3.10.1 Види корозії. Корозія - руйнування металів і сплавів внаслідок хи-мічного або електрохімічного впливу зовнішнього середовища. Ділянки металу, які зазнали корозійного руйнування, повністю втрачають свої механічні властивості.
Внаслідок корозії втрачається велика кількість сплавів на основі заліза. Кожна п'ята тонна з виплавлених чорних металів витрачається на заповнення втрат від корозії.
Розрізняють два види корозії: хімічну і електрохімічну.
Хімічна корозія виникає в результаті впливу на метал сухих газів при підвищеній температурі (газова корозія) і агресивних рідин неелектролітів (паливо, масло). При хімічній корозії відбувається пряме гетерогенне взаємодія металу з окислювачем, що знаходяться в навколишньому середовищі. Прикладом хімічної корозії може служити окислення клапанів двигуна внутрішнього згоряння, паливних баків, трубопроводів і деталей системи живлення автомобільних двигунів.
В процесі газової корозії на поверхні металу утворюється плівка оксиду. У алюмінію, хрому, нікелю, свинцю, оло-ва ця плівка дуже міцна і оберігає метал від подальшої корозії. Такі метали називають пасивуються. Плівка оксиду заліза не міцна і не перешкоджає розвитку корозії вглиб. Освіта окалини на деталях випускної системи автомобіля наочно демонструє поширення хімічної корозії в глиб виробів. У неелектролітами корозія відбувається внаслідок наявності в них агресивних сполук, що руйнують метал.
Електрохімічна корозія є результатом впливу таких електролітів, як водні розчини кислот, лугів, різних солей, які проводять електричний струм. Електролітичної корозією є також атмосферна корозія, при якій волога з повітря, що містить оксиди азоту, сірки та інші домішки, конденсується на поверхні металу. Пил і інші забруднення на поверхні металу підсилюють адсорбцію вологи і газів, утворюється волога плівка, яка є електролітом.
При наявності електроліту на поверхні метали і сплави, що володіють різними потенціалами, утворюють гальванічні пари. Оскільки метали і сплави практично завжди фізично і хімічно неоднорідні (різні структурні і хімічні складові сплаву, оксидні плівки), то при наявності на їх поверхні електроліту утворюється безліч мікроскопічних гальванічних пар. При цьому метал з більш високим потенціалом стає катодом, а з менш високим - анодом. Це призводить до того, що ділянки металу, що представляють
аноди гальванічних пар, починають руйнуватися, їх атоми переходять в електроліт
в формі іонів, залишаючи еквівалентну число електронів в аноді. Чим вище різниця потенціалів металів, що утворюють гальванічні пари, ступінь неоднорідності структур, температура і внутрішня напруга, тим інтенсивніше корозія. У гальванічної парі руйнується той метал, який виділяє більше число позитивно заражених іонів, і, отже, сам отримує високий негативний заряд.
Якщо метали розташувати в ряд: магній, алюміній, марганець, цинк, хром, залізо, кадмій, кобальт, нікель, олово, свинець, сурма, вісмут, мідь, ртуть, срібло, золото, то кожен метал в парі з іншим в електролітах утворює гальванічний елемент з руйнуванням металу, розташованого зліва. Так, в парі залізо-цинк буде руйнуватися цинк, а в парі залізо-нікель руйнується залізо. Руйнування відбуватиметься тим сильніше, чим далі ці метали знаходяться один від одного в представленому ряду.
Чисті метали піддаються корозії в меншій мірі, ніж сплави; однофазні сплави пручаються корозії сильніше, а багатофазні слабкіше. Менше отруйніметали, що мають чисту поверхню виробів. Знижує інтенсивність корозії відсутність внутрішньої напруги. Підвищення температури прискорює корозію в 1,5-2 рази на кожні 10 ° С.
3.10.2 В залежності від характеру руйнування корозія може бути суцільною, місцевої, межкристаллитной (по межах зерен). При цьому суцільна корозія може бути рівномірною і нерівномірною, а місцева - плямами, виразкової, точкової, наскрізний, ножовий, тріщинами (рисунок 3.5).
Хмарно і місцева корозія може бути підповерхневої і пошаровим. Обидва види обумовлюються хімічним взаємодією, а межкристаллитная корозія має електрохімічну природу. Вона найбільш небезпечна, тому що супроводжується помітним зниженням міцності сплаву, а виявити її за зовнішніми ознаками дуже важко.
Багато деталей автомобілів піддаються корозійного зношування, яке виникає під дією знакозмінної навантаження і корозійного впливу навколишнього середовища.
3.10.3 Способи захисту металевих деталей від корозії можна розділити на наступні групи:
· Нанесення неметалічних речовин або металевих покриттів;
· Диффузионное насичення поверхневого шару;
· Покриття стійкими плівками оксидів або солей (хімічні покриття);
· Використання корозійностійких сплавів;
· Застосування інгібіторів корозії;
а - рівномірний; б - нерівномірний; в - виборче; г - плямами;
д - виразкові; е - точкове; ж - наскрізне; з - ножове; і - тріщини;
до - межкристаллитного; л - підповерхневе; м - пошарове
Малюнок 3.5 Види корозійних руйнувань
Покриття неметаллическими речовинами - нанесення на поверхню металу фарб, лаків, протикорозійних паст, захисних мастил, пластмас, гуми або ебоніту. Покриття гумою і ебонітом називається гумуванні, застосовують для захисту цистерн для перевезення кислот, лугів, розчинів солей.
Металеве покриття - нанесення металу на поверхню сталевого виробу гарячим і гальванічним способами. При гарячому способі нанесення покриття (оцинкування, лудіння оловом, Свинцювання) виріб занурюють у ванну з розплавленим металом. На автомобілях використовують оцинковані кузовні й кріпильні деталі, покриті оловом стрічки для трубок радіатора, освинцьовані наконечники затискачів проводів електрообладнання, паливні баки і т. Д
Лудить застосовують при виробництві білої жерсті і мідного посуду;
оцинкування - для дроту, покрівельного заліза, труб; Свинцювання - для хімічної апаратури і труб. Гальванічний спосіб було розглянуто вище. Наприклад, на автомобілях встановлюють хромовані декоративні деталі (бампери, обідки фар і ін.).
Дифузійний спосіб полягає в насиченні поверхневих шарів сталевої деталі різними хімічними елементами, що вступають з ним в хімічну сполуку. До нього відносяться цементація, ціанування, алитирование.
Покриття плівками оксидів має два різновиди - оксидування і фосфатування. Оксидування (вороніння) застосовують для захисту чорних металів шляхом створення на поверхні окисної плівки зануренням деталей в киплячий водний розчин їдкого натрію, селітри і перекису марганцю.
Отримана плівка стійка в сухому повітрі, менш стійка у вологому, особливо у воді.
Фосфатирование дозволяє отримати на поверхні металу плівку нерозчинних фосфатів, ізолюючих виріб від навколишнього середовища.
Створення корозійно-стійких сплавів здійснюється введенням в сталь легуючих добавок: хрому, нікелю, алюмінію, кремнію, вольфраму та інших хімічних елементів, підвищую-щих корозійну стійкість і поліпшують інші властивості металу.
Інгібітори корозії - речовини, при додаванні яких в агресивне середовище відбувається загальмування корозії. Цим методом можна захищати практично будь-які метали і майже в будь-яких середовищах, включаючи охолоджуючі рідини, масла, рідке паливо.
Захищають метали від корозії і за допомогою органосілікатов, які в початковому стані являють собою суспензії. Їх наносять на поверхню пензлем, валиком, пульверізато-ром і т. П. При нагріванні вони перетворюються в кераміку і набувають підвищені захисні властивості, стаючи термо- і навіть жаростійкими. Їх зручно використовувати для вихлопних систем із зовнішнього боку деталей. Вони тверднуть від власної температури деталі. Вони легко обробляються, що дозволяє в разі потреби оперативно відновлювати по-врежденние ділянки.
Для отримання органосилікатних покриттів використовують кремнійорганічні полімери (лаки), пігменти, оксиди, слюду, тальк, азбест.
Протекторна захист полягає в створенні гальванічної пари з вищенаведеного ряду металів з метою явного руйнування одного з них при гарантованому збереженні відповідальної деталі, виконаної з іншого металу.
1. Що таке корозія, її вплив на якість і термін служби деталей?
2. Які види корозії вам відомі, причини їх виникнення?
3. Що таке іржавіння, від чого воно відбувається?
4. Які матеріали швидше піддаються корозії: чисті метали або сплави, і від чого це залежить?
5. Назвіть основні способи захисту металів від корозії.
6. Макієнко Н.І. Слюсарну справу з основами матеріалознавства - учбн. Для підготовки робітників на проізводстве.- М. «Вища. школа », 1987
7. Лахтін Ю.М. Леонтьєва В.П. Матеріалознавство. Підручник для машиностроит-них ВНЗ - 2-е изд. перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1980