Mit nevezünk fémkorróziónak? A fémkorrózió fogalma és osztályozása. Fémek kémiai korróziója
Korrózió- ez a pusztítás szilárd anyagok, amelyet a test felszínén a külső környezettel való kölcsönhatás során kialakuló kémiai és elektrokémiai folyamatok okoznak. A fémek korróziója különös károkat okoz. A legelterjedtebb és mindannyiunk számára legismertebb korróziós típus a vas rozsdásodása. A "korrózió" kifejezés fémekre, betonra, egyes műanyagokra és egyéb anyagokra vonatkozik. A korrózió egy fém fizikai és kémiai kölcsönhatása környezetével, amely a fém pusztulásához vezet.
Nehéz figyelembe venni az állásidőből eredő magasabb közvetett veszteségeket és a normál működés megzavarása miatti korróziónak kitett berendezések csökkent termelékenységét. technológiai folyamatok, a fémszerkezetek szilárdságának csökkenése okozta balesetektől stb. A vas és acél korróziójából származó károk pontos felmérése természetesen lehetetlen. A korróziónak kitett fém hullámtetők, huzalok, csővezetékek, acélkamionok és egyéb korróziónak kitett vas- és acéltárgyak átlagos éves cseréjére vonatkozó néhány rendelkezésre álló adat alapján azonban megállapítható, hogy a nem megfelelő védelem miatt az éves csereköltségek átlagosan akár kb. a felhasznált acél teljes mennyiségének 2 százaléka.
A fémkorrózióról
A „korrózió” és a „rozsda” fogalmát nem szabad összetéveszteni. Ha a korrózió egy folyamat, akkor a rozsda az egyik eredménye. Ez a szó csak a vasra vonatkozik, amely az acél és az öntöttvas része. A továbbiakban a „korrózió” kifejezés a fémek korrózióját jelenti. Alapján nemzetközi szabvány Az ISO 8044 a korróziót egy fém (ötvözet) és a környezet közötti fizikai-kémiai vagy kémiai kölcsönhatásként határozza meg, amely a fém (ötvözet), a környezet vagy az azokat tartalmazó műszaki rendszer funkcionális tulajdonságainak romlásához vezet. A rozsda egy részlegesen hidratált vas-oxid réteg, amely a vas és egyes ötvözeteinek felületén a korrózió következtében képződik.
A korrózió mellett a fémszerkezetek (különösen az épületek) eróziónak vannak kitéve - az anyag felületének megsemmisülése mechanikai igénybevétel hatására. Az eróziót eső, szél, homokpor és más természeti tényezők okozzák.
Az ideális korrózióvédelmet 80%-ban a felület megfelelő előkészítése a festéshez, és csak 20%-ban a felhasznált anyagok minősége biztosítja. festék és lakk anyagokés alkalmazásuk módja (ISO).
Korróziós folyamat
A fémek korróziója spontán pusztulásuk a környezettel való kémiai vagy elektrokémiai kölcsönhatás következtében.
Azt a környezetet, amelyben a fém korrodálódik (korrodálódik), korrozív vagy agresszív környezetnek nevezzük. A fémek esetében, ha korróziójukról beszélünk, a fém és a környezet közötti kölcsönhatás nem kívánatos folyamatát értjük.
A korróziós folyamat szakaszai:
- korrozív közeg ellátása a fémfelületre;
- a környezet és a fém kölcsönhatása;
- a termékek teljes vagy részleges eltávolítása a fémfelületről.
A korróziós folyamatok osztályozása
A pusztulás természete szerint megkülönböztetnek a következő típusok korrózió:
Kémiai korrózió olyan folyamat, amelyben egy fém oxidációja és a közeg oxidáló komponensének redukciója egy lépésben megy végbe.
A kémiai korrózió bármilyen korrozív környezetben lehetséges, de leggyakrabban olyan esetekben figyelhető meg, ahol a korrozív környezet nem elektrolit (gázkorrózió, korrózió nem vezető szerves folyadékokban).
Elektrokémiai korrózió- ez a fémek elektrolitikusan vezető közeggel való elektrokémiai kölcsönhatásuk miatti pusztulása, amelyben a fématomok ionizációja és a közeg oxidáló komponensének redukciója egynél több aktusban megy végbe, és ezek sebessége a közeg értékétől függ. a fém elektródpotenciálja. Ez a fajta korrózió a leggyakoribb. Az elektrokémiai korrózió során az anyag kémiai átalakulása egyenáram formájában elektromos energia felszabadulásával jár.
Biokémiai korrózió- abban az esetben, ha a tengervízben a fémek korrózióját fokozza a felszín tengeri élőlények általi elszennyeződése.
Elektrokorrózió— megnövekedett korrózió az anódos polarizáció hatására, amelyet külső elektromos tér okoz (például vízen végzett hegesztési munkák során, kóbor áramok jelenlétében a vízterületen).
A korrozív környezet típusa szerint
Egyes korrozív környezetek és az általuk okozott pusztulás annyira jellemző, hogy a bennük lezajló korróziós folyamatokat is e környezetek elnevezése szerint osztályozzák.
A fémtermékek és -szerkezetek általában sokféle korróziónak vannak kitéve - ezekben az esetekben az úgynevezett vegyes korrózió hatásáról beszélnek.
Gázkorrózió— korrózió gázkörnyezetben magas hőmérsékleten.
Légköri korrózió— fémkorrózió olyan légköri körülmények között, ahol a páratartalom elegendő ahhoz, hogy elektrolit filmet képezzen a fém felületén (különösen agresszív gázok vagy savak, sók stb. aeroszoljainak jelenlétében). A légköri korrózió sajátossága, hogy sebessége és mechanizmusa erősen függ a fémfelületen lévő nedvességréteg vastagságától vagy a keletkező korróziós termékek nedvességtartalmától.
Folyékony korrózió— korrózió folyékony közegben.
Földalatti korrózió— fémek korróziója a talajban és a talajban. Jellemző tulajdonság a földalatti korrózió a földalatti építmények felszínére történő oxigénszállítás sebességének nagy (tízezerszeres) különbsége a különböző talajokban.
A korróziót a roncsolás jellege szerint osztályozzák
Szilárd— A fém teljes felületét lefedi
Helyi- Lefedi az egyes korróziós területeket
Egyenruha- Megközelítőleg azonos sebességgel folyik a teljes felületen
Spot (pitting)— Legfeljebb 2 mm átmérőjű egyedi pontok formájában
Fekélyes— 2–50 mm átmérőjű fekélyek formájában
Helyek- 50 mm-nél nagyobb átmérőjű és legfeljebb 2 mm mélységű foltok formájában
Felszín alatti— Fémleválást és a rétegek duzzadását okozza
Underfilm— Szivárog a fém védőbevonat alatt
Szemcseközi— Gabonahatárok megsemmisítése formájában
Szelektív (szelektív)— Az egyes ötvözetkomponensek feloldása formájában
Réselt- Repedésekben és szűk résekben nő
Korrózió(latin corrosio - korrózió) a fémek spontán pusztulása a környezettel való kémiai vagy fizikai-kémiai kölcsönhatás eredményeként. Általában ez bármilyen anyag megsemmisítése, legyen az fém vagy kerámia, fa vagy polimer. A korrózió oka a szerkezeti anyagok termodinamikai instabilitása a velük érintkező környezetben lévő anyagok hatásaival szemben.
Ilyen például a vas oxigénkorróziója vízben: 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3. A hidratált vas-hidroxid Fe(OH)3 az úgynevezett rozsda.
Autó korróziós mechanizmus
Mielőtt megpróbálná megvédeni magát a korróziótól, meg kell válaszolnia azt a kérdést, hogy mi a fémkorrózió. A mindennapi életben a korrózió a rozsda megjelenése a fém felületén. Melyek a rozsdaképződés fő mechanizmusai?
Tudomásul kell venni, hogy erre a kérdésre a mai napig nincs teljes válasz, és a folyamatban lévő kutatások eredményei azt mutatják, hogy a korróziós folyamat nagyon összetett, mivel annak előfordulását számos tényező befolyásolja - kémiai összetétel fém környezet, amelyben található hőmérséklet nyomás gázok jelenléte stb. Emiatt a könyv a korrózióelméletből csak a legalapvetőbb információkat tartalmazza, amelyek ismerete szükséges az autó karosszériájának megfelelő védelméhez. Az olvasó az ajánlott irodalomból teljesebb megértést kaphat a korróziós mechanizmusokról.
A vas korróziója (nevezetesen ez az a folyamat, amelyet a továbbiakban megvizsgálunk) akkor következik be, ha ezen kívül van még legalább két komponens: egy elektrolit, amellyel a vas határos, és egy másik vezető, amely szintén az elektrolitot határolja. Normál körülmények között az elektrolit esővíz, légköri nedvesség, hó és útszennyeződés. A második vezető az autó karosszériájához képest leggyakrabban a föld felszíne, a légkör vagy más, az autó közelében elhelyezkedő külső vezető. Két elektrolitba merített vezető (amelyeket jelen esetben elektródáknak nevezünk) úgynevezett galvánelemet alkot. A galvánelem fő tulajdonsága, hogy ha az elektródák különböző fémekből készülnek, akkor egy ilyen elem feszültségforrás. Ebben az esetben a pozitív elektródát anódnak, a negatív elektródát katódnak nevezzük.
Próbáljon ki egy egyszerű kísérletet. Oldjunk fel egy kanalat egy pohár meleg vízben asztali sóés alsó két lemez - az egyik réz és a másik acél. A legegyszerűbb feszültségforrás készen áll. Voltmérővel könnyen ellenőrizheti, hogy a galvánelem fél voltnál kisebb feszültséget hoz-e létre. Ha több napig folytatja a kísérletet, észreveheti, hogyan kezd megjelenni a rozsda az acél felületén.Ez az egyszerű kísérlet egyértelműen bemutatja a fémkorrózió mechanizmusát. Ennek a mechanizmusnak a magyarázata a következő.
A fizika tantárgyból ismert, hogy a vezetőket az a képesség jellemzi, hogy elektronokat bocsátanak ki a külső környezetbe. Tisztán elképzelhető, hogy minden egyes vezetőt elektronfelhő vesz körül, amelyek hőenergia hatására kirepülnek belőle, majd ha semmi nem zavarja őket, elektromos erők hatására visszatérnek a vezetőhöz. Ha egy fémet elektrolitba helyeznek, akkor a pozitív fémionok (azaz azok a fématomok, amelyek elektronjai a külső környezetben vannak) elkezdenek beköltözni az elektrolitba. Ennek eredményeként a fém bizonyos mérhető potenciálra tesz szert. A gyakorlatban egy fém potenciálját egy speciális standard elektródához viszonyítva határozzák meg, amelynek potenciálja nulla. A standard elektróda és a fém közötti potenciálkülönbséget standard elektródpotenciálnak (SEP) nevezzük.
A legnagyobb érdeklődés az elektrolitban lévő vas korróziójának folyamata, kevésbé aktív fém jelenlétében. Ebben az esetben a vas, mint aktívabb fém az anód, a kevésbé aktív fém pedig a katód. A galvánpárban az aktívabb fém, az anód mindig korrodálódik.
Az anódkorróziót kétféle reakció kíséri - oxidáció az anódon és redukció a katódon. A következőkben a határozottság kedvéért anódnak tekintjük a vasat (Fe), azonban a korróziójára vonatkozó összes eredmény legalább minőségileg érvényes bármely korábban megnevezett fémre.
Az oxidációs reakció olyan folyamatként ábrázolható, amelyben a vasatomok két elektront adnak fel, és ennek eredményeként pozitív töltésű vasionokká (Fe2+) alakulnak át, amelyek az anóddal való érintkezés helyén az elektrolit oldatba kerülnek. Ez a két elektron negatív töltést ad az anódnak, és ezáltal áramot hoz létre a katód felé, ahol pozitív ionokkal egyesülnek. Ugyanakkor az anód pozitív ionjai negatív töltésű hidroxilcsoportokkal (OH) egyesülnek, amelyek mindig jelen vannak az elektrolit oldatban.
Sematikusan az anód reakciója a következőképpen írható fel:
Fe + 20Н- = Fe2+ + 2е + 20Н- = Fe(OH)2 + 2е
Vasionok hatására a katódon hidrogénionok (H+) jelennek meg, amelyekkel az anód elektronjai egyesülnek. Ezt a folyamatot sematikusan a következőképpen írjuk le:
Н+ + 2е = 2Н = Н2
azok. A hidrogénfejlődés a katódon megy végbe.
Ha az anódos és a katódos reakciók kombinálódnak, általános korróziós reakcióhoz vezetnek:
Fe + 2H20 = Fe(OH)2 + H2
Így a vas vízzel és egy kevésbé aktív fémmel együtt vas-hidroxiddá alakul, amelyet általában rozsdának neveznek.
További só jelenléte a vízben az elektrolit vezetőképességének növekedéséhez és ennek következtében az anód oxidációs sebességének növekedéséhez vezet. Ebben az esetben vas-klorid és sósavoldat is keletkezik. Ilyen feltételeket teremtenek útmunkásaink minden télen az autósok számára. A csapadékkal hulló savas eső azonban szintén nem járul hozzá az autó élettartamához.
A korrózió fontos jellemzője a korróziós sebesség, amelyet a korróziónak a fémbe való egységnyi idő alatti behatolási mélységeként határoznak meg. A vas esetében a legjellemzőbb korróziós sebesség a 0,05-0,02 nm/év tartományban van. A korróziós sebesség adott értékeiből az következik, hogy ha az autó 5 éves működése alatt a festékbevonat megsérül, akkor a fém vastagsága 0,25-1 mm-rel csökkenhet, vagyis speciális védőintézkedések esetén nincsenek biztosítva, a fém átrozsdásodik, ahogy mondani szokás.
A leírt korróziós mechanizmus jelzi a jelenség leküzdésének fő módjait is. A kardinális módszer a katód vagy elektrolit eltávolítása, azonban ez a módszer a legkevésbé alkalmas, mivel az autót nem lehet elkülöníteni a környezettől, és különösen a föld felszínétől. Két lehetőség maradt - a fém elkülönítése az elektrolittól bevonattal, vagy az autó karosszériája anódból katódká alakítása.
Az első módszert minden autórajongó ismeri, és széles körben alkalmazzák a gyakorlatban, azonban önmagában nem állítja meg a korróziót, csak megvédi a fémet a rozsdásodástól. Ha a fényezés megsérül, a korrózió elkezdi korrodálni a fémet, és a bevonat újbóli felhordása nagy idő- és anyagköltséggel jár (1., 2. melléklet).
A karosszéria legsérülékenyebb részei a rejtett üregek és rések, például küszöbök, belső gerendák, oldaltartók, oszlopok, ajtók belső felületei, mennyezet, és szinte a teljes karosszéria (lásd 1. melléklet). A rejtett repedések és üregek összetett formája megnehezíti, gyakran lehetetlenné teszi a felület megfelelő előkészítését a festéshez és magát a festést, ill. belső feszültségek ezeken a helyeken meggörbült fém hozzájárul annak intenzív korróziójához. Ilyen körülmények között a személygépkocsi-karosszéria élettartama a meghibásodás előtt 6 év.
Ugyanakkor, nem tagadva a fényezés rendszeres helyreállításának fontosságát, a szerző felhívja a figyelmet a karosszéria korrózió elleni védelmének egy alapvetően eltérő módszerére, nevezetesen magának a korróziós folyamatnak a teljes leállítására a karosszéria potenciáljának megváltoztatásával. . Ezt a módszert a szakirodalom katódos védelemnek nevezi.
A fémek katódos védelme azon alapul, hogy a korróziós sebesség arányos a galvánpárt alkotó fémek aktivitásával. Normál körülmények között az autó karosszériája anód, ezért korrodálódik. Ha megváltoztatja a test potenciálját ahhoz képest külső környezet akár külső feszültségforrást használva, akár egy aktívabb fémmel érintkezve maga az autó karosszériája katód lesz, és egyáltalán nem korrodálódik (legalábbis a korróziós sebesség százszorosára csökken), de az anód elkezd romlik. A védett fém potenciálváltoztatási módszerével összhangban az áldozati és az elektrokémiai védelmet megkülönböztetik. A védekezési módszerek mérlegelése előtt azonban célszerű ismertetni az autók korróziójának jellemzőit különböző feltételek a működését.
Az autók korróziója működés közben és az ellene való küzdelem passzív módszerei
Az autó tárolási körülményei különösen befolyásolják a karosszéria korrózióját. Ennek az az oka, hogy az autó legtöbbször garázsban parkol, és az időnek csak kis része van mozgásban. Menet közben az autót intenzíven fújják friss levegővel, „szellőztetik”, ami minden más tényező változatlansága mellett csökkenti a korrózió mértékét.
A tárolási feltételek első közelítésként az autó nyitott parkolóban való tárolására (beleértve a napellenzőt is) és a garázsban való tárolásra oszthatók. Tekintsük a tárolási lehetőségeket.
Autó korróziója nyitott parkolóban
Nyitott parkolóban az autó folyamatosan ki van téve a levegő nedvességének és a csapadéknak. Alacsony és átlagos páratartalom mellett a meleg évszakban, amikor a levegő hőmérséklete változik (például este vagy kora reggel), a légköri nedvesség lecsapódik az autó teljes felületén, mind kívül, mind az utastérben. Legnagyobb felhalmozódása a rejtett üregekben (küszöbök, oldaltartók, pillérek, ajtók belső felületén, díszkárpit alatti mennyezeten) figyelhető meg.A hőmérséklet emelkedésével a nedvesség a nyitott felületekről elpárolog, de a rejtett üregekben sokáig megmarad. Ennek eredményeként a testnek ezek az általában nehezen elérhető részei szenvednek jobban a korróziótól, mint mások. Magas páratartalom mellett vagy csapadék esetén a nedvesség többé-kevésbé egyenletesen oszlik el az autó teljes külső felületén, és mivel ilyenkor nem stagnál, a legkevésbé okozza a korróziós folyamatot.
Meg kell azonban jegyezni, hogy ebben az esetben a nedvesség felhalmozódása lehetséges az autó belsejében. Így, ha egy autót nyitott parkolóban tárolnak, a karosszéria belső felületei a leginkább érzékenyek a korrózióra. A külső felületek csak ott korrodálódnak, ahol a fényezés sérült.
Bármilyen furcsának is tűnik, további óvintézkedéseket kell tenni, ha egy autót sátor alatt tárolunk. A napellenző (például ponyvából) megbízhatóan védi az autót a portól, szennyeződéstől, hótól és részben a víztől, de egyáltalán nem védi az autót a levegő nedvességétől. Ezenkívül a nedvesség lecsapódik a napellenző alatt, és hosszú ideig az autó karosszériáján marad. Így az autó a napellenző alatt mintegy vízfürdőben van, ami hozzájárul az autó korróziójához nyáron, amikor az éjszakai hűvösség után a levegő hőmérséklete megemelkedik. A rozsda előfordulásának mechanizmusa ebben az esetben egyértelmű az előző tárgyalásból. Az autó karosszériája és a nedves levegő együtt egy galvánpárt alkot, amelyben a karosszéria az anód. Ha a burkolat hozzáér az autó felületéhez, akkor még a festékbevonat sem véd a korrózió ellen, és a rozsda átlátszik a festéken.
Általában elég néhány nyári reggeli köd ahhoz, hogy egy új autó rozsdás fémkupacsá váljon. Ezért, ha az autóját napellenzővel fedi le, feltétlenül tartsa be a szabályokat:
1. Ne engedje, hogy a burkolat hozzáérjen az autó karosszériájához;
2. biztosítsa a levegő szellőzését a burkolat alatt;
3. Időnként, különösen magas páratartalom és hőmérséklet-változások idején, távolítsa el a fedelet és szellőztesse ki az autót.
Ezeket a szabályokat többféleképpen is át lehet ültetni a gyakorlatba.
A létra formájú keret 40x40 mm méretű duralumínium sarkokból készül. A váz hossza megfelel az autó hosszának, a váz szélessége valamivel nagyobb, mint az autó szélessége. A középső keret kereszttartói csavarokkal vagy kötelekkel vannak rögzítve az autó tetőcsomagtartójához.
A kapott keretre egy téglalap alakú ponyvát dobnak. Ez a kialakítás megvédi az autót az esőtől és a szennyeződéstől, jó szellőzést biztosít (mivel nincs elülső és hátsó fal), és néhány percen belül szétszedhető és összeszerelhető.
Az autó korróziója garázsban tárolva
Első pillantásra az autó hosszú távú tárolásának legjobb feltételei a garázsban jönnek létre, mivel a garázs megvédi az autót a külső csapadéktól. Azonban számos tanulmány kimutatta, hogy ez csak alacsony páratartalom mellett igaz. Magas páratartalmú körülmények között (a középső zónában ez az időszak magában foglalja az őszt és különösen a tavaszt, azaz közel hat hónapot) a fémkorrózió mértéke egy hagyományos betonpadlós acéldobozban 1 mm/év, ami 5-20-szoros. magasabb, mint a szabad levegőn. Ennek az első pillantásra paradox jelenségnek az az oka, hogy a garázs fémfalai egy további katód példája, amely növeli a korrózió sebességét. Egy ilyen nagy kiegészítő katód jelenléte korróziót okoz mind a házon belül, mind azon kívül. Ebben az esetben a test azon részei szenvednek nagyobb mértékben, amelyek a légkör nedvesebb alsó rétegeiben helyezkednek el - a padló, az alsó, a keréktárcsák és a sebességváltó.
Az autó jobb megőrzése érdekében a garázs falait festeni kell, a padlót pedig megbízhatóan védeni kell a talajvíztől. Ennek érdekében a beton, aszfalt vagy zúzottkő lerakása előtt helyezzen a talajra olyan polietilén lemezeket, amelyek teljesen beborítják a padlófelületet, így megbízhatóan védi garázsát a talajban lévő nedvességtől, ami különösen fontos ebben az időszakban. az őszi esők és a tavaszi áradások. Néhány autórajongó fával kárpitozza a garázs falait és padlóját. Az ilyen járművédelem azonban jelentősen csökkenti a tűzbiztonságot. Ezért, ha lehetséges, jobb azbesztbevonatot vagy üvegszálat használni erre a célra. Garázs rendezésekor ügyeljen a szellőzésre. A garázsszellőztetés elősegíti az állandó légcserét, csökkenti a levegő páratartalmát és ezáltal lassítja a korrózió sebességét. A legegyszerűbb módja A garázs szellőzésének biztosításához függőlegesen, a padlószint felett 30-40 cm magasságban és a garázs teteje felett 1 m-rel emelkedő azbesztcsövet kell használni.
Az 50-60 m3 térfogatú szabványos garázs cső átmérője legalább 20 cm legyen. Annak érdekében, hogy a csövön keresztül ne kerüljön eső a garázsba, díszítse a tetejét fém kúppal, amelyet ráadásul földelt.
Mozgó autók korróziója
Általános szabály, hogy vezetés közben az autó karosszériájának korróziós sebessége csökken. A jelenség oka, hogy a szembejövő levegő intenzíven ráfúj a karosszériára, ennek következtében a levegő páratartalma a karosszérián kívül és belül egyaránt csökken. Piszkos vagy vizes úton haladva azonban a télen az utakra szórt eső, hó, só, a homok, apró kövek, jégtáblák és vibráció mechanikai hatásai az autó karosszériájára a bevonat öregedése és megsemmisülése. A legsérülékenyebb helyek ebben az esetben az első és hátsó szárnyak belső felülete, az autó alja, sebességváltója és felfüggesztése. A nedvességgel párosuló mechanikai igénybevétel ahhoz a tényhez vezet, hogy az autó karosszériájának ezek a részei kezdenek először korrodálódni.
A mozgó autó karosszériájának védelmének legismertebb módja a fenék korróziógátló kezelése és a sárvédő burkolatok használata. Az aljzat legjobb védőbevonata a gumigyanta alapú bevonat, amely kiválóan tapad a fémhez, és vastag, laza réteget képez, amelyben a mechanikai részecskék (homok, szennyeződés) megakadnak, és nem érik el a fémet.
A sárvédőbetétek tökéletesen védik a szárnyak belső felületét a szennyeződés és a homok mechanikai hatásaitól. Ugyanakkor a sárvédő bélések és az általuk védett felület között zárt tér képződik, ami hozzájárul a nedvesség felhalmozódásához. Ezért a sárvédő burkolatok felszerelésekor biztosítani kell a levegő szabad hozzáférését a szellőzéshez, és tanácsos eltávolítani a sárvédőbetéteket, ha az autó hosszabb ideig parkolt.
A fenti tények, valamint az autórajongók saját megfigyelései sokféle körülményt jeleznek, amelyek között a karosszéria korróziója előfordul. E változatosság közül két olyan körülményt emelünk ki, amelyek véleményünk szerint a legnagyobb hatással bírnak: a nedvesség helyi felhalmozódási helyek kialakulása és a nedvesség lecsapódása a karosszéria belső és külső felületein egyaránt. Ezekben az esetekben a katódos védelmi módszereket kell figyelembe venni.
A fémkorrózió köztudottan sok problémát okoz. Nem rajtatok múlik, kedves autótulajdonosok, hogy elmagyarázzák, mivel fenyeget: engedjetek szabad kezet, és az autó csak gumis lesz. Ezért minél hamarabb kezdődik a katasztrófa elleni küzdelem, annál tovább fog élni az autó karosszériája.
Ahhoz, hogy sikeres legyen a korrózió elleni küzdelemben, meg kell találnia, hogy milyen „vadállat” ez, és meg kell értenie előfordulásának okait.
Ma megtudod
Van remény?
A korrózió által az emberiségnek okozott károk óriásiak. Különböző források szerint a korrózió a világ vastermelésének 10-25%-át „megeszi”. Barna porrá alakulva visszavonhatatlanul szétszóródik a fehér világban, aminek következtében nemcsak mi, hanem utódaink is nélkülözik ezt a legértékesebb szerkezeti anyagot.
De nem csak az a baj, hogy a fém mint olyan elveszik, nem, hidak, autók, tetők, építészeti emlékek pusztulnak el. A korrózió semmit sem kímél.
Ugyanaz az Eiffel-torony, Párizs szimbóluma, halálosan beteg. A közönséges acélból készült, elkerülhetetlenül rozsdásodik és tönkremegy. A tornyot 7 évente kell festeni, ezért súlya minden alkalommal 60-70 tonnával növekszik.
Sajnos a fémkorróziót teljesen lehetetlen megakadályozni. Nos, kivéve, ha például teljesen elszigeteli a fémet a környezettől, helyezze vákuumba. 🙂 De mi haszna az ilyen „konzerv” alkatrészeknek? A fémnek „működnie kell”. Ezért az egyetlen módja a korrózió elleni védelem az, hogy megtaláljuk a lassítás módját.
Az ókorban erre használták a zsírt és az olajokat, később pedig más fémekkel kezdték bevonni a vasat. Először is alacsony olvadáspontú ón. Az ókori görög történész, Hérodotosz (Kr. e. 5. század) és az idősebb Plinius római tudós munkáiban már találunk utalásokat az ón használatára a vas korrózió elleni védelmére.
Érdekes esemény történt 1965-ben a Nemzetközi Korrózióvédelmi Szimpóziumon. Egy indiai tudós beszélt a mintegy 1600 éve létező korrózióellenes társaságról, amelynek ő is tagja. Tehát másfél ezer évvel ezelőtt ez a társaság részt vett a naptemplomok építésében a Konarak melletti tengerparton. És annak ellenére, hogy ezeket a templomokat egy ideig elöntötte a tenger, a vasgerendák tökéletesen megmaradtak. Tehát még azokban a távoli időkben is sokat tudtak az emberek a korrózió elleni küzdelemről. Szóval nem minden olyan reménytelen.
Mi a korrózió?
A "korrózió" szó a latin "corrodo - rágni" szóból származik. Vannak utalások a késő latin „corrosio” - korrodáló szóra is. De egyébként is:
A korrózió a fémpusztulás folyamata a környezettel való kémiai és elektrokémiai kölcsönhatás eredményeként.
Bár a korróziót leggyakrabban fémekhez kötik, a beton, a kő, a kerámia, a fa és a műanyagok is ki vannak téve ennek. A polimer anyagokkal kapcsolatban azonban gyakrabban használják a pusztulás vagy öregedés kifejezést.
A korrózió és a rozsda nem ugyanaz
A fenti bekezdésben a korrózió definíciójában nem hiába van kiemelve a „folyamat” szó. A tény az, hogy a korróziót gyakran a „rozsda” kifejezéssel azonosítják. Ezek azonban nem szinonimák. A korrózió egy folyamat, míg a rozsda ennek a folyamatnak az egyik eredménye.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a rozsda kizárólag a vas és ötvözetei (például acél vagy öntöttvas) korróziós terméke. Ezért amikor azt mondjuk, hogy „acél rozsdásodik”, akkor arra gondolunk, hogy az összetételében lévő vas rozsdásodik.
Ha a rozsda csak a vasra vonatkozik, az azt jelenti, hogy más fémek nem rozsdásodnak? Nem rozsdásodnak, de ez nem jelenti azt, hogy nem korrodálódnak. Csak különböző korróziós termékeik vannak.
Például a réz, ha korrodálódik, gyönyörű zöldes színű (patina) borítja. Az ezüst elhomályosul, ha levegővel érintkezik – felületén szulfidlerakódás képződik, amelynek vékony filmrétege adja a fém jellegzetes rózsaszínes színét.
A patina a réz és ötvözetei korróziójának terméke
A korróziós folyamatok mechanizmusa
A korróziós folyamatok előfordulásának körülményei és környezetei igen szélesek, ezért nehéz egységes és átfogó osztályozást adni a korróziós esetek előfordulására. De ennek ellenére minden korróziós folyamat nem csak összesített eredmény- a fém megsemmisítése, hanem egyetlen kémiai esszencia is - oxidáció.
Leegyszerűsítve az oxidációt nevezhetjük az elektroncsere folyamatának. Amikor az egyik anyag oxidálódik (elektronokat ad), egy másik, éppen ellenkezőleg, redukálódik (elektronokat fogad).
Például a reakcióban... 
... a cink atom két elektront veszít (oxidálódik), a klórmolekula pedig nyeri őket (redukál).
Az elektronokat adományozó és oxidáló részecskéket nevezzük restaurátorok, és az elektronokat befogadó és redukált részecskéket nevezzük oxidálószerek. Ez a két folyamat (oxidáció és redukció) egymással összefügg, és mindig egyidejűleg megy végbe.
Az ilyen reakciók, amelyeket a kémiában redoxnak neveznek, minden korróziós folyamat hátterében állnak.
Természetesen az oxidációs hajlam a különböző fémeknél eltérő. Hogy megértsük, melyikben van több, és melyikben kevesebb, emlékezzünk az iskolai kémia tanfolyamra. Volt egy olyan koncepció, mint a fémek feszültségeinek (tevékenységeinek) elektrokémiai sorozata, amelyben az összes fém balról jobbra van elrendezve a „nemesség” növekedésének sorrendjében.
Tehát a sorban balra elhelyezkedő fémek hajlamosabbak az elektronok elvesztésére (és ezáltal az oxidációra), mint a jobb oldalon elhelyezkedő fémek. Például a vas (Fe) érzékenyebb az oxidációra, mint a nemesebb réz (Cu). Bizonyos fémek (például az arany) csak bizonyos extrém körülmények között képesek elektronokat adni.
Kicsit később visszatérünk a tevékenységsorozatra, de most beszéljünk a korrózió főbb típusairól.
A korrózió típusai
Mint már említettük, a korróziós folyamatok osztályozásának számos kritériuma van. Így a korrózió megkülönböztethető az eloszlás típusától (folyamatos, lokális), a korrozív közeg típusától (gáz, atmoszférikus, folyékony, talaj), a mechanikai hatások jellegétől (korróziós repedés, Fretting jelenség, kavitációs korrózió) stb. tovább.
De a korrózió osztályozásának fő módja, amely lehetővé teszi számunkra, hogy a legteljesebben megmagyarázzuk ennek az alattomos folyamatnak az összes finomságát, az előfordulási mechanizmusa szerinti osztályozás.
E kritérium alapján a korróziónak két típusát különböztetjük meg:
- kémiai
- elektrokémiai
Kémiai korrózió
A kémiai korrózió abban különbözik az elektrokémiai korróziótól, hogy nem vezető környezetben fordul elő. elektromosság. Ezért ilyen korrózió esetén a fém megsemmisülése nem jár együtt elektromos áram megjelenésével a rendszerben. Ez a szokásos redox kölcsönhatás egy fémnek a környezetével.
A kémiai korrózió legjellemzőbb példája a gázkorrózió. A gázkorróziót magas hőmérsékletű korróziónak is nevezik, mivel általában a következő időpontban fordul elő emelkedett hőmérsékletek, amikor a fémfelületen a nedvesség lecsapódásának lehetősége teljesen kizárt. Ez a fajta korrózió magában foglalhatja például az elektromos fűtőelemek vagy a rakétamotorok fúvókáinak korrózióját.
A kémiai korrózió sebessége a hőmérséklettől függ, ennek növekedésével a korrózió felgyorsul. Emiatt például a hengerelt fém gyártása során a forró tömegből minden irányba tüzes fröccsenések repülnek. Ekkor válnak le a vízkő részecskék a fém felületéről.
A vízkő a kémiai korrózió tipikus terméke, a forró fém és a légköri oxigén kölcsönhatásából származó oxid.
Az oxigén mellett más gázok is erős agresszív tulajdonságokkal rendelkezhetnek fémekkel szemben. Ezek a gázok közé tartozik a kén-dioxid, a fluor, a klór és a hidrogén-szulfid. Például az alumínium és ötvözetei, valamint a magas krómtartalmú acélok (rozsdamentes acélok) stabilak olyan atmoszférában, ahol a fő agresszív anyag az oxigén. De a kép drámaian megváltozik, ha klór van jelen a légkörben.
Egyes korróziógátló gyógyszerek dokumentációjában a kémiai korróziót néha „száraz”, az elektrokémiai korróziót pedig „nedvesnek” nevezik. Kémiai korrózió azonban folyadékokban is előfordulhat. Csak az elektrokémiai korrózióval ellentétben ezek a folyadékok nem elektrolitok (azaz nem vezető elektromos áram, például alkohol, benzol, benzin, kerozin).
Ilyen korrózióra példa az autómotorok vasalkatrészeinek korróziója. A benzinben szennyeződésként jelen lévő kén kölcsönhatásba lép az alkatrész felületével, és vas-szulfidot képez. A vas-szulfid nagyon törékeny és könnyen leválik, így friss felület szabadul fel a kénnel való további kölcsönhatáshoz. És így, rétegről rétegre, az alkatrész fokozatosan megsemmisül.
Elektrokémiai korrózió
Ha a kémiai korrózió nem más, mint egy fém egyszerű oxidációja, akkor az elektrokémiai korrózió galvanikus folyamatok miatti pusztulás.
A kémiai korróziótól eltérően az elektrokémiai korrózió jó elektromos vezetőképességű környezetben fordul elő, és áram keletkezésével jár. Az elektrokémiai korrózió „beindításához” két feltétel szükséges: galván párÉs elektrolit.
A fémfelületen lévő nedvesség (kondenzáció, esővíz stb.) elektrolitként működik. Mi az a galvánpár? Ennek megértéséhez térjünk vissza a fémek tevékenységsorához.
Lássuk. Az aktívabb fémek a bal oldalon, a kevésbé aktívak a jobb oldalon találhatók.
Ha két különböző aktivitású fém érintkezik, galvánpárt alkotnak, és elektrolit jelenlétében elektronáramlás jön létre közöttük, amely az anódtól a katódhelyek felé áramlik. Ebben az esetben az aktívabb fém, amely a galvánpár anódja, elkezd korrodálni, míg a kevésbé aktív fém nem korrodál.
Galvanikus cella diagram
Az érthetőség kedvéért nézzünk meg néhány egyszerű példát.
Tegyük fel, hogy egy acélcsavart rézanyával rögzítenek. Melyik fog korrodálódni, a vas vagy a réz? Nézzük a tevékenységsort. A vas aktívabb (balra van elhelyezve), ami azt jelenti, hogy a csomópontban megsemmisül.
Acél csavar - réz anya (acél korrodál)
Mi van, ha az anya alumínium? Nézzük újra a tevékenységsort. Itt megváltozik a kép: az alumínium (Al), mint aktívabb fém, elektronokat veszít és összeomlik.
Így egy aktívabb „bal” fém érintkezése egy kevésbé aktív „jobb” fémmel növeli az első korrózióját.
Az elektrokémiai korrózióra példaként említhetjük azon hajók megsemmisülését és elsüllyedését, amelyek vasbevonatát rézszegecsekkel rögzítették. Figyelemre méltó az az incidens is, amely 1967 decemberében történt a norvég Anatina ércszállítóval, amely Ciprusról Oszakába utazott. A Csendes-óceánon tájfun érte a hajót, és a rakterek megteltek sós vízzel, ami egy nagy galvánpárt eredményezett: rézkoncentrátum + acél hajótest. Egy idő után a hajó acélteste lágyulni kezdett, és hamarosan vészjelzést adott ki. Szerencsére a legénységet egy időben érkezett német hajó megmentette, és maga az Anatina is valahogy eljutott a kikötőbe.
Ón és cink. "Veszélyes" és "biztonságos bevonatok"
Vegyünk egy másik példát. Tegyük fel, hogy a karosszéria panel bádoggal van borítva. Az ón nagyon korrózióálló fém, emellett passzív védőréteget hoz létre, amely megvédi a vasat a külső környezettel való kölcsönhatástól. Ez azt jelenti, hogy az ónréteg alatti vas biztonságos és ép? Igen, de csak addig, amíg az ónréteg meg nem sérül.
És ha ez megtörténik, azonnal galvanikus pár keletkezik az ón és a vas között, és a vas, amely aktívabb fém, galvanikus áram hatására korrodálódni kezd.
Egyébként az embereknek máig vannak legendái a „Győzelem” állítólagos „örök” ónozott testeiről. A legenda gyökerei a következők: a sürgősségi járművek javítása során a kézművesek fújólámpákat használtak a fűtésre. És hirtelen, a kék égből ón kezd „folyóként” folyni az égő lángja alól! Itt kezdődött a pletyka, miszerint a Pobeda teste teljesen ónozott.
Valójában minden sokkal prózaibb. Az akkori sajtolóberendezések tökéletlenek voltak, így az alkatrészek felületei egyenetlenek voltak. Ráadásul az akkori acélok nem voltak alkalmasak a mélyhúzásra, általánossá vált a ráncok kialakulása a bélyegzés során. A hegesztett, de még nem festett karosszériát sokáig elő kellett készíteni. A kidudorodásokat csiszolókorongokkal simították ki, a horpadásokat ónforraszanyaggal töltötték ki, amiből főleg a szélvédő keret közelében volt sok. Ez minden.
Nos, azt már tudod, hogy az ónozott test „örök”-e: az éles kő első jó ütéséig örök. És több mint elég van belőlük útjainkon.
De a cinkkel teljesen más a kép. Itt lényegében a saját fegyvereivel küzdünk az elektrokémiai korrózió ellen. A védőfém (cink) a feszültségsorban a vastól balra található. Ez azt jelenti, hogy ha megsérül, már nem az acél, hanem a cink pusztul el. És csak miután a cink korrodálódott, a vas kezd romlani. De szerencsére nagyon-nagyon lassan korrodálódik, sok éven át megőrzi az acélt.
a) Ónozott acél korróziója: a bevonat megsérülésekor az acél tönkremegy. b) Horganyzott acél korróziója: a bevonat megsérülésekor a cink tönkremegy, védve az acélt a korróziótól.
Az aktívabb fémekből készült bevonatokat " biztonságos", és a kevésbé aktívak közül - " veszélyes" A biztonságos bevonatokat, különösen a horganyzást régóta sikeresen alkalmazzák az autó karosszériájának korrózió elleni védelmére.
Miért a cink? Valójában a cink mellett számos más elem is aktívabb az aktivitási sorozatban a vashoz képest. Íme a fogás: Minél távolabb van egymástól két fém a tevékenységsorokban, annál gyorsabban pusztul el az aktívabb (kevésbé nemes). És ez ennek megfelelően csökkenti a korrózióvédelem tartósságát. Tehát az autókarosszériákhoz, ahol a fém jó védelme mellett fontos ennek a védelemnek a hosszú élettartama is, a horganyzás ideális. Ráadásul a cink elérhető és olcsó.
Egyébként mi történik, ha például a testet beborítod arannyal? Először is, milyen drága lesz! 🙂 De még ha az arany lenne is a legolcsóbb fém, ezt nem lehet megtenni, mert az rossz szolgálatot tenne a hardverünknek.
Az arany végül is nagyon távol áll a vastól a tevékenységsorozatban (legtávolabb), és a vas a legkisebb karcolástól is hamarosan aranyfóliával borított rozsdahalommá változik.
Az autó karosszériája kémiai és elektrokémiai korróziónak van kitéve. De a főszerep továbbra is az elektrokémiai folyamatoknak van kijelölve.
Végül is, legyünk őszinték, sok galvanikus pár van egy karosszériában és egy kis kocsiban: ezek hegesztési varratok és különböző fémek érintkezői, valamint idegen zárványok hengerelt lemezekben. Már csak egy elektrolit hiányzik ezeknek a galvánelemeknek a „bekapcsolásához”.
És az elektrolitot is könnyű megtalálni - legalábbis a légkörben lévő nedvességet.
Ráadásul be valós körülmények Működés közben mindkét típusú korróziót számos egyéb tényező fokozza. Beszéljünk a főbbekről részletesebben.
A karosszéria korrózióját befolyásoló tényezők
Fém: kémiai összetétele és szerkezete
Természetesen, ha az autók karosszériája műszakilag tiszta vasból készülne, akkor a korrózióállóságuk kifogástalan lenne. De sajnos, és talán szerencsére, ez lehetetlen. Először is, az ilyen vas túl drága egy autóhoz, másodszor (és ami még fontosabb) nem elég erős.
Ne beszéljünk azonban magas ideálokról, hanem térjünk vissza ahhoz, amink van. Vegyük például a 08KP acélt, amelyet Oroszországban széles körben használnak testrészek bélyegzésére. Mikroszkóp alatt megvizsgálva ez az acél a következőképpen jelenik meg: kis tiszta vas szemcsék keverednek vas-karbid szemekkel és egyéb zárványokkal.
Amint azt sejteni lehetett, egy ilyen szerkezet sok mikrogalvanikus cellát eredményez, és amint megjelenik egy elektrolit a rendszerben, a korrózió lassan megkezdi pusztító tevékenységét.
Érdekes módon a vas korróziós folyamatát felgyorsítja a kéntartalmú szennyeződések hatása. Általában az ércekből történő kohós olvasztás során szénből kerül vasba. Egyébként a távoli múltban erre a célra nem követ, hanem szenet használtak, ami gyakorlatilag nem tartalmazott ként.
Ez az oka annak is, hogy egyes ókori fémtárgyakat évszázados történelmük során gyakorlatilag nem érintette a korrózió. Vessen egy pillantást például erre a vasoszlopra, amely Delhiben, a Qutub Minar udvarán található.
1600 (!) éve áll, és mindegy. A Delhiben tapasztalható alacsony páratartalom mellett az indiai vas elképesztő korrózióállóságának egyik oka éppen a fém alacsony kéntartalma.
Tehát a „korábban a fém tisztább volt, és a karosszéria sokáig nem rozsdásodott” gondolatmenetében van némi igazság, és egy jelentős.
Egyébként miért nem rozsdásodnak a rozsdamentes acélok? Hanem azért, mert a króm és a nikkel, amelyeket ezen acélok ötvözőelemeiként használnak, az elektrokémiai feszültségsorozatban a vas mellett áll. Ezenkívül agresszív környezettel érintkezve erős oxidfilmet képeznek a felületen, megvédve az acélt a további korróziótól.
A króm-nikkel acél a legjellemzőbb rozsdamentes acél, de vannak más típusú rozsdamentes acélok is. Például a könnyű rozsdamentes ötvözetek tartalmazhatnak alumíniumot vagy titánt. Ha az összoroszországban lennél kiállítási központ, valószínűleg a bejárat előtt láttad a „Tér hódítóihoz” obeliszket. Titánötvözet lemezekkel van bélelve, fényes felületén pedig egy rozsdafolt sincs.
Gyári karosszéria technológia
Vastagság acéllemez, amelyből egy modern személygépkocsi karosszériaelemei készülnek, általában kevesebb, mint 1 mm. És a test egyes helyein ez a vastagság még kisebb.
A karosszériaelemek sajtolási folyamatának, sőt a fém bármilyen képlékeny alakváltozásának sajátossága a nem kívánt maradó feszültségek kialakulása a deformáció során. Ezek a feszültségek elhanyagolhatóak, ha a sajtolóberendezés nem kopott el, és az alakváltozási sebességek megfelelően vannak beállítva.
Egyébként egyfajta „időzített bombát” helyeznek el a karosszériában: a kristályszemcsékben az atomok elrendeződése megváltozik, így a mechanikai igénybevételnek kitett fém erősebben korrodál, mint normál állapotában. És jellemző módon a fém tönkremenetele pontosan az anód szerepét betöltő deformált területeken (hajlítások, lyukak) történik.
Ezenkívül a karosszéria gyári hegesztése és összeszerelése során sok repedés, átfedés és üreg keletkezik benne, amelyekben szennyeződés és nedvesség halmozódik fel. Nem is beszélve a hegesztési varratokról, amelyek ugyanazokat a galvánpárokat alkotják az alapfémmel.
Környezeti hatás működés közben
A fémszerkezetek, köztük az autók használatának környezete évről évre egyre agresszívebb. Az elmúlt évtizedekben megnőtt a légkör kén-dioxid-, nitrogén-oxid- és széntartalma. Ez azt jelenti, hogy az autókat már nem csak vízzel mossák, hanem savas esővel.
Mivel savas esőről beszélünk, térjünk vissza még egyszer az elektrokémiai feszültségsorokhoz. A figyelmes olvasó észreveszi, hogy hidrogén is van benne. Jogos kérdés: miért? De miért: helyzete megmutatja, hogy mely fémek szorítják ki a hidrogént a savas oldatokból, és melyek nem. Például a vas a hidrogéntől balra helyezkedik el, ami azt jelenti, hogy kiszorítja a savas oldatokból, míg a jobb oldalon lévő réz már nem képes ilyen bravúrra.
Ebből következik, hogy a savas eső veszélyes a vasra, de nem a tiszta rézre. De ez nem mondható el a bronzról és más rézalapú ötvözetekről: alumíniumot, ónt és más fémeket tartalmaznak, amelyek a hidrogéntől balra találhatók.
Felfigyeltek és bebizonyosodott, hogy egy nagyvárosban a testek kevesebbet élnek. Ebben a tekintetben a Svéd Korróziós Intézet (SCI) adatai tájékoztató jellegűek, amelyek megállapítják, hogy:
- Svédország vidéki részén az acél pusztulásának sebessége évi 8 mikron, a cink - 0,8 mikron évente;
- a város esetében ezek a számok 30, illetve 5 mikron évente.
Az autó üzemeltetésének éghajlati viszonyai is fontosak. Így tengeri éghajlaton a korrózió körülbelül kétszer olyan aktív.
Páratartalom és hőmérséklet
A nedvesség korrózióra gyakorolt nagy hatását a korábban említett delhi vasoszlop példáján érthetjük meg (emlékezzünk a száraz levegőre, mint korrózióállóságának egyik oka).
A pletykák szerint egy külföldi úgy döntött, hogy felfedi ennek a rozsdamentes vas titkát, és valahogy letört egy kis darabot az oszlopról. Képzelje el meglepetését, amikor még az Indiából tartó hajón ezt a darabot rozsda borította. Kiderült, hogy a párás tengeri levegőben a rozsdamentes indiai vas mégsem olyan rozsdamentes. Ezenkívül a tenger közelében található Konarakból származó hasonló oszlopot nagyon súlyosan érintette a korrózió.
A korrózió mértéke 65% relatív páratartalomig viszonylag alacsony, de ha a páratartalom a megadott érték fölé emelkedik, a korrózió élesen felgyorsul, mivel ilyen páratartalom mellett nedvességréteg képződik a fém felületén. És minél tovább marad nedves a felület, annál gyorsabban terjed a korrózió.
Ezért a korrózió fő gócai mindig a test rejtett üregeiben találhatók: ezek sokkal lassabban száradnak, mint a nyitott részek. Ennek eredményeként stagnáló zónák képződnek bennük - a korrózió igazi paradicsoma.
Egyébként a kémiai reagensek használata a jégkorrózió elleni küzdelemben is előnyös. Az olvadt hóval és jéggel keveredve a jégoldó sók nagyon erős elektrolitot képeznek, amely bárhová behatol, beleértve a rejtett üregeket is.
Ami a hőmérsékletet illeti, már tudjuk, hogy ennek növelése aktiválja a korróziót. Emiatt mindig több korróziós nyom marad a kipufogórendszer közelében.
Levegő hozzáférés
Azért ez a korrózió érdekes dolog. Bármilyen érdekes, olyan alattomos is. Például ne csodálkozzunk azon, hogy a korróziótól látszólag teljesen sértetlen fényes acélkábel belül rozsdásnak bizonyulhat. Ez a levegő egyenetlen hozzáférése miatt történik: ott, ahol ez nehéz, nagyobb a korrózió veszélye. A korrózióelméletben ezt a jelenséget differenciális levegőztetésnek nevezik.
A differenciális levegőztetés elve: a levegő egyenetlen hozzáférése a fémfelület különböző részeihez galvanikus elem képződéséhez vezet. Ebben az esetben az intenzíven oxigénnel ellátott terület sértetlen marad, míg a rosszul ellátott terület korrodálódik.
Egy frappáns példa: egy fém felületére hulló vízcsepp. A csepp alatt elhelyezkedő és ezért oxigénnel kevésbé jól ellátott terület anód szerepét tölti be. A fém ezen a területen oxidálódik, és a katód szerepét a csepp szélei játsszák, amelyek jobban hozzáférhetők az oxigén hatására. Ennek eredményeként a vas-hidroxid, a vas, az oxigén és a nedvesség kölcsönhatásának terméke, a csepp szélein kezd kicsapódni.
A vas-hidroxidot (Fe 2 O 3 ·nH 2 O) egyébként rozsdának nevezzük. A rozsdás felület, ellentétben a rézfelületen lévő patinával vagy az alumínium-oxid filmréteggel, nem védi meg a vasat a további korróziótól. A rozsda kezdetben gél szerkezetű, majd fokozatosan kikristályosodik.
A rozsdarétegen belül megindul a kristályosodás, miközben a száraz állapotban nagyon laza és törékeny gél külső héja leválik, és feltárul a következő vasréteg. És így tovább, amíg az összes vas megsemmisül, vagy az összes oxigén és víz el nem fogy a rendszerből.
Visszatérve a differenciális levegőztetés elvéhez, elképzelhető, hogy a test rejtett, rosszul szellőző helyein mennyi lehetőség van a korrózió kialakulására.
Rozsdásodnak... minden!
Ahogy mondani szokás, a statisztika mindent tud. Korábban már említettük a korrózió elleni küzdelem olyan jól ismert központját, mint a Swedish Corrosion Institute (SCI), amely az egyik legtekintélyesebb szervezet ezen a területen.
Az intézet tudósai néhány évente végeznek egy-egy érdekes vizsgálatot: kiveszik a jól megmunkált autók karosszériáját, kivágják a korrózió által leginkább kedvelt „töredékeket” (küszöbszakaszok, kerékjáratok, ajtóélek stb.) és felmérik a mértéket. korróziós kárukról.
Fontos megjegyezni, hogy a vizsgált karosszériák között egyaránt vannak védett (horganyzott és/vagy korróziógátló) és minden további korrózióvédelem nélküli karosszéria (egyszerűen festett alkatrészek).
Tehát a CHIC azt állítja, hogy a legjobb védekezés karosszéria csak a „cink és korróziógátló” kombinációja. De minden más lehetőség, beleértve a „csak galvanizálást” vagy a „csak korróziógátlót”, a tudósok szerint rossz.
A galvanizálás nem csodaszer
A további korróziógátló kezelés elutasításának hívei gyakran hivatkoznak a gyári horganyzásra: ezzel szerintük az autót nem fenyegeti a korrózió veszélye. De amint azt a svéd tudósok kimutatták, ez nem teljesen igaz.
Valójában a cink független védelemként szolgálhat, de csak sima és sima felületeken, amelyek szintén nincsenek kitéve mechanikai hatásoknak. Az éleken, éleken, illesztéseken, valamint a homokkal és kövekkel rendszeresen kitett helyeken a horganyzás korróziót szenved.
Ráadásul nem minden autónak van teljesen horganyzott karosszériája. Leggyakrabban csak néhány panelt vonnak be cinkkel.
Nos, nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy bár a cink védi az acélt, a védekezés során elkerülhetetlenül elfogy. Ezért a cink „pajzs” vastagsága az idő múlásával fokozatosan csökken.
A horganyzott testek élettartamáról szóló legendák tehát csak olyan esetekben igazak, amikor a cink a teljes védőréteg részévé válik, a karosszéria rendszeres kiegészítő korróziógátló kezelése mellett.
Ideje befejezni, de a korrózió témája még korántsem merült ki. Az ellene folytatott küzdelemről a következő cikkekben a „Korrózióvédelem” részben folytatjuk a szót.
MEGHATÁROZÁS
A környezettel érintkezve sok fém, valamint fémalapú ötvözetek kémiai kölcsönhatások következtében megsemmisülhetnek (ORR a környezetben lévő anyagokkal). Ezt a folyamatot ún korrózió.
Megkülönböztetik a gázok korrózióját (gázkorrózió), amely magas hőmérsékleten, a fémfelületeken nedvesség hiányában lép fel, és az elektrokémiai korróziót (korrózió elektrolitoldatokban, valamint nedves légkörben történő korrózió). A gázkorrózió következtében a fémek felületén oxid, szulfid stb. filmeket. A kemence szerelvényei, belső égésű motorok alkatrészei stb. ki vannak téve az ilyen típusú korróziónak.
Az elektrokémiai korrózió következtében a fémoxidáció mind oldhatatlan termékek képződéséhez, mind a fém ionok formájában történő oldatba való átalakulásához vezethet. Az ilyen típusú korrózió érinti a földben található csővezetékeket, a hajók víz alatti részeit stb.
Bármely elektrolit oldat vizes oldat, és a víz oxigént és hidrogént tartalmaz, amelyek képesek redukálni:
O 2 + 4H + +4e = 2H 2 O (1)
2H++2e=H2(2)
Ezek az elemek oxidálószerek, amelyek elektrokémiai korróziót okoznak.
Az elektrokémiai korrózió során fellépő folyamatokról írva fontos figyelembe venni a szabványos elektródpotenciálokat (EP). Így semleges környezetben az 1. eljárás EC értéke 0,8B, ezért azok a fémek, amelyek EC értéke kisebb, mint 0,8B (az aktivitási sorozatban az elejétől az ezüstig elhelyezkedő fémek) oxigén általi oxidációnak vannak kitéve.
A 2. eljárás EP értéke -0,41 V, ami azt jelenti, hogy csak azok a fémek oxidálódnak hidrogénnel, amelyek potenciálja kisebb, mint -0,41 V (az elejétől a kadmiumig terjedő aktivitási sorozatban található fémek).
A korrózió sebességét nagymértékben befolyásolják azok a szennyeződések, amelyeket egy adott fém tartalmazhat. Így, ha egy fém nemfémes szennyeződéseket tartalmaz, és ezek EC-je nagyobb, mint a fém EC-je, akkor a korróziós sebesség jelentősen megnő.
A korrózió típusai
A korróziónak többféle típusa van: atmoszférikus (korrózió nedves levegőben kis magasságban), talajkorrózió, egyenetlen levegőztetés miatti korrózió (oxigén hozzáférés a különböző részekhez fém termék, az oldatban található, nem ugyanaz), kontaktkorrózió (2 fém érintkezése különböző EP-vel olyan környezetben, ahol nedvesség van jelen).
A korrózió során az elektródákon (anódon és katódon) elektrokémiai reakciók mennek végbe, amelyek a megfelelő egyenletekkel írhatók fel. Így savas környezetben elektrokémiai korrózió lép fel a hidrogén depolarizációjával, azaz. A katódon (1) hidrogén szabadul fel. Semleges környezetben elektrokémiai korrózió lép fel az oxigén depolarizációjával – a víz redukálódik a katódon (2).
K (katód) (+): 2H + +2e=H2 - redukció (1)
A (anód) (-): Me – ne →Me n + – oxidáció
K (katód) (+): O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - - redukció (2)
Légköri korrózió esetén az elektródákon (és a katódon a környezettől függően különböző folyamatok) a következő elektrokémiai reakciók lépnek fel:
A (anód) (-): Me→Me n + +ne
K (katód) (+): O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - (lúgos és semleges környezetben)
K (katód) (+): O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (savas közegben)
Rozsdásodás elleni védelem
A korrózió elleni védelemre a következő módszereket alkalmazzák: vegyileg ellenálló ötvözetek használata; fémek felületének védelme bevonatokkal, amelyek leggyakrabban olyan fémeket használnak, amelyek levegőben vannak bevonva oxidfilmekkel, amelyek ellenállnak a külső környezet hatásainak; korrozív környezet kezelése; elektrokémiai módszerek(katódos védelem, protektor módszer).
Példák problémamegoldásra
1. PÉLDA
2. PÉLDA
| Gyakorlat | Az alkatrész vas és nikkel ötvözetéből áll. Melyik fém korrodálódik gyorsabban? Írja fel a légköri korrózió során lezajló anódos és katódos folyamatok egyenleteit! A standard elektródpotenciálok értékei E(Fe 2+ /Fe) = -0,444V, E(Ni 2+ /Ni) = -0,250V. |
| Megoldás | Először is, az aktív fémek (a standard elektródpotenciálok legnegatívabb értékeivel rendelkezők) korróziónak vannak kitéve; ebben az esetben ez a vas. Az Orosz Föderáció Oktatási Minisztériuma Pacific State Economic University ABSZTRAKT Szakága: kémia Téma: Fémkorrózió Elkészült: A 69-es csoport tanulója Krivitskaya Evgenia Nakhodka Nem fémes anyagok korróziója Az üzemi körülmények súlyosbodásával (növekvő hőmérséklet, mechanikai igénybevétel, környezeti agresszivitás stb.) a nem fémes anyagok is ki vannak téve a környezet hatásának. Ezzel kapcsolatban a „korrózió” kifejezést kezdték használni ezekkel az anyagokkal kapcsolatban, például „beton és vasbeton korróziója”, „műanyag és gumi korróziója”. Ez a környezettel való kémiai vagy fizikai-kémiai kölcsönhatás következtében megsemmisülésére és működési tulajdonságaik elvesztésére vonatkozik. De figyelembe kell venni, hogy a nemfémek és fémek folyamatainak mechanizmusa és kinetikája eltérő lesz. Fémkorrózió A galvánpárok kialakítását hasznosan használják elemek és akkumulátorok létrehozására. Másrészt egy ilyen pár kialakulása kedvezőtlen folyamathoz vezet, amelynek áldozata számos fém - korrózió. A korrózió egy fémanyag felületén előforduló elektrokémiai vagy kémiai megsemmisülését jelenti. Leggyakrabban a korrózió során a fém oxidálódik fémionokká, amelyek további átalakuláskor különféle korróziós termékek keletkeznek. A korróziót kémiai vagy elektrokémiai folyamat is okozhatja. Ennek megfelelően megkülönböztetik a fémek kémiai és elektrokémiai korrózióját. Kémiai korrózió A kémiai korrózió a fémfelület kölcsönhatása (korrózióval, aktív) környezet, amelyet nem kísér a fázishatáron elektrokémiai folyamatok fellépése. Ebben az esetben a fém oxidációjának és a korrozív környezet oxidáló komponensének redukciójának kölcsönhatásai egy lépésben mennek végbe. Például vízkő képződése, amikor a vasalapú anyagok magas hőmérsékleten reagálnak oxigénnel: 4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3 Az elektrokémiai korrózió során a fématomok ionizációja és a korrozív környezet oxidáló komponensének redukciója nem egy lépésben megy végbe és ezek sebessége a fém elektródpotenciáljától függ (például acél rozsdásodása tengervízben). Elektrokémiai korrózió A korrozív környezetben keletkező galvánelemek hatására a fémnek elektrokémiai korróziónak nevezzük. A homogén anyagok korróziója, például a vas rozsdásodása vagy hasonló, nem tévesztendő össze az elektrokémiai korrózióval. Az elektrokémiai korróziónál (a korrózió leggyakoribb formája) mindig szükséges egy elektrolit (kondenzátum, esővíz stb.) jelenléte, amellyel az elektródák érintkeznek - vagy az anyagszerkezet különböző elemei, vagy két különböző érintkező anyag különböző redoxpotenciálokkal. Ha sók, savak vagy hasonlók ionjait vízben oldjuk, annak elektromos vezetőképessége megnő, és a folyamat sebessége nő. Maró hatású elem Amikor két különböző redoxpotenciálú fém érintkezik és elektrolitoldatba, például esővízbe, oldott szén-dioxid CO 2-val merítjük, galvanikus cella képződik, az úgynevezett korróziós cella. Ez nem más, mint egy zárt galvánelem. Lassan oldja a kisebb redoxpotenciálú fémes anyagokat; a második elektróda egy párban általában nem korrodálódik. Ez a fajta korrózió különösen jellemző a nagy negatív potenciállal rendelkező fémekre. Így a nagy redoxpotenciállal rendelkező fém felületén nagyon kis mennyiségű szennyeződés már elegendő a korrozív elem kialakulásához. Különösen veszélyeztetettek azok a területek, ahol különböző potenciállal rendelkező fémek érintkeznek, például hegesztések vagy szegecsek. Ha az oldódó elektróda korrózióálló, a korróziós folyamat lelassul. Ez az alapja például a vastermékek korrózió elleni védelmének ónozással vagy horganyozással - az ón vagy a cink negatívabb potenciállal rendelkezik, mint a vas, ezért egy ilyen párban a vas helyreáll, és az ónnak vagy cinknek korrodálódnia kell. Az ón vagy cink felületén oxidfilm képződése miatt azonban a korróziós folyamat nagymértékben lelassul. Hidrogén és oxigén korrózió Ha a H 3 O + ionok vagy a H 2 O vízmolekulák redukciója következik be, akkor hidrogénkorrózióról vagy hidrogéndepolarizációs korrózióról beszélnek. Az ioncsökkentés a következő séma szerint történik: 2H 3 O + + 2e − → 2H 2 O + H 2 2H 2 O + 2e − → 2OH − + H 2 Ha nem szabadul fel hidrogén, ami gyakran előfordul semleges vagy erősen lúgos környezetben, az oxigén lecsökken, és oxigénkorrózióról vagy oxigéndepolarizációs korrózióról beszélünk: O 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH − Korrozív elem nem csak két különböző fém érintkezésekor keletkezhet. Korrozív elem egy fém esetében is keletkezik, ha például a felületi szerkezet heterogén. Korróziógátló A korrózió évente több milliárd dolláros veszteséget okoz, és ennek a problémának a megoldása fontos feladat. A korrózió által okozott fő kár nem a fém elvesztése, hanem a korrózió által tönkrement termékek óriási költsége. Ezért olyan nagyok az ipari országokban ebből származó éves veszteségek. Az ebből származó valódi veszteségeket nem lehet pusztán a közvetlen veszteségek felmérésével meghatározni, amelyek magukban foglalják az összeomlott szerkezet költségeit, a berendezések cseréjének költségeit és a korrózió elleni védelem költségeit. Még nagyobb károk származnak a közvetett veszteségekből. Ide tartozik a berendezés leállása a korrodált alkatrészek és szerelvények cseréjekor, a termék szivárgása és a technológiai folyamatok megzavarása. Az ideális korrózióvédelmet 80%-ban a megfelelő felület-előkészítés, és csak 20%-ban a felhasznált festékek és lakkok minősége és felhordási módja biztosítja. . A legproduktívabb és hatékony módszer A felület előkészítése az aljzat további védelme előtt koptató szemcseszórás . A korrózióvédelmi módszereknek általában három területe van: 1. Szerkezeti 2. Aktív 3. Passzív A korrózió megelőzése érdekében szerkezeti anyagként használják őket. rozsdamentes acélok , Corten acélok , színesfémek . Korrózió elleni védelemként bármilyen bevonatok, amely megakadályozza a korrozív elem kialakulását (passzív módszer). Horganyzott vas oxigénkorróziója Ónozott vas oxigénkorróziója A festékbevonatnak, a polimer bevonatnak és a zománcozásnak mindenekelőtt meg kell akadályoznia az oxigén és a nedvesség bejutását. Gyakran alkalmazzák például az acél bevonását más fémekkel, például cinkkel, ónnal, krómmal és nikkellel. A cinkbevonat akkor is védi az acélt, ha a bevonat részben megsemmisül. A cink negatívabb potenciállal rendelkezik, és először korrodálódik. A Zn 2+ ionok mérgezőek. A dobozok gyártása során ónréteggel bevont ónt használnak. A horganyzott lemeztől eltérően, amikor az ónréteg megsemmisül, a vas elkezd korrodálódni, és még intenzívebben, mivel az ón pozitívabb potenciállal rendelkezik. A fémek korrózió elleni védelmének másik módja egy nagy negatív potenciállal rendelkező, például cinkből vagy magnéziumból készült védőelektróda használata. Erre a célra speciálisan korróziós elemet hoznak létre. A védett fém katódként működik, és ezt a fajta védelmet katódos védelemnek nevezik. Az oldódó elektródát ennek megfelelően áldozatvédő anódnak nevezik, ezzel a módszerrel tengeri hajókat, hidakat, kazántelepeket és földalatti csöveket védenek a korróziótól. A hajótest védelme érdekében a hajótest külső oldalára horganylemezek vannak rögzítve. Ha összehasonlítja a cink és a magnézium potenciálját a vassal, akkor több negatív potenciállal rendelkezik. Ennek ellenére lassabban korrodálódnak, mivel a felületen védő oxidfilm képződik, amely megvédi a fémet a további korróziótól. Egy ilyen film kialakulását fémpasszivációnak nevezik. Alumíniumban anódos oxidáció (anodizálás) fokozza. Ha kis mennyiségű krómot adunk az acélhoz, oxidfilm képződik a fém felületén. A rozsdamentes acél krómtartalma több mint 12 százalék. Hideg horganyzási rendszer A hideghorganyzási rendszert úgy tervezték, hogy javítsa egy összetett többrétegű bevonat korróziógátló tulajdonságait. A rendszer teljes katódos (vagy galvanikus) védelmet nyújt a vasfelületeknek a korrózió ellen különböző agresszív környezetben A hideghorganyzó rendszer egy, két vagy három kiszerelésben kapható, és a következőket tartalmazza: · kötőanyag - ismertek a klórozott gumi, etil-szilikát, polisztirol, epoxi, uretán, alkid (módosított) alapú készítmények; · korróziógátló töltőanyag - cinkpor („cinkpor”), amely több mint 95% fémcinket tartalmaz, 10 mikronnál kisebb részecskeméretű és minimális oxidációs fokú. keményítő (két- és háromkomponensű rendszerekben) Az egycsomagos hideghorganyzó rendszereket felhasználásra készen szállítjuk, és csak a készítmény alapos összekeverését igénylik az alkalmazás előtt. A két- és háromkomponensű rendszerek több kiszerelésben is szállíthatók, és további műveleteket igényelnek a készítmény felhordás előtti elkészítéséhez (kötőanyag, töltőanyag, keményítő keverése). Érdekes cikkeketÉrdekes cikkeket |