Методы защиты металлов от коррозии

В обычных условиях применения металлов и их сплавов избежать полностью коррозию невозможно, но резко уменьшить ее и свести к минимуму с помощью применения ряда методов представляется вполне осуществимым.

Изучение сущности коррозионных процессов помогает наметить основные методы предупреждения коррозии металлов.

Изоляция металла от коррозионной среды. Сообщить металлу устой­чивость против коррозии можно созданием защитной плёнки на его поверхности. Эта плёнка создается различными путями. Например, покрытием корродирующего металла слоем другого металла, практи­чески не корродирующего в тех же условиях (Сг, Ni, Zn, Sn, Со, Аg и др.). Такие покрытия называют анодными, если они изготовлены из металла с более отрицательным потенциалом, и катодными, если они состоят из металла с более положительным потенциалом.

Можно создать на поверхности металла неметаллические покрытия из неорганических веществ. Наиболее известны методы оксидиро­вания — образования на поверхности металлов слоя оксидов, напри­мер FеО, Fе₂О₃, Fе₃О₄, А1₂О₃ и др.; фосфатирования — отложе­ния слоя солей Fе₃(РО₄)₃, Мn₃(РО₄)₂. Из органических материалов ис­пользуются отверждаемые на металле плёнки полимерных веществ (каучук, пластмассы), лаки, олифа. Нередко применяются лакокраксочные композиции из полимерных и неорганических веществ. Иногда лакокрасочные покрытия наносятся на фосфатированный или оксидированный металл.

Электрохимические методы защиты (протекторная защита, электро­защита). В промышленности часто применяют так называемую протек­торную защиту (рис. 12), пригодную в тех случаях, когда защищаемая конструкция (корпус судна, подземный трубопровод) находится в среде электролита (морская, почвенная вода). Для осуществления протек­торной защиты используют специальный анод — протектор (например, старые железные детали, магниевые сплавы и т. д.) с более отрицательным потенциалом, чем потенциал металла защищаемой конструкции. Если соединить проводни­ком тока В защищаемую конструкцию А и протектор Б,

последний будет разрушаться и тем самым предохранять от коррозии конструкцию А. Метод протектора применяют, используя серию анодов. Главная трудность здесь состоит в выборе способа размеще­ния протекторов и их размеров.

Рис. 12. Схема протекторной защиты

Рис. 13. Схема электрозащиты

Так называемая электрозащита (рис. 13) отличается от протектор­ной защиты тем, что защищаемая конструкция А, находящаяся в среде электролита (почвенная вода), присоединяется к катоду внешнего источ­ника электричества В. В ту же среду помещают кусок старого металла (рельс, балка) Б, присоединяемый к аноду внешнего источника посто­янного тока В. Поддерживая постоянное оптимальное напряжение, специально подбираемое для каждого случая, предохраняют конструк­цию от коррозии.

Изменение свойств коррозионной среды. Вещества, способные при незначительных добавках их к коррозионной среде эффективно уменьшать коррозию металла или сплава, называются замедлителями (ингибиторами) коррозии. Чаще всего применяют такие замедлители коррозии, добавки которых к раствору электролита вызывают замет­ное изменение потенциала металла в этом растворе, приближая его к потенциалу малоактивных металлов. Анодные замедлители коррозии (карбонат натрия, фосфаты, си­ликаты, хроматы, нитраты и др.) способствуют уменьшению площади анодных участков на поверхности металла, уменьшая тем самым ко­личество растворяющегося металла. Катодные замедлители коррозии (соли магния, цинка, никеля и др.) способствуют уменьшению эффектив­ной площади катодных участков на поверхности металла, что ведет к уменьшению общей скорости коррозии за счет уменьшения количест­ва водорода, выделяющегося на этих участках, или за счет замедления диффузии кислорода, являющегося деполяризатором. Органические вещества, являющиеся замедлителями коррозии металлов в кислых растворах, также, по-видимому, должны быть отнесены к катодным замедлителям коррозии.

Необходимая для подавления коррозии металла концентрация за­медлителя определяется с учетом ряда факторов: состава и рН среды, природы металла или сплава, температуры и скорости движения среды, наличия или отсутствия в металле внешних и внутренних напряжений, а также контактов с иными металлами.

Широко распространенные в промышленности замедлители корро­зии металлов в кислотах, уменьшающие скорость их растворения, но не препятствующие растворению содержащихся на их поверхностях оксидов, являются в большинстве случаев органическими веществами (тиомочевина, уротропин, производные аминов и др.). Из неорга­нических ингибиторов укажем только силикаты, хроматы и нитриты. Силикат и хромат натрия широко применяются в технике, например, для ослабления коррозии изготовленных из стали установок с цир­кулирующей по ним водой или водными растворами электролитов (охлаждающие системы).