Защитные слои от высокотемпературной коррозии могут быть созданы из тугоплавких соединений, обладающих низкой диффузионной проницаемостью для агента коррозии. Например, таким покрытием может быть поверхностный оксидный слой. Металлы и сплавы легируют поверхностно или объемно другими металлами. Например, хром и никель в нержавеющих сталях диффундируют к поверхности и образуют на ней оксидный слой из двойных оксидов NiCr2O4 FeCr2O4 - шпинели.
Современные технологии газотермического напыления позволяют защитить металлические конструкции, сооружения, изделия и различные детали из металла от губительного воздействия атмосферных осадков, агрессивных сред и увеличить срок их службы в несколько раз. Основными преимуществами металлизационных покрытий являются протекторные свойства, высокая твердость, высокая адгезия и возможность нанесения в полевых условиях.
Газоплазменная и электродуговая металлизация распылением с 50-х годов прошлого столетия широко применяется для антикоррозионной защиты металлоконструкций.
|
|
Процесс металлизации распылением заключается в непрерывном плавлении металла, распылении его на мельчайшие частицы и нанесении на подготовленную методом абразивно-струйной обработки поверхность. Попадая на металлизируемую поверхность, частицы деформируются, нагромождаются друг на друга и образуют металлизационное покрытие слоистого строения (Рис. 1). При этом температура изделия в ходе напыления не превышает 120 °С.
При металлизации сцепление частиц с основанием происходит вследствие шероховатости поверхности и под действием молекулярных сил и носит в основном механический (адгезионный) характер.
В некоторых случаях металлизацию применяют с последующей окраской.
Металлизация в некоторых случаях - единственный и незаменимый способ предохранения конструкций от коррозии и разрушения. В то время, как гальванические покрытия и цинкование, качественное лакокрасочно или полимерное покрытие возможны только в заводских условиях, металлизационные покрытия можно наносить как в заводских условиях, так и в полевых трассовых условиях, на монтажной площадке (Рис. 2).
Основными антикоррозионными материалами, наносимыми способом металлизации на стальные конструкции и изделия, являются цинк, алюминий и их сплавы. Цинковые покрытия являются коррозионностойкими в морской воде и в условиях морской атмосферы. Наибольшее влияние на скорость коррозии цинка в индустриальной атмосфере промышленных городов оказывает содержание в ней окислов серы, а также других веществ (например, хлора и паров соляной кислоты), образующих с цинком гигроскопические соединения.
|
|
Алюминий по своим химическим свойствам очень активен, но в присутствии окислителей быстро покрывается защитной пленкой, резко понижающей его химическую активность. Коррозионная стойкость алюминия зависит от условий, в которых происходит коррозия и регулируется, в основном, стойкостью защитной окисной пленки к среде. Алюминий стоек в горячей и морской воде.
Цинк и алюминий образуют плотный слой продуктов коррозии, по объему значительно больший, чем металл, из которого они образовались. Цинковое покрытие находящееся длительное время в воде, покрывается плотным слоем окиси карбоната или гидроокиси цинка; поры закупориваются продуктами коррозии (Рис.4). Такое покрытие со временем значительно увеличивает свою коррозионную стойкость.
Рис. 4.
Немаловажным фактором считают протекторные свойства металлизационных покрытий из алюминия, цинка и их сплавов. Поврежденное место на покрытии за счет гальванического эффекта затягивается ионами алюминия или цинка, предохраняя материал подложки. Наиболее активным с точки зрения протекторной защиты считается сплав алюминия и магния (AlMg5).
По результатам сравнительного исследования эффективности 47 различных систем защитных покрытий только алюминиевое и цинковое покрытия, нанесенные методом газотермического напыления, отработали 20 лет без повторного нанесения и сохранили более 99,5% сплошности. Оказалось, что сталь не подверглась коррозии ни в одном из тех мест, где были возможны качественная подготовка поверхности и нанесение металлизационного покрытия.
Антикоррозийные покрытия наносят, главным образом, металлизационными аппаратами проволочного типа. Принцип действия металлизационных аппаратов проволочного типа основан на том, что металл в виде проволоки непрерывно подают в аппарат, там он плавится газовым пламенем или электрической дугой, и затем распыляется сжатым воздухом на мельчайшие частицы, которые наносятся на поверхность. Принципиальная схема работы металлизатора представлена на рис. 5.