Коррозией металла называется разрушение его в результате химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой.
Ржавление железа под действием среды, разрушение деталей химической аппаратуры от воздействия растворов солей, кислот и щелочей, окисление стали при нагреве ее в печах (окалинообразование) являются примерами коррозионного разрушения металлов.
На процесс коррозии оказывают влияние внутренние и внешние факторы. К первым относятся химический состав металла или сплава, наличие в нем посторонних включений, физическое состояние (структура, состояние поверхности, степень напряжения), а к внешним факторам - характер корродирующей среды, скорость ее движения, ее температура и концентрация.
Чистые металлы подвержены коррозии в меньшей степени, чем их сплавы. Посторонние включения снижают сопротивление коррозии. Наибольшей коррозионной стойкостью обладают однофазные сплавы (чистые металлы, твердые растворы, химические соединения). Многофазные сплавы (механические смеси) корродируют быстрее. По характеру коррозионных разрушений различают общую (сплошную), местную (пятнами, язвами, точками), интеркристаллитную (по границам зерен), транскристаллитную (по определенным кристаллографическим плоскостям).
иая и транскристаллитная коррозии имеют место при наличии неоднородности химического состава. Они наблюдаются по границам зерен или по направлению линии сдвига в кристаллах.
Большое распространение эти виды коррозии получают при наличии в металле напряжений (особенно переменных). Разрушение металла, в случае одновременного действия коррозии и переменных напряжений называется коррозионной усталостью. В результате коррозионной усталости в деталях появляются микротрещины, переходящие затем в более крупные, приводящие к полному разрушению детали. Потери цветных и черных металлов от коррозии составляют 10% ежегодной мировой выплавки.
Существует два типа коррозии: химическая и электрохимическая.
В основе химической коррозии лежат реакции между металлом и веществами внешней среды, не сопровождающиеся возникновением электрического тока.
При электрохимической коррозии разрушение металлов связано с возникновением электрического тока под действием электролитов или других причин.
При погружении металла в электролит ионы (электрически положнтельно заряженные частицы, находящиеся на поверхности металла) переходят в раствор в количестве, зависящем от природы металла и электролита.
Методы борьбы с коррозией. Борьба с коррозией металлов может осуществляться следующими способами: получением коррозионностойких материалов; покрытием окисными пленками; наложением металлических покрытий; протекторной защитой; наложением неметаллических покрытий.
Борьба с коррозией металлов может осуществляться не только путем защиты самих металлов, но и путем замены их коррозийностойкими материалами: пластмассами, кварцевым стеклом, керамикой и фарфором, графитом, резиной, эбонитом и другими материалами.
Кроме того, создаются новые сплавы с высокой коррозийной стойкостью (нержавеющие, хромистые, высокохромистые, хромоникелевые стали и специальные чугуны).
Оксидирование, т. е. покрытие окисными пленками, один из наиболее распространенных видов защиты от коррозии черных металлов, алюминия, магния и их сплавов. Для оксидирования применяют ванны с электроподогревом (700-800 г/л каустической соды, 250 г/л натриевой селитры, 50-70 г/л нитрида натрия). Температура ванны 130-140° С. Продолжительность процесса 1-2 ч. Коррозийная стойкость оксидной пленки невысока, поэтому применяют дополнительно покрытие особыми смазками или минеральными маслами.
Фосфатирование производят в ванне с раствором фосфористой соли. Температура ванны 95-99° С, продолжительность процесса 1-1,5 ч. После фосфатирования на поверхности детали образуется пленка не растворимых в воде фосфорнокислых соединений марганца и железа. Фосфатированная поверхность, покрытая лаком, является высококачественной защитой от коррозии и вследствие низкой цены широко применяется в промышленности.
Металлическое покрытие - это процесс нанесения тонкого слоя металла, обладающего достаточной коррозионной стойкостью. Металлические покрытия производятся следующими способами: горячим, гальваническим, диффузионным, термомеханическим, металлизацией.
Горячим способом производят лужение, цинкование, свинцевание. Для осуществления этих процессов очищенную от загрязнения и жиров деталь погружают в ванну с расплавленным металлом. Поверхность детали смачивается металлом и на ней образуется тонкий слой покрытия.
Гальваническим способом производится хромирование, никелирование, цинкование, кадмирование, лужение, омеднение, свинцевание и др.
Сущность гальванических покрытий основана на электролизе водных растворов солей того металла, который служит для покрытия. При этом защищаемый металл помещают в ванну в качестве катода, а анодами являются либо пластины из металла, который используется для покрытия, или из металла, не растворимого в данном электролите (нерастворимые аноды).
При гальванизации применяют постоянный ток низкого напряжения (10-12 в). Слой покрытий допускают до 0,07 мм.
Диффузионным способом производится азотирование, алитирование, хромирование и силицирование. Сущность способа заключается в поверхностном насыщении детали различными веществами, образующими с металлом химические соединения, устойчивые против коррозии. Металлизацией производят покрытия алюминием, цинком, медью и др. Наносимый металл подается в виде проволоки в металлизационный аппарат - пистолет, расплавляется газовым пламенем или электрической дугой и распыляется сжатым воздухом, образуя тонкий слой на поверхности изделия.
Плакированием (термомеханическим покрытием) получают двойные металлы (биметаллы) путем совместной горячей прокатки основного и защитного металла. Сцепление между металлами осуществляется в результате диффузии под влиянием давления и высокой температуры.
Протекторная защита заключается в том, что к поверхности, подлежащей защите, прикрепляют протекторы, которые сделаны из металла, имеющего потенциал меньший, чем потенциал защищаемого материала. Образуется гальваническая пара: анод - протектор, катод - деталь. При этом протектор будет разрушаться, защищая тем самым деталь.
Неметаллические покрытия производят путем нанесения на поверхности изделия эмалей, красок, лаков, смазок, резины и эбонита (гуммирование)