Поскольку, как отмечалось выше, процесс электрохимической коррозии заключается в протекании взаимосвязанных катодной и анодной реакций, то замедление одной из них приводит к снижению скорости коррозионного процесса в целом.
Методы защиты от коррозии можно разделить на три группы:
– воздействие на металл;
– воздействие на агрессивную среду;
– комбинированные методы защиты.
К первой группе относятся:
а) легирование металлов – создание экранирующего поверхностного слоя или введение элементов, понижающих катодную или анодную активность сплава;
б) обработка поверхности металла – термическая обработка, напыление, механическая обработка (наклеп и т. п.), модифицирование ржавчины на поверхности;
в) нанесение защитных покрытий;
г) подбор коррозионно-стойких материалов;
д) рациональное конструирование – вывод отдельных узлов конструкции из агрессивных сред.
Вторая группа методов защиты включает:
а) применение ингибиторов коррозии;
б) деаэрация среды;
в) создание искусственных сред (обработка водных сред, применение нейтральных сред, осушение воздуха).
|
|
Третья группа методов защиты использует комбинацию вышеперечисленных методов.
Защитные покрытия можно подразделить на органические (битум, краски, эмали, лаки), неорганические (оксидные, фосфатные, нитридные и другие пленки) и гальванические (металлические, полученные путем электролиза).
Неорганические (химические) покрытия получают обработкой металла определенными химическими веществами. При взаимодействии этого вещества с поверхностью металла образуется пленка прочного неорганического соединения, которая предохраняет металл от разрушения.
Гальванические покрытия делятся на катодные и анодные (рис. 10.1) в зависимости от соотношения стандартных электродных потенциалов защищаемого материала j0 и покрытия j0 . Если j0 > j0 , то при нарушении целостности защитного покрытия анодом будет металл покрытия (анодное покрытие), катодом – защищаемый металл.
Анодное покрытие очень эффективно, так как оно, разрушаясь, предохраняет защищаемый металл от разрушения. Примером анодного покрытия по отношению к железу являются цинковые и магниевые покрытия сталей. Если j0 < j0 , то при нарушении целостности покрытия защищаемый металл будет анодом, а металл покрытия – катодом (катодное покрытие). Катодные покрытия защищают металл до тех пор, пока эти покрытия будут сплошными.
среда среда
Рис. 10.1. Гальванические покрытия: а) анодное покрытие j01 > j02; б) катодное покрытие j01 < j02. Ме1 – защищаемый металл, Ме2 – металл покрытия (А – анод, В – катод)
Электрохимическая защита подразделяется на катодную, протекторную и анодную. Первые два вида электрохимической защиты осуществляются с помощью создания гальванического элемента, в котором роль катода выполняет защищаемый металл. Это достигается с помощью контакта его с более активным металлом – протектором (имеющим меньшее значение стандартного электродного потенциала) или подключения изделия к отрицательному полюсу внешнего источника тока (катодная защита).
|
|
Анодная защита происходит при подключении металла к положительному полюсу источника тока и формированию на его поверхности прочного оксидного слоя за счёт анодного окисления под действием электролиза (и смещении его электродного потенциала в область пассивного состояния).
Ингибиторами называют добавляемые в небольших количествах в агрессивную среду вещества, которые накапливаются на границе «металл – электролит» и снижают скорость коррозии. Эффективность действия ингибиторов оценивается величинами коэффициента торможения К и степени защиты Z:
где ј – скорость коррозии в растворе без ингибитора;
ј – скорость коррозии в растворе с ингибитором.
Величина К показывает, во сколько раз снижается скорость коррозии металла при введении ингибитора. Величина Z характеризует относительное понижение скорости коррозии. На защитное действие ингибиторов существенное влияние оказывает ряд внешних и внутренних факторов коррозии: кислотность среды, температура, природа кислоты и защищаемого материала, природа растворителя и самого ингибитора, концентрация ингибитора, перемешивание и др.
Пример 3. Можно ли использовать цинковое покрытие для защиты стального изделия от коррозии во влажном воздухе? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов коррозии, наблюдаемой при нарушении этого покрытия. Каков состав продуктов коррозии? Какой должна быть толщина покрытия, чтобы оно прослужило 5 лет, если величина его глубинного показателя П равна 0,16 мм/год? Покрытие считается недействующим, если его остаточная толщина составляет 18 % от первоначального значения.