Как происходит коррозия металла


Коррозия металлов

Коррозия – это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и сплавов вследствие взаимодействия с окружающей средой.

Различают два вида коррозии – химическую и электрохимическую. Химическая коррозия обусловлена взаимодействием металлов с веществами, содержащимися в окружающей среде. В производственных условиях такими веществами, помимо О2, являются SO2, CO2, H2S, NH3 и др.

Химическую коррозию, обусловленную взаимодействием металлов с газами, называют газовой. Основной вклад в газовую коррозию металла вносит кислород воздуха. Различные металлы обладают различной устойчивостью по отношению к О2. Некоторые металлы (Al, Cr, Zn, Pb, Sn) образуют на воздухе плотные пленки оксидов, не разрушающиеся при изгибе или нагревании. Такие пленки защищают металл от дальнейшего доступа к нему газов и жидкостей, и процесс коррозии резко замедляется. Оксидные пленки других металлов (например, Fe) представляют собой рыхлые, пористые, механически непрочные образования. Они не предохраняют металл от доступа к нему газов и жидкостей. Поэтому такие металлы корродируют особенно быстро.

Процесс химической коррозии Fe схематически можно представить следующими уравнениями:

2Fe + O2=2FeO

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3

3Fe + 2O2 =FeO · Fe2O3

4Fe + 3O2 +6H2O=4Fe(OH)3

Fe(OH)3=t H2O+FeOOH (ржавчина)

Однако наибольший вред приносит не химическая, а электрохимическая коррозия, связанная с переходом электронов от одних участков металла к другим. Химическая коррозия сопровождает электрохимическую и усиливает ее.


Сущность электрохимической коррозии

Металлы обычно содержат примеси других металлов и неметаллов. При соприкосновении таких  металлов с электролитом (которым может служить Н2О, адсорбированная из воздуха, поскольку в ней как правило имеются ионы растворенных веществ) на поверхности металла возникает множество микрогальванических пар. В этих парах атомы более активного металла (обычно Fe) играют роль анода, а атомы менее активного – роль катода.

На катоде идет процесс восстановления молекул О2 в нейтральной и щелочной средах, или ионов Н+ – в кислой среде.

На аноде происходит окисление атомов металла, из которых состоит анод, с образованием катионов Men+.

Последние переходят в электролит (растворение анода) и соединяются с ионами ОН, с образованием гидроксида Me(OH)n и других продуктов. Называемых ржавчиной. В результате металл, играющий роль анода, разрушается.

Скорость электрохимической коррозии тем больше, чем дальше друг от друга расположены металлы в ряду напряжений, и чем выше температура окружающей среды.

Чистые металлы устойчивы к коррозии. Однако, так ка абсолютно чистым металлов нет, а также вследствие того, что гальваническая пара может быть образована отдельными участками одного и того же металла, находящимися в различных условиях (под разными электролитами или под одним и тем же электролитом разной концентрации), то электрохимическая коррозия имеет место всегда при соприкосновении металла с электролитом (атмосферной влагой).

Роль катода при электрохимической коррозии могут выполнять не только менее активные металлы, но и примеси неметаллов, способных принимать электроны.

Коррозия – процесс поверхностный и при отсутствии трещин внутри металла развиваться не может. Поэтому одним из способов защиты от коррозии является нанесение на поверхность металла металлических и неметаллических покрытий.

В качестве металлических покрытий используются пленки Au, Ag, Ni, Cr, Zn и других металлов, которые мало подвергаются коррозии из-за своей индифферентности или по причине образования прочных оксидных пленок. Некоторые из этих металлов (Au, AgNi, Cr), помимо защитной, выполняют и эстетическую – придают изделиям приятный внешний вид.

Различают два вида металлических покрытий – анодное и катодное. Покрытие называется

  • анодным, если оно изготовлено из металла более активного, чем защищаемый;
  • катодным, если изготовлено из менее активного металла.

Примером анодных покрытий для изделий из железа являются пленки из Cr, Zn, примером катодных – пленки из Ni, Sn, Ag, Au. Катодные покрытия не защищают металлы в случае нарушения их целостности (трещины, царапины), так как при наличии электролита возникает гальваническая пара, роль растворимого анода в которой играет защищаемый металл.

Неметаллические покрытия также делятся на два вида: неорганические и органические. В качестве органических покрытий используются пленки лаков, красок, пластмасс, резины, битума, в качестве неорганических – эмали.

Протекторная защита заключается в соединении защищаемого изделия проводником с протектором – пластиной из более активного металла (Al, Mg, Zn). В процессе коррозии протектор служит анодом и разрушается, предохраняя от коррозии металлическое изделие или конструкцию.

Электрохимическая (катодная) защита заключается в соединении защищаемого изделия с катодом внешнего источника тока, вследствие чего изделие становится катодом. Анодом служит вспомогательный, обычно стальной, электрод (кусок металла), который и разрушается в процессе коррозии.


 

Автор: Метельский А.В.
Источник: Метельский А.В., Химия в Экзаменационных вопросах и ответах, Минск, изд. «Беларуская энцыклапедыя», 1999 год
Дата в источнике: 1999 год

Что такое коррозия металла и как ее предотвратить?

Коррозия вызывает всевозможные проблемы для предприятий, которые покупают металлические сплавы для использования в различных областях - только для того, чтобы обнаружить, что они не соответствуют требованиям, либо у них неправильный сплав.

Протекающие ванные комнаты, сломанные мосты, поврежденные нефтепроводы и ржавые выхлопы автомобилей - все это примеры коррозии металла.

Замена этих сплавов - дорогостоящая работа, вы должны не только платить за материалы, но и требовать дополнительных затрат труда на их замену.

Коррозия представляет огромные проблемы для инженеров, и ремонт может стоить тысячи или сотни тысяч фунтов для одного бизнеса.

С другой стороны, вам может не хватать опыта и знаний, чтобы покупать коррозионно-стойкие металлы, а это значит, что вы захотите сделать свою первую покупку правильно.

Мы собираемся объяснить основы коррозии металлов и рассказать, как найти правильный сплав, который поможет предотвратить коррозию металлов в ваших областях применения.

Что такое коррозия металлов и что вызывает коррозию металлов?

Коррозия - это износ металла или сплава или постепенное разрушение материала из-за окружающей среды, в которой он находится.

Металлы подвержены воздействию суровых условий, таких как экстремальные температуры, или даже простых элементов, таких как ветер и вода. Газы, вступающие в контакт с металлом, определяют скорость коррозии, а также сам металл.

Газы, такие как водород и кислород, вызывают коррозию, а также грязь и сажу, электрические токи или когда на металл оказывается слишком большая нагрузка, вызывающая его растрескивание.

Как видите, существует множество факторов, которые могут повлиять на коррозионную стойкость металлов, поэтому важно выбрать правильный, поговорив с компанией, имеющей опыт работы с коррозионно-стойкими металлами.

Как коррозия влияет на металлы ?

Коррозия может иметь как положительные, так и отрицательные последствия, но мы не советуем выбирать металл, который не является коррозионно-стойким, когда это необходимо. Например, иногда зеленая патина, покрывающая металлы, может предотвратить повреждение от суровых погодных условий. Но вы должны учитывать нестабильность и потенциальные повреждения, которые может вызвать коррозия.

Различные типы коррозии

Существует четыре различных типа коррозии:

Общая коррозия

Возникает на поверхности металла, легко поддается обработке и является распространенной формой коррозии. коррозия.Например, вы могли взять в руки медную монету с зеленой поверхностью.

Локальная коррозия

Локальная коррозия поражает часть металлической конструкции, она может быть разрушительной, поскольку ее довольно трудно предсказать, обнаружить и охарактеризовать. Различают три типа локализованной коррозии:

  • Точечная коррозия - образование небольших отверстий на поверхности металла.
  • Щель - атака на промежуток или область рядом с промежутком между материалами.
  • Нитевидная - когда вода проникает под поверхность материала и вызывает коррозию.

Гальваническая коррозия

Происходит, когда два металла соединяются в жидком электролите, таком как соленая вода. Один металл притягивает к себе молекулы другого, и только один металл вызывает коррозию.

Растрескивание в окружающей среде

В стрессовой среде некоторые металлы могут начать трескаться или проявлять признаки повреждения, усталости или слабости.

Какие металлы ржавеют или разъедают?

Ржавеет ли легированный металл?

Во-первых, все зависит от того, имеете в виду rust или corrode .Коррозия - это тип окисления, а ржавчина - это часть коррозии. Если сплав содержит черный металл (железо), он ржавеет. Все сплавы подвержены коррозии. Ржавчина возникает, когда мы подвергаем металл воздействию воздуха и влаги, образуя слой оксида железа. Коррозия возникает, когда мы подвергаем металлы воздействию воздуха и химикатов, в результате чего образуются оксиды металлов или солей.

  • Ржавчина = относится только к железу.
  • Коррозия = относится ко всем металлам.

Легированная сталь ржавеет или корродирует?

Нержавеющая сталь представляет собой смесь элементов и содержит железо, поэтому да, она может ржаветь.Однако большинство нержавеющих сталей содержат около 18% или более хрома, который образует защитный слой (оксид хрома) поверх металла, защищая его от коррозии, а содержание хрома и молибдена предотвращает ржавчину.

Алюминиевый сплав ржавеет или разъедает?

Алюминиевый сплав не ржавеет, потому что в нем почти нет железа. Без железа металл не может ржаветь. Однако алюминий позволяет окисляться, но когда вода попадает на поверхность металла, она образует защитный слой «оксид алюминия», что делает его более устойчивым к коррозии.

Магниевый сплав ржавеет или разъедает?

Поскольку сплавы магния не содержат железа, они не ржавеют. Однако магний подвержен коррозии (особенно гальванической коррозии), которая выглядит как серая пленка на поверхности металла.

Цинковый сплав ржавеет или разъедает?

Цинк не ржавеет, потому что в нем нет железа. Когда мы подвергаем цинк воздействию воздуха, он вступает в реакцию с диоксидом углерода и образует слой карбоната цинка. Это защищает металл и предотвращает его реакцию на воздух и воду, поэтому мы используем цинк для гальванизации других металлов и предотвращения коррозии.

Никель ржавеет или вызывает коррозию?

Никель не ржавеет, так как не содержит железа. Чистый никель очень устойчив к коррозии, особенно к целому ряду восстанавливающих химикатов. Легирование хромом придает стойкость к окислению. Это приводит к появлению широкого спектра сплавов, таких как ZERON® 100, с оптимальной коррозионной стойкостью как в восстановительной, так и в окислительной среде.

Сплавы на основе никеля могут выдерживать большее количество сплавов, чем нержавеющая сталь и другие материалы на основе железа, сохраняя при этом хорошую стабильность.Эта гибкость привела к разработке множества сплавов на основе никеля с множеством сплавов, разработанных для обеспечения устойчивости к множеству различных агрессивных сред.

Многие легирующие элементы могут соединяться с никелем, чтобы противостоять коррозии в различных средах, и NeoNickel поставляет их все. Выбор металлического сплава, который вам подходит, зависит от ваших обстоятельств, и существует множество возможных вариантов.

Никель придает сплавам металлургическую стабильность:

  • Сплавы обладают большей термической стабильностью и лучше свариваются.
  • Повышенная стойкость к восстанавливающим кислотам и щелочам.
  • Повышается стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением, особенно хлоридов и щелочей.

Соперничать с преимуществами этих сплавов невозможно. Неудивительно, что они так популярны в водных приложениях.

Металлические сплавы на основе никеля обладают отличной коррозионной стойкостью. Это делает их предпочтительным материалом для изготовления приложений во многих различных отраслях промышленности.В основном они используются в водной среде, в таких частях, как насосы, клапаны и трубопроводные системы.

Как легирование предотвращает ржавление?

Легирование предотвращает ржавление за счет объединения нескольких металлов или элементов, которые взаимодействуют друг с другом, чтобы сформировать защитный слой поверх поверхности металла. Этот барьер ограничивает проникновение кислорода и воздуха через поверхность металла во внутреннюю структуру. Любые черные металлы, не содержащие других химически активных металлов, образующих этот слой, подвержены ржавчине.

Различные легирующие элементы и их коррозионные свойства

Различные легирующие элементы обладают впечатляющим набором свойств, которые вы можете увидеть на наших линейных картах.

Хром

Стойкость к окислительным коррозионным веществам и высокотемпературному окислению. Также улучшается сульфидирование. Повышается устойчивость к точечной и щелевой коррозии.

Молибден

Повышение стойкости к восстановительным кислотам, точечной и щелевой коррозии в средах, содержащих водный хлорид.Повышает жаропрочность.

Железо

Повышенная устойчивость к высокотемпературным средам науглероживания и помогает контролировать тепловое расширение. Это снижает затраты на сплав.

Алюминий

Способствует старению. Повышенная стойкость к окислению и повышенным температурам.

Медь

Повышенная стойкость к восстановительной кислоте. В частности, негазированная серная и плавиковая кислоты, а также соли.Добавлен в никель-хром-молибден-железные сплавы, повышает стойкость к соляной, фосфорной и серной кислотам.

Ниобий (ранее известный как Columbium)

Комбинируется с углеродом, что снижает уязвимость к межкристаллитной коррозии, вызванной осаждением карбида хрома (которая возникает в результате термообработки). Повышает жаропрочность. Повышенная стойкость к точечной и щелевой коррозии.

Вольфрам

Повышенная стойкость к восстановительным кислотам и локальной коррозии.Повышаются свариваемость и прочность.

Азот

Повышенная металлургическая стабильность. Повышает жаропрочность. Также повышается устойчивость к науглероживанию и сульфидированию.

Сочетание этих элементов с никелем

Многие из этих элементов могут легироваться с никелем в различных комбинациях, поэтому доступен очень широкий спектр коррозионно-стойких сплавов, подходящих для самых разных сред.

Изготовить эти сплавы легко благодаря их металлургической стабильности, и они могут подвергаться термической обработке без риска вредных последствий.

Упрочнение высоконикелевых сплавов возможно с помощью процессов упрочнения: дисперсионного твердения, дисперсионного упрочнения порошковой металлургии и осаждения карбидов.

Какие сплавы лучше всего защищают от общей коррозии?

Такие вещи, как точечная коррозия, щелевая и стрессовая коррозия, более локализованы, что означает, что их труднее предсказать. Предсказать общую коррозию просто. Существует метод оценки способности каждого сплава противостоять однородным атакам и определения материалов, которые лучше работают в условиях испытаний.

Это рейтинг «Отлично», когда сплав демонстрирует исключительную стойкость к общей коррозии и может способствовать формированию критических деталей или компонентов; «Удовлетворительно», что означает, что металл в целом подходит для некритических деталей, и, наконец, «Не рекомендуется», что означает, что сплав не подходит для рассматриваемой среды.

Итак, какие сплавы обеспечивают лучшую общую коррозионную стойкость? В NeoNickel у нас есть ряд общих коррозионно-стойких сплавов, которые остаются прочными в течение длительных периодов времени и играют важную роль в сложных условиях окружающей среды.

Само собой разумеется, что выбранный вами сплав должен зависеть от воздействия агрессивных сред, поэтому важно, чтобы вы знали о свойствах, которые составляют наши сплавы. Некоторые, например сплав 600, идеальны в горячих, концентрированных щелочных средах; тогда как сплав AL-6XN идеален, когда присутствуют органические кислоты, такие как нафтеновые кислоты, используемые на нефтеперерабатывающих заводах. Также существует сплав 20, который содержит элементы молибдена и меди и идеально подходит для областей, богатых серной кислотой.

Независимо от окружающей среды, когда речь идет о поставках обычных коррозионно-стойких сплавов, NeoNickel предлагает огромное разнообразие устойчивых и сверхнадежных металлов, подходящих для клиентов, работающих в самых экстремальных и сложных условиях.

Методы предотвращения коррозии

Металл Тип

Наиболее эффективным способом предотвращения коррозии является получение правильного металлического сплава, который также может снизить потребность в дополнительных методах предотвращения.

Защитные покрытия

Есть два типа лакокрасочных покрытий, предотвращающих коррозию, один из них - краска, которая действует аналогично элементарной реакции, о которой мы упоминали выше. Другой метод - порошковое покрытие, при котором порошок распределяется по новой металлической поверхности, которая затем нагревается с образованием защитной пленки.

Химическая балансировка

Коррозия возникает, когда металлы реагируют на различные химические вещества, поэтому контроль этих химикатов может помочь предотвратить ее. Например, вы можете ограничить контакт с определенными химическими веществами, разместив аппликации или уменьшив уровень химикатов в воздухе или воде.

Жертвенное покрытие

Жертвенное покрытие помещает другой металл поверх исходного металла поверхности, поэтому вероятность коррозии этого металла выше, чем находящегося под ним.Существует два метода нанесения защитного покрытия:

  • Катодный - покрытие металла на более активным металлом , например цинком (гальванизация), поскольку цинк корродирует, он окисляется, что предотвращает ржавление металла.
  • Анодный - покрытие металла менее реактивным на металлом , например оловом, которое не вступает в реакцию с металлом под поверхностью. Пока металлическая поверхность остается на месте, конструкция не ржавеет.

Изменение конструкции

Изменение конструкции может помочь предотвратить коррозию и улучшить любые методы предотвращения коррозии, которые вы используете.Конструкции не должны улавливать воду и пыль, избегать открытых щелей и способствовать движению воздуха; а также простота обслуживания и ремонта.

Коррозионно-стойкие сплавы для вашего бизнеса

Хотите узнать больше о коррозионно-стойких металлических сплавах и подходят ли они вам?

Технический персонал NeoNickel будет рад более подробно обсудить ваши требования к металлическим сплавам. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить дополнительную информацию.

.

Методы, советы и решения для остановки и предотвращения коррозии металлов Упрочнение композитов

Методы остановки и предотвращения коррозии металлов

Коррозия металла возникает, когда металл подвергается воздействию влаги и других элементов или химикатов. Хотя это, как правило, естественный процесс, он может привести к серьезному снижению функциональности и эстетики металлических изделий. Какой бы ни была причина вашего желания остановить и предотвратить коррозию металлов, вот несколько полезных способов предотвратить коррозию металлов :

  • Перейдите на неагрессивные металлы, такие как алюминий и нержавеющая сталь.
  • Следите за тем, чтобы область вокруг металлической поверхности была сухой.
  • Используйте осушители и влагонепроницаемые продукты.
  • Убедитесь, что подземные трубопроводы проложены в слое засыпки, например, известняка.
  • Регулярно очищайте электрические компоненты.

Выполнение этих простых шагов может продлить жизнь металлу, а остановить коррозию металлов в их следах. Учтите, что весь металл требует ухода. Используйте эти методы часто, чтобы предотвратить коррозию металлов .

Дополнительные способы предотвращения коррозии металла

Помимо приведенных выше предложений, существуют методы обработки металла, которые могут остановить коррозию металлов до того, как она начнется; например, покрытие из консистентной смазки или масла на металлической поверхности. Покраска - еще один метод предотвращения коррозии металла. Также рассмотрите возможность использования катодной защиты для предотвращения коррозии основных металлических деталей.

Покрытие из углеродного волокна для предотвращения коррозии металла

Покрытие из углеродного волокна - еще один превосходный метод предотвращения коррозии металлов .В этом процессе листы углеродного волокна герметизируются вокруг и часто внутри металлической трубы или на любой металлической поверхности. Это не только помогает предотвратить коррозию, но и укрепляет металл, предотвращает образование трещин и предотвращает образование утечек.

Компания HJ3 Composite Technologies, предлагающая несколько продуктов и методов для предотвращения коррозии металлов, является авторитетным специалистом в области нанесения покрытий из углеродного волокна. Если вас беспокоит состояние вашего металла, позвоните нам сегодня.

.

% PDF-1.4 % 178 0 объект > endobj xref 178 37 0000000016 00000 н. 0000001634 00000 н. 0000001719 00000 н. 0000001910 00000 н. 0000002147 00000 н. 0000002525 00000 н. 0000003081 00000 н. 0000003553 00000 н. 0000003590 00000 н. 0000003638 00000 н. 0000003686 00000 н. 0000003912 00000 н. 0000004181 00000 п. 0000004431 00000 н. 0000004509 00000 н. 0000005266 00000 н. 0000006017 00000 п. 0000006764 00000 н. 0000007526 00000 н. 0000008301 00000 н. 0000009065 00000 н. 0000009198 00000 п. 0000009356 00000 п. 0000010162 00000 п. 0000010711 00000 п. 0000013405 00000 п. 0000050032 00000 п. 0000050225 00000 п. 0000053846 00000 п. 0000054087 00000 п. 0000058874 00000 п. 0000067630 00000 п. 0000067879 00000 п. 0000068084 00000 п. 0000068372 00000 п. 0000077251 00000 п. 0000001036 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 214 0 объект > поток xb``f``Idʻe` Ȁ

.

Что такое коррозия?

Сохранение инфраструктуры

Способность электрохимических процессов расщеплять соединения на элементы или создавать новые соединения может быть как разрушительной, так и продуктивной. Коррозия - это очень распространенный результат электрохимических реакций между материалами и веществами в окружающей их среде.

Коррозия - одно из самых разрушительных и дорогостоящих природных явлений, наблюдаемых сегодня.

Что такое коррозия?

Коррозия - опасная и очень дорогостоящая проблема.Из-за этого могут обрушиться здания и мосты, прорваться нефтепроводы, протечь химические заводы и затопить ванные комнаты. Корродированные электрические контакты могут вызвать возгорание и другие проблемы, корродированные медицинские имплантаты могут привести к заражению крови, а загрязнение воздуха вызвало коррозию произведений искусства по всему миру. Коррозия угрожает безопасному удалению радиоактивных отходов, которые должны храниться в контейнерах десятки тысяч лет.

Наиболее распространенные виды коррозии возникают в результате электрохимических реакций.Общая коррозия возникает, когда большинство или все атомы на одной и той же металлической поверхности окисляются, повреждая всю поверхность. Большинство металлов легко окисляются: они склонны терять электроны из-за кислорода (и других веществ) в воздухе или в воде. Когда кислород восстанавливается (приобретает электроны), он образует оксид с металлом.

Когда происходит восстановление и окисление различных металлов, контактирующих друг с другом, этот процесс называется гальванической коррозией. При электролитической коррозии, которая чаще всего возникает в электронном оборудовании, вода или другая влага попадает между двумя электрическими контактами, между которыми прикладывается электрическое напряжение.Результат - непредусмотренная электролитическая ячейка.

Возьмите металлическую конструкцию, такую ​​как Статуя Свободы. Выглядит прочно и прочно. Однако, как почти все металлические предметы, он может стать нестабильным, поскольку вступает в реакцию с веществами в окружающей среде и портится. Иногда эта коррозия безвредна или даже полезна: зеленоватая патина, покрывающая медную кожу статуи, защищает находящийся под ней металл от погодных повреждений. Однако внутри статуи коррозия за эти годы нанесла серьезный ущерб.Его железный каркас и медная обшивка действовали как электроды огромного гальванического элемента, так что почти половина каркаса заржавела к 1986 году, к столетнему юбилею статуи.

Природная защита

Некоторые металлы приобретают естественную пассивность или устойчивость к коррозии. Это происходит, когда металл вступает в реакцию с кислородом воздуха или разъедает его. В результате получается тонкая оксидная пленка, которая блокирует склонность металла к дальнейшей реакции. Примерами этого являются патина, образующаяся на меди, и выветривание некоторых скульптурных материалов.Защита не работает, если тонкая пленка повреждена или разрушена структурным напряжением - например, мостом - или царапинами или царапинами. В таких случаях материал может повторно пассивироваться, но если это невозможно, коррозия подвергается только частям объекта. Тогда повреждение часто еще больше, потому что оно сосредоточено в этих местах.

Вредную коррозию можно предотвратить множеством способов. Электрические токи могут образовывать пассивные пленки на металлах, которые обычно не имеют их. Некоторые металлы более стабильны в определенных средах, чем другие, и ученые изобрели сплавы, такие как нержавеющая сталь, для улучшения характеристик в определенных условиях.Некоторые металлы можно обрабатывать лазером, чтобы придать им некристаллическую структуру, устойчивую к коррозии. При гальванике железо или сталь покрывают более активным цинком; это образует гальванический элемент, в котором коррозирует цинк, а не железо. Другие металлы защищены гальваническим покрытием инертным или пассивирующим металлом. Неметаллические покрытия - пластмассы, краски и масла - также могут предотвратить коррозию.

.

Смотрите также