طرق حماية المعادن من التآكل. طرق الحماية من التآكل إحدى طرق حماية المعادن من التآكل

نشأت مشكلة حماية المعادن من التآكل تقريبًا في بداية استخدامها. حاول الناس حماية المعادن من تأثير الغلاف الجوي بمساعدة الشحوم والزيوت ، ثم لاحقًا عن طريق الطلاء بمعادن أخرى ، وقبل كل شيء ، بقصدير منخفض الذوبان (الصفيح). في كتابات المؤرخ اليوناني القديم هيرودوت (القرن الخامس قبل الميلاد) ، هناك بالفعل ذكر لاستخدام القصدير لحماية الحديد من التآكل. كانت مهمة الكيميائيين ولا تزال لتوضيح جوهر ظاهرة التآكل ، لتطوير تدابير تمنع أو تبطئ مسارها. يتم تآكل المعادن وفقًا لقوانين الطبيعة وبالتالي لا يمكن القضاء عليه تمامًا ، ولكن يمكن فقط إبطائه. هناك طريقة لتقليل تآكل المعادن ، والتي لا يمكن أن تُعزى بشكل صارم إلى الحماية - هذه هي صناعة السبائك المعدنية ، أي استلام السبائك. على سبيل المثال ، يوجد حاليًا عدد كبير الفولاذ المقاوم للصدأ بإضافة النيكل والكروم والكوبالت وما إلى ذلك إلى الحديد ، فإن مثل هذا الفولاذ لا يصدأ بالفعل ، لكن تآكل سطحه ، وإن كان بمعدل منخفض ، يحدث بالفعل. اتضح أنه مع إضافة مضافات صناعة السبائك ، تتغير مقاومة التآكل بشكل مفاجئ. تم وضع قاعدة يتم بموجبها ملاحظة زيادة حادة في مقاومة تآكل الحديد عند إدخال مادة مضافة لصناعة السبائك بمقدار 1/8 جزء ذري ، أي ذرة شائبة واحدة لكل ثماني ذرات حديد. يُعتقد أنه مع هذه النسبة من الذرات ، يحدث ترتيبها المرتب في الشبكة البلورية للمحلول الصلب ، مما يعيق التآكل. من أكثر الطرق شيوعًا لحماية المعادن من التآكل وضع أغشية واقية على سطحها: الورنيش والطلاء والمينا والمعادن الأخرى. الطلاء الطلاء هو في متناول مجموعة واسعة من الناس. تتميز الورنيش والدهانات بنفاذية منخفضة للغاز والبخار وخصائص مقاومة للماء وبالتالي تمنع الوصول إلى السطح المعدني للماء والأكسجين والمكونات العدوانية الموجودة في الغلاف الجوي. إن طلاء سطح المعدن بطبقة طلاء لا يستبعد التآكل ، ولكنه يعمل فقط كحاجز له ، مما يعني أنه يبطئ التآكل فقط. لذلك ، فإن جودة الطلاء مهمة - سماكة الطبقة ، الاستمرارية (المسامية) ، التوحيد ، النفاذية ، القدرة على الانتفاخ في الماء ، قوة الالتصاق (الالتصاق). تعتمد جودة الطلاء على دقة تحضير السطح وطريقة تطبيق الطبقة الواقية. يجب إزالة القشور والصدأ من سطح المعدن المطلي. خلاف ذلك ، سوف تمنع التصاق جيد للطلاء بالسطح المعدني. غالبًا ما ترتبط جودة الطلاء الرديئة بزيادة المسامية. غالبًا ما يحدث أثناء تكوين طبقة واقية نتيجة لتبخر المذيب وإزالة منتجات المعالجة والتحلل (أثناء تقادم الغشاء). لذلك ، يوصى عادةً بتطبيق طبقة سميكة واحدة ، ولكن عدة طبقات رقيقة من الطلاء. في كثير من الحالات ، تؤدي زيادة سمك الطلاء إلى إضعاف التصاق الطبقة الواقية بالمعدن. تسبب تجاويف وفقاعات الهواء ضررًا كبيرًا. تتشكل عندما تكون جودة عملية الطلاء رديئة.للتقليل من قابلية الماء للبلل ، تكون طبقات الطلاء أحيانًا محمية بمركبات الشمع أو مركبات السيليكون العضوي. تعتبر الورنيش والدهانات أكثر فاعلية في الحماية من تآكل الغلاف الجوي. في معظم الحالات ، تكون غير مناسبة لحماية الهياكل والهياكل تحت الأرض ، حيث يصعب منع الضرر الميكانيكي للطبقات الواقية عند ملامستها للأرض. تظهر التجربة أن عمر خدمة الطلاء في ظل هذه الظروف قصير. اتضح أنه من العملي أكثر استخدام الطلاءات السميكة من قطران الفحم (البيتومين).

في بعض الحالات ، تعمل أصباغ الطلاء أيضًا كمثبطات للتآكل. تشتمل هذه الأصباغ على كرومات السترونشيوم والرصاص والزنك (SrCrO 4 ، PbCrO 4 ، ZnCrO 4).

غالبًا ما يتم تطبيق طبقة من الطلاء التمهيدي تحت طبقة الطلاء. يجب أن تحتوي الأصباغ الموجودة في تركيبتها أيضًا على خصائص مثبطة. عندما يمر الماء عبر طبقة التمهيدي ، فإنه يذوب بعض الصباغ ويصبح أقل تآكلًا. من بين الأصباغ الموصى بها للتربة ، يعتبر الرصاص الأحمر Pb3O4 الأكثر فاعلية.

بدلاً من الطلاء التمهيدي ، يتم أحيانًا تنفيذ طلاء الفوسفات للسطح المعدني. للقيام بذلك ، يتم تطبيق محاليل الحديد (III) أو المنغنيز (II) أو الزنك (II) الفوسفاتية المحتوية على حمض الفوسفوريك H3PO4 نفسه على سطح نظيف باستخدام فرشاة أو مسدس رش. في بلدنا ، لهذا الغرض ، محلول بنسبة 3 ٪ من خليط من الأملاح الحمضية Fe (H 2 PO 4) 3 و Mn (H 2 PO 4) 2 مع إضافة KNO 3 أو Cu (NO 3) 2 كمسرعات يستخدم. في ظل ظروف المصنع ، تتم عملية الفوسفات عند 97 ... 99 0 درجة مئوية لمدة 30 ... 90 دقيقة. يساهم ذوبان المعدن في خليط الفوسفات والأكاسيد المتبقية على سطحه في تكوين طلاء الفوسفات.

تم تطوير العديد من المستحضرات المختلفة لفوسفات أسطح منتجات الصلب. يتكون معظمها من خليط من المنغنيز وفوسفات الحديد. ولعل أكثر الأدوية شيوعًا هو "المازيف" - خليط من ثنائي هيدرو فوسفات المنغنيز Mn (H 2 PO 4) 2 ، الحديد Fe (H 2 PO 4) 2 وحمض الفوسفوريك الحر. يتكون اسم الدواء من الأحرف الأولى لمكونات الخليط. في المظهر ، ماجيف عبارة عن مسحوق بلوري ناعم من اللون الأبيض بنسبة تتراوح بين المنغنيز والحديد من 10: 1 إلى 15: 1. وتتكون من 46… 52٪ P2O5 ؛ لا تقل عن 14٪ مليون ؛ 0.3 ... 3.0٪ حديد. عند الفوسفات مع المازيف ، يوضع منتج من الصلب في المحلول ، ويسخن إلى ما يقرب من 100 درجة مئوية. في المحلول ، يذوب الحديد من السطح مع إطلاق الهيدروجين ، وطبقة رمادية كثيفة ومتينة وقابلة للذوبان في الماء. - يتكون المنغنيز الأسود وفوسفات الحديد على السطح. عندما يصل سمك الطبقة إلى قيمة معينة ، يتوقف المزيد من انحلال الحديد. تحمي طبقة من الفوسفات سطح المنتج من الترسيب الجوي ، ولكنها ليست فعالة جدًا ضد المحاليل الملحية وحتى المحاليل الحمضية الضعيفة. وبالتالي ، لا يمكن أن يكون فيلم الفوسفات بمثابة طبقة أولية للتطبيق اللاحق للطلاءات الواقية والزخرفية العضوية - الورنيش والدهانات والراتنجات. تستغرق عملية الفوسفات 40… 60 دقيقة. لتسريع عملية الفوسفات ، يتم إدخال 50 ... 70 جم / لتر من نترات الزنك في المحلول. في هذه الحالة ، يتم تقليل وقت الفوسفات بمقدار 10 ... 12 مرة.

الخامس ظروف العملتُستخدم أيضًا طريقة كهروكيميائية - معالجة المنتجات بالتيار المتردد في محلول فوسفات الزنك بكثافة حالية تبلغ 4 أمبير / ديسيمتر 2 وبجهد 20 فولت وعند درجة حرارة 60 ... 70 درجة مئوية. شبكة من الفوسفات المعدني ملتصقة بإحكام على السطح. في حد ذاتها ، لا توفر طلاءات الفوسفات حماية موثوقة من التآكل. يتم استخدامها بشكل أساسي كقاعدة للرسم ، مما يوفر التصاق جيد للطلاء بالمعدن. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل طبقة الفوسفات على تقليل أضرار التآكل الناتجة عن الخدوش أو العيوب الأخرى.

لحماية المعادن من التآكل ، يتم استخدام المينا الزجاجية والخزفية - طلاء السيليكات ، يجب أن يكون معامل التمدد الحراري لها قريبًا من معامل التمدد الحراري للمعادن المطلية. تتم عملية الصقل عن طريق وضع معلق مائي على سطح المنتجات أو عن طريق المسحوق الجاف. أولاً ، يتم تطبيق طبقة أولية على السطح النظيف ويتم إطلاقها في الفرن. بعد ذلك ، يتم تطبيق طبقة من المينا غلافية ويتكرر إطلاق النار. المينا الزجاجية الأكثر شيوعًا هي الشفافة أو الصامتة. مكوناتها هي SiO 2 (الكتلة الأساسية) ، B 2 O 3 ، Na 2 O ، PbO. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إدخال المواد المساعدة: مؤكسدات الشوائب العضوية ، والأكاسيد التي تعزز التصاق المينا بالسطح المراد صقله ، وكواتم الصوت ، والأصباغ. يتم الحصول على مادة المينا عن طريق دمج المكونات الأولية ، والطحن إلى مسحوق وإضافة 6 ... 10٪ طين. يتم تطبيق طلاء المينا بشكل أساسي على الفولاذ ، ولكن أيضًا على الحديد الزهر والنحاس والنحاس الأصفر والألمنيوم.

تتميز المينا بخصائص وقائية عالية ، والتي ترجع إلى عدم نفاذية الماء والهواء (الغازات) حتى مع الاتصال لفترة طويلة. جودتها المهمة هي المقاومة العالية في درجات الحرارة المرتفعة. تشمل العيوب الرئيسية لطلاء المينا الحساسية للصدمات الميكانيكية والحرارية. مع الاستخدام المطول ، قد تظهر شبكة من الشقوق على سطح طلاء المينا ، مما يوفر الرطوبة والهواء للوصول إلى المعدن ، مما يؤدي إلى بدء التآكل.

تستخدم الطلاءات الأسمنتية لحماية أنابيب المياه المصنوعة من الحديد الزهر والصلب من التآكل. نظرًا لأن معاملات التمدد الحراري للأسمنت البورتلاندي والصلب متقاربة ، وتكلفة الأسمنت منخفضة ، فإنه يستخدم على نطاق واسع لهذه الأغراض. عيب طلاء الأسمنت البورتلاندي هو نفسه طلاء المينا - حساسية عالية للصدمات الميكانيكية.

من الطرق الشائعة لحماية المعادن من التآكل طلاءها بطبقة من المعادن الأخرى. تتآكل معادن الطلاء نفسها بمعدل منخفض ، حيث إنها مغطاة بغشاء أكسيد كثيف. يتم تطبيق طبقة الطلاء بطرق مختلفة: الغمر قصير المدى في حوض من المعدن المنصهر (الطلاء الساخن) ، الترسيب الكهربائي من المحاليل المائية (الطلاء الجلفاني) ، الرش (المعدنة) ، المعالجة بالمساحيق عند درجات حرارة مرتفعة في أسطوانة خاصة ( طلاء الانتشار) ، باستخدام تفاعل الطور الغازي ، على سبيل المثال 3CrCl 2 + 2Fe -> 2FeCl 3 + 3Cr (في سبيكة مع Fe).

هناك طرق أخرى لتطبيق الطلاء المعدني ، على سبيل المثال ، نوع من طريقة الانتشار لحماية المعادن هو غمر المنتجات في صهر كلوريد الكالسيوم CaCl 2 ، حيث يتم إذابة المعادن المطبقة.

في الإنتاج ، يستخدم على نطاق واسع الترسيب الكيميائي للطلاء المعدني على المنتجات. عملية طلاء المعدن الكيميائي هي عملية تحفيزية أو ذاتية التحفيز ، وسطح المنتج هو المحفز. يحتوي المحلول المستخدم للطلاء على مركب المعدن المترسب وعامل الاختزال. نظرًا لأن المحفز هو سطح المنتج ، فإن إطلاق المعدن يحدث على وجه التحديد ، وليس في حجم المحلول. في عمليات التحفيز الذاتي ، يكون المحفز عبارة عن معدن مترسب على السطح. في الوقت الحاضر ، تم تطوير طرق للطلاء الكيميائي للمنتجات المعدنية بالنيكل والكوبالت والحديد والبلاديوم والبلاتين والنحاس والذهب والفضة والروديوم والروثينيوم وبعض السبائك القائمة على هذه المعادن. تستخدم هيبوفوسفيت وبوروهيدريد الصوديوم والفورمالديهايد والهيدرازين كعوامل اختزال. بطبيعة الحال ، لا يمكن للطلاء الكيميائي بالنيكل أن يطبق طبقة واقية على أي معدن. في أغلب الأحيان ، تخضع لها منتجات النحاس.

تنقسم الطلاءات المعدنية إلى مجموعتين: مقاومة للتآكل ووقائية. على سبيل المثال ، بالنسبة لطلاء السبائك القائمة على الحديد ، تشمل المجموعة الأولى النيكل والفضة والنحاس والرصاص والكروم. هم أكثر إيجابية بالنسبة للكهرباء فيما يتعلق بالحديد ؛ في سلسلة الفولتية الكهروكيميائية ، المعادن على يمين الحديد. المجموعة الثانية تشمل الزنك والكادميوم والألمنيوم. فيما يتعلق بالحديد ، فهي أكثر كهرسلبية ؛ في سلسلة من الضغوط تقع على يسار الحديد.

في الحياة اليومية ، غالبًا ما يواجه الشخص طلاءًا من الحديد بالزنك والقصدير. تسمى الصاج المطلي بالزنك بالحديد المجلفن ، ويطلق على الصفيح المطلي بالقصدير. يستخدم الأول بكميات كبيرة على أسطح المنازل ، ويصنع من الثاني علب الصفيح. يتم الحصول على كلاهما بشكل أساسي عن طريق سحب صفيحة من الحديد من خلال ذوبان المعدن المقابل. لمزيد من المتانة ، غالبًا ما يتم جلفنة أنابيب المياه والتجهيزات المصنوعة من الفولاذ والحديد الزهر الرمادي أيضًا عن طريق الغمس في صهر هذا المعدن. هذا يزيد بشكل كبير من مدة خدمتهم في الماء البارد. ومن المثير للاهتمام ، أنه في الماء الدافئ والساخن ، يمكن أن تكون مدة خدمة الأنابيب المجلفنة أقل حتى من تلك غير المجلفنة.

أظهرت الاختبارات أن الصاج المجلفن بسماكة طلاء 0.03 مم ، والتي تقابل 0.036 جم / سم 2 عند الطلاء على الجانبين ، تدوم حوالي 8 سنوات على أسطح المنازل. في جو صناعي (في جو المدن الكبرى) ، يخدم أيضًا أربع سنوات فقط. يرجع هذا الانخفاض في عمر الخدمة إلى التعرض لحمض الكبريتيك الموجود في هواء المدن.

تحمي طلاءات الزنك والقصدير (بالإضافة إلى المعادن الأخرى) الحديد من التآكل مع الحفاظ على الاستمرارية. في حالة كسر طبقة الطلاء (تشققات ، خدوش) ، يستمر تآكل المنتج بشكل مكثف أكثر من تآكله بدون طلاء. ويرجع ذلك إلى "عمل" عنصر الحديد الجلفاني - الزنك والحديد - القصدير. تمتلئ الشقوق والخدوش بالرطوبة وتتشكل المحاليل. نظرًا لأن الزنك أكثر كهرسلبية من الحديد ، فإن أيوناته ستذهب بشكل مفضل إلى المحلول ، وستتدفق الإلكترونات المتبقية إلى الحديد الأكثر حساسية للكهرباء ، مما يجعله الكاثود.

سوف تقترب أيونات الهيدروجين (الماء) من كاثود الحديد وتفريغها ، وتقبل الإلكترونات. تتحد ذرات الهيدروجين الناتجة لتكوين جزيء H2. وبالتالي ، سيتم فصل تدفقات الأيونات وهذا يسهل تدفق العملية الكهروكيميائية. سيتعرض طلاء الزنك للذوبان (التآكل) ، وستتم حماية الحديد في الوقت الحالي. الزنك كهربائيا يحمي الحديد من التآكل. تعتمد الطريقة الوقائية للحماية من التآكل للهياكل المعدنية والأجهزة على هذا المبدأ.

في حالة وجود رطوبة ، أو بالأحرى في وجود إلكتروليت ، ستبدأ الخلية الجلفانية في العمل. سوف يذوب فيه المعدن الأكثر كهرسلبية ، وستتم حماية الهيكل أو الجهاز كاثوديًا. ستعمل الحماية حتى يتم إذابة الأنود ، وهو معدن أكثر كهرسلبية ، تمامًا.

الحماية الكاثودية للمعادن ضد التآكل تشبه إلى حد بعيد حماية المداس. يمكننا القول أن الحماية الكاثودية هي تعديل لحماية الأضاحي. في هذه الحالة ، يتم توصيل هيكل السفينة أو بدنها بالكاثود لمصدر تيار مباشر وبالتالي محمية من الانحلال.

في حالة وجود عيوب على الصفيح المقصدري ، تختلف عملية التآكل بشكل كبير عن عملية الحديد المجلفن. نظرًا لأن القصدير أكثر حساسية للكهرباء من الحديد ، فإن الحديد يخضع للذوبان ، ويصبح القصدير هو الكاثود. نتيجة لذلك ، أثناء التآكل ، يتم الحفاظ على طبقة القصدير ، وتحتها يتآكل الحديد بنشاط.

يُعتقد أن تطبيق القصدير على سطح المعادن (الصفيح) كان بالفعل بارعًا في العصر البرونزي. تم تسهيل ذلك من خلال درجة انصهار القصدير المنخفضة. في الماضي ، كان يتم تعليب الأطباق النحاسية والنحاسية بشكل خاص في كثير من الأحيان: الأحواض ، والغلايات ، والأباريق ، والسماور ، وما إلى ذلك. منتجات التآكل من القصدير غير ضارة للإنسان ، لذلك كانت الأطباق المعلبة تستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية. في القرن الخامس عشر. في العديد من الدول الأوروبية (ألمانيا والنمسا وهولندا وإنجلترا وفرنسا) ، تم استخدام أدوات المائدة المصنوعة من القصدير على نطاق واسع. هناك أدلة على أنه في جبال خام بوهيميا ، بدأ صنع ملاعق وأكواب وأباريق وأطباق من الصفيح في وقت مبكر من القرن الثاني عشر.

لا يزال الحديد المعلب يستخدم بكميات كبيرة لتصنيع حاويات التخزين منتجات الطعام(علب). ومع ذلك، في السنوات الاخيرةتستخدم بشكل متزايد لهذا الغرض. رقائق الألومنيوم. لا ينصح باستخدام أواني الزنك والحديد المجلفن لتخزين الطعام. على الرغم من حقيقة أن الزنك المعدني مغطى بغشاء أكسيد كثيف ، إلا أنه لا يزال يخضع للذوبان. على الرغم من أن مركبات الزنك سامة نسبيًا ، إلا أنها يمكن أن تكون ضارة بكميات كبيرة.

تشتمل التكنولوجيا الحديثة على أجزاء وهياكل مصنوعة من معادن وسبائك مختلفة. إذا كانوا على اتصال ودخلوا في محلول إلكتروليت (ماء بحر ، محاليل أي أملاح ، أحماض وقلويات) ، يمكن أن تتشكل خلية كلفانية. كلما أصبح المعدن الأكثر كهربيًا هو الأنود ، وكلما زادت حساسية القطب السالب. سيصاحب توليد التيار انحلال (تآكل) المعدن الأكثر كهرسلبية. كلما زاد الاختلاف في الإمكانات الكهروكيميائية للمعادن الملامسة ، زاد معدل التآكل.

يعد استخدام المثبطات أحد أكثر الطرق فعالية لمكافحة تآكل المعادن في بيئات عدوانية مختلفة (الغلاف الجوي ، في مياه البحر ، في سوائل التبريد ومحاليل الملح ، في ظروف الأكسدة ، إلخ). الموانع هي المواد التي ، بكميات صغيرة ، تبطئ مجرى العمليات الكيميائيةأو أوقفهم. تتفاعل المثبطات مع المنتجات الوسيطة للتفاعل أو مع المواقع النشطة التي تحدث فيها التحولات الكيميائية. هم خاصون جدا بكل مجموعة. تفاعلات كيميائية. يعد تآكل المعادن أحد أنواع التفاعلات الكيميائية التي تخضع لعمل المثبطات. وفقًا للمفاهيم الحديثة ، يرتبط التأثير الوقائي للمثبطات بامتصاصها على سطح المعادن وتثبيط العمليات الأنودية والكاثودية.

تم العثور على المثبطات الأولى بالصدفة ، عن طريق الخبرة ، وغالبًا ما أصبحت سراً من أسرار العشائر. من المعروف أن الحرفيين في دمشق استخدموا محاليل حامض الكبريتيك مع إضافة خميرة البيرة والدقيق والنشا لإزالة القشور والصدأ. كانت هذه الشوائب من بين المثبطات الأولى. لم يسمحوا للحمض بالتأثير على معدن السلاح ، ونتيجة لذلك تم إذابة الحجم والصدأ فقط.

تستخدم الموانع ، دون معرفة ذلك ، منذ فترة طويلة في روسيا. لمكافحة الصدأ ، أعد صانعو الأسلحة في الأورال "حساء مخلل" - محاليل حمض الكبريتيك ، التي أضيفت إليها نخالة الدقيق. أحد أبسط مثبطات تآكل المعادن في الغلاف الجوي هو نتريت الصوديوم NaNO2. يتم استخدامه في شكل محاليل مائية مركزة ، وكذلك محاليل سميكة مع الجلسرين أو هيدروكسي إيثيل سلولوز أو كربوكسي ميثيل سلولوز. يستخدم نتريت الصوديوم لحفظ منتجات الحديد الزهر والصلب. لأول تطبيق. 25٪ محاليل مائية ، والثانية - 40٪. بعد المعالجة (عادة عن طريق الغمس في المحاليل) ، يتم تغليف المنتجات بورق البارافين. المحاليل السميكة لها أفضل تأثير. يزيد العمر التخزيني للمنتجات المعالجة بالمحاليل السميكة بمقدار 3 ... 4 مرات مقارنة بالمحاليل المائية.

وفقًا لبيانات عام 1980 ، تجاوز عدد مثبطات التآكل المعروفة للعلم 5000. ويعتقد أن طنًا واحدًا من المانع يوفر حوالي 5000 روبل في الاقتصاد الوطني.

السيطرة على التآكل ذات أهمية اقتصادية وطنية كبيرة. هذه منطقة خصبة للغاية لتطبيق القوة والقدرات.

اعتمادًا على طبيعة التآكل وظروف حدوثه ، أساليب مختلفةالحماية. يتم تحديد اختيار طريقة أو أخرى من خلال فعاليتها في هذه الحالة بالذات ، وكذلك الجدوى الاقتصادية. أي طريقة للحماية تغير مسار عملية التآكل إما بتقليل المعدل أو إيقافه تمامًا. يجب أن تعكس مخططات التآكل ، التي تميز عملية التآكل بشكل كامل ، تلك التغييرات في مسار التدفق التي تمت ملاحظتها في ظل ظروف الحماية. لذلك ، يمكن استخدام مخططات التآكل عند تطوير طرق ممكنة لحماية المعادن من التآكل. إنها بمثابة أساس لتوضيح السمات الأساسية لطريقة معينة. تفترض هذه الرسوم البيانية علاقة خطية بين كثافة وإمكانات كل تفاعل معين. تبين أن هذا التبسيط مقبول تمامًا عندما التقييم النوعيميزات معظم الطرق.

هل يتم التعبير عن كفاءة الحماية من حيث معامل الكبح؟ أو درجة الحماية ض. يوضح معامل الكبح عدد المرات التي ينخفض ​​فيها معدل التآكل نتيجة لتطبيق طريقة الحماية هذه ، وأين و- معدل التآكل قبل الحماية وبعدها. تشير درجة الحماية إلى مدى إمكانية منع التآكل تمامًا بسبب استخدام هذه الطريقة:

تآكل معدن كيميائيالحماية

من بين جميع طرق الحماية القائمة على تغيير الخواص الكهروكيميائية لمعدن تحت تأثير التيار المستقطب ، فإن أكثر طرق الحماية انتشارًا هي حماية المعادن عند تطبيق الاستقطاب الكاثودي عليها (الحماية الكاثودية). عندما يتم تحويل إمكانات المعدن نحو المزيد من القيم الكهربية (مقارنة بقيمة احتمال التآكل الثابت) ، يزداد معدل التفاعل الكاثودي ، بينما ينخفض ​​معدل التفاعل الأنودي. إذا لوحظت المساواة في إمكانات ثابتة ، فعندئذٍ يتم انتهاك هذه المساواة عند قيمة أكثر سلبية: علاوة على ذلك.

حماية المعادن الاستقطاب الكاثوديتستخدم لزيادة مقاومة الهياكل المعدنية في ظروف تحت الأرض (التربة) والتآكل البحري ، وكذلك في حالة ملامسة المعادن مع العدوانية البيئات الكيميائية. يكون له ما يبرره اقتصاديًا في الحالات التي يكون فيها للوسيط المسبب للتآكل موصلية كهربائية كافية ، ويكون فقد الجهد (المرتبط بتدفق تيار الحماية) ، وبالتالي استهلاك الطاقة ، صغيرًا نسبيًا. يتم تحقيق الاستقطاب الكاثودي للمعدن المحمي إما عن طريق تطبيق التيار من مصدر خارجي (الحماية الكاثودية) ، أو عن طريق إنشاء زوج جلفاني كبير بمعدن أقل نبلاً (عادةً ما يتم استخدام الألومنيوم والمغنيسيوم والزنك وسبائكها). يلعب دور الأنود هنا ويذوب بمعدل كافٍ لتكوين القوة اللازمة في نظام التيار الكهربائي (الحماية الوقائية). غالبًا ما يشار إلى القطب الموجب القابل للذوبان في الحماية القربانية باسم "الأنود الذبيحي".

عادة ما ترتبط الحماية الكاثودية بحماية المعادن الحديدية ، حيث يتم استخدامها لجعل الغالبية العظمى من الأشياء تعمل تحت الأرض وعند غمرها في الماء ، مثل خطوط الأنابيب وأساسات الخوازيق والأرصفة والجسور والسفن وما إلى ذلك. واقيات الأنود الذبيحة في كل شيء يستخدم المغنيسيوم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. يستخدم عادة في شكل سبائك تحتوي على 6٪ ألومنيوم ، 3٪ زنك و 0.2٪ منجنيز ؛ هذه الإضافات تمنع تكون الأغشية التي تقلل من معدل انحلال المعدن. يكون ناتج التيار الوقائي دائمًا أقل من 100٪ ، حيث يتآكل المغنيسيوم ويتحرر الهيدروجين عليه. يتم أيضًا استخدام سبائك الألومنيوم مع 5٪ زنك ، لكن فرق الجهد مع الحديد للسبائك أقل بكثير من سبيكة المغنيسيوم. إنه قريب من الاختلاف المحتمل لمعدن الزنك ، والذي يستخدم أيضًا للحماية ، شريطة أن يتم منع تكوين الفيلم المرتبط بتلوث الحديد ، وهو أمر شائع في الزنك ، عن طريق التنشيط المناسب على الأنودات. مهمة صعبة. في التربة أو غيرها من الوسائط منخفضة الموصلية ، هناك حاجة إلى فرق كبير في الجهد بسبب الانخفاض آي آربين الأقطاب الكهربائية كبير جدًا ، بينما في الوسائط عالية التوصيل ، يمكن استخدام فرق جهد صغير بشكل اقتصادي. المتغيرات المهمة هي موقع الأقطاب الكهربائية ، قوة تشتت الوسط ، أي قدرتها على توفير نفس كثافة التيار في جميع مناطق السطح المحمي ، فضلاً عن خصائص الاستقطاب للأقطاب الكهربائية. إذا كانت الأقطاب الكهربائية مغمورة في تربة غير مقبولة لسبب ما ، على سبيل المثال عدوانية تجاه الأنودات ، فعادة ما يتم ممارسة إحاطة الأخيرة بطبقة من مادة موصلة مسامية محايدة تسمى الردم.

من الناحية العملية ، نادرًا ما تستخدم الحماية الكاثودية بدون إجراءات إضافية. عادةً ما يكون التيار المطلوب للحماية الكاملة مفرطًا ، بالإضافة إلى التركيبات الكهربائية باهظة الثمن لتوفيرها ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن مثل هذا التيار غالبًا ما يتسبب في آثار جانبية ضارة ، مثل القلوية المفرطة. لذلك ، يتم استخدام الحماية الكاثودية مع أنواع معينة من الطلاءات. التيار المطلوب في هذه الحالة صغير ويعمل فقط على حماية المناطق المكشوفة من سطح المعدن.

حماية الأنود.العديد من المعادن في حالة سلبية في بعض البيئات العدوانية. يمر الكروم والنيكل والتيتانيوم والزركونيوم بسهولة إلى حالة سلبية وتحافظ عليه بثبات. غالبًا ما يؤدي خلط معدن أقل عرضة للتخميل بمعدن يسهل تخميله إلى تكوين سبائك جيدة التخميل إلى حد ما. ومن الأمثلة على ذلك أنواع سبائك FeCr ، وهي أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ والمقاوم للأحماض ، ومقاومة ، على سبيل المثال ، للمياه العذبة ، والجو ، وحمض النيتريك ، إلخ. من أجل الاستخدام العملي للسلبية ، يحتاج المرء إلى مزيج من خصائص المعدن والوسط ، حيث يوفر الأخير قيمة الإمكانات الثابتة الموجودة في المنطقة. هذا الاستخدام للسلبية في تقنية الحماية من التآكل معروف منذ فترة طويلة وله أهمية عملية كبيرة. صناعة كيميائية. إذا كان هناك واجهة بينية مع غاز سائل ، فيجب ألا يغيب عن الأذهان أن حماية الأنود لا يمكن أن تمتد إلى السطح المعدني في وسط غازي ، وهو ، بالمناسبة ، نموذجي أيضًا للحماية الكاثودية. إذا كانت مرحلة الغاز عدوانية أيضًا أو كانت هناك واجهة مضطربة ، مما يؤدي إلى تناثر السائل واستقرار قطراته على المعدن أعلى الواجهة ، إذا كان هناك ترطيب دوري لجدار المنتج في منطقة معينة ، فمن الضروري لإثارة مسألة طرق أخرى لحماية السطح فوق مستوى سائل ثابت.

يتم تنفيذ حماية الأنود ببساطة عن طريق تطبيق emf ثابت. من مصدر خارجي للطاقة الكهربائية. يتم توصيل القطب الموجب بالمنتج المحمي ، ويتم وضع كاثودات صغيرة نسبيًا بالقرب من سطحه. يتم وضعها بهذه الكمية وعلى هذه المسافة من السطح المراد حمايتها لضمان ، إن أمكن ، استقطاب أنوديك منتظم للمنتج. تُستخدم هذه الطريقة إذا كانت كبيرة بما يكفي ولا يوجد خطر ، مع بعض التوزيع غير المتكافئ الحتمي لإمكانات الأنود أو التنشيط أو إعادة التثبيط ، أي تجاوز.

بهذه الطريقة يمكن حماية المنتجات المصنوعة من التيتانيوم أو الزركونيوم في حامض الكبريتيك. من الضروري فقط أن نتذكر أن التخميل سيتطلب أولاً مرور تيار ذو قوة أكبر ، والذي يرتبط بنقل الإمكانات إلى ما بعد. ل فترة أوليةفمن المستحسن أن يكون مصدر إضافيطاقة. يجب على المرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار الاستقطاب الكبير للكاثودات ، حيث تكون الكثافة الحالية عالية بسبب صغر حجمها. ومع ذلك ، إذا كانت منطقة الحالة السلبية كبيرة ، فإن التغيير في جهد الكاثود حتى بمقدار بضعة أعشار من الفولت ليس خطيرًا.

الطلاءات كوسيلة لحماية المعادن من التآكل.تتم حماية المعادن ، بناءً على تغيير في خصائصها ، إما عن طريق معالجة خاصة لسطحها أو عن طريق صناعة السبائك. تتم معالجة سطح المعدن من أجل تقليل التآكل بإحدى الطرق التالية: طلاء المعدن بأغشية تخميل السطح من مركباته غير القابلة للذوبان (أكاسيد ، فوسفات ، كبريتات ، تنجستات ، أو توليفات منها) ، وإنشاء طبقات واقية من مواد التشحيم ، القار والدهانات والمينا ، إلخ. P. وتطبيق الطلاءات من معادن أخرى أكثر مقاومة في ظل هذه الظروف المحددة من المعدن المحمي (الصفيح ، والطلاء بالزنك ، والطلاء بالنحاس ، والطلاء بالنيكل ، والطلاء بالكروم ، والطلاء بالرصاص ، والطلاء بالروديوم ، وما إلى ذلك).

يمكن أن يعزى التأثير الوقائي لمعظم الأغشية السطحية إلى العزل الميكانيكي للمعدن من البيئة التي تسببها. وفقًا لنظرية العناصر المحلية ، يجب اعتبار تأثيرها نتيجة لزيادة المقاومة الكهربائية

يمكن أيضًا تقليل معدل التآكل عن طريق تغيير خصائص الوسط المسبب للتآكل. يتم تحقيق ذلك إما عن طريق المعالجة المناسبة للوسط ، مما يؤدي إلى تقليل عدوانيته ، أو عن طريق إدخال إضافات صغيرة من المواد الخاصة في وسط التآكل ، ما يسمى بمثبطات أو مثبطات التآكل.

تشمل معالجة البيئة جميع الطرق التي تقلل من تركيز مكوناتها وخاصة الخطرة من حيث التآكل. على سبيل المثال ، في وسط الملح المحايد والمياه العذبة ، يعد الأكسجين أحد أكثر المكونات عدوانية. تتم إزالته عن طريق نزع الهواء (الغليان ، التقطير ، غاز خامل فقاعي) أو مشحم بكواشف مناسبة (كبريتات ، هيدرازين ، إلخ). يجب أن يقلل الانخفاض في تركيز الأكسجين بشكل خطي تقريبًا من التيار المحدد لانخفاضه ، وبالتالي معدل تآكل المعدن. تتناقص عدوانية البيئة أيضًا مع قلونها ، وانخفاض محتوى الملح الكلي واستبدال الأيونات الأكثر عدوانية بأخرى أقل عدوانية. في معالجة الماء المضادة للتآكل لتقليل تكوين المقياس ، يتم استخدام تنقيته براتنجات التبادل الأيوني على نطاق واسع.

تنقسم مثبطات التآكل ، اعتمادًا على ظروف استخدامها ، إلى طور سائل وطور بخار أو طور متطاير. تنقسم مثبطات المرحلة السائلة بدورها إلى مثبطات تآكل في بيئات محايدة وقلوية وحمضية. غالبًا ما تستخدم المواد غير العضوية من النوع الأنيوني كمثبطات للمحاليل المحايدة. يبدو أن تأثيرها التثبيطي مرتبط إما بأكسدة سطح المعدن (النتريت ، والكرومات) ، أو بتكوين فيلم من مركب قليل الذوبان بين المعدن ، والأنيون المحدد ، وربما الأكسجين (الفوسفات ، الهيدروفوسفات) . استثناء في هذا الصدد هو أملاح حمض البنزويك ، حيث يرتبط تأثيرها التثبيطي بشكل أساسي بظاهرة الامتزاز. جميع مثبطات الوسائط المحايدة تمنع بشكل أساسي التفاعل الأنودي ، وتحول الإمكانات الثابتة في الاتجاه الإيجابي. حتى الآن ، لم يكن من الممكن إيجاد مثبطات تآكل فعالة للمعادن في المحاليل القلوية. المركبات الجزيئية فقط لها بعض التأثير المثبط.

يتم استخدام المواد العضوية التي تحتوي على النيتروجين أو الكبريت أو الأكسجين بشكل حصري تقريبًا ، وكذلك في شكل مجموعات كربوكسيل وكاربونيل وبعض المجموعات الأخرى كمثبطات للتآكل الحمضي بشكل حصري تقريبًا. وفقًا للرأي الأكثر شيوعًا ، يرتبط عمل مثبطات التآكل الحمضي بامتصاصها عند السطح البيني للحمض المعدني. نتيجة لامتصاص المثبطات ، لوحظ تثبيط العمليات الكاثودية والأنود ، مما يقلل من معدل التآكل.

تحت تأثير العوامل الخارجية (السوائل والغازات والمركبات الكيميائية العدوانية) ، يتم تدمير أي مواد. المعادن ليست استثناء. لا يمكن تحييد عمليات التآكل تمامًا ، ولكن من الممكن تمامًا تقليل شدتها ، وبالتالي زيادة عمر خدمة الهياكل المعدنية أو غيرها من الهياكل التي تشمل "الحديد".

طرق الحماية ضد التآكل

يمكن تصنيف جميع طرق الحماية من التآكل بشكل مشروط على أنها طرق قابلة للتطبيق إما قبل بدء تشغيل العينة (المجموعة 1) ، أو بعد تشغيلها (المجموعة 2).

أولا

• زيادة مقاومة التعرض "للمواد الكيميائية".
• استبعاد الاتصال المباشر بالمواد العدوانية (عزل السطح).

ثانيا

• تقليل درجة عدوانية البيئة (حسب ظروف التشغيل).
• استخدام الحقول الكهرومغناطيسية (على سبيل المثال ، "فرض" التيارات الإلكترونية الخارجية ، وتنظيم كثافتها وعدد من التقنيات الأخرى).

يتم تحديد استخدام طريقة أو أخرى للحماية بشكل فردي لكل تصميم ويعتمد على عدة عوامل:

• نوع المعدن
• شروط عملها.
• تعقيد تدابير مكافحة التآكل ؛
• قدرات التصنيع؛
• النفعية الاقتصادية.

في المقابل ، تنقسم جميع الطرق إلى نشطة (مما يعني وجود "تأثير" ثابت على المادة) ، وسلبية (يمكن وصفها بأنها قابلة لإعادة الاستخدام) وتقنية (تستخدم في مرحلة إنتاج العينة).

نشيط

الحماية الكاثودية

يُنصح باستخدامه إذا كان الوسيط الذي يتلامس معه المعدن موصل للكهرباء. يتم تزويد المادة (بشكل منهجي أو مستمر) بإمكانية "سلبية" كبيرة ، مما يجعل من المستحيل من حيث المبدأ أن تتأكسد.

الحماية الوقائية

يتكون في الاستقطاب الكاثودي. العينة مرتبطة عن طريق التلامس مع مادة أكثر عرضة للأكسدة في وسط موصل معين (مداس). في الواقع ، إنه نوع من "مانع الصواعق" ، يأخذ كل "السلبية" التي تخلقها المواد العدوانية. لكن يجب استبدال هذا الواقي بشكل دوري بواحد جديد.

أنوديك الاستقطاب

يتم استخدامه نادرًا للغاية ويتكون من الحفاظ على "خمول" المادة فيما يتعلق بالتأثيرات الخارجية.

سلبية (معالجة سطح المعدن)

عمل فيلم واقية

أحد أكثر طرق التحكم في التآكل شيوعًا ومنخفضة التكلفة. لإنشاء الطبقة السطحية ، يتم استخدام المواد التي يجب أن تفي بالمتطلبات الأساسية التالية - أن تكون خاملة فيما يتعلق بالمواد الكيميائية / المركبات العدوانية ، وليس لتوصيل التيار الكهربائي ولزيادة الالتصاق (التصاق جيد بالقاعدة).

تكون جميع المواد المستخدمة في وقت معالجة المعادن في حالة سائلة أو "رذاذ" ، وهو ما يحدد طريقة تطبيقها - الطلاء أو الرش. لهذا الغرض ، يتم استخدام الدهانات والورنيش ومختلف المصطكي والبوليمرات.

وضع الهياكل المعدنية في "المزالق" الواقية

هذا هو الحال بالنسبة ل نوع مختلفخطوط الأنابيب والاتصالات النظم الهندسية. في هذه الحالة ، يتم لعب دور العازل بواسطة "طبقة" هوائية بين الجدران الداخلية للقناة والسطح المعدني.

الفوسفات

تعالج المعادن بعوامل خاصة (مؤكسدات). تتفاعل مع القاعدة ، مما يؤدي إلى ترسب مواد كيميائية / مركبات ضعيفة الذوبان على سطحها. كاف طريقة فعالةحماية الرطوبة.

طلاء بمواد أكثر مقاومة

غالبًا ما توجد أمثلة على استخدام هذه التقنية في منتجات الحياة اليومية مع الكروم () والفضة و "المجلفن" وما شابه.

كخيار - الحماية بالسيراميك والزجاج والطلاء بالخرسانة وقذائف الهاون الأسمنتية (الطلاء) وما إلى ذلك.

التخميل

الهدف هو تقليل النشاط الكيميائي للمعدن بشكل كبير. للقيام بذلك ، يتم التعامل مع سطحه بكواشف خاصة مناسبة.

الحد من عدوانية البيئة

• استخدام المواد التي تقلل من شدة عمليات التآكل (مثبطات).
• مجفف هواء، التجفيف بالهواء.
• مادة كيميائية / تنقية (من الشوائب الضارة) وعدد من الطرق الأخرى التي يمكن استخدامها في الحياة اليومية.
• تسخين التربة بالماء (الردم ، إدخال مواد خاصة فيها) من أجل تقليل عدوانية التربة.

العلاج بالمبيدات

يتم استخدامه في الحالات التي يوجد فيها احتمال لتطوير ما يسمى ب "التآكل البيولوجي".

طرق الحماية التكنولوجية

صناعة السبائك

الطريقة الأكثر شهرة. النقطة المهمة هي إنشاء سبيكة قائمة على معدن خامل فيما يتعلق بالتأثيرات العدوانية. لكنها تتحقق فقط على نطاق صناعي.

على النحو التالي من المعلومات المقدمة ، لا يمكن استخدام جميع طرق الحماية ضد التآكل في الحياة اليومية. في هذا الصدد ، فإن إمكانيات "التاجر الخاص" محدودة بشكل كبير.

التآكل هو التدمير التلقائي للمعادن نتيجة تفاعل كيميائي أو فيزيائي كيميائي مع البيئة. في الحالة العامة ، هذا هو إتلاف أي مادة سواء كانت معادن أو سيراميك أو خشب أو بوليمر.

المعادن النقية هي الأكثر عرضة للتآكل. تتميز السبائك والبلاستيك والمواد الأخرى في هذا الصدد بمصطلح "الشيخوخة". بدلًا من مصطلح "التآكل" ، غالبًا ما يستخدم مصطلح "الصدأ".

أنواع التآكل

تفسد عملية التآكل حياة الناس لعدة قرون ، لذلك تمت دراستها على نطاق واسع. هناك تصنيفات مختلفة للتآكل اعتمادًا على نوع البيئة ، وظروف استخدام المواد المسببة للتآكل (سواء كانت نشطة ، أو إذا كانت على اتصال بوسط آخر ، ثم بشكل دائم أو متغير ، وما إلى ذلك) وعلى العديد من العوامل الأخرى.

التآكل الكهروكيميائي

يمكن أن يتآكل معدنان مختلفان ، مترابطان ، إذا حدث ، على سبيل المثال ، تكوّن مكثف من الهواء على مفصلهما. المعادن المختلفة لها إمكانات الأكسدة والاختزال المختلفة وتتشكل في الواقع خلية جلفانية عند تقاطع المعادن. في هذه الحالة ، يبدأ المعدن ذو الإمكانات المنخفضة في الذوبان ، وفي هذه الحالة ، يتآكل. يظهر هذا في اللحامات وحول المسامير والبراغي.

للحماية من هذا النوع من التآكل ، على سبيل المثال ، يتم استخدام الجلفنة. في الزوج المعدني والزنك ، يجب أن يتآكل الزنك ، ولكن أثناء التآكل ، يتكون فيلم أكسيد على الزنك ، مما يؤدي إلى إبطاء عملية التآكل بشكل كبير.

التآكل الكيميائي

إذا كان السطح المعدني ملامسًا لوسط تآكل ، ولا توجد عمليات كهروكيميائية ، فإن ما يسمى. تآكل كيميائي. على سبيل المثال ، تكوين المقياس أثناء تفاعل المعادن مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية.

التحكم في التآكل

على الرغم من حقيقة أن السفن ذات الصناديق المتعفنة في قاع البحر ليست سيئة للغاية على البيئة ، إلا أن التآكل المعدني يتسبب في خسائر فادحة للناس كل عام. لذلك ، ليس من المستغرب وجود طرق مختلفة لحماية المعادن من التآكل لفترة طويلة.

هناك ثلاثة أنواع من الحماية من التآكل:

الطريقة الهيكليةيشمل استخدام السبائك المعدنية وحشيات المطاط وما إلى ذلك.

طرق فعالة للتحكم في التآكلتهدف إلى تغيير هيكل الطبقة الكهربائية المزدوجة. يتم تطبيق مجال كهربائي ثابت باستخدام مصدر تيار ثابت ، ويتم تحديد الجهد من أجل زيادة جهد القطب للمعدن المحمي. طريقة أخرى هي استخدام الأنود الذبيحي ، وهو مادة أكثر نشاطًا من شأنها أن تتكسر ، وتحمي العنصر الذي يتم حمايته.

التحكم السلبي في التآكل- هذا هو استخدام المينا والورنيش والجلفنة وما إلى ذلك. يهدف طلاء المعادن بالمينا والورنيش إلى عزل المعادن عن البيئة: الهواء والماء والأحماض وما إلى ذلك. الجلفنة (بالإضافة إلى أنواع الرش الأخرى) ، بالإضافة إلى العزل المادي من بيئة خارجية، حتى في حالة تلف طبقته ، فلن يسمح بتآكل المعدن ، لأنه يتآكل الزنك بسهولة أكبر من تآكل الحديد (انظر "التآكل الكهروكيميائي" أعلاه).

يمكن تطبيق الطلاءات الواقية على المعدن بطرق مختلفة. يمكن إجراء الجلفنة في ورش ساخنة ، "على البارد" ، عن طريق الرش الحراري. يمكن الطلاء بالمينا بالرش أو الرول أو الفرشاة.

يجب إيلاء الكثير من الاهتمام لإعداد السطح لتطبيق طبقة واقية. يعتمد نجاح مجموعة تدابير الحماية من التآكل بالكامل على مدى جودة تنظيف السطح المعدني.

نشأت مشكلة حماية المعادن من التآكل تقريبًا في بداية استخدامها. حاول الناس حماية المعادن من التأثير الجوي بمساعدة الشحوم والزيوت والطلاء لاحقًا بالمعادن الأخرى ، وقبل كل شيء ، القصدير منخفض الذوبان. في كتابات المؤرخ اليوناني القديم هيرودوت (القرن الخامس قبل الميلاد) ، هناك بالفعل ذكر لاستخدام القصدير لحماية الحديد من التآكل.

كانت مهمة الكيميائيين ولا تزال لتوضيح جوهر ظاهرة التآكل ، لتطوير تدابير تمنع أو تبطئ مسارها. يتم تآكل المعادن وفقًا لقوانين الطبيعة وبالتالي لا يمكن القضاء عليه تمامًا ، ولكن يمكن فقط إبطائه.

اعتمادًا على طبيعة التآكل وظروف حدوثه ، يتم استخدام طرق مختلفة للحماية. يتم تحديد اختيار طريقة أو أخرى من خلال فعاليتها في هذه الحالة بالذات ، وكذلك الجدوى الاقتصادية.

صناعة السبائك

هناك طريقة لتقليل تآكل المعادن ، والتي لا يمكن أن تُعزى بشكل صارم إلى الحماية. هذه الطريقة هي الحصول على السبائك ، وهو ما يسمى صناعة السبائك. في الوقت الحاضر ، تم إنشاء عدد كبير من الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق إضافة النيكل والكروم والكوبالت وما إلى ذلك إلى الحديد. في الواقع ، مثل هذا الفولاذ لا يصدأ ، ولكن يحدث تآكل سطحه ، وإن كان بمعدل منخفض. اتضح أنه عند استخدام مضافات صناعة السبائك ، تتغير مقاومة التآكل بشكل مفاجئ. تم وضع قاعدة تسمى قاعدة Tammann ، والتي بموجبها لوحظ زيادة حادة في مقاومة التآكل للحديد مع إدخال مادة مضافة للسبائك بمقدار 1/8 جزء ذري ، أي ذرة واحدة من مضافة السبائك يقع على ثماني ذرات حديد. يُعتقد أنه مع هذه النسبة من الذرات ، يحدث ترتيبها المرتب في الشبكة البلورية للمحلول الصلب ، مما يعيق التآكل.

أفلام واقية

من أكثر الطرق شيوعًا لحماية المعادن من التآكل وضع أغشية واقية على سطحها: الورنيش والطلاء والمينا والمعادن الأخرى. الطلاء الطلاء هو في متناول مجموعة واسعة من الناس. تتميز الورنيش والدهانات بنفاذية منخفضة للغاز والبخار وخصائص مقاومة للماء ، لذا فهي تمنع الوصول إلى السطح المعدني للماء والأكسجين والمكونات العدوانية الموجودة في الغلاف الجوي. إن طلاء السطح المعدني بطبقة طلاء لا يستبعد التآكل ، ولكنه يعمل فقط كحاجز له ، مما يعني أنه يبطئ فقط عملية التآكل. هذا هو السبب في أهمية جودة الطلاء - سماكة الطبقة ، المسامية ، التوحيد ، النفاذية ، القدرة على الانتفاخ في الماء ، قوة الالتصاق (الالتصاق). تعتمد جودة الطلاء على دقة تحضير السطح وطريقة تطبيق الطبقة الواقية. يجب إزالة القشور والصدأ من سطح المعدن المطلي. خلاف ذلك ، سوف تمنع التصاق جيد للطلاء بالسطح المعدني. غالبًا ما ترتبط جودة الطلاء الرديئة بزيادة المسامية. غالبًا ما يحدث أثناء تكوين طبقة واقية نتيجة لتبخر المذيب وإزالة منتجات المعالجة والتحلل (أثناء تقادم الغشاء). لذلك ، يوصى عادةً بتطبيق طبقة سميكة واحدة ، ولكن عدة طبقات رقيقة من الطلاء. في كثير من الحالات ، تؤدي زيادة سمك الطلاء إلى إضعاف التصاق الطبقة الواقية بالمعدن. تسبب تجاويف وفقاعات الهواء ضررًا كبيرًا. يتم تشكيلها عندما تكون جودة عملية الطلاء منخفضة.

لتقليل قابلية الماء للبلل ، تكون طبقات الطلاء أحيانًا محمية بمركبات الشمع أو مركبات السيليكون العضوي. تعتبر الورنيش والدهانات أكثر فاعلية في الحماية من تآكل الغلاف الجوي. في معظم الحالات ، تكون غير مناسبة لحماية الهياكل والهياكل تحت الأرض ، حيث يصعب منع الضرر الميكانيكي للطبقات الواقية عند ملامستها للأرض. تظهر التجربة أن عمر خدمة الطلاء في ظل هذه الظروف قصير. اتضح أنه من العملي أكثر استخدام الطلاءات السميكة من قطران الفحم (البيتومين).

في بعض الحالات ، تلعب أصباغ الطلاء أيضًا دور مثبطات التآكل (ستتم مناقشة المثبطات لاحقًا). تشتمل هذه الأصباغ على كرومات السترونشيوم والرصاص والزنك (SrCrO4 و PbCrO4 و ZnCrO4).

البرايمر والفوسفات

غالبًا ما يتم تطبيق الاشعال تحت طبقة الطلاء. يجب أن تحتوي الأصباغ الموجودة في تركيبتها أيضًا على خصائص مثبطة. عندما يمر الماء عبر طبقة التمهيدي ، فإنه يذوب بعض الصباغ ويصبح أقل تآكلًا. من بين الأصباغ الموصى بها للتربة ، يعتبر الرصاص الأحمر Pb3O4 الأكثر فاعلية.

بدلاً من الطلاء التمهيدي ، يتم أحيانًا تنفيذ طلاء الفوسفات للسطح المعدني. للقيام بذلك ، يتم تطبيق محاليل الحديد (III) أو المنغنيز (II) أو الزنك (II) التي تحتوي على حامض الفوسفوريك H3PO4 نفسه على سطح نظيف باستخدام فرشاة أو بخاخ. في ظل ظروف المصنع ، تتم عملية الفوسفات عند درجة حرارة 99-970 درجة مئوية لمدة 30-90 دقيقة. يساهم ذوبان المعدن في خليط الفوسفات والأكاسيد المتبقية على سطحه في تكوين طلاء الفوسفات.

تم تطوير العديد من المستحضرات المختلفة لفوسفات أسطح منتجات الصلب. يتكون معظمها من مزيج من المنغنيز وفوسفات الحديد. ربما يكون المستحضر الأكثر شيوعًا هو Majef ، وهو خليط من فوسفات ثنائي هيدروجين المنغنيز Mn (H2PO4) 2 والحديد Fe (H2PO4) 2 وحمض الفوسفوريك الحر. يتكون اسم الدواء من الأحرف الأولى لمكونات الخليط. في المظهر ، ماجيف عبارة عن مسحوق بلوري ناعم من اللون الأبيض بنسبة تتراوح بين المنغنيز والحديد من 10: 1 إلى 15: 1. يتكون من 46-52٪ P2O5 ؛ لا تقل عن 14٪ مليون ؛ 0.3-3٪ حديد. عند الفوسفات مع المازيف ، يوضع منتج الصلب في المحلول ، ويتم تسخينه إلى حوالي مائة درجة. في المحلول ، يذوب الحديد من السطح مع إطلاق الهيدروجين ، وتتشكل طبقة واقية كثيفة ودائمة وضعيفة الذوبان في الماء من المنغنيز الأسود الرمادي وفوسفات الحديد على السطح. عندما يصل سمك الطبقة إلى قيمة معينة ، يتوقف المزيد من انحلال الحديد. تحمي طبقة من الفوسفات سطح المنتج من الترسيب الجوي ، ولكنها ليست فعالة جدًا ضد المحاليل الملحية وحتى المحاليل الحمضية الضعيفة. وبالتالي ، لا يمكن أن يكون فيلم الفوسفات بمثابة طبقة أولية للتطبيق المتتالي للطلاءات العضوية الواقية والزخرفية - الورنيش والدهانات والراتنجات. تستغرق عملية الفوسفات 40-60 دقيقة. لتسريع ذلك ، يتم إدخال 50-70 جم / لتر من نترات الزنك في المحلول. في هذه الحالة ، يتم تقليل الوقت بمقدار 10-12 مرة.

الحماية الكهروكيميائية

في ظل ظروف الإنتاج ، تُستخدم أيضًا طريقة كهروكيميائية - معالجة المنتجات بالتيار المتردد في محلول فوسفات الزنك بكثافة حالية تبلغ 4 أ / دسم 2 وبجهد 20 فولت وعند درجة حرارة 60-700 درجة مئوية. عبارة عن شبكة من الفوسفات المعدني مرتبطة بإحكام بالسطح. في حد ذاتها ، لا توفر طلاءات الفوسفات حماية موثوقة من التآكل. يتم استخدامها بشكل أساسي كقاعدة للرسم ، مما يوفر التصاق جيد للطلاء بالمعدن. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل طبقة الفوسفات على تقليل أضرار التآكل الناتجة عن الخدوش أو العيوب الأخرى.

طلاءات سيليكات

لحماية المعادن من التآكل ، يتم استخدام المينا الزجاجية والخزفية ، والتي يجب أن يكون معامل التمدد الحراري لها قريبًا من معامل التمدد الحراري للمعادن المطلية. تتم عملية الصقل عن طريق وضع معلق مائي على سطح المنتجات أو عن طريق المسحوق الجاف. أولاً ، يتم تطبيق طبقة أولية على السطح النظيف ويتم إطلاقها في الفرن. بعد ذلك ، يتم تطبيق طبقة من المينا غلافية ويتكرر إطلاق النار. المينا الزجاجية الأكثر شيوعًا هي الشفافة أو المروية. مكوناتها هي SiO2 (الكتلة الأساسية) ، B2O3 ، Na2O ، PbO. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إدخال المواد المساعدة: مؤكسدات الشوائب العضوية ، والأكاسيد التي تعزز التصاق المينا بالسطح المراد صقله ، وكواتم الصوت ، والأصباغ. يتم الحصول على مادة المينا عن طريق دمج المكونات الأولية ، والطحن إلى مسحوق وإضافة 6-10٪ من الطين. يتم تطبيق طلاء المينا بشكل أساسي على الفولاذ ، ولكن أيضًا على الحديد الزهر والنحاس والنحاس الأصفر والألمنيوم.

تتميز المينا بخصائص وقائية عالية ، والتي ترجع إلى عدم نفاذية الماء والهواء (الغازات) حتى مع الاتصال لفترة طويلة. جودتها المهمة هي المقاومة العالية في درجات الحرارة المرتفعة. تشمل العيوب الرئيسية لطلاء المينا الحساسية للصدمات الميكانيكية والحرارية. مع الاستخدام المطول ، قد تظهر شبكة من التشققات على سطح طلاء المينا ، مما يوفر الوصول إلى الرطوبة والهواء للمعدن ، مما يؤدي إلى بدء التآكل.