A rozsda elleni védekezés módszerei

A fémek kémiai elemek, amelyek oxidációs-redukciós reakciókban reagálnak. Ellenőrizetlen folyamat, az úgynevezett korrózió. Ha egy fém alkatrész felületét nem védik az agresszív anyagokkal való érintkezés ellen, a szerkezet szilárdsága idővel visszafordíthatatlanul csökken. A világon minden hatodik kohó a korróziós veszteségek helyreállításán dolgozik. Az Orosz Tudományos Akadémia Fizikai Kémiai Intézete 10%-os éves vasveszteséget vizsgál.

A fémek korróziós pusztulásának mechanizmusai

A fém lebomlása azon a területen következik be, ahol a termék felülete érintkezik a korrozív közeggel. A kölcsönhatás eredményeként a fém új kémiai vegyületei – oxidok és sók – keletkeznek. A származtatott vegyületek szerkezete lehet sűrű, ami védi a fémfelületet a további bomlástól, vagy laza, akkor a rozsdakéreg növekszik, a fém oxidációs folyamata folytatódik.

A sűrű védőréteg kedvezőtlen környezetben lebomolhat, és újra reakcióba lépve felszabadíthatja a felületet. A fém korrózióját számos tényező okozza.Védelemre van szükség:

1. a légkörben, a vízi környezetben és a föld alatt lévő kémiailag agresszív környezetből;

2. Elektrokémiai folyamatok elektrongőzben;

3. kóboráramok;

4. biokorrózió;

És minden egyes károsító tényező és azok összege sokoldalúan hat a fém külső és belső szerkezetére.A fémolvasztási folyamatok a természetben olyan környezetben zajlanak, ahol minden egyes tényező sajátos szerepet játszik:

1. A földkéregben lévő betonszerkezetek, csővezetékek, oszlopok a talajviszonyoktól és a talajvíz összetételétől függnek.

2. A légköri korrózió annál erősebb, minél több nedves gőz és agresszív savas gáz van a levegőben.

3. Az édes- vagy sós vízben lévő folyékony közeg agresszivitása az elektrolit sóösszetételétől és a kémiai agresszortól függően változik.

Minden fém korrózióra hajlamos

A nemesfémek, a platina, az ezüst és az arany kémiailag nem lépnek reakcióba; inertek és nem korrodálódnak.

A króm, nikkel, titán, cink, kadmium és alumínium felületén sűrű oxidfilm képződik. Egyes bevonatok azonban nem eléggé ellenállóak, és savas vagy lúgos környezetben megtámadják őket.

A réz és a vas még minimális védelmet sem nyújt – a felület tartósan oxidálódik, mert porózus réteg képződik, amely nem akadályozza meg az agresszív gázok bejutását.

A réz zöld patinát kezd kialakítani.A vasszerkezetek a körülményektől függően különböző színben korrodálódnak:

1. Vizes környezetbenSárga skálájú FeO(OH) jelenik meg, ha oxigénhiány van

   O.

2. Száraz levegőnés ritkán barna rozsda Fe2O3.

3. A légköri páratartalom hatása a fémrevörös Fe2O3-skála* kialakulásához vezet

   O.

4. Fekete skála Fe3O4ferromágneses, mesterségesen hozzák létre, hogy a fém szupravezetővé váljon.

Kialakult egy olyan minta, amely felerősíti a környezet korrozív hatását, amikor a fémek érintkeznek a következőkkel. Affinitásuk szerint öt csoportba sorolhatók. Az azonos csoportba tartozó fémek nem antagonisztikusak, és együtt használhatók. A különböző csoportjaikba tartozó fémek érintkezéskor fokozzák az elektrokémiai korróziót.

1. 1 csoport– magnézium.

2. 2. csoport– Kadmium, alumínium, cink.

3. 3. csoport– Ólom, ón, vas és szénacél.

4. 4. csoport– Króm és króm-nikkel acélok, króm, nikkel.

5. 5. csoport– Réz és ötvözetei nikkel, ezüsttel és ezüsttel.

A Földön a leggyakoribb építőipari fém a vas. Az acél- és alumíniumszerkezetek törésvédelme meghosszabbítja a termék élettartamát, megelőzi a baleseteket.

A korrózió előfeltételei:

1. Hosszan tartó nedvességnek, savaknak vagy lúgoknak való kitettség.

2. Hőmérséklet-ingadozás.

3. Változó fémterhelés, rezgés és súrlódás.

4. Sugárterhelés.

5. Örvényáramok, statikus, egyenáramú, elektromágneses sugárzás hatása.

6. A fém biológiai pusztulása baktériumok által.

A korrózió típusai

A szerkezetek korróziós károsodásának jellege a fém típusától függ, de mindig szerkezeti károsodáshoz és szilárdságvesztéshez vezet. A szilárd korrózió úgy néz ki, mint egy egyenetlen, törékeny szemcsékből álló kéreg, amely a teljes felületen leválik. Gyakrabban előfordul, hogy más anyagból készült kötőelemek hibásodnak meg a kötésnél. Például a titánlemezeken lévő alumíniumszegecsek tönkremennek, miközben az alapfém sértetlen marad.

A korrózió láthatatlanul terjedhet a felszín alatt, és delaminációt okozhat. Interkristályos – roncsolja a szerkezetet, az alkatrész a belső kötések elvesztése miatt veszít a szilárdságából. A nedvesség bejut a két illeszkedő alkatrész közötti résbe, ami a réskorrózió feltételeit teremti meg. Az ízületbe behatolva átmenő lyukak keletkezhetnek.

A korrózió minden fajtája és előfordulásuk előfeltételei jól ismertek, és folyamatosan új módszereket találnak ki a fémek külső környezettel való érintkezése elleni felületvédelemre.

A korrózió csökkentésének módjai

A fémek tartósabbá tételének leghatékonyabb módja az anyag tulajdonságait módosító ligandumok hozzáadása. Így készülnek a különleges rozsdamentes acélok és más ötvözetek.

A korrózióvédelem egyes típusait alkalmazzák:

1. Passzív;

2. Aktív;

3. Szerkezeti.

Ha a cél a felület passzív védelme, különböző típusú bevonatokat használnak. Különböző vastagságú és rendeltetésű, áthatolhatatlan filmet képeznek.

Nem fémes bevonatok:

1. Kémiai védelem– Nitrálás, foszfátozás – korróziógátlók alkalmazása, utólagos rögzítéssel.

2. Lakkok és festékek használata.

3. Polimer porbevonat.

A felsorolt védekezési módszerek mindaddig hatékonyak, amíg a felületen nincsenek repedések vagy lepattogzások. szisztematikus megújítást igényelnek, nem használják őket megközelíthetetlen környezetben.

Mielőtt egy felületre új bevonat kerülne, a régi bevonatot el kell távolítani. A fémet megtisztítjuk a festékmaradványoktól, rozsdától, zsírtalanítjuk, alapozzuk. A folyamatok munkaigényesek.

Aktív korrózióvédelem – elektrokémiai lebontást biztosít galvángőzökben, nedves környezetben. Ebben az esetben egy áldozati anódot használnak romboló fémként, mint az elektromos melegvíz-bojlerekben. A szerkezetre elektromos mezőt lehet alkalmazni, ami növeli az építőfém elektródpotenciálját.

Szerkezeti módszer – az antagonista fémek között szigetelőbetéteket hoznak létre, semleges ötvözeteket használnak.

A nem fémes fémfelületi bevonatok típusai

Számos összetétel létezik, ezeket általános műszaki és speciális üzemi körülmények között használják. A csoportba tartoznak az alapozók, töltőanyagok, lakkok és festékek.

A védelem típusai:

1. Szilikát zománcokmagas hőmérsékleten, agresszív környezetben működik. A tükörfólia nagyon jól védi a felületet, de ha ütésnek van kitéve, a réteg megrepedezik és a tömítés károsodik.

2. Polimer filmek, folyékony IMS polisztirol, polipropilén, fluoroplasztik, epoxigyanták merítésével, örvénylésével és gáz-thermikus permetezésével készültek. Vékony filmréteg képződik, amely súrlódásgátló hatást fejthet ki.

3. Az alkatrészek cink- és foszforsók oldatában történő foszfátozásának módszereforró sóoldatokban ellenálló filmet képez.

4. humirovaniLúgos és savas tartályok és csövek belső felületeinek cinkelése. A gumibevonat nem ellenálló, néhány év használat után cserére szorul.

5. Oxidáló.A „kövér” kékes színű, kékített acél lúggal és elektromos árammal történő speciális kezeléssel készül. A 1,5 mikron vastag felület korrózióvédelmet kap az alkatrész élettartama alatt.

A galvanizálás típusai

Az elektrolitikus bevonási módszer elektrolit és egyenáram alkalmazásán alapul. Elektrolyt – krómozáshoz, horganyzáshoz vagy nikkelezéshez használt oldat. Az egyik használt elektróda egy munkadarab, amelyre egyenletes bevonóréteget visznek fel. A folyamat összetett, számos tényezőtől és a szükséges védőbevonat vastagságától függ. Vas- és színesfémek felületén alkalmazzák. Az eloxálás különböző vastagságú és szerkezetű – porózus, képlékeny, kemény – védőbevonatokat biztosít.

Technikákat fejlesztettek ki:

1. Kémiai és elektrolitikus nikkelezés;

2. Nikkel karburálás

3. Alumínium és ötvözeteinek eloxálása;

4. Horganyzás;

5. rézbevonat;

6. Kémiai passziválás;

7. Elektrolitikus polírozás;

8. Többrétegű bevonatok.

Nézzünk meg néhányat a galvanizálás ezen módszerei közül.

Alumínium bevonat

Az alumínium és ötvözeteinek eloxálása a könnyűfémek egyedi tulajdonságainak elérésének gyakori módszere. Például egy ilyen anyagból készült Glock pisztoly nem veszíti el működőképességét, ha több mint egy hónapig tengervízbe merítik.

Az eloxálással a rozsdamentes acél vagy bármilyen textúrájú műanyag felületét lehet utánozni. A galvanizálás egyik változata, az emulgeálással nagy keménységű, matt vagy átlátszó védőfóliát kapunk.

Horganyzás

A cinkbevonat a katódon történik, és az jellemzi, hogy a védőbevonat sérülése után is képes megtartani a felületi tulajdonságait, és megakadályozza a rozsdásodást. A cink azonban érzékeny a gyantákra, zsírokra és olajokra.

Az elektrolízis lúgos vagy enyhén savas elektrolitot tartalmazó fürdőben történik. A lúgosítás bonyolult formákhoz alkalmas, a savas kezelés egy dekoratív réteget hoz létre, amely a krómozást utánozza. A rövid távú passziválás megvédi a felületet a légköri oxigéntől.

Az elektrolit nikkel elektrolitokat használnak a galvanizáló fürdőben, amely olajtermelésre és fafeldolgozásra alkalmas ellenálló réteget hoz létre.

Cementálás

A nikkelbevonat létrehozása a felületen karburálással rozsdamentes és vasacélok esetében hasznos. Az ötvözés növeli a kopásállóságot. A fekete acélban nemcsak a pórusok, hanem a szemcsék közötti hézagok is záródnak, így növelve a kettős rétegű bevonat korrózióállóságát.

Cementálódás, az elsődleges galvánbevonat elnevezése, mivel a folyékony elektrolit kiszorul. A fólia nem válik le tovább az összetett alakú alumínium alkatrészekről. A kémiai vagy elektrokémiai nikkelezés fő rétege alatt védő szubsztrátumot hoznak létre.

A kémiai nikkelezés jellemzői

A cementálást vagy rézbevonatot követően az elektródás nikkelbevonat megvédi a terméket a termikus korrózió ellen, a 10%-os foszforsók hozzáadásának köszönhetően. A bevonat ellenállása azonban foszfor és bór hozzáadásával növelhető. Ezután a megnövekedett felületi szilárdság lehetővé teszi, hogy az anyagot forgattyútengelyekhez, dugattyúcsapokhoz, hengerekhez és hengerekhez használják. A kémiai nikkelezés lényegesen drágább, mint az elektrolitikus nikkelezés.

Kémiai passziválás

Még a rozsdamentes acélok mindenféle felületi védelem nélkül is korrodálódhatnak. A kémiai passziválás galvánfürdőben is elvégezhető. Az elektrolitok nitrátos közegben lévő krómátok és molibdátok, amelyek mindegyike erős oxidálószer, és megvédi a fémet az agresszív környezeti hatásoktól.

A felületen képződött oxidfilm vízben nem oldódik. A hosszú távú hatás érdekében a filmet védik – a felületet korróziógátlóval lakkozzák. A sárgaréz kémiai passziválása nem csak védő, dekoratív minőséget ad neki.

Az alkalmazástól függ, hogy melyik fémvédelmi módszert választjuk.

Műszaki szerkezeti védelem a rozsda ellen

A korrózió teljesen visszaszorítható, ha a fém alkatrészt inert gázzal töltött kamrába helyezzük. A gyakorlatban ez nem lehetséges. Ezért alkalmazzák a korróziógátló módszereket, a károsító tényezők kiküszöbölésével.

A gőzkazánok oxigén- és szén-dioxid-mentesítésre használt vízzel gőzölnek, ami a gőzcsövek és gyűjtőcsövek lyukacsosodásához vezet. Eltávolítja a keménységi sókat és kloridokat.

Fúrótornyok, földbe fektetett csővezetékek és szerkezetek elektrokémiai védelme. Egy egyenáramú áramkörben katódként csatlakoznak. Az anód egy inert segédelektród. Ezt a fajta védelmet védőbevonatnak nevezik.

A szakemberek úgy vélik, hogy a legbonyolultabb intézkedéscsomag a földben lévő közművek megsemmisítése ellen. A talaj korróziója szeszélyes és alattomos. Az elektrokémiai védelem figyelembe veszi a talaj sajátosságait és nedvességét, katódos vagy anódos pusztulást okozva.

A vízbe merített alkatrészek ellenálló felületkezelését masztixokkal vagy polimerekkel végzik szalagok, olvadékok és zománcok formájában. A 3-9 mm vastagságú bitumenes bevonat hatékony.

Több tíz vagy több száz kilométernyi csővezetéket fektetnek le egy azonos savasságú talajra. A galvánpárok kialakulásának elkerülése érdekében homokágyazást vagy a savas területek meszezését alkalmazzák. Katódvédelmi állomásokat telepítenek a teljes csővezeték mentén.

Következtetés

A fémkorrózió nem szüntethető meg, de hatásai számos technikai módszerrel csökkenthetők. Védelem nélkül a fém gyorsan romlik, ami katasztrofális következményekkel járhat.