Як запобігти корозії металу

Корозія є процесом, при якому метал втрачає свої властивості при зіткненні з різними окислювачами в навколишньому середовищі. Корозія приймає різні форми і може мати багато причин. Одним з поширених прикладів цього є процес утворення іржі, в ході якого в присутності вологи утворюються оксиди заліза. Корозія є серйозною проблемою для будівельників будівель, катерів, літаків, автомобілів і більшості інших металевих конструкцій. Наприклад, коли метал використовується як частина конструкції моста, структурна цілісність цього металу, яка може бути знижена корозією, має вирішальне значення для безпеки людей, що користуються цим мостом. див. Крок 1 нижче, щоб зрозуміти, як захистити метали від корозії.

кроки

Метод 1 з 3:

Розуміння загальних типів корозії металів

З огляду на те, як багато різних типів металів використовується в даний час, будівельники та виробники повинні захищати його від різних видів корозії. Кожен метал має свої унікальні електрохімічні властивості, які визначають, яким типам корозії (якщо такі є) схильний метал. У таблиці нижче представлена добірка металів і типів корозії, якій вони можуть піддатися.

*Загальні метали і їх властивості корозії*
Metal	Уразливість корозією металу	Загальні профілактичні методи	Електрична енергія *
Нержавіюча сталь (Пасивна)	Суцільна корозія, гальванічна, точкова, щелевая (всі види морської)	Очищення захисного покриття або ізоляція	Низька (початкова корозія формує стійкий оксидний шар)
Залізо	Суцільна корозія, гальванічна, щілинна	Очищення, захисне покриття або ізоляція, гальванізація, антикорозійне покриття	висока
мідь	Суцільна корозія, вилуговування, напруга	Очищення, захисне покриття або ізоляція (зазвичай масло або лак), додавання олова, алюмінію або миш`яку для плавки	помірна
алюміній	Гальванічна, точкова, щелевая	Очищення, захисне покриття або ізоляція, анодування, гальванізація, катодний захист, електрична ізоляція	Висока (початкова корозія формує стійкий оксидний шар)
мідь	Гальванічна, точкова, естетичне потускнение	Очищення, захисне покриття або ізоляція, додавання нікелю для плавлення (особливо для морського)	Низька (початкова корозія формує стійкий наліт)

Зверніть увагу, чтоколонка "Електрична активність" відноситься до відносної хімічної активності металу, як описано в ряді гальванічних таблиць в довідниках. Головне, що тут потрібно розуміти: «чим вище гальванічна активність виходу металу, тим швидше буде проходити гальванічна корозія при з`єднанні з менш активним металом».

1. Запобігання суцільний корозії, захищаючи поверхню металу. Хмарно коррозіяявляется одним з видів корозії, яка виникає однорідним способом на відкритій поверхні металу. У цьому типі корозії вся поверхня металу піддається корозії і, таким чином, корозія проходить з однаковою швидкістю. Наприклад, якщо незахищена залізний дах систематично піддається впливу дощу, вся поверхня даху буде вступати в контакт з приблизно однаковою кількістю води і, таким чином, буде роз`їдати з рівномірною швидкістю. Найпростіший спосіб захисту від суцільної корозії - поставити захисний бар`єр між металом і роз`їдають агентом. Цього можна уникнути великою різноманітністю методів, застосуванням фарби, масляного герметика або електрохімічним рішенням типу гальванічного цинкового покриття.

У метро або при зануренні катодний захист також є хорошим вибором.

2. Запобігання гальванічної корозії шляхом зупинки іонного потоку з одного металу в інший. Це одна з важливих форм корозії, яка може статися, незалежно від фізичної сили металів, що беруть участь в електрохімічної корозії. Гальванічна корозія відбувається, коли два металу з різним електродним потенціалом знаходяться в контакті один з одним в присутності електроліту (наприклад, морської води), який виступає в якості електричного провідника між ними. Коли це відбувається, іони металів випливають з більш активного металу до менш активного металу, в результаті чого більш активний метал піддається корозії в прискореному темпі, а менш активний метал - з меншою швидкістю. У практичному плані це означає, що корозія буде розвиватися на більш активному металі в точці контакту між двома металами.

Будь-який метод захисту, який запобігає потік іонів між металами, може потенційно зупинити електрохімічної корозії. Якщо захистити метал захисним покриттям, це може допомогти запобігти впливу електролітів з навколишнього середовища від створення електричного провідника між двома металами, а електрохімічні процеси захисту, такі як гальванізація і анодування, також будуть добре працювати. Крім того, можна перешкодити електрохімічної корозії ізолюючи області металів, які вступають в контакт один з одним.

Також, від гальванічної корозії може захистити використання катодного захисту або витрачається анода. див. нижче для отримання додаткової інформації.

3. Запобігання точкової корозії, захищаючи поверхню металу, уникаючи екологічних джерел хлориду і уникаючи вм`ятин і подряпин. Точкова корозія - Одназ форм корозії, яка відбувається на мікроскопічному рівні, але може мати масштабні наслідки. Вона має великий вплив на метали, які захищаються від неї тонким шаром пасивних з`єднань на поверхні, так як ця форма корозії може привести до пошкодження конструкції в ситуаціях, коли захисний шар, як правило, їм заважає. Точкова корозія відбувається, коли невелика частина металу втрачає свій захисний пасивний шар. Коли це відбувається, гальванічна корозія відбувається на мікроскопічному рівні, що призводить до утворення невеликих отворів в металі. Навколо цих отворів локальне оточення стає дуже кислим, що прискорює процес. Точкову корозію зазвичай можна запобігти шляхом нанесення захисного покриття на металеву поверхню і / або використовуючи катодний захист.

Контакт з навколишнім середовищем з високим вмістом хлоридів (як, наприклад, з солоною водою), як відомо, прискорює процес точкової корозії.

4. Запобігання щілинної корозії за рахунок мінімізації обмеженого простору при проектуванні об`єкта. Щілинна корозія відбувається в просторах металевих предметів, які мають поганий доступ до повітря або рідини, наприклад, під гвинтами, під шайбами, під раковинами або між сполуками шарніра. Щілинна корозія відбувається там, де розрив поблизу металевої поверхні досить широкий, щоб дозволити рідини увійти, але досить вузький, щоб рідина могла звідти вийти, тому вона там застоюється. Локальне оточення цих невеликих просторів утворює корозію і метал роз`їдається як у випадку з точковою корозією. Запобігання щілинної корозії, як правило, питання дизайну. Потрібно зводити до мінімуму виникнення вузьких щілин у будівництві металевих предметів шляхом закриття цих прогалин або створювати хороший потік повітря або рідини, щоб мінімізувати щелевую корозію.

Щілинна корозія викликає особливі проблеми, при роботі з такими металами, як алюміній, який має захисний, пасивний зовнішній шар, а механізм щілинної корозії може сприяти пробивання цього шару.

5. Запобігання корозії під напругою за допомогою безпечної навантаження і / або відпалу. Корозія під напругою (SCC) є рідкісною формою корозії, пов`язаної з руйнуванням конструкції, яка представляє особливий інтерес для інженерів, які проектують будівельні конструкції, призначені для витримування серйозних навантажень. У разі SCC, несучі металеві форми утворюють тріщини і переломи нижче вказаної межі навантаження. У присутності корозійних іонів, крихітні, мікроскопічні тріщини в металі, викликані розтягують напругою від великого навантаження, поширюються як корозійні іони досягають кінця тріщини. Це призводить до того, що тріщини поступово починають рости і в кінцевому підсумку можуть привести до руйнування конструкції. SCC особливо небезпечно, так як це може статися навіть у присутності речовин, які дуже слабо впливають на корозію металу. Це означає, що корозія відбувається в той час, коли інша частина поверхні металу здається незачепленою.

Запобігання SCC частково є питанням дизайну. Наприклад, вибравSCC стійкий матеріал для навколишнього середовища, в якій він буде працювати, і перевіривши його на стійкість, можна запобігти SCC. Крім того, процес відпалу металу може усунути залишкову напругу від його виготовлення.

SCC, як відомо, посилюється високими температурами і наявністю рідини, що містить розчинені хлориди.

Метод 2 з 3:

Запобігання корозії в домашніх умовах

1. Покрийте фарбою поверхню металу. Можливо, найпоширеніший, доступний метод захисту металу від корозії - просто покрити його шаром фарби. Процес корозії - це волога і окислювач, що взаємодіють з поверхнею металу. Таким чином, коли метал покритий захисним бар`єром фарби, ні волога, ні окислювачі не можуть вступати в контакт з самим металом і корозія відсутня.

Проте, фарба сама по собі схильна до деградації. Необхідно наносити новий шар фарби, коли з`являються відколи, зношеності або ушкодження. Якщо фарба розкладається до такої міри, що метал стає відкритим, обов`язково перевірте його на наявність корозії або пошкоджень.
Є безліч методів нанесення фарби на металеві поверхні. Слюсарі часто використовують деякі з цих методів в поєднанні, щоб гарантувати, що весь металевий об`єкт буде ретельно покритий. Нижче наводиться вибірка з методів з коментарями:

Кістьподходіт для важкодоступних місць.
Ролик використовується для покриття великих площ. Дешевий і зручний спосіб покриття.
Спрей використовується для покриття великих площ. Швидкий спосіб, але менш ефективний, ніж ролик (високий відсоток втрати фарби).
Безповітряний / електростатичне безповітряний розпорошення використовується для покриття великих площ. Швидкий спосіб дозволяє наносити фарбу різними рівнями товщини. Менш марнотратний, ніж звичайний спрей. Обладнання коштує дорого.

2. Використовуйте морську фарбу для металу, який контактує з водою. Металевим об`єктам, які регулярно (або постійно) вступають в контакт з водою, таким як човни, необхідні спеціальні фарби для захисту від підвищеної можливості отримання корозії. У таких ситуаціях, "нормальна" корозія у вигляді іржі не єдина проблема (хоча є однією з основних), а морська живність (черепашки і т.д.), Яка може наростати на незахищеному металі, може стати додатковим джерелом зносу і корозії. Для захисту металевих предметів, таких як човни і так далі, не забудьте використовувати повноцінну морську епоксидну фарбу. Цей тип фарби захищає основний метал від вологи, а також перешкоджає зростанню морської живності на її поверхні.

3. Застосовуйте захисні мастильні матеріали для просування металевих деталей. Для плоских, статичних металевих поверхонь фарба робить велику роботу з підтримки вологи і запобігання корозії, не зачіпаючи корисність металу. Проте, фарба зазвичай не підходить для переміщуваних металевих деталей. Наприклад, якщо ви закрасите дверні петлі, коли фарба висохне, вона буде тримати шарнір на місці, перешкоджаючи його руху. Якщо ви відкриєте двері силою, краскапотрескается, залишаючи отвори для вологи, які можуть досягти металу. Кращий вибір для металевих деталей, таких як петлі, шви, підшипники і так далі, - підходяща нерозчинна у воді мастило. Густа консистенція такого типу мастила, природно буде відштовхувати вологу і одночасно забезпечувати безперебійне легкий рух вашої металевої деталі.

Оскільки мастильні матеріали не висихають так, як фарби, вони з часом погіршуються і іноді вимагають повторного застосування. Змащуйте повторно металево деталі, щоб вони залишилися в зоні дії герметиків.

4. Ретельно чистите металеві поверхні перед фарбуванням або мастилом. Чи використовуєте ви звичайну фарбу, морську фарбу або захисну мастило / герметик, ви повинні бути впевнені, що поверхня металу чиста і суха, перш ніж почати процес фарбування. Слідкуйте за тим, щоб метал повністю було очищено від бруду, жиру, залишкового зварювального сміття, або існуюча корозія може підірвати ваші зусилля, сприяючи майбутньої корозії.

Бруд, пил і інше сміття заважають фарбі, мастильних матеріалів зберігати фарбу або мастило від приєднання безпосередньо до поверхні металу. Наприклад, якщо ви закрасите сталевий лист з якимись частками металевої стружки на поверхні, фарба ляже на стружку, залишаючи прогалини на основний металевої поверхні. Якщо ця стружка відпаде, місце стане вразливим для корозії.

Якщо ви покриваєте фарбою або мастилом металеву поверхню з деякими елементами вже існуючої корозії, ви повинні зробити поверхню рівною і гладкою, щоб забезпечити краще зчеплення герметика з металом. Використовуйте дротяну щітку, наждачний папір і / або хімічний виводітель іржі, щоб видалити якомога більше існуючої корозії, наскільки це можливо.

5. Тримайте незахищені металеві вироби подалі від вологи. Як зазначалося вище, більшість форм корозії посилює волога. Якщо ви не можете забезпечити металеву поверхню фарбою або герметиком, ви повинні подбати, щоб вона не піддавалася впливу вологи. Зберігайте незахищені металеві інструменти в сухомместе. Це може поліпшити їх корисність і подовжити їх ефективну життя. Якщо ваші металеві предмети піддаються впливу води або вологи, необхідно очищати і висушити їх відразу після використання, щоб запобігти виникненню корозії.

Крім того, що ви повинні стежити за впливом вологи, не забудьте зберігати металеві предмети в чистому, сухому місці. Для великих предметів, які не вписуються в шафу, можна використовувати покритіебрезентом або тканиною. Це допоможе утримати вологу з повітря і запобіжить накопичення пилу на поверхні.

6. Зберігайте металеві поверхні якомога чистішими. Після кожного використання металевої деталі, пофарбованої чи ні, необхідно очищати функціональні поверхні, видаляючи бруд або пил. Накопичення бруду і сміття на поверхні металу може внести вклад в знос і утворити отвори в металі і / або на його захисному покритті, що з часом призведе до корозії.

Метод 3 з 3:

Запобігання корозії електрохімічним способом

1. Використовуйте процес гальванізації. Оцинковувати метал тонким шаром, щоб захистити його від корозії. Цинк більш хімічно активний, ніж основний метал, тому він окислюється при контакті з повітрям. Після того як шар цинку окислюється, він утворює захисне покриття, запобігаючи подальшу корозію металу, що знаходиться під ним. Найбільш поширеним типом гальванізації сьогодні є процес гарячого цинкування, коли металеві частини (зазвичай сталеві) занурюють в чан з горячімрасплавленним цинком, щоб отримати однорідне покриття.

Цей процес включає обробку промисловими хімікатами, деякі з яких є небезпечними при кімнатній температурі і при надзвичайно високій температурі, тому робити це можуть тільки спеціально підготовлені фахівці. Нижче наведені основні етапи процесу гальванізації гарячого цинкування на стали:

Сталь очищається розчином каустичної соди, щоб видалити бруд, жир, фарбу і т.д., а потім ретельно промивається.
Сталь замочується в кислоті для видалення окалини, а потім промивається.
Потім застосовують матеріал, званий «потік» і дають висохнути. Це допомагає оцинкування щільно прилягати до сталі.
Сталь занурюють у ванну з розплавленим цинком і залишають для нагрівання до температури цинку.
Сталь охолоджують в резервуарі для загартовування, що містить воду.

2. використовуйте анод. Один із способів захисту металевих предметів від корозії є приєднання до металу невеликого реактивного шматка металу під назвою «жертовний анод». Через електрохімічної взаємозв`язку між великим металевим предметом і невеликим реактивним об`єктом, тільки невеликий, реактивний шматок металу буде піддаватися корозії, в результаті чого великий важливий металевий предмет залишиться недоторканим. Коли «жертовний анод» буде повністю роз`їдені корозією, він повинен бути замінений, або корозія перекинеться набольший металевий об`єкт. Цей метод захисту від корозії часто використовується для підземних споруд, таких як підземні резервуари, або для об`єктів, які постійно контактують з водою (човни).

Аноди, виготовлені з декількох різних типів хімічно активних металів. Цинк, алюміній, магній- найпоширеніші з них, які використовуються для цієї мети. Внаслідок хімічних властивостей цих матеріалів, цинк і алюміній часто використовуються для металевих об`єктів в солоній воді, тоді як магній більше підходить для прісної.

Причина роботи «жертовного анода» пов`язана з хімією самого процесу корозії. Коли роз`їдається металевий об`єкт, утворюються області, які хімічно похожіна аноди і катоди в електрохімічної осередку. Електрони випливають з більшості анодних частин поверхні металу в навколишні електроліти. Так як аноди хімічно дуже активні, в порівнянні з металом, який потрібно захистити, сам об`єкт стає дуже катодних, таким чином, потік електронів з «жертовного анода» піддається корозії, але зберігає решту металу.

3. Використовуйте вплив струму. Оскільки хімічний процес корозії металу включає електричний струм у вигляді електронів, поточних з металу, можна іспользоватьвнешній джерело електричного струму, щоб здолати корозію струмом і запобігти корозії. По суті, цей процес подає безперервний негативний електричний заряд на захищається метал. Цей розряд пересилює поточні електрони, що випливають з металу, припиняючи корозію. Цей тип захисту часто використовується для підземних металевих конструкцій, таких як ємності для зберігання і трубопроводи.

Зверніть увагу, що тип струму, який використовується для сучасних систем захисту, як правило, постійний (DC).

Зазвичай запобігання корозії струмом генерується шляхом поховання двох металевих анодів в грунті поблизу металевого об`єкта, який потрібно захистити. Потік направляється через ізольований провід для анодів, які потім проходять через грунт в металевий об`єкт. Потік проходить через металевий предмет і повертається до джерела струму (генератор, випрямляч і т.д.) Через ізольований провід.

4. використовуйте анодування. Анодування являє собою особливий тип захисту поверхневого покриття, а також застосовує штампи і так далі. Якщо ви коли-небудь бачили яскраво-кольоровий метал карабін, значить, ви бачили анодовану поверхню металу. Замість того щоб фізично наносити захисне покриття, анодування використовує електричний струм, щоб забезпечити метал захисним покриттям, яке запобігає майже всі форми корозії.

Хімічний процес анодування пов`язаний з тим, що багато метали, такі як алюміній, природно утворюють хімічні продукти, звані оксидами, коли вони вступають в контакт з киснем в повітрі. Це призводить до того, що метал зазвичай має тонкий зовнішній шар оксиду, який захищає (в різному ступені, залежно від металу) йоговід подальшої корозії. Електричний струм, який використовується в процесі анодування, по суті, створює набагато більш товстий шар оксиду на поверхні металу, ніж забезпечує більший захист від корозії.

Є кілька різних способів анодування металу. Нижче наведені основні етапи цього процесу: Див. «Як анодувати алюміній» для отримання додаткової інформації.

Алюміній очищається ізнежирюється.

Поверхневі домішки алюмінію видаляються спеціальним обезжірівающімраствором.

Алюміній опускається в кислотну ванну при постійному струмі і температурі (наприклад, 12 А / кв.м і 21-22 градусів С).

Алюміній видаляється і промивається.

Алюміній довільно занурюється в барвник при 38 - 60 градусах С.

Алюміній запечатується шляхом поміщення в киплячу воду на 20-30 хвилин.

5. Використовуйте метал, який виявляє пассивирование. Як зазначалося вище, деякі метали на повітрі природно утворюють захисне оксидне покриття. Деякі метали утворюють це оксидне покриття настільки ефективно, що метал, в кінцевому рахунку, стає хімічно не активний. Ми говоримо, що ці метали «пасивні» з посиланням на процессепассівірованія, за допомогою якого вони стають менш активними. Залежно від його використання, пасивувати об`єкт може не вимагати додаткового захисту від корозії.

Один відомий приклад такого металу, який проявляє пассивирование - нержавіюча сталь. Нержавіюча сталь являє собою сплав зі звичайної сталі і хрому, який ефективно не іржавіє в більшості умов, не вимагаючи будь-яких інших засобів захисту. Для більшості предметів з нержавіючої сталі корозія не властива.

Однак варто зазначити, що в певних умовах нержавіюча сталь не є 100% нержавіючої, зокрема, в солоній воді. Точно так же багато пасивні метали стають не пасивними при певних екстремальних умовах і, отже, не можуть підходити для всіх видів використання.

Поради

Будьте дуже обережні з межкристаллитной корозією. Це впливає на здатність металу формуватися і піддаватися управлінню і це погіршує загальну міцність металу.
Алюмінієві і сталеві човна не повинні мати склеєні деталі, щоб найкращим чином запобігати корозії металів.

попередження

Ніколи не залишайте сильно заіржавілі металеві деталі в автомобілі або на судні. Рівень корозії може мати відчутні відмінності, але будь-яка корозія може вказувати на серйозні структурні пошкодження. З метою безпеки замініть або повністю видаліть всі ознаки корозії на металі.
При застосуванні «жертовних анодів» утримайтеся від фарбування поверхні. Це позбавляє можливості електрони висушуватися через поверхню, а значить, не може перешкоджати виникає корозії.