Коррозия металлов и сплавов

Коррозия металлаКоррозией (от латинского corrodere — разрушать) металлов и сплавов называется их разрушение под действием окружающей среды. Коррозия металлов — это окислительно-восстановительный процесс, в котором восстановителями выступают атомы металлов. Различают химическую (газовую) и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия наблюдается при разрушении металлов в отсутствии электролитов, например, под действием химически агрессивных газов: кислорода, хлора и т.д. Химическая (газовая) коррозия играет заметную роль при высоких температурах: внутри двигателя внутреннего сгорания, реактивного двигателя самолета или ракеты, на поверхности постоянно замыкаемого и размыкаемого электрического контакта и т.д.

Электрохимическая коррозия протекает в присутствии водных растворов электролитов, она имеет гораздо большее распространение. На поверхности металла при комнатной температуре всегда формируется тончайшая пленка жидкости из адсорбированных паров воды, постоянно присутствующих в воздухе. В этой пленке растворяются углекислый газ CO2, сернистый газ SO2, сероводород H2S, другие химически агрессивные газы. Особенно способствует коррозии металла наличие в воздухе хлороводорода, даже следовые количества НСl приводят к существенному возрастанию скорости разрушения металлов. Это объясняется тем, что HCl — сильный электролит, а, чем выше сила электролита, тем быстрее протекает электрохимическая коррозия. Растворенный кислород как сильный окислитель также приводит к увеличению скорости коррозии.

В том случае, если в контакте находятся два металла, то может возникнуть гальваническая пара (гальванический элемент). Чем больше разница в активности металлов, находящихся в контакте друг с другом, тем быстрее будет корродировать более активный металл. Скорость электрохимической коррозии, как любой химической реакции, возрастает с увеличением температуры.

Способы защиты металлов и сплавов от коррозии.

1. Изоляционные методы.

В первую очередь для того, чтобы предотвратить коррозию, следует изолировать поверхность металла от воздействия агрессивной окружающей среды. Для этого поверхность металла покрывают лаками, красками, эмалями, смазками, защитными полимерами. С этой же целью на поверхность металлической конструкции наносят слой защитного металла (гальваностегия): золотят, серебрят, никелируют, хромируют и т.д. Поверхность металла можно покрывать слоем защитного оксида (пассивировать металл). Например, в сухом воздухе при нагревании выше 200°С железо (сталь) покрывается плотной пленкой оксида. Этот процесс называют воронением.

2. Специальная обработка поверхности металлов.

Полирование поверхности металлов — тоже один из способов защиты металлов от разрушения. На неполированной поверхности имеются углубления, где особенно легко конденсируются пары воды и создаются условия для протекания электрохимической коррозии.

3. Создание коррозионностойких сплавов.

Введение в сталь специальных легирующих добавок, например, никеля, хрома и др. существенно повышает устойчивость полученного материала к коррозии. Примером такого сплава является нержавеющая сталь.

4. Электрохимические методы защиты.

Если к детали из основного конструкционного материала, например, стали прикрепить деталь из более активного металла, например, цинка, то в первую очередь будет разрушаться активный металл, защищая основную конструкцию. Такой метод защиты называется протекторной, а деталь из активного металла — протектором. Металлической конструкции можно навязать внешний потенциал, зарядив ее поверхность отрицательно относительно окружающей среды. В этом случае конструкция будет играть роль катода, т.е. на ее поверхности будут протекать процессы восстановления.

5. Использование ингибиторов коррозии.

Для снижения скорости разрушения металлов и сплавов используют специальные вещества — ингибиторы (замедлители) коррозии.