Коррозия: виды коррозии, способы защиты

Как защитить металл от коррозии в домашних условиях?

Существуют ли «народные» средства против ржавчины?

Секреты удаления ржавчины есть. Ржавчину проще всего снять обработкой разбавленным водным раствором соляной или серной кислоты, содержащим ингибитор кислотной коррозии уротропин. Ингибиторы (от латинского «ингибео» — останавливаю, сдерживаю) — вещества, тормозящие химическую реакцию (в данном случае реакцию растворения металла в кислоте). Но ингибитор коррозии не мешает взаимодействию кислоты с оксидом и гидроксидом железа, из которых состоит ржавчина.

Растворы

Например, у вас заржавели оконные шпингалеты, мелкие детали велосипеда, болты или гайки. Их погружают в 5% раствор кислоты с добавкой 0,5 г уротропина на литр, а на крупные вещи такой раствор наносят кистью.

Использовать растворы сильных кислот без ингибитора рискованно. Можно растворить не только ржавчину, но и само изделие. Поскольку железо — активный металл и взаимодействует с сильными кислотами с выделением водорода и образованием солей. В качестве ингибитора кислотной коррозии при удалении ржавчины можно использовать и картофельную ботву. Для этого в стеклянную банку кладут свежие или засушенные листья картофеля и заливают 5-7%-й серной или соляной кислотой так, чтобы уровень кислоты был выше примятой ботвы. После 15-20-минутного перемешивания содержимого банки кислоту можно сливать и использовать для обработки ржавых железных изделий.

Преобразователь ржавчины превращает ее в прочное покрытие поверхности коричневого цвета. На изделие кистью или пульверизатором наносят 15-30%-й водный раствор ортофосфорной кислоты. Затем дают изделию высохнуть на воздухе. Еще лучше использовать ортофосфорную кислоту с добавками. Например, 4 мл бутилового спирта или 15 г винной кислоты на 1 л раствора ортофосфорной кислоты. Ортофосфорная кислота переводит компоненты ржавчины в ортофосфат железа FePO4. И он создает на поверхности защитную пленку. Одновременно винная кислота связывает часть производных железа в тартратные комплексы.

Металлические поверхности, сильно изъеденные ржавчиной, обрабатывают:

• смесью 50 г молочной кислоты и 100 мл вазелинового масла. Кислота превращает метагидроксид железа из ржавчины в растворимую в вазелиновом масле соль — лактат железа. Очищенную поверхность протирают тряпочкой, смоченной вазелиновым маслом;
• раствором 5 г хлорида цинка и 0,5 г гидротартрата калия в 100 мл воды. Хлорид цинка в водном растворе подвергается гидролизу и создает кислую среду. Метагидроксид железа растворяется за счет образования в кислой среде растворимых комплексов железа с тартрат-ионами;

Химические жидкости

Отворачивать приржавевшие гайки помогает смачивание керосином, скипидаром или олеиновой кислотой. Через некоторое время гайку удается отвернуть. Затем можно поджечь керосин или скипидар, которым ее смачивали. Обычно этого достаточно, чтобы разъединить гайки и болты. Самый последний способ: к гайке прикладывают сильно нагретый паяльник. Металл гайки расширяется, и ржавчина отстает от резьбы; в зазор между болтом и гайкой можно впустить несколько капель керосина, скипидара или олеиновой кислоты. И на этот раз гайка отвернется ключом.

Есть и другой способ разъединения ржавых гайки и болта. Вокруг заржавевшей гайки делают «чашечку» из воска или пластилина. Бортик у нее должен быть выше уровня гайки на 3-4 мм. Заливают в чашечку разбавленную серную кислоту и кладут кусочек цинка. В результате, через сутки гайка легко отвернется ключом. Чашечка с кислотой и металлическим цинком на железном основании — это миниатюрный гальванический элемент. Во-первых, кислота растворяет ржавчину, и образовавшиеся катионы железа восстанавливаются на поверхности цинка; в то же время металл гайки и болта не растворяется в кислоте до тех пор, пока у кислоты есть контакт с цинком. Поскольку цинк более активный в химическом отношении металл, чем железо.

Можно защитить металл от ржавления столярный или слесарный инструмент. Его смазывают с помощью кисточки раствором 10 г воска в 20 мл бензина. Воск растворяют в бензине на водяной бане, не используя открытого огня (бензин огнеопасен).

Полированный инструмент защищают, если нанести на его поверхность раствор 5 г парафина в 15 мл керосина. А старинный рецепт мази для защиты металла от ржавчины таков: растапливают 100 г свиного жира, добавляют 1,5 г камфоры, снимают с расплава пену и смешивают его с графитом, растертым в порошок, чтобы состав стал черным. Остывшей мазью смазывают инструмент и оставляют его на сутки, а потом полируют металл шерстяной тряпочкой.

Немного общих сведений

Мы привыкли слышать термин «ржавление», который применяется в случае коррозии металла и сплавов. Есть еще такое понятие, как «старение», — оно свойственно полимерам. По сути, это одно и то же. Яркий пример – старение резиновых изделий из-за активного взаимодействия с кислородом. Помимо этого, некоторые пластиковые элементы разрушаются под воздействием атмосферных осадков. Скорость протекания коррозии напрямую зависит от условий, в которых находится объект. Так, ржавчина на металлическом изделии будет распространяться тем быстрее, чем выше температура. Также влияет и влажность: чем она выше, тем быстрее металл станет непригодным для дальнейшей эксплуатации. Опытным путем установлено, что примерно 10 процентов металлических изделий безвозвратно списываются, и виной всему – коррозия. Виды коррозии бывают различными и классифицируются в зависимости от типа сред, характера протекания и тому подобного. Давайте рассмотрим их более подробно.

Подробности о методах защиты

Все методики можно разделить:

• на активные (которые постоянно воздействуют на металл),
• пассивные (многоразового применения),
• технологические (применяют на этапе производства образцов).

Активные методики

Катодная защита от коррозии

Такую методику используют в тех случаях, если среда, контактирующая с металлом, является электропроводящей. На материал подают большой «минусовой» потенциал, данная процедура позволяет предотвращать его окисление.

Протекторная защита от коррозии

Является катодной поляризацией. Экземпляр связывают с контактом с материалом, который больше всего подвержен окислению в этой токопроводящей среде (проектором). Он как бы является своеобразным громоотводом, то есть принимает весь негатив агрессивных веществ на себя.

Но такого рода протектор требует периодической замены.

Анодная защита от коррозии

Этот вариант применяют очень редко, и он заключается в поддержке «инертности» материала по отношению к окружающей среде.

Пассивные

Создание защитной плёнки

Популярная и низко затратная методика предотвращения коррозии. Чтобы создать поверхностный слой применяют специальные вещества. Данные вещества должны быть не активными по отношению к агрессивным химическим соединениям, быть не электропроводными и иметь хорошую адгезию.

Все вещества для обработки металла перед применением находиться в жидком или аэрозольном состоянии, от этого будет зависеть способ нанесения.

Чтобы обработать металл используют лакокрасочные составы, разные полимеры или мастики.

Металлоконструкция в «желобах» для защиты

Используют для трубопроводов и инженерных систем. В качестве изолятора в этом случае, выступает воздушная прослойка, которая находится между внутренними стенками канала и металлом.

Фосфатирование

Так же металлы обрабатывают специальными окислителями. Такие окислители вступают с основой в реакцию и в результате на ее поверхности образуются отложения малорастворимых химических соединений.

Такой способ защиты от влаги считается очень эффективным.

Покрытие металла устойчивыми материалами

В этом случае, изделия из металла «хромируют», «оцинковывают» серебрят и тому подобное. Так же в качестве защиты металла выступает бетон, стекло, керамика, цементные растворы и так далее.

Пассивация

Данная манипуляция состоит в том, чтобы достаточно резко снизить химическую активность металла. В этом случае, поверхность металла обрабатывают специальными реактивами.

Уменьшение агрессивности среды— применения веществ, которые снижают коррозийные процессы (ингибиторы).

Осушение воздуха— это химическая очистка воздуха от различных вредных примесей и применение других методик, которые применимы в быту.

Гидрофобизация грунта– это засыпка в него специальных веществ для снижения агрессивности почвы.

Обработка ядохимикатами– применяют в тех случаях, когда существует вероятность развития биокоррозии.

Технологический способ защиты

Легирование– на основе металла изготавливают сплав устойчивый к агрессивным воздействиям.

Но такой способ можно реализовать только на промышленных производствах.

И так как вы поняли по вышеперечисленной информации не каждую методику антикоррозийной обработки можно использовать в бытовых условиях.

То есть получается возможности «частника» очень ограничены. В этой статье мы описали несколько способов антикоррозийной обработки металлов и надеемся, что данная информация была вам полезной. Желаем вам удачи и терпения!

Таблица 1. Совместимость металлов

Естественная ржавчина

Как известно, любая металлическая поверхность со временем утрачивает свой первоначальный облик, теряет не только технические, но и внешние свойства. Для металлов характерно естественное ржавление, которое происходит из-за негативного воздействия факторов окружающей среды. При необходимости создания натуральной ржавчины на металле можно просто ускорить данный процесс путем использования химических реагентов – их действие направлено на формирование слоя коррозии металла.

Перед тем как проводить химическую реакцию, нужно удостовериться в том, что применяемый металл подвержен коррозии. Ржавчина появляется только на металлических поверхностях, в составе которых содержится железо. Некоторые же металлы более устойчивы к коррозии – зачастую это хромовые составы или так называемая нержавейка. Для химического ржавления подходят также чугун и кованое железо.

Первый метод: медно-кислотный раствор

Одним из самых простых способов создания натуральной ржавчины является применение медно-кислотного раствора. Для его изготовления не требуется наличие каких-либо специфических реагентов, самое главное в точности соблюдать технические условия и порядок выполнения операции:

В подготовленную (заранее очищенную) емкость заливается порядка шестидесяти миллилитров соляной кислоты. Обязательное условие — использование защитных очков и перчаток из плотной резины.
Далее в соляной кислоте необходимо растворить небольшое количество меди (медный провод или монетки), после чего раствор должен настояться в течение семи дней для ускорения коррозийных процессов на металле.
Остатки меди следует удалить из получившегося состава. Изготовленный медно-кислотных раствор развести с водой в пропорции: одна часть кислоты на пятьдесят частей воды.
Далее проводится зачистка металла (удаление красящего слоя, штукатурки и иных отделочных материалов), после чего поверхность тщательно промывается мыльным раствором.
Наносить медно-кислотный раствор необходимо при помощи специального пульверизатора или обычной строительной кисти

При этом соблюдайте все правила безопасности, уделите особое внимание вентиляции помещения.

Приблизительно через два часа после нанесения на поверхности появится ржавый эффект. Нет необходимости смывать смесь, поскольку состав самостоятельно улетучится спустя некоторое время. При недостаточном количестве образовавшейся ржавчины, процедуру можно провести повторно, дабы добиться желаемого результата.

Второй метод: уксус и отбеливатель

Есть еще один способ, как сделать ржавчину легко и быстро в домашних условиях — применение уксуса и отбеливателя. Данный метод подойдет только для поверхностей, при отделке которых не использовалась грунтовка и различные герметические составы. Сочетание уксуса и отбеливателя дает максимальный эффект естественного ржавления, если металлические изделия имеют в своем составе олово или железо.

Рассмотрим инструкцию покрытия металлического изделия ржавчиной:

1. На первом этапе тщательно осмотрите объект на наличие посторонних следов старых покрытий, при необходимости очистите.
2. Далее смешайте в подготовленной емкости одну часть уксуса и две части хлорной извести. Объем смеси может варьироваться в зависимости от размеров предмета, который вы собираетесь заржавить.
3. Поместите металлическое изделие в раствор на тридцать минут – за этот промежуток времени на поверхности предмета образуется потрескавшийся слой ржавчины.
4. Уберите остатки смеси при помощи обычного бумажного полотенца, а также утилизируйте оставшуюся часть уксуса и отбеливателя.
5. После того как изделие полностью высохнет, сотрите необходимую часть ржавчины (в зависимости от желаемого результата). Некоторым больше нравится толстый слой ржавого покрытия, другим же поверхностная коррозия на металле и иных поверхностях.

На видео: три простых способа создания благородной ржавчины.

Как защитить трубопровод от разрушения?

Существуют следующие способы защиты трубопроводов от коррозии:

• пассивный (использование особых методов укладки магистрали, нанесение защитных покрытий);
• активный (электрохимическая защита трубопроводов от коррозии);
• уменьшение агрессивности среды.

Каждый из методов используется исходя из типа трубопровода, способа его установки и взаимодействия с внешней и внутренней средой.

Для комплексной защиты используют несколько способов, что гарантирует длительный срок эксплуатации оборудования при значительных нагрузках в непосредственном контакте с агрессивными средами.

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ, ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Существуют многочисленные способы защитить металл от разрушений или ржавчины. Выбор того или иного способа определяется конкретными условиями работы и хранения металлических изделий. Наиболее широко применяются: легирование сталей, нанесение металлических покрытий, электрохимическая защита.

Легирование эффективнее всего в условиях воздействия механических напряжений и коррозийной среды. Легирование позволяет предотвратить и коррозийное растрескивание изделий.

Так, например, к группе сталей с особыми химическими свойствами относят коррозионно-стойкие стали. Их получают путем введения в углеродистые и низколегированные стали значительных добавок хрома или хрома и никеля. При содержании хрома 13, 17 и 25% хромистые стали являются не только коррозионно-, но и жаростойкими. Хромоникелевые стали обладают большей коррозионной стойкостью, чем хромистые, и находят широкое применение в химической промышленности.

Металлические покрытия наносят на поверхность изделия тонким слоем металла, обладающего достаточной стойкостью в данной среде. Такое покрытие придает также поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость. Различают два типа покрытий – анодное и катодное. Для железоуглеродистых сплавов таким анодным покрытием может служить покрытие из цинка и кадмия. В воде и во влажном воздухе цинк покрывается слоем основной углекислой соли белого цвета, защищающим его от дальнейшего разрушения. Широкое применение получили цинковые покрытия для защиты арматуры, труб и резервуаров от действия воды и горячих жидкостей.

Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяется горячий метод, гальванизация и металлизация.

При горячем методе изделие погружают в расплавленный металл, который смачивает его поверхность и покрывает тонким слоем. Затем изделие вынимают из ванны и охлаждают. Таким методом изделие покрывают слоем олова или цинка. Лужение применяют при изготовлении белой жести, при устройстве покрытий на внутренних поверхностях пищевых котлов и других изделий. Цинкованием предохраняют от коррозии, например, кровельное железо, водопроводные трубы.

При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину покрытия можно регулировать в широких пределах. Покрытия получают также распылением расплавленного металла с помощью специальных металлизационных пистолетов и напылением на его поверхность защищаемого металла. Этот вид защиты используют для крупногабаритных конструкций: ж/д мостов и т. д. В качестве защитного металла используют алюминий, цинк, хром, коррозионно-стойкие стали.

Неметаллические покрытия выполняются из лаков, красок, эмалей и др. веществ и изолируют изделие от воздействия внешней среды. Они легко наносятся на изделие, хорошо закрывают поры, не изменяют свойств металла и являются относительно дешевыми. При хранении и перевозке металлические изделия покрывают специальными смазочными материалами, минеральными маслами и жирами. Для защиты изделий, работающих в высокоагрессивных средах, применяют пластмассовые покрытия из винипласта, поливинилхлорида.

Химические покрытия – защитные оксидные и иные пленки – создаются при воздействии на металл сильных химических реагентов. Широко применяются также оксидирование и фосфатирование металлоизделий.

Оксидирование – создание на поверхности изделия оксидной пленки, обладающей большой коррозийной стойкостью. Наиболее широко применяется для защиты от коррозии изделий из алюминия и его сплавов.

Фосфатирование стальных изделий заключается в создании поверхностного слоя из фосфатов марганца и железа. Фосфатные покрытия используются в дальнейшем в качестве подслоя, часто в сочетании со смазочными материалами, для уменьшения трения при обработке металлов давлением, волочением, для хорошей приработки трущихся деталей машин.

В отдельных случаях прибегают к защите металлов от коррозии при помощи протекторов. Сущность протекторной защиты заключается в том, что к поверхности защищаемого изделия прикрепляют протекторы – куски металла. Образуется гальваническая пара, в которой анод – протектор, катод – изделие. В результате протектор разрушается, защищая изделие. Таким образом защищают, например, подводные металлические части кораблей, прикрепляя к ним пластины цинка.

Методы защиты от коррозии металлов

Методы защиты от коррозии металлов разделяются на технологические, активные и пассивные.

 Активные методы

Методы защиты от коррозии металлов предполагают постоянное воздействие на металл, к ним относятся способы изменения коррозионной среды. Это снижение кислотности почвы, снижение содержания хлора в воде. Также к активному методу относится протекторная защита, она заключается в связывании металла с контактным материалом, который больше подвержен окислению, он называется протектором и по сути является громоотводом. Принимает на себя электролизные процессы, влияющие на ржавление металла.

Технологические приёмы

Это когда при производстве металла происходит добавление в стальной сплав хрома , титана, марганца, никеля, которые помогают получить сталь с антикоррозийными свойствами. Например при добавлении хрома на поверхности металла образуется оксидная пленка большой плотности

 Пассивные методы

Происходит изолирование металла при помощи различных покрытий, которые препятствуют образованию коррозии. Применяют катодное и анодное покрытие.

Анодное покрытие

При применении  анодного покрытия металл покрывают другим металлом с большим отрицательным потенциалом. Это как правило цинк, либо кадмий. В настоящее время распространена защита металла посредством нанесения слоя цинка.

 Катодное покрытие

производится металлами с более положительным потенциалом. При катодном покрытии металла соблюдается механическая защита металла. В качестве катодного покрытия применяют олово медь. никель. Для покрытия металла применяют горячий метод, напыление, металлизацию, гальванизацию, При горячем методе сталь помещают в расплавленный металл, который покрывается тонким слоем. Горячий способ применяют при лужении, покрытие металла оловом, и цинкование.

Оксидирование

Также применят химические способы покрытия металла, это оксидирование, образуется оксидная пленка, которая защищает металл от коррозии, ещё этот процесс называют воронение стали. Также можно обработать сталь анодированием, это электролиз алюминия. Так же посредством фосфатирования  и азотирования.

Применение эмалей и грунтов

Наиболее доступным методом защиты металла является применение специальных эмалей и грунтов.

    Они осуществляют барьерную защиту от воздействия вредных факторов окружающей среды, она заключается в механической защите поверхности. Нарушение покрытия происходит при образовании микротрещин, в результате происходит возникновение подпленочной коррозии, для предотвращения проводят пассивацию поверхности металла, при помощи специальных лакокрасочных покрытий.

В состав, входят специальные химические агенты. К таким лакокрасочным покрытиям относятся грунты и эмали, имеющие в своём составе фосфорную кислоту, и другие ингибирующие элементы, замедляющие процесс коррозии. Более эффективными лакокрасочными материалами являются те которые осуществляют протекторную защиту. Это достигается путем добавления, в лакокрасочные покрытия металлов создающих донорские электронные пары, к ним относятся цинк, магний и  алюминий.

Для защиты металлических конструкций, которые эксплуатируются в условиях промышленной атмосферы, разрабатываются специальные эмали, образующие, влагозащищающие уретановые покрытия. Для защиты от постоянного контакта с водной средой выпускаются эмали, способные наносится на цинк, медь и другие поверхности.

В настоящее время на рынке представлен широкий спектр антикоррозионных эмалей. Одним из новшеств является покрытие металла фторопластом, он обладает химической инертностью практически ко всем агрессивным средам. Эмали на его основе наносятся кистью, воздушным и безвоздушным распылением, на очищенную поверхность металла. При применении, того или  иного материала необходимо учитывать факторы такие как вид металла условия его эксплуатации, производственные возможности и целесообразность использования.

Средства коррозионной обработки применяются в зависимости от марки металла, воздействующей среды, действующих на него нагрузок. Для каждой сферы эксплуатации конструкции предусмотрены нормативы. Оптимальным методом является, обработка металла в условиях завода. То есть нанесение, транспортировочного грунта.

Прежде чем он попадет на строительную площадку. Нанесение антикоррозионных материалов обеспечивают всего на всего 20 процентов защиты металла, основным фактором влияющим на качественную защиту металла является его предварительная обработка, от грязи . ржавчины, а также любых других веществ которые будут оказывать препятствие для окрашивания поверхности.