Коррозия металлов. Виды коррозии металлов

Какие виды коррозии металла существуют и почему она появляется. Как защитить металл от коррозии и удалить уже появившуюся ржавчину.

Определение коррозии

Материалы из металлов под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды подвергаются разрушению, которое называется коррозией.

Коррозия металлов вызывается окислительно-восстановительными реакциями, в результате которых металлы переходят в окисленную форму и теряют свои свойства, что приводит в негодность металлические материалы.

Можно выделить 3 признака, характеризующих коррозию:

  • Коррозия – это с химической точки зрения процесс окислительно-восстановительный.
  • Коррозия – это самопроизвольный процесс, возникающий по причине неустойчивости термодинамической системы металл – компоненты окружающей среды.
  • Коррозия – это процесс, который развивается в основном на поверхности металла. Однако, не исключено, что коррозия может проникнуть и вглубь металла.

Советы

  • Будьте очень осторожны с межкристаллитной коррозией. Это влияет на способность металла формироваться и поддаваться управлению и это ухудшает общую прочность металла.
  • Алюминиевые и стальные лодки не должны иметь склеенные детали, чтобы наилучшим образом предотвращать коррозию металлов.

Виды коррозии металлов

Наиболее часто встречаются следующие виды коррозии металлов:

  1. Равномерная – охватывает всю поверхность равномерно
  2. Неравномерная
  3. Избирательная
  4. Местная пятнами – корродируют отдельные участки поверхности
  5. Язвенная (или питтинг)
  6. Точечная
  7. Межкристаллитная – распространяется вдоль границ кристалла металла
  8. Растрескивающая
  9. Подповерхностная
виды коррозии металловОсновные виды коррозии металлов

С точки зрения механизма коррозионного процесса можно выделить  два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

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.

Предупреждения

  • Никогда не оставляйте сильно проржавевшие металлические детали в автомобиле или на судне. Уровень коррозии может существенно различаться, но любая коррозия может указывать на серьезные структурные повреждения. В целях безопасности замените или полностью удалите все признаки коррозии на металле.
  • При применении «жертвенных анодов» воздержитесь от окрашивания поверхности. Это лишает возможности электроны высушиваться через поверхность, а значит, не может препятствовать возникающей коррозии.

Химическая коррозия металлов

Химическая коррозия металлов  — это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь.

Электрический ток между отдельными участками поверхности металла в этом случае не возникает. Такой тип коррозии присущ средам, которые не способны проводить  электрический ток – это газы, жидкие неэлектролиты.

Виды химической коррозии

Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной.

Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла. Это, например, кислород, диоксид серы, сероводород, пары воды, галогены. Такая коррозия в одних случаях может привести к полному разрушению металла (если металл активный), а в других случаях на его поверхности может образоваться защитная пленка (например, алюминий, хром, цирконий).

Жидкостная коррозия металлов– может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер.

При химической коррозии скорость разрушения металла пропорциональна скорости химической реакции и той скорости с которой окислитель проникает сквозь пленку оксида металла, покрывающую его поверхность. Оксидные пленки металлов могут проявлять или не проявлять защитные свойства, что определяется сплошностью.

Фактор Пиллинга-Бэдворса

Сплошность такой пленки оценивают величине фактора Пиллинга—Бэдвордса: (α = Vок/VМе) по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла

α = Vок/VМе = Мок·ρМе/(n·AMe·ρок),

где Vок — объем образовавшегося оксида

VМе — объем металла, израсходованный на образование оксида

Мок – молярная масса образовавшегося оксида

ρМе – плотность металла

n – число атомов металла

AMe — атомная масса металла

ρок — плотность образовавшегося оксида

Оксидные пленки, у которых α < 1, не являются сплошными и сквозь них  кислород легко проникает к поверхности металла. Такие пленки не защищают металл от коррозии. Они образуются при окислении кислородом щелочных и щелочно-земельных металлов (исключая бериллий).

Оксидные пленки, у которых  1 < α < 2,5 являются сплошными и способны защитить металл от коррозии.

При значениях α > 2,5 условие сплошности уже не соблюдается, вследствие чего такие пленки не защищают металл от разрушения.

Ниже представлены значения сплошности α для некоторых оксидов металлов

Металл Оксид α Металл Оксид α
K K2O 0,45 Zn ZnO 1,55
Na Na2O 0,55 Ag Ag2O 1,58
Li Li2O 0,59 Zr ZrO2 1.60
Ca CaO 0,63 Ni NiO 1,65
Sr SrO 0,66 Be BeO 1,67
Ba BaO 0,73 Cu Cu2O 1,67
Mg MgO 0,79 Cu CuO 1,74
Pb PbO 1,15 Ti Ti2O3 1,76
Cd CdO 1,21 Cr Cr2O3 2,07
Al Al2­O2 1,28 Fe Fe2O3 2,14
Sn SnO2 1,33 W WO3 3,35
Ni NiO 1,52      

Изменение состава среды

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

Возможные последствия

Распространенные последствия коррозионных процессов:

  • расслоение материала;
  • изменение внешнего вида;
  • истощение деталей.

Появление ржавчины может привести к полному разрушению материала.

Что вам понадобится

  • Брезент или ткань
  • Чистящие средства
  • Краска
  • Аноды
  • Металлические аноды для подаваемого тока
  • Изолированный провод
  • Смазки

Кто нам мешает, тот нам поможет

В завершение укажем и на довольно необычный способ коррозионной защиты: с помощью самих окислов железа, точнее, одного из них – закиси-окиси Fe3O4. Данное вещество образуется при температурах 250…5000С и по своим механическим свойствам представляет собой высоковязкую технологическую смазку. Присутствуя на поверхности заготовки,  Fe3O4  перекрывает доступ кислороду воздуха при полугорячей деформации металлов и сплавов, и тем самым блокирует процесс зарождения трибохимической коррозии. Это явление используется при скоростной высадке труднодеформируемых металлов и сплавов. Эффективность данного способа обусловлена тем, что при каждом технологическом цикле контактные поверхности обновляются, а потому стабильность процесса регулируется автоматически.⁠

Бытовые способы защиты

Способы защиты от коррозии, которые применяются в быту, отличаются простотой и доступностью. Все мероприятия сводятся к нанесению лакокрасочных покрытий. Защита металла предполагает использование различных по составу средств. Среди компонентов могут быть:

  • смолы на основе силикона;
  • полимерные материалы;
  • ингибиторы;
  • металлические опилки.

В случае, если ржавчина уже повредила металлическую поверхность, предотвратить распространение коррозии можно при помощи:

  • Грунтующих средств. Они обеспечивают хорошую адгезию, поэтому их нанесение на поверхность перед покраской экономит расход финишного покрытия. В составе содержатся ингибирующие вещества, за счет чего грунты так эффективны при защите металла от коррозии.
  • Стабилизаторов — с их помощью происходит преобразование оксидов железа в другие вещества. Такие химические соединения не подвержены ржавлению.
  • Веществ, преобразовывающих оксиды железа в соли. Замедляют повторное образование ржавчины.
  • Смол и масел. Их действие заключается в нейтрализации ржавчины. Масла и смолы связывают ее частицы, уплотняя их.

Если при обработке поверхности с целью предотвращения коррозии используется несколько средств, лучше чтобы они были от одного производителя. Они должны подходить друг другу по химическому составу.

Gruntovka-metalla-1.jpg

Работы по нанесению лакокрасочных средств в домашних условиях можно провести самостоятельно. В большинстве случаев для этого не требуется привлекать мастеров.

В быту чаще всего нуждаются в такой обработке следующие металлоконструкции:

  • крыши;
  • ворота;
  • различные ограждения;
  • спортивные снаряды;
  • трубы;
  • радиаторы;
  • дверцы и ручки.

Обрабатывать можно как новые изделия для предотвращения их разрушения, так и те, которые эксплуатируются уже много лет, но их срок службы необходимо продлить.

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.

Об этой статье

Эту страницу просматривали 36 601 раз.

Способы удаления коррозии

Если ржавчина уже появилась, удалить ее можно разными способами — механическим, химическим. Также можно воспользоваться народными средствами.

1082Ржавый замок (Фото: pixabay.com)

Механическая очистка

Подразумевает использование абразивных инструментов. Поврежденные части будут очищаться путем трения.

Щеткой по металлу

Представляет собой классическую ручную щетку со множеством металлических волокон, которыми происходит зачистка. Подходит для частичного удаления последствий коррозии.

Читайте также: Принципы выбора и эксплуатации щетки по металлу

Наждачной бумагой

Особенности работы с наждачной бумагой:

  1. Бумага с крупными зернами применяется для грубой обработки загрязнений.
  2. Шкурка с мелкими абразивными частицами применяется для финишной обработки.

Чтобы придать материалу естественный металлических блеск, рекомендуется обработать его пастой ГОИ. Единственный недостаток работы с наждачкой без специальных инструментов — большие физические затраты.

Шлифовальной машинкой

Электроинструмент, на рабочей подошве которого закрепляется наждачная бумага. Упрощает чистку металлических поверхностей от разных загрязнений. Виды шлифовальных машинок:

  • ленточные;
  • виброшлифовальные;
  • эксцентриковые.

Виброшлифовальные подходят только для финишной обработки, а ленточные для грубой, поскольку оставляют неровности.

Гриндером

Это станок для обработки разных металлических деталей. Он имеет одну или несколько абразивных полос, который работают по примеру ленточной шлифовальной машинки. Гриндеры используются для заточки инструментов, ножей, стачивания острых граней. Степень очистки зависит от фракции абразивной ленты.

Дрелью

Чтобы удалить ржавчину и загрязнения, необходимо установить специальную насадку, похожую на ручную щетку для металла.

1083Дрель (Фото: pixabay.com)

Болгаркой с насадкой

Болгарка — электроинструмент, с помощью которого можно не только разрезать металлические детали, но и очищать их от коррозии, других видов загрязнений. Для этого могут использоваться два вида дисков:

  • стандартный зачистной;
  • лепестковый.

Второй вид оснастки подходит для обработки разных материалов.

Пескоструйным аппаратом

Особенности работы с данным видом оборудования:

  1. Собрать пескоструйный аппарат можно самостоятельно. Для этого понадобится компрессор, пустой баллон, соединительные элементы.
  2. Работать с пескоструем можно только в защитной экипировке. Без нее попадающая в легкие пыль может вызывать различные серьезные заболевания.
  3. Можно использовать разные виды абразивных веществ для очистки.

С помощью пескоструйного аппарата можно не только счищать загрязнения, но и изменять текстуру поверхности материала.

Химическая очистка

Такие способы очистки поверхностей менее популярны, поскольку химические вещества могут повредить материал.

Читайте также: Способы обработки металла кислотой

Щавелевой кислотой

Очистка:

  1. Подготовить чистую пластиковую емкость.
  2. Смешать 250 мл теплой воды с 25 г щавелевой кислоты.
  3. Ржавую деталь положить в подготовленную жидкость.
  4. Через 30 минут смыть остатки кислоты чистой водой.
  5. Протереть поверхности сухой тряпкой.

Соляной кислотой

Работать с соляной кислотой нужно очень осторожно. Купить концентрат крайне сложно. В продаже можно найти готовые очищающие средства на основе соляной кислоты, которые уже разбавлены до нужной консистенции. Инструкция по применению находится на оборотной стороне упаковки.

1084Кислота (Фото: pixabay.com)

Формалином

Приготовление очищающего средства:

  1. Подготовить чистую пластиковую емкость.
  2. Смешать 250 г формалина с 50 г каустической соды, 250 мл воды и 50 мл нашатырного спирта.
  3. Размешать средство.
  4. Добавить еще 1 литр воды.

Очистка:

  1. Поместить деталь в раствор.
  2. Подождать 30 минут.
  3. Смыть остатки рабочего раствора чистой водой.

Молочной кислотой

Приготовление и очистка:

  1. Смешать 100 г вазелинового масла с 50 г молочной кислоты.
  2. Нанести средство на поверхности.
  3. Дождаться, когда средство начнет разъедать ржавчину.
  4. Почистить поверхности металлической щеткой.
  5. Протереть металл сухой тряпкой.

Народными средствами

Для удаления ржавчины можно использоваться не только химические вещества, но и народные средства. Они доступны любому человеку, но ими нельзя удалять серьезные загрязнения.

Кока-колой

Некоторые думают, что кока-колой можно очищать любые загрязнения — накипь из чайников, кастрюль, коррозию, но это мнение только наполовину правдиво. С помощью этого газированного напитка можно удалять ржавчину только на начальных этапах.

Очистка:

  1. Пропитать тряпку кока-колой.
  2. Положить ветошь на ржавое место.
  3. Подождать 3 часа.
  4. Почистить поверхность жесткой щеткой.
  5. Смыть остатки загрязнения водой.
  6. Протереть место загрязнения сухой тряпкой.

1085Бутылка с колой (Фото: pixabay.com)

Содой

Приготовление чистящего раствора:

  1. Подготовить чистую пластиковую емкость.
  2. Смешать 10 л воды с 400 г соды.
  3. Перемешать компоненты.

Также понадобится металл-донор, аккумулятор, провода.

Очистка:

  1. Погрузить очищаемый предмет в подготовленный раствор.
  2. Подключить к заготовке минусовые провода.
  3. К детали, на которую будет переноситься ржавчина, подключить плюсовой провод.
  4. Подать напряжение.
  5. Начать обработку. Длительность процедуры может достигать 6 часов.

Уксусом

Очистка:

  1. Погрузить очищаемый предмет в емкость, заполненную уксусом.
  2. Оставить на сутки.
  3. Достать деталь и протереть ее поверхности жесткой щеткой.
  4. Смыть остатки грязи водой.
  5. Протереть поверхность сухой тряпкой.

Картофелем

Картофель эффективен в удалении коррозии, поскольку содержит небольшое количество щавелевой кислоты.

Очистка:

  1. Разрезать сырой картофель.
  2. Посыпать внутренние стороны корнеплода содой или солью.
  3. Натереть обрабатываемую деталь.

1086Картофель (Фото: pixabay.com)

Лимоном или лимонной кислотой

Очистка:

  1. Посыпать солью загрязненные поверхности.
  2. Выжать лимонный сок.
  3. Оставить получившуюся массу на 3 часа.
  4. Обработать поверхности лимонными корками.
  5. Смыть остатки водой.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...