Охарактеризувати корозійну ерозію металів

3. Корозія в електролітах—дуже поширений вид корозії, до якого належать дія на металічні конструкції природних вод і більшості водних розчинів. В залежності від хімічного характеру середовища розрізняють:
• Кислотну корозію;
• Основну корозію;
• Сольову корозію;
• Морську корозію і т.п.

По умовах дії активного середовища на поверхню металу цей тип корозії буде одержувати ще такі додаткові характеристики:

• Корозія при повному занурені;
• Корозія при неповному занурені, або корозія по ватерлінії;
• Корозія при перемінному занурені;
• Корозія в спокійному електроліті;
• Корозія при перемішуванні і т.п.
4. Ґрунтова або підземна корозія—це дія на метал ґрунту. Прикладом такої корозії є руйнування трубопроводів прокладених в землі, або фундаментів металічних опор високовольтних ліній.
5. Атмосферна корозія—корозія металів в атмосфері, а також корозія, яка протікає в умовах любого вологого газу. Це найбільш поширений вид корозії, так як величезна кількість металічних конструкцій експлуатується саме в атмосферних умовах.
6. Електрична корозія або корозія зовнішнім струмом—корозія, яка викликається прикладеним ззовні струмом. В якості прикладу подібного виду руйнувань можна привести випадок корозії підземного трубопроводу блукаючими струмами.
7. Контактна корозія—електрохімічна корозія конструкції, яка зумовлена контактом двох різнорідних металів, які мають різні потенціали.
8. Корозія під напругою—корозія при одночасній дії корозійного середовища і механічних навантажень. В залежності від того, чи це навантаження періодично змінюється, або залишається більш менш постійним в часі, зв’язане воно з прикладанням зовнішніх сил або викликане дією внутрішніх напружень розрізняють наступні випадки:
• Корозія при періодично змінюю чім навантаженні або корозійна стомленість;
• Корозійне розтріскування від зовнішніх розтягуючи навантажень;
• Корозійне розтріскування від внутрішніх розтягуючи навантажень;

Багато інженерних конструкцій—мости, шахтні троси, котли високого тиску—часто піддаються явно вираженій корозії подібного типу.

9. Корозія при одночасній ударній або стираючій дії зовнішнього середовища. Ця корозія називається також корозійною кавітацією, наприклад, корозія в умовах удару водяного струменя при роботі гребного гвинта корабля. До цього виду відноситься також корозійна ерозія.
10. Біокорозія—деякі випадки підземної корозії або корозія в електролітах, коли прискорення процесу корозії йде при участі продуктів, які виділяються мікроорганізмами, або в результаті їх життєдіяльності сильно розгальмовуються найбільш повільні стадії корозійного процесу.

В залежності від виду корозійного руйнування корозію прийнято ділити на:

• Корозія загальна або суцільна;
• Місцева корозія.

Якщо корозія розповсюджується на всю поверхню металу, то говорять про загальну (суцільну) корозію. Загальна корозія може бути рівномірною і нерівномірною. Якщо корозія локалізується на деяких окремих ділянках, а решта поверхні залишається майже не пошкодженою, то такий вид руйнування називається місцевою корозією.

Місцева корозія буває різних типів:

• Корозія плямами—ураження на окремих ділянках поширюється порівняно неглибоко і займає відносно великі ділянки поверхні;
• Корозія виразками—характеризується тим, що досить серйозне і глибоке ураження локалізоване на обмежених площадках.
• Точкова (піттінгова) корозія—ураження локалізується в окремих крапках;
• Під поверхнева корозія. В цьому випадку корозія починається також з поверхні, але поширюється здебільшого під поверхнею металу. Під поверхнева корозія часто викликає розшарування металу;
• Міжкристаллітна корозія характеризується вибірковим руйнуванням металу по кордонах кристаллітів. Внаслідок цього при малих зовнішніх змінах може відбутися дуже серйозна втрата механічних властивостей металу. В крайніх випадках при такій корозії метал може розсипатися у порошок.
• Корозійне розтріскування представляє собою типовий випадок місцевої корозії, при якій корозійне руйнування визначається направленням найбільш розтягуючих напружень. Характерно, що при цьому корозійна тріщина може поширюватися не тільки по границях зерен, а й перерізати також і тіло кристалліта. Руйнування від корозійної стомленості, а також корозія при постійно розтягуючи навантаженнях протікають саме по цьому виду.
• Вибіркова корозія. Якщо із твердого металічного розчину в результаті корозії переходить в розчин якийсь один з компонентів, а поверхня металу поступово збагачується другим компонентом, то говорять про компонентно-вибіркову корозію. Явище обезцинкування латуней, коли в розчин переходить головним чином цинк, а поверхня, дякуючи збагаченню її міддю, приймає червонуватий відтінок, може служити доброю ілюстрацією цього випадку корозії. Якщо має місце переважне розчинення однієї якої-небудь фази із гетерогенного сплаву, то говорять про структурно-вибіркову корозію. Прикладом такого виду корозії може служити розчинення фериту і нагромадження на поверхні карбідів і графіту, яке спостерігається при корозії чавунів в деяких умовах.

Як правило, місцеві види корозії є більш шкідливі, ніж суцільна корозія, хоча загальна кількість прокородованого металу при місцевому виді значно менша ніж при суцільному. Корозія виразками чи крапками—дуже неприємний вид руйнування для різного роду ємностей—цистерн, хімічних апаратів, трубопроводів, тому що тут при порівняно незначній ваговій втраті металу апарат чи споруда стають непридатними для подальшої експлуатації. Міжкристаллітна корозія і корозійне розтріскування особливо небезпечні для несучих силове навантаження деталей: котлів високого тиску, валів машин і т.п. Різка зосередженість корозійного руйнування робить його еквівалентним гострим надрізам в найбільш напружених ділянках і буде сильно прискорювати і сприяти руйнуванню конструкцій під дією механічних навантажень.

В деяких більш рідких випадках найбільш небезпечною може стати і суцільна корозія. В першу чергу це спостерігається тоді, коли найбільш неприємним є не саме корозійне руйнування металічного апарату, а забруднення продуктами корозії продукції, яка виробляється в даному апараті. При корозії якого-небудь декоративного покриття, або металічного дзеркала прожектора загальний тип корозії також буде давати більш помітне і більш небажане потьмяніння поверхні, ніж місцевий тип корозії.

4. Захисні покриття

1. Металеві покриття 

Нанесення захисних металевих покриттів – один із найпоширеніших методів боротьби з корозією. За способом захисної дії металеві покриття ділять на катодні та анодні.

Катодні покриття – це покриття з металів, які мають більш позитивний електродний потенціал. Анодні покриття – це покриття з металів, які мають більш електронегативні електродні потенціали порівняно з потенціалом металу, на який вони нанесені. Анодні покриття захищають метал не тільки механічно, але, головним чином, – електрохімічно. В утвореному гальванічному елементі метал покриття стає анодом і піддається корозії, а оголені (в порах) ділянки основного металу виконують роль катодів і не руйнуються.

Основний метод нанесення захисних металевих покриттів – гальванічний.

Гальванічний метод осадження захисних металевих покриттів – це електрохімічне осадження металів у гальванічній ванні при проходженні через розчин електроліта постійного струму. Недолік гальванічного методу - нерівномірність товщини покриття на виробах складного профілю.

Застосовують також:

• термодифузійний – метод, що базується на поверхневому насиченні основного металу атомами легуючого компонента в результаті дифузії його при високих температурах);
• плакування – термомеханічний спосіб, який полягає в тому, що на матрицю основного металу накладають з обох боків листи іншого металу, потім весь пакет піддають гарячій прокатці;
• металізацію розпиленням – нанесення розплавленого металу на поверхню виробів за допомогою струменя стисненого повітря або інертного газу;
• занурення у розплав.

Гальванічні покриття

Цинкові покриття – покриття з цинку, застосовують для захисту від корозії деталей машин, трубопроводів, сталевих листів. Він захищає основний виріб механічним і електрохімічним способами, оскільки за наявності пор або оголених місць відбувається руйнування цинку, а сталева основа не кородує. Покриття з цинку займають домінуюче становище. Цинкування проводять в кислих, ціанідних і цинкатних електролітах. Осадження цинку відбувається з високим виходом по току. Цинкові покриття відрізняються високим ступенем чистоти, хімічною стійкістю і гарними механічними властивостями.

Значно поширені нікелеві покриття – покриття металом нікелем, дуже стійким в атмосфері, розчинах лугів та деяких органічних кислот, що обумовлено сильно вираженою здатністю нікелю до пасивації в цих середовищах. Нікель в парі з залізом є катодом, оскільки має більш електропозитивний потенціал, ніж залізо. Нікель може захищати сталь тільки механічним шляхом, отже, покриття не повинно   мати   пор  і   товщина   повинна   бути   не   менше

20 – 25 мкм. Існують кілька різновидів нікелевих покриттів. Нікелювання матове - нанесення на поверхню металевих деталей матового шару нікелю.

Блискуче нікелювання використовують для захисно-декоративної обробки поверхні. Блискучий нікель можна наносити на деталі зі складним профілем, він має знижену корозійну стійкість порівняно з матовими покриттями. Нікелювання чорне – електролітичне нанесення на поверхню металевих виробів шару нікелю чорного кольору. Таке покриття використовують як із захисно-декоративної метою, так і для зменшення коефіцієнта відбиття світла. Воно знайшло застосування в оптичній промисловості та в деяких галузях машинобудування. У чорного нікелю низькі показники корозійної стійкості, пластичності та міцності зчеплення з поверхнею.

Хромові покриття – покриття металом хромом, відносно сталі є катодом, і при їх контакті руйнуватися буде сталь. Тому хромові покриття на сталі повинні бути суцільними і безпористими. Хромування – дуже складний процес. Хром виділяється на катоді тільки при дуже високій густині струму (1000 – 3000 А/м2). Змінюючи режим електролізу, можна отримати блискучі, матові (сірі) або «молочні» покриття хрому. Блискучі покриття мають найбільш високу твердість, хороше зчеплення з основним металом і найменшу крихкість. Матово-сірі покриття відрізняються високою крихкістю. Покриття «молочним» хромом мають високу твердість, пластичність, значно меншу пористість і більш високу захисну здатність. Сталеві деталі приладів і машин, що працюють в жорстких умовах експлуатації, покривають двома шарами хрому: нижній – молочний і верхній – блискучий. Це забезпечує гарний захист від корозії і високу зносостійкість при необхідних декоративних якостях.

Олов'яні покриття застосовують головним чином для захисту від корозії в розчинах органічних кислот і солей, що містяться в харчових продуктах, а також від атмосферної корозії в приладобудуванні.

1.2. Неметалічні покриття

1.2.1. Неорганічні покриття

Існують різні методи отримання таких неметалічних покриттів – плівок, що відрізняються хімічним складом. Найбільш поширені оксидні та фосфатні плівки, хоча за захисними властивостями вони поступаються металевим покриттям. Процес виготовлення оксидних покриттів на металі отримав назву оксидування, а фосфатних – фосфатування. Фосфатування використовують для виробів, які експлуатують в морській воді, в тропічних районах. Недоліком фосфатних плівок є низька міцність і еластичність. Вони мають короткий термін експлуатації.

Особливо широко застосовується оксидування алюмінію і його сплавів. Це найбільш простий і надійний метод захисту їх від корозійного руйнування. Процес утворення оксидних плівок на поверхні алюмінію називають анодування. На практиці анодування алюмінію і його сплавів проводять у розчинах сульфатної кислоти, хромового ангідриду і щавлевої кислоти.

 Сучасний метод оксидування (воронування) – хімічна та електрохімічна обробка деталей у лужних розчинах.

Оксидна плівка на маловуглецевій сталі має глибокий чорний колір, а на високовуглецевих сталях – чорний із сіруватим відтінком. Протикорозійні властивості поверхневої плівки оксидів невисокі, тому сфера застосування цього методу обмежена. Основне його призначення – декоративна обробка. Майже вся стрілецька зброя і ряд точних приладів піддають воронуванню, в результаті чого вироби набувають гарного чорного кольору. Воронування використовують і в тому випадку, коли необхідно зберегти початкові розміри виробів, оскільки оксидна плівка становить всього 1,0–1,5 мікрона.

Емалі неорганічні – це захисні неорганічні покриття у вигляді склоподібної маси, що одержують сплавленням шихти (пісок, крейда, глина, польовий шпат тощо) і плавнів (бура, сода, поташ, фтористі солі та ін.). Крім скло утворювальних речовин, у шихту вводять оксиди хрому, титану, цинку, що підвищують жаростійкість, зчеплення з металом і надають емалі потрібного забарвлення. Емалеві покриття стійкі до мінеральних і органічних кислот, солей у газових середовищах, але руйнуються гарячими розчинами концентрованих лугів, плавикової кислоти і фтористими сполуками.

1.2.2. Органічні покриття 

Захист металів лакофарбовими покриттями – найбільш давній і один із найпоширеніших способів захисту від корозії. Основними перевагами лакофарбових покриттів є: