Металлические покрытия от коррозии

Обновлено: 04.10.2024

Защитные покрытия используют в противокоррозионной практике для изоляции металла от агрессивной среды. Чтобы обеспечить хорошую защиту от коррозии покрытие должно быть сплошным, иметь хорошую адгезию с основным металлом (сцепление), быть непроницаемым для агрессивной среды, равномерно распределятся по поверхности, обладать высокой износостойкостью, жаростойкостью и твердостью (в отдельных случаях).

Защитные покрытия подразделяют на металлические и неметаллические.

Металлические защитные покрытия

Металлические защитные покрытия наносятся на поверхности (металл, стекло, керамика, пластмассы и др.) для защиты их 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.

По способу защиты металлические защитные покрытия разделяют на катодные и анодные. Характер такой защиты от коррозии обусловлен тем, что металлопокрытие, по отношению к покрываемому изделию, может быть анодом или катодом (зависит от электрохимической характеристики металла покрытия).

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 подложка - катод.

Вследствии 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. Хорошим примером анодного покрытия является цинковое покрытие не железе.

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. Примером катодного покрытия служит оловянный или медный сплошный слой на железе.

Неметаллические защитные покрытия

Неметаллические защитные покрытия применяются для изоляции металлических изделий, их защиты от воздействия внешней среды (влаги), придания красивого вида.

Неметаллические защитные покрытия принято разделять на лакокрасочные, полимерные, покрытия резинами, смазками, силикатными эмалями, пастами.

Лакокрасочные защитные покрытия.

Лакокрасочные защитные покрытия широко распространены и применяются наиболее часто. В состав покрытия входят пленкообразующие вещества, наполнители, пигменты, пластификаторы, растворители, катализаторы. Покрытие такого рода не только хорошо защищает изделие в различных атмосферах, но и придают ему приятный внешний вид. Кроме того, варьируя состав и используемые материалы, получают покрытия с специфическими свойствами (токопроводящие, необрастающие, светящиеся, декоративные, с повышенной прочностью, жаростойкостью, кислотостойкостью и т.п.).

Лакокрасочные защитные покрытия в свою очередь подразделяются на лаки, краски, эмали, грунтовки, олифы и шпаклевки.

Полимерные защитные покрытия.

Полимерные защитные покрытия наносятся на поверхность изделия в виде горячей смолы с целью защиты его от внешней среды. Покрытие смолой может осуществляться окунанием, газотермическим или вихревым напылением, а также обычной кистью. После остывания на поверхности образуется защитная сплошная пленка из полимера, толщиной обычно пару миллиметров.

Наиболее распространенные полимеры, применяющиеся с целью защиты от коррозии, это: полистирол, полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, фторопласты, эпоксидные смолы и др.

Полимерные защитные покрытия могут быть применены в качестве футеровки химических аппаратов, резервуаров (емкостей).

Защитное покрытие резинами (гуммирование).

Защитное покрытие резинами (гуммирование) осуществляется резиной и эбонитом для защиты от воздействия внешней среды различных емкостей, трубопроводов, цистерн, химических аппаратов, резервуаров для перевозки и хранения химических веществ. Защитное покрытие может быть сформировано из мягкой (при воздействии на эксплуатируемое изделие ударных, растягивающих, колебательных и других видов нагрузок) или твердой резины (которые работают при постоянной температуре, не подвергаются нагрузкам). Мягкость резины контролируется добавками серы. Мягкая содержит от 2 до 4% серы, а твердая - 30 - 50%. Для получения прочного защитного покрытия часто применяют как резину, так и эбонит.

Наносят резину на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность, сначала обрабатывая ее резиновым клеем, потом валиком выдавливая скопившийся воздух. Заключительным этапом в гуммировании является вулканизация.

Резиновые защитные покрытия являются хорошими диэлектриками, обладают высокой стойкостью во многих кислотах и щелочах. Разрушающие действие на резиновые покрытия оказывают лишь сильные окислители. Резиновые покрытия, как и все полимерные материалы, обладают негативным свойством - со временем стареть.

Защитные покрытия силикатными эмалями.

Защитные покрытия силикатными эмалями применяют для изделий, работающих при высоких температурах, давлениях, в очень агрессивных, химически активных средах. Формирование эмалевого защитного покрытия возможно двумя способами: сухим (наносят порошок) или мокрым (пасту).

Процесс нанесения эмали ведется в несколько этапов. Сначала наносят непосредственно на изделие порошкообразную грунтовую эмаль, которая улучшает адгезию, а также уменьшает термические и механические напряжения. Проводят спекание при температуре 880 - 920 о С. Далее покрывают слоем покровной эмали, потом спекают при температуре 840 - 860 о С.

Если требуется нанести несколько слоев силикатной эмали, вышеописанные операции проводят поочередно еще несколько раз. Обычно изделия из чугуна покрывают двумя - тремя слоями силикатной эмали, общей толщиной до 1 миллиметра.

Основным недостатком эмалевого защитного покрытия можно назвать низкую прочность при воздействии ударных нагрузок, т.е. растрескивание, скалывание.

Защитные покрытия из паст и смазок.

Защитные покрытия из паст и смазок используют в основном при длительном хранении и перевозке металлоизделий. Пасты или смазки наносятся на поверхность защищаемого объекта распылением, кистью или специальным тампоном. После высыхания образуется защитная пленка. Она ограждает изделия от воздействия влаги, пыли, различных газообразных веществ.

Смазки изготовляются на основе минеральных масел (вазелинового, машинного) с примесью воскообразных веществ (воска, парафина, мыла). Если изделие стальное, то в смазку дополнительно вводят немного щелочи. Очень популярна смазка, в состав которой входит 5% парафина и 95% петролатума (смесь парафинов, масел, церезинов).

Из суспензий минеральных восков (церезина) или парафина и каучука, а также полиизобутилена в уайт-спирите изготавливают защитные покрытия на основе паст.

Защитные покрытия из паст и смазок очень эффективны, но главным их недостатком можно считать то, что целостность образовавшейся пленки очень легко нарушить.

Защита металлическими и неметаллическими покрытиями

Для защиты металлов от коррозии используют различные виды покрытий: металлические, лакокрасочные, полимерные и покрытия, образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла. Роль любого покрытия сводится в основном к изоляции металла от внешней среды.

Выбор типа покрытия зависит от условий, в которых следует использовать металл. Для защиты изделий, не подвергающихся механическим воздействиям и применяющихся в сухих жилых помещениях, обычно бывает достаточно однослойного лакокрасочного покрытия или соответствующей химической обработки поверхности металла: оксидирования или фосфатирования. Для защиты металлических конструкций (железнодорожные мосты, подъемные краны и т.п.), а также железнодорожных вагонов, наружных деталей автомобилей, велосипедов и др., подвергающихся воздействию влажной атмосферы, применяют сложные по составу и способу нанесения лакокрасочные покрытия. Для работы в условиях высоких температур применяют изделия, изготовленные из специальных жаростойких сплавов. Поскольку специальные сплавы дóроги, в промышленности широко применяются диффузионные покрытия простой углеродистой стали хромом, алюминием, кремнием.

Виды металлических покрытий и способы их нанесения. Различают два вида металлических покрытий – анодные и катодные.

Анодным называют покрытие металлом с более отрицательным потенциалом, чем потенциал защищаемого металла. При хорошем состоянии покрытия коррозионная стойкость защищаемого изделия определяется только стойкостью покрытия. При нарушении сплошности покрытия возникает гальванический элемент, в котором металл-покрытие выполняет роль анода и растворяется, а защищаемый металл – роль катода и при этом не корродирует. Примерами анодных покрытий для стальных изделий могут служить цинковые покрытия.

Катодным называют покрытие металлом с более положительным потенциалом, чем потенциал основного металла. Оно защищает основной металл чисто механически. При нарушении сплошности покрытия в образующемся гальваническом элементе основной металл подвергается разрушению, являясь анодом. Для стальных изделий примерами катодных покрытий могут являться никель и олово.

Распространенным способом нанесения металлических покрытий является электролитический (гальванический) способ.

Виды неметаллических покрытий и способы их нанесения. Неметаллические защитные покрытия в зависимости от состава могут быть разделены на две группы: неорганическиеи органические.

К неорганическим могут быть отнесены оксидные, фосфатные пленки на металлах, эмалевые покрытия.

Создание на поверхности металлов защитных оксидных пленок называют оксидированием. Оксидированию подвергают чаще всего сталь и алюминий. Оксидные покрытия стали предназначены для их временной защиты и эксплуатации в закрытых помещениях. Алюминий и его сплавы оксидируют химическим и электрохимическим способами. Второй способ называют также анодированием алюминия. Он позволяет получить оксидные пленки достаточно большой толщины с высокими защитными свойствами.

Осаждение эмалевых покрытий широко применяется в промышленности, так как позволяет сочетать механическую прочность защищаемого металла с химической стойкостью и декоративными качествами эмали.

К покрытиям органического происхождения относят лакокрасочные покрытия, покрытия полимерными материалами и резиной.

Лакокрасочные покрытия наиболее распространены и во мно-
гих случаях незаменимы для длительной защиты от коррозии
металлических сооружений, подвергающихся воздействию атмосферы.

В качестве защитных покрытий хорошо зарекомендовали себя покрытия различными полимерными материалами, например, винипласт, полиэтилен, полистирол, эпоксидные смолы, политетрафторэтилен (тефлон), полиметилметакрилат (органическое стекло) и др.

Вопросы для самоконтроля

1. На какие группы делятся металлы по своей химической активности? В чем заключаются особенности этих групп?

2. Что называется коррозией металлов и какие виды коррозии Вы знаете?

3. Перечислите виды классификаций коррозионных процессов.

4. Что называется химической коррозией? На какие виды она подразделяется?

5. Какие основные факторы оказывают влияние на газовую коррозию?

6. Что называется электрохимической коррозией? Какова причина ее возникновения?

7. Что называется деполяризатором катодного процесса электрохимической коррозии? В каких условиях она протекает наиболее интенсивно?

8. Назовите основные факторы, влияющие на электрохимическую коррозию.

9. Перечислите методы защиты металлов от коррозии.

10. Каков механизм электрохимической защиты металлов от коррозии?

11. Что называется протекторной защитой? Какие металлы можно использовать в качестве протекторов по отношению к стальным конструкциям?

12. В чем состоит принципиальное различие между анодными и катодными покрытиями?

Защита металлов от коррозии

Зная причину химической и электрохимической коррозии металлов, нетрудно выявить основные методы защиты. Так как причиной электрохимической коррозии является возникновение и работа гальванического элемента, то любое нарушение его функционирования будет предотвращать коррозию.

Все методы защиты условно делятся на следующие группы:

· защитные покрытия (металлические, неметаллические);

· электрохимическая защита (протекторная, катодная);

· изменение свойств коррозионной среды;

· рациональное конструирование изделий.

Выбор способа защиты определяется его эффективностью, а также экономической целесообразностью.

Легирование металлов.Легирование металлов – эффективный (хотя и дорогой) метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивацию металла, т.е. образование на его поверхности защитных плёнок из оксидов легирующих добавок. В качестве таких компонентов применяют хром, никель, вольфрам и т.д.

Защитные покрытия. Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлов для предохранения их от коррозии, называются защитными покрытиями. Защитные слои подразделяются на металлические и неметаллические.

Наиболее распространены неметаллические защитные покрытия – эмали, лаки, краски, пластмассы, различные смолы, полимеры. Защитное действие этих покрытий сводится в основном к изоляции металлов от окружающей среды. Достоинство этого способа защиты – простота технологии их нанесения. Недостаток – легко разрушаются из-за хрупкости и растрескивания при тепловых и механических ударах; эти покрытия защищают до тех пор, пока сохраняется их целостность.

Ряд покрытий, получаемых химической обработкой металла, включают защитные покрытия, образующиеся непосредственно на поверхности металла. Образование на поверхности металлических изделий защитных оксидных плёнок в технике называют оксидированием. Некоторые процессы имеют специальное название. Так, процесс нанесения на сталь оксидных плёнок иногда называют воронением, а электрохимическое оксидирование алюминия – анодированием. Оксидные покрытия на стали можно получить при высокой температуре окислением на воздухе или погружением в горячие концентрационные растворы щелочей, содержащих персульфаты, нитраты или хлораты металлов. В сухом воздухе оксидные плёнки достаточно стойки, а во влажном воздухе, воде защитные свойства их крайне невысоки.

Фосфатные покрытия, химически создаваемые на поверхности металлов, сами по себе не обеспечивают достаточной защиты от коррозии. Их используют в основном в качестве подложки под краску, что повышает сцепление лакокрасочного покрытия со сталью и уменьшает коррозию в местах царапин.

Металлические покрытия получают путем осаждения на защищаемой детали тонкого слоя другого металла, более стойкого в условиях эксплуатации, чем защищаемый металл. Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др.). По характеру поведения металлических покрытий при коррозии их можно разделить на катодные и анодные.

К катодным покрытиям относятся покрытия из металлов, потенциалы которых в данной среде имеют большие значения, чем потенциал основного металла. В качестве примеров катодных покрытий на стали можно привести Cu, Ni, Ag, Sn.

Рассмотрим пример катодного покрытия. Белая жесть – железо, покрытое слоем олова (Sn), находится во влажном воздухе (O₂ + H₂O). При повреждении покрытия (или наличии пор) возникает коррозионный элемент, в котором защищаемый материал (Fe) служит анодом и растворятся, а материал покрытия (Sn) – катодом, т.к.

A: Fe – 2e - = Fe 2+ 2

Следовательно, катодные покрытия могут защищать металл от коррозии лишь при отсутствии пор и повреждений покрытия.

Анодные покрытия имеют более отрицательный потенциал, чем потенциал основного металла. Примером анодного покрытия может служить цинк на стали: ; . В этом случае при нарушении целостности покрытия или возникновении пор в среде, имеющей ионную проводимость, основной металл (Fe) будет катодом возникающего коррозионного элемента и не будет корродировать, а разрушению подвергнется цинк:

A: Zn – 2e - = Zn 2+ окисление

K: O₂ + 2H₂O + 4= 4OH - восстановление

Цинк будет защищать основной металл пока весь не растворится . Таким образом, анодные покрытия более эффективны, т.к. защищают основные металлические конструкции и при нарушении целостности покрытия.

Потенциалы металлов зависят от состава растворов, поэтому при изменении состава раствора может меняться и характер покрытия. Так, покрытие стали оловом в растворе H₂SO₄ – катодное, а в растворе органических кислот – анодное.

Для получения металлических защитных покрытий применяются различные способы: электрохимический (электролиз – нанесение гальванических покрытий), погружение в расплавленный металл, металлизация (распыление расплавленного металла с помощью струи сжатого воздуха), термодиффузионный (путём диффузии металла в металл при повышенной температуре), химический (восстановление соединений металла с помощью водорода, гидразина и других восстановителей).

Электрохимическая защита.Электрохимическая защита осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с меньшим значением электродного потенциала – протектора (протекторная защита) или катодной поляризацией за счёт извне приложенного тока (катодная защита).

Так, если к стальной конструкции присоединить кусок более активного металла, например магния (; ), то в условиях появления электролита (например, конденсация влаги) защищаемая стальная конструкция будет выполнять функцию катода, а магний (протектор) – функцию анода (протекторная защита).

Сущность электрохимической катодной защиты заключается в том, что защищаемое изделие подключается к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, поэтому оно становится катодом, а анодом служит вспомогательный, обычно стальной электрод. В этом случает в среде электролита будет протекать электролиз. Рассмотрим пример электрохимической катодной защиты подземного трубопровода во влажной почве (рис. 10.10).

На электродах будут протекать процессы:

A: Fe – 2e - = Fe 2+

Вспомогательный электрод (анод) растворяется, на защищаемом трубопроводе (катоде) выделяется водород.

Катодную защиту используют для защиты от коррозии подземных и морских трубопроводов, кабелей, водных резервуаров, подводных лодок, оборудования химических заводов.

Изменение свойств коррозионной среды. Здесь применяется специальная обработка электролита или среды, в которой находится защищаемая конструкция. Вода, поступающая в котельные установки, подвергается деаэрации – удалению растворённого воздуха. Введение в электролит ингибиторов, их адсорбция на защищаемой детали резко замедляет процесс коррозии.

В последние годы широко применяют летучие парофазные игибиторы. Их используют для защиты машин, аппаратов и других металлических изделий во время их эксплуатации в воздушной атмосфере, при перевозке и хранении. Летучие ингибиторы вводятся в контейнеры, в упаковочные материалы или помещаются в непосредственной близости от рабочего агрегата. Благодаря достаточно высокому давлению паров летучие ингибиторы достигают границы раздела металл – воздух и растворяются в плёнке влаги, покрывающей металл. Далее они адсорбируются на поверхности металла.

Рациональное конструирование изделий. Рациональное конструирование изделий должно исключать наличие или сокращать число и размеры особо опасных с точки зрения коррозии участков в изделиях или конструкциях (сварных швов, узких щелей, контактов разнородных по электродным потенциалам металлов и др.), а также предусматривать специальную защиту металла этих участков от коррозии.

Контакт с металлами и неметаллами имеет большое значение для оценки опасности коррозии. В частности, при конструировании следует учитывать опасность контактной коррозии, в связи с чем нельзя без соответствующей изоляции соприкасающихся поверхностей сочетать в конструкции металлы, существенно отличающиеся по величине потенциала. Важно учитывать использование в конструкции различных неметаллических материалов, в том числе теплоизоляционных, электроизоляционных и др. Известно, что некоторые из этих материалов, например войлок, асбест, древесина, могут впитывать и удерживать влагу и, таким образом, быть очагами усиленной коррозии.

Скопление влаги в различных элементах конструкции способствует развитию коррозии. Поэтому при создании различных конструкций предусматривают возможность проветривания полостей, наличие дренажных отверстий и др. Исключительно опасно в коррозионном отношении наличие щелей и зазоров. На изделии не должно быть различных углублений, канавок и пазов, в которых может скапливаться влага. Элементы конструкции должны быть по возможности обтекаемыми; это облегчает испарение влаги.

Защита металлических изделий от коррозии

Человек с глубокой древности использует предметы из металлов. До сих пор они остаются важной составляющей нашей жизни, причем самыми востребованными являются изделия из железа и его сплавов. Однако все они имеют один серьезный минус, а именно подверженность коррозии, то есть способность разрушаться в процессе окисления. Своевременная защита металлических изделий от коррозии дает возможность увеличить их срок службы.

Почему так важна защита металлических изделий от коррозии

Коррозия оказывает негативное электрохимическое, химическое воздействие на целостность поверхности предметов из стали, чугуна. В результате происходит разъедание металлических изделий, они портятся и не могут использоваться по назначению.

По статистике экспертов, каждый год примерно 10 % от объема всех добываемых на планете металлов приходится расходовать на устранение потерь, вызванных коррозией. Ведь последняя приводит к полной утрате металлическими предметами своих эксплуатационных свойств.

Как только на изделиях из чугуна или стали появляются признаки коррозии, у них снижается герметичность, прочность. Параллельно падает их способность проводить тепло, пластичность, отражательный потенциал, иными словами, утрачивается целый ряд немаловажных свойств. Все это приводит к тому, что конструкции оказываются непригодны для использования по назначению. Вот почему так важно грамотно и своевременно применять существующие способы защиты металлических изделий от коррозии, о которых далее пойдет речь.

Основные виды коррозии

Прежде чем приступать к защите металлических изделий от коррозии, важно понять природу этого процесса. Принято выделять такие типы коррозии:

Атмосферная. Причиной окисления становится контакт металлического предмета с кислородом и содержащимися в воздухе водяными парами. Ржавчина образуется быстрее, когда в воздухе присутствуют загрязнения в виде химически активных веществ.
Жидкостная. Формируется на металлических предметах, находящихся в водной среде. Если речь идет о морской воде, то в ней окисление значительно ускоряется за счет содержащегося в жидкости большого объема солей.
Почвенная. Данному типу подвержены металлические изделия, конструкции, находящиеся в грунте. Химические реакции запускаются и протекают под действием химических элементов, входящих в состав грунта, грунтовых вод, разного рода утечек.

Коррозия на металлических изделиях может проявляться по-разному:

формируется сплошной ржавый слой или его отдельные фрагменты;
появляются небольшие участки ржавчины, проникающей внутрь детали;
образуются глубокие трещины;
окисляется один из компонентов сплава;
происходит глубинное проникновение по всему объему;
сочетаются сразу несколько симптомов.

Причины возникновения могут иметь природу двух видов:

Химическую, то есть металл разрушается в результате химических реакций с активными веществами.
Электрохимическую, связанную с тем, что при контакте с электролитическими растворами возникает электрический ток, под его действием замещаются электроны металлов. Это приводит к тому, что страдает кристаллическая структура, образуется ржавчина.

Способы защиты металлических изделий от коррозии

Можно выделить несколько основных способов защиты металлических изделий от коррозии:

легирование металлов;
защитные покрытия (металлические, неметаллические);
электрохимическая защита;
изменение свойств коррозионной среды;
рациональное конструирование изделий.

1. Легирование металлов.

Это один из действительно эффективных способов, позволяющих увеличить стойкость металлов к ржавчине. В процессе легирования в состав сплава или металла вносят легирующие элементы, такие как хром, никель, молибден, пр. Они приводят к пассивации металла, то есть металл или сплав переходит в состояние повышенной коррозионной устойчивости за счет торможения анодного процесса. Пассивное состояние металла достигается благодаря тому, что на его поверхности формируется совершенная по структуре оксидная пленка. Она обеспечивает защиту изделия лишь при условии, что кристаллические решетки металла и образующегося оксида имеют между собой максимальное сходство.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Легирование активно используется для защиты, например, закладных деталей от коррозии. Такую обработку проводят для железа, алюминия, меди, магния, цинка и сплавов на их основе. Получившиеся сплавы, по сравнению с исходными металлами, отличаются повышенной коррозионной стойкостью, а также жаростойкостью и жаропрочностью.

Жаростойкость – способность металла сохранять свои свойства даже при высоких температурах, когда повышается вероятность газовой коррозии.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Жаропрочность – сохранение конструкционным материалом высокой механической прочности при значительном повышении температуры. Этого свойства обычно достигают легированием металлов и сплавов. Так, сталь легируется хромом, алюминием и кремнием. При высоких температурах они окисляются первыми, в результате чего формируются плотные защитные оксидные пленки, например Al₂O₃ и Cr₂O₃.

Кроме того, легирование позволяет снизить скорость электрохимической коррозии, особенно когда она сопровождается выделением водорода. Ярким примером коррозионностойких сплавов являются нержавеющие стали, где роль легирующих компонентов играют хром, никель и ряд прочих металлов.

2. Защитные покрытия.

В этом случае на поверхности металлического изделия искусственно формируются дополнительные слои для защиты. На самом деле, этот подход является наиболее распространенным среди существующих способов борьбы с коррозией. Мало того, что подобные покрытия оберегают предмет от появления ржавчины, они придают поверхностям ценные физико-химические характеристики. Речь идет об износостойкости, электрической проводимости и еще ряде свойств. Такие покрытия могут быть металлическими и неметаллическими. Однако, вне зависимости от состава, к ним предъявляются единые требования: хорошие адгезионные качества, сплошность и способность сохранять свои свойства в агрессивной среде.

Металлические покрытия выделяются на фоне других способов защиты металлических изделий от коррозии тем, что обладают неоднозначным действием. Пока защитный слой сохраняет свою целостность, он изолирует поверхность изделия от воздействия окружающей среды. То есть по своему действию близок к любой механической обработке, например, окраске, оксидной пленке, пр. В целом, металлические покрытия не должны пропускать коррозионные агенты.

Если такое покрытие повреждается либо в нем есть поры, образуется гальванический элемент. Нужно понимать, что характер коррозионного разрушения материала во многом зависит от электрохимических характеристик обоих металлов. Защитные антикоррозионные покрытия бывают катодными или анодными. В число первых входят покрытия, потенциалы которых в данной среде являются более положительными, чем у основного металла. Анодные покрытия обладают наиболее отрицательным потенциалом, чем потенциал материала изделия.

Если повреждается никелевое покрытие, на анодных участках железо окисляется за счет образования микрокоррозионных гальванических элементов. На катодных участках происходит восстановление водорода. Таким образом, катодные покрытия обеспечивают защиту металлических изделий от коррозии только при условии, что в покрытии нет пор и повреждений.

Если в цинковом слое появляется местное повреждение, защита продолжит разрушаться, но поверхность железа не пострадает от коррозии. На анодных участках происходит процесс окисления цинка, а на катодных участках – восстановление водорода.

Электродные потенциалы металлов зависят от компонентов и их доли в растворах, поэтому характер используемого для защиты покрытия может быть изменен за счет изменения состава.

Защита деталей от коррозии горячим методом осуществляется при помощи разных металлов и подходов. Сформировать металлические защитные покрытия позволяют несколько способов: электрохимический (гальванические покрытия); погружение в расплавленный металл (горячее цинкование, лужение); металлизация (нанесение расплавленного металла на защищаемую поверхность струей сжатого воздуха); химический (защита изделия посредством восстановителей, таких как гидразин).

Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др.).

Неметаллические защитные покрытия делятся на неорганические и органические. Суть такой обработки состоит преимущественно в изоляции металла от окружающей среды.

Для защиты металлических изделий от коррозии неметаллическими покрытиями используют неорганические эмали, оксиды металлов, соединение хрома, фосфора, пр. В число органических входят лакокрасочные покрытия, смолы, пластмассы, полимерные пленки, резина.

По своему составу неорганические эмали являются силикатами, иначе говоря, это соединения кремния. Нужно понимать, что подобные покрытия хрупкие и растрескиваются из-за тепловых и механических ударов.

Лакокрасочные покрытия встречаются более часто. Главные условия для защиты металлических изделий от коррозии с помощью лакокрасочных покрытий: покрытие должно быть сплошным, газо- и водонепроницаемым, химически стойким, эластичным, обладать высоким сцеплением с материалом, механической прочностью, твердостью.

3. Химические способы.

Существует множество методов защиты металла, относящихся к этой группе. Одним из них является обработка поверхности веществами, вступающими с ней в химическую реакцию, в результате чего формируется пленка устойчивого химического соединения. Речь идет о таких способах как оксидирование, фосфатирование, сульфидирование, пр.

Оксидирование представляет собой способ защиты за счет образования оксидных пленок на поверхности металлических изделий.

Наиболее современным вариантом этого метода является химическая и электрохимическая обработка деталей в щелочных растворах.

Для железа и его сплавов наиболее часто используется щелочное оксидирование в растворе, содержащем NaOH, NaNO₃, NaNO₂ при температуре +135…+140 °С. Оксидирование черных металлов называется воронением.

Фосфатирование является методом формирования фосфатных пленок на изделиях из цветных и черных металлов. Для фосфатирования металлическое изделие погружают в растворы фосфорной кислоты и ее кислых солей (H₃PO₄ + Mn(H₂PO₄)₂) при температуре +96…+98 °С.

Фосфатная пленка оказывается химически связана с материалом изделия и состоит из сросшихся между собой кристаллов, разделенных порами ультрамикроскопических размеров. Главными достоинствами фосфатных пленок являются хорошая адгезия и развитая шероховатая поверхность. Благодаря этому, такие пленки становятся отличной основой для лакокрасочных покрытий и пропитывающих смазок. Обычно данный подход выбирают для защиты деталей от коррозии, когда те будут использоваться в закрытых помещениях, либо если изделие подвергнется последующей окраске или покрытию лаком. Однако у таких пленок есть свои минусы, в первую очередь к ним относятся низкая прочность и эластичность, хрупкость.

Анодированием называется защита поверхности металла при помощи формирования оксидных пленок, обычно данный способ используется для защиты алюминия. На поверхности этого металла всегда есть тонкая оксидная пленка Al₂O₃ или Al₂O₃ ×∙(H₂O)_n. Однако она не способна противостоять появлению ржавчины, поэтому в результате воздействия окружающей среды на алюминии постепенно образуется слой продуктов коррозии.

Для искусственного формирования оксидных пленок используют химический и электрохимический способы. Во втором случае алюминиевое изделие используется в качестве анода электролизера. Тогда как роль электролита играет раствор серной, ортофосфорной, хромовой, борной или щавелевой кислот. Катодом может быть металл, не вступающий в реакцию с раствором электролита, допустим, нержавеющая сталь. На катоде выделяется водород, за счет чего на аноде формируется оксид алюминия.

От точного выполнения при защите деталей от коррозии требований ГОСТа зависят надежность, сроки эксплуатации изделий. Не менее важно правильно выбрать метод обработки, принимая во внимание условия эксплуатации изделий, а также их изначальные характеристики. В результате удастся обеспечить надежную защиту от ржавчины, а изделие сможет служить значительно дольше, при этом использоваться по своему прямому назначению.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

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.

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.

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

Покрытие наносится при температуре от -25 до +40°С. При этом допустимо наличие высокого уровня влажности.
Свойства его сохраняются в неизменно отличном состоянии в широком диапазоне температур (от -50 до +150°С).
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.
Небольшие повреждения восстанавливаются автоматически. Соединения цинка заполняют собой мельчайшие пустоты, предотвращают доступ воды и кислорода к защищаемой поверхности.
Пригодно для ремонта локальных дефектов.
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:

Читайте также: