Коррозия металла: особенности антикоррозийного покрытия сталей, подверженных окислению

Поверхностные признаки коррозии, такие как ржавчина - всего лишь малая часть видимого процесса. Вредные факторы окружающей среды медленно, но неизбежно проникают вглубь металла, нарушая его целостность. Процессы коррозии обычно возникают при контакте стали с жидкими или газообразными соединениями, в частности с конденсатом или атмосферными осадками. Далее, из-за окисления определенных компонентов сплава, разрушается и весь материал. К примеру, из-за высокого содержания железа и малого количества легирующих добавок, сталь 08ПС во влажных и других агрессивных средах используется только после нанесения защитного покрытия.

‍

Виды антикоррозийных покрытий

Сталь, постоянно находясь во взаимодействии с окружающей средой — воздухом, водой, почвой — подвергается неизбежному процессу окисления и образованию коррозии. Перепады температур, продукты нефтепереработки и механическое воздействие, химические вещества, солевые и щелочные растворы лишь усиливают эту проблему, что приводит к потере прочности и делает металл хрупким.

Полностью остановить процесс коррозии невозможно, однако его можно замедлить. Для этой цели применяются различные методы антикоррозионной обработки, которые включают:

• Создание защитного покрытия при помощи других металлов — преимущественно для этого используется хром, цинк, олово и т. п. Перечисленные химические элементы наносятся на поверхность стали в виде пленки или покрытия, которая выступает защитным барьером и предотвращает проникновение вредных веществ. При выборе такого метода следует учитывать условия эксплуатации изделия и подбирать материал, соответствующий конкретным целям.
• Лакокрасочные покрытия — хотя они не обладают высокой стойкостью, часто используются в качестве профилактической меры или для скрытия ржавчины. Широкий выбор красок позволяет выбрать подходящий вариант с учетом условий эксплуатации. Однако стоит помнить, что они зачастую выступают в роли подготовительного слоя для нанесения более надежной защиты.
• Защитные покрытия из неметаллических материалов — для это используют разнообразные полимеры, керамику или специализированные композитные составы. Такие решения позволяют обеспечить высокую химическую стойкость и предотвращают воздействие вредных соединений на основной сплав. Они также могут обладать дополнительными свойствами, такими как устойчивость к высоким температурам и износостойкость.

При выборе подходящего метода антикоррозионной обработки необходимо учитывать не только надежность выбранного решения, но и условия дальнейшей эксплуатации готовых деталей и конструкций. Особое внимание следует уделять соответствию метода защиты конкретным условиям эксплуатации и окружающей среды, в которой будет находиться металлическое изделие. Например, при использовании сплава 65Г для изготовления узлов промышленного оборудования целесообразнее создавать антикоррозийное покрытие при помощи других металлов, а не лакокрасочных материалов, так как последние обладают низкой устойчивостью к механическим нагрузкам.

Еще один способ увеличить устойчивость металла к коррозии — создать на его основе композитный материал. Один из таких примеров — дамасская сталь — сочетание сплава У10А с 7ХНМ. Первый обладает высокой прочностью, твердостью, износостойкостью и способностью длительное время сохранять заточку, второй за счет повышенного содержания хрома не ржавеет при контакте с водой. Благодаря такому сочетанию физико-механических характеристик получаемый композит отлично подходит для создания долговечных и надежных изделий.

‍

Защитные покрытия из металлов

Защита деталей, узлов и конструкций из прецизионных и других сплавов с помощью различных металлов предотвращает окисление материала, обеспечивает твердость, электропроводность (при необходимости) и износостойкость. Кроме того, металлизированные защитные слои могут служить качественным декоративным покрытием.

Для предотвращения окисления и обеспечения защиты от ржавления существует несколько способов нанесения металлических покрытий. Среди них:

• Напыление — на поверхность защищаемого изделия распытся с помощью воздушной струи располосованный коррозионностойкий металл.
• Нанесение металлизированной защиты на поверхность материала таким же способом, как при окрашивании: распылением, окунанием, валиком или кистью.
• Осаждение защитных металлов или их солей электролитическим (гальваническим) методом — под действием электрического тока через электролит.
• Диффузионный метод — проникновение защитного металла в поверхностный слой основного материала под воздействием повышенных температур.
• Погружение готового изделия из материала, не обладающего устойчивостью к коррозии, в ванну с расплавленным коррозионностойким металлом.
• Плакирование — путем прокатки, литья, ковки или прессования на поверхность сплава наносится более устойчивый к агрессивной среде химический элемент.

Представленные покрытия в соответствии с их взаимодействием с защищаемым сплавом подразделяются на анодные и катодные. Первые обеспечивают электрохимическую защиту от коррозии, вторые предохраняют сталь от разрушения за счет образования механического барьера.

• Катодные покрытия — предоставляют исключительно механическую защиту. В этом случае основной металл выступает в роли анода, и при попадании влаги на защищаемый сплав он начинает активно растворяться. Поэтому важно, чтобы нанесенное покрытие имело достаточную толщину и было сплошным, без трещин, сколов и других дефектов.
• Анодные покрытия — создают с основным изделием цельный гальванический элемент. В этом случае в роли катода выступает защищаемый сплав. А металл покрытия является анодом и в присутствии влаги и других агрессивных факторов постепенно разрушается, защищая само изделие. Такие решения обладают важным преимуществом — они предотвращают коррозийные процессы в основном металле даже при наличии пор и царапин на своей поверхности.

При создании подобной защиты необходимо учитывать не только метод нанесения, но и тип металла, состав покрытия, его толщину и равномерность. Тщательный подбор и правильное применение позволяют достичь максимальной эффективности и долговечности как защитного слоя, так и самого изделия.