую необходимо покрыть.
• Простые приготовления к нанесению, не требующие больших затрат.
• Легкая свариваемость конструкций после процедуры холодного цинкования.
• Доступные способы нанесения в бытовых условиях: обычные кисти, малярные валики, распылители.
• Нанесение может производиться прямо на месте эксплуатации конструкций – не требуется их транспортировка.
• Не нужно разбирать конструкции или оборудование перед нанесением.
• Существенная экономия – на составе, на перевозке и монтаже конструкций, а также на нанесении – можно не привлекать специалистов и нанести самостоятельно.

Стоит отметить, что многие антикоррозийные покрытия дополняют друг друга. Это придает защите еще больше стойкости. Например, после нанесения состава для холодного цинкования применяют антикоррозийные краски и эмали, которые еще увеличивают срок действия антикоррозийного покрытия. К тому же краски могут придать поверхности разнообразную расцветку и привлекательный внешний вид.

Даже способы цинкования подменяют друг друга. Например, если цинковое покрытие было нанесено горячим способом, но при последующей транспортировке защитный слой был нарушен. Так часто бывает. Тогда на помощь приходит холодное цинкование, которым можно покрыть просто поврежденный участок, прямо на месте эксплуатации конструкции.

Узнав обо всех способах защиты металла от коррозии, вы сможете сделать выводы и выбрать самый удобное и оптимальное для вас антикоррозийное покрытие.

Еще несколько особенностей покрытия методом холодной оцинковки

1. Покрытие наносится при температуре от -25 до +40°С. При этом допустимо наличие высокого уровня влажности.
2. Свойства его сохраняются в неизменно отличном состоянии в широком диапазоне температур (от -50 до +150°С).
3. Допустимо применение такого покрытия в разных климатических условиях, при наличии высокой влажности, в постоянном контакте с морской водой. Отсутствие токсических веществ позволяет использовать их в пищевой промышленности. Данная возможность подтверждается специальными сертификатами.
4. Небольшие повреждения восстанавливаются автоматически. Соединения цинка заполняют собой мельчайшие пустоты, предотвращают доступ воды и кислорода к защищаемой поверхности.
5. Пригодно для ремонта локальных дефектов.
6. Оно великолепно подходит в качестве грунтовки для последующего нанесения сверху финишных покрытий.

Самые современные, проверенные и надежные составы для холодного цинкования вы можете найти у нас в магазине.

Есть вопросы по выбору состава? Обращайтесь в представительство в вашем городе:

Источник