Коррозия металлов — что это такое? Виды и примеры

Поможем понять и полюбить химию

Начать учиться

Всякое явление или процесс вокруг нас связан с химией. Скажем, ржавление железа. Хоть раз в жизни вы наверняка задумывались, почему одни металлы ржавеют и разрушаются, а другие — нет. И что такого особенного в нержавеющей стали, что этот процесс ей нипочем? Обо всем это мы и поговорим в сегодняшней статье.

Коротко о главном

Коррозия металлов или ржавление в химии — это явление, которое возникает из-за взаимодействия металлической пластинки с веществами окружающей среды (кислородом воздуха или кислотами, с которыми может реагировать металлическое изделие).

Обычно окисляются металлы, включая железо, которые находятся левее водорода в ряду напряжений.

Чаще всего встречаются химическая и электрохимическая коррозии. Чтобы понять, чем они отличаются друг от друга, давайте сравним их по нескольким критериям в таблице ниже.

Таблица 1. Сравнение химической и электрохимической коррозии металлов
Признаки сравнения	Химическая коррозия	Электрохимическая коррозия
Определение	Разрушение металлов в из-за взаимодействия с газами или растворами, которые не проводят электрический ток	Разрушение металла, при котором возникает электрический ток в воде или среде другого электролита
Агрессивные реагенты	O2, пары H2O, CO2, SO2, Cl2	Растворы электролитов
Примеры	3Fe + 2O2 → Fe3O4	4Fe + 3O2 + 6H2O = 4 Fe(OH)3 При контакте железа с цинком коррозии подвергается цинк: А (+) на цинке: Zn0 — 2e— = Zn2+. К (–) на железе: 2H+ + 2e— = H2.

Защитить металл от коррозии можно по-разному: покрытием защитными материалами, электрохимическими методами, шлифованием и т. д. Далее — подробно обо всем этом.

Твоя пятёрка по английскому.

С подробными решениями домашки от Skysmart

Что такое коррозия

Коррозия — это самопроизвольное разрушение элементов, чаще всего металлов, под действием химического или физико-химического влияния окружающей среды.

Иными словами, из-за химического воздействия железо начинает ржаветь. Это весьма сложный процесс, который состоит из несколько этапов. Но суммарное уравнение коррозии выглядит так:

4Fe + 6H₂O _(влага) + 3O_{2 (воздух)} = 4Fe(OH)₃.

Часто под коррозией понимают химическую реакцию между материалом и средой либо между их компонентами, которая протекает на границе раздела фаз. Обычно это окисление металла. Например:

3Fe + 2О₂ = Fe₃O₄;

Fe + H₂SO₄ = FeSО₄ + Н₂.

Некоторые металлы, даже активные, покрываются плотной оксидной пленкой при коррозии. Это одна из их характерных черт. Оксидная пленка не дает окислителям проникнуть в более глубокий слой и поэтому защищает металл от коррозии. Алюминий обычно устойчив при контакте с воздухом и водой, даже горячей. Тем не менее, если поверхность алюминия покрыть ртутью, то образуется амальгама. Она разрушает оксидную пленку, и алюминий начинает быстро превращаться в белые хлопья метагидроксида алюминия:

4Al + 2H₂O + 3O₂ = 4AlO(OH).

Коррозии подвергаются и многие малоактивные металлы. Например, поверхность медного изделия покрывается патиной — зеленоватым налетом. Это происходит потому, что на ней образуются смеси основных солей.

Виды коррозии металлов

Химическая коррозия

Химическая коррозия — это процесс разрушения металла, который связан с реакцией между металлом и коррозионной средой.

Химическая коррозия протекает без воздействия электрического тока, и в результате этой реакции металлы окисляются. Этот вид коррозии можно разделить на два подвида:

• газовая коррозия — металл корродирует под воздействием различных газов при высоких температурах;

• коррозия в жидкостях — неэлектролитах.

Их них более распространенной считают газовую коррозию. Она протекает во время прямого контакта твердого тела с активным газом воздуха. Чаще всего это кислород. В результате на поверхности тела образуется пленка продуктов химической реакции между веществом и газом. Дальше эта пленка мешает контакту корродирующего материала с газом. При высоких температурах газовая коррозия развивается интенсивно. Возникшая при этом пленка называется окалиной, которая со временем становится толще.

Важную роль в процессе коррозии играет состав газовой среды. Но для каждого металла он индивидуален и изменяется с переменой температур.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия — это разрушение металла, которое протекает при его взаимодействии с окружающей средой электролита.

Этот вид коррозии считают наиболее распространенным. Самым важным происхождением электрохимической коррозии является то, что металл неустойчив в окружающей среде с точки зрения термодинамики. Вот несколько ярких примеров этой реакции: ржавчина в трубопроводе, на обшивке днища морского судна и на различных металлоконструкциях в атмосфере.

В механизме электрохимической коррозии обычно выделяют два направления: гомогенное и гетерогенное. Разберем их подробнее в таблице ниже.

Гомогенный механизм электрохимической коррозии	Гетерогенный механизм электрохимической коррозии
Поверхность металла рассматривается как однородный слой.	У твердых металлов поверхность неоднородна из-за структуры сплава, в котором атомы по-разному расположены в кристаллической решетке.
Растворение металла происходит из-за термодинамической возможности для катодного или анодного процессов.	Неоднородность можно наблюдать при наличии в сплаве каких-либо включений.
Скорость, с которой протекает электрохимическая коррозия, зависит от времени протекания процесса.

В электрохимической коррозии протекает одновременно два процесса на аноде и на катоде, которые зависят друг от друга. Растворение основного металла происходит только на анодах. Анодный процесс заключается в том, что ионы металла отрываются и переходят в раствор:

Fe → Fe²⁺ + 2e.

В результате происходит реакция окисления металла. В данном случае анод заряжается отрицательно.

При катодном процессе избыточные электроны переходят в молекулы или атомы электролита, которые, в свою очередь, восстанавливаются. На катоде идет реакция восстановления. Он носит заряд положительного электрода.

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^—

2H⁺ + 2e → H₂

Торможение одного процесса приводит к торможению и другого процесса. Окисление металла может происходить только в анодном процессе.

Как защитить металлы от коррозии

От коррозии можно и нужно защищаться. Чтобы уберечь металлы от этой реакции, их покрывают защитными материалами, обрабатывают электрохимическими методами, шлифованием и т. д. Рассмотрим все эти способы подробнее.

Способ № 1. Защитные покрытия.

Для защиты от коррозии металлические изделия покрывают другим металлом, т. е. производят никелирование, хромирование, цинкование, лужение и т. д. Еще один вариант защиты — покрыть поверхность металла специальными лаками, красками, эмалями.

Способ № 2. Легирование.

Легирование — это введение добавок, которые образуют защитный слой на поверхности металла. Например, при легировании железа хромом и никелем получают нержавеющую сталь.

Способ № 3. Протекторная защита.

Протекторная защита — это способ уберечь металл от коррозии, при котором металлическое изделие соединяют с более активным металлом. Этот второй металл в итоге и разрушается в первую очередь.

Способ № 4. Электрохимическая защита.

Чтобы защитить металлы от электрохимической коррозии, нейтрализуют ток, который возникает при ней. Это делают с помощью постоянного тока, который пропускают в обратном направлении.

Способ № 5. Изменение состава среды путем добавления ингибиторов.

Для защиты от коррозии используют специальные средства, которые ее замедляют — ингибиторы. Они изменяют состояние поверхности металла — образуют труднорастворимые соединения с катионами металла. Защитные слои, образованные ингибиторами, всегда тоньше наносимых покрытий.

Способ № 6. Замена корродирующего металла на другие материалы: керамику и пластмассу.

Способ № 7. Шлифование поверхностей изделия.

Проверьте себя

1. Что такое коррозия?

2. Где в повседневной жизни можно встретить ржавление железа и других металлов? Приведите примеры.

3. Гидроксид железа Fe(OH)3 называют:

   а ржавчина;

   б) окалина;

   в) патина.

4. Что является причиной возникновения коррозии?

5. Чем отличаются химический и электрохимический типы коррозии?

6. Что такое коррозионная среда?

Узнайте все о коррозии металлов и разберитесь в других темах за 9 класс на онлайн-курсах по химии в Skysmart! Наши преподаватели помогут выяснить, где скрываются пробелы в знаниях, и восполнить их. Никаких скучных задач и сухих лекций — только интерактивные упражнения, опыты и теория простым языком. Все это поможет разобраться даже в тех темах, которые не давались в школе. Ждем на бесплатном вводном уроке!

Татьяна Сосновцева

К предыдущей статье

Водородный показатель pH

К следующей статье

Химическое равновесие

Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

Коррозия металлов и способы защиты от неё

Коррозия – разрушение поверхности сталей и сплавов под воздействием различных физико-химических факторов – наносит огромный ущерб деталям и металлоконструкциям. Ежегодно этот невидимый враг «съедает» около 13 млн. т металла. Для сравнения – металлургическая промышленность стран Евросоюза в прошлом, 2014 году произвела всего на 0,5 млн. тонн больше. И это только – прямые потери. А длительная эксплуатация стальных изделий без их эффективной защиты от коррозии вообще невозможна.

Что такое коррозия и её разновидности

Основной причиной интенсивного окисления поверхности металлов (что и является основной причиной коррозии) являются:

1. Повышенная влажность окружающей среды.
2. Наличие блуждающих токов.
3. Неблагоприятный состав атмосферы.

Соответственно этому различают химическую, трибохимическую и электрохимическую природу коррозии. Именно они в совокупности своего влияния и разрушают основную массу металла.

Химическая коррозия

Такой вид коррозии обусловлен активным окислением поверхности металла во влажной среде. Безусловным лидером тут является сталь (исключая нержавеющую). Железо, являясь основным компонентом стали, при взаимодействии с кислородом образует три вида окислов: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Основная неприятность заключается в том, что определённому диапазону внешних температур соответствует свой окисел, поэтому практическая защита стали от коррозии наблюдается только при температурах выше 10000С, когда толстая плёнка высокотемпературного оксида FeO сама начинает предохранять металл от последующего образования ржавчины. Это процесс называется воронением, и активно применяется в технике для защиты поверхности стальных изделий. Но это – частный случай, и таким способом активно защищать металл от коррозии в большинстве случаев невозможно.

Химическая коррозия активизируется при повышенных температурах. Склонность металлов к химическому окислению определяется значением их кислородного потенциала – способности к участию в окислительно-восстановительных реакциях. Сталь – ещё не самый худший вариант: интенсивнее её окисляются, в частности, свинец, кобальт, никель.

Электрохимическая коррозия

Эта разновидность коррозии более коварна: разрушение металла в данном случае происходит при совокупном влиянии воды и почвы на стальную поверхность (например, подземных трубопроводов). Влажный грунт, являясь слабощёлочной средой, способствует образованию и перемещению в почве блуждающих электрических токов. Они являются следствием ионизации частиц металла в кислородсодержащей среде, и инициирует перенос катионов металла с поверхности вовне. Борьба с такой коррозией усложняется труднодоступностью диагностирования состояния грунта в месте прокладки стальной коммуникации.

Электрохимическая коррозия возникает при окислении контактных устройств линий электропередач при увеличении зазоров между элементами электрической цепи. Помимо их разрушения, в данном случае резко увеличивается энергопотребление устройств.

Трибохимическая коррозия

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Методы борьбы с коррозией

Выбор подходящего способа защиты поверхности от образования ржавчины определяется условиями, в которых работает данная деталь или конструкция. Наиболее эффективны следующие методы:

• Нанесение поверхностных атмосферостойких покрытий;
• Поверхностная металлизация;
• Легирование металла элементами, обладающими большей стойкостью к участию в окислительно-восстановительных реакциях;
• Изменение химического состава окружающей среды.

Механические поверхностные покрытия

Поверхностная защита металла может быть выполнена его окрашиванием либо нанесением поверхностных плёнок, по своему составу нейтральных к воздействию кислорода. В быту, а также при обработке сравнительно больших площадей (главным образом, подземных трубопроводов) применяется окраска. Среди наиболее стойких красок – эмали и краски, содержащие алюминий. В первом случае эффект достигается перекрытием доступа кислороду к стальной поверхности, а во втором – нанесением алюминия на поверхность, который, являясь химически инертным металлом, предохраняет сталь от коррозионного разрушения.

Положительными особенностями данного способа защиты являются лёгкость его реализации и сравнительно небольшие финансовые затраты, поскольку процесс достаточно просто механизируется. Вместе с тем долговечность такого способа защиты невелика, поскольку, не обладая большой степенью сродства с основным металлом, такие покрытия через некоторое время начинают механически разрушаться.

Химические поверхностные покрытия 

Коррозионная защита в данном случае происходит вследствие образования на поверхности обрабатываемого металла химической плёнки, состоящей из компонентов, стойких к воздействию кислорода, давлений, температур и влажности. Например, углеродистые стали обрабатывают фосфатированием. Процесс может выполняться как в холодном, так и в горячем состоянии, и заключается в формировании на поверхности металла слоя из фосфатных солей марганца и цинка. Аналогом фосфатированию выступает оксалатирование – процесс обработки металла солями щавелевой кислоты.   Применением именно таких технологий повышают стойкость металлов от трибохимической коррозии.

Недостатком данных методов является трудоёмкость и сложность их применения, требующая наличия специального оборудования. Кроме того, конечная поверхность изменяет свой цвет, что не всегда приемлемо по эстетическим соображениям.

Легирование и металлизация

В отличие от предыдущих способов, здесь конечным результатом является образование слоя металла, химически инертного к воздействию кислорода. К числу таких металлов относятся те, которые на линии кислородной активности находятся возможно дальше от водорода. По мере возрастания эффективности этот ряд выглядит так: хром→медь→цинк→серебро→алюминий→платина. Различие в технологиях получения таких антикоррозионных слоёв состоит в способе их нанесения. При металлизации на поверхность направляется ионизированный дуговой поток мелкодисперсного напыляемого металла, а легирование реализуется в процессе выплавки металла, как следствие протекания металлургических реакций между основным металлом и вводимыми легирующими добавками.

Изменение состава окружающей среды

В некоторых случаях существенного снижения коррозии удаётся добиться изменением состава атмосферы, в которой работает защищаемая металлоконструкция. Это может быть вакуумирование (для сравнительно небольших объектов), или работа в среде инертных газов (аргон, неон, ксенон). Данный метод весьма эффективен, однако требует дополнительного оборудования — защитных камер, костюмов для обслуживающего персонала и т. д. Используется он главным образом, в научно-исследовательских лабораториях и опытных производствах, где специально поддерживается необходимый микроклимат.

Кто нам мешает, тот нам поможет

В завершение укажем и на довольно необычный способ коррозионной защиты: с помощью самих окислов железа, точнее, одного из них — закиси-окиси Fe3O4. Данное вещество образуется при температурах 250…5000С и по своим механическим свойствам представляет собой высоковязкую технологическую смазку. Присутствуя на поверхности заготовки,  Fe3O4  перекрывает доступ кислороду воздуха при полугорячей деформации металлов и сплавов, и тем самым блокирует процесс зарождения трибохимической коррозии. Это явление используется при скоростной высадке труднодеформируемых металлов и сплавов. Эффективность данного способа обусловлена тем, что при каждом технологическом цикле контактные поверхности обновляются, а потому стабильность процесса регулируется автоматически.⁠

3 причины коррозии, о которых вы должны знать

Адвайт

6 мая 2020 г.

От транспортных средств до металлических инструментов, машин и водосточных желобов наших домов, коррозия встречается повсюду. Коррозия и ржавчина являются результатом старения металлов. Есть несколько распространенных причин коррозии, которые влияют на срок службы и качество ваших металлических предметов. Поговорим о том, что такое коррозия и каковы ее причины. Если вы не знаете всего об этом сейчас, то вы узнаете, прочитав эту статью.

Что такое коррозия?

Коррозия – это естественный процесс, который переводит металлы в химически стабильную или окисленную форму. Это постепенное разрушение металла посредством химических или электрохимических реакций. Они происходят между металлом и окружающей средой.

 

Каковы три причины коррозии?

Металлы подвержены коррозии, что сокращает срок их службы. Вот некоторые из наиболее распространенных причин коррозии.

 

Погодные условия

Основной причиной коррозии большинства металлов является воздействие погодных условий. Поэтому, если вы держите свои металлические предметы на открытом воздухе на открытом воздухе, они будут подвергаться коррозии. Поскольку они подвергаются воздействию таких элементов окружающей среды, как вода, ветер и влага, они быстро окисляются. Дождь и слишком много солнца также могут вызвать коррозию. Поэтому рекомендуется хранить ваши металлы в помещении или, по крайней мере, в сухих местах, чтобы они были защищены от влаги. Чем суше вы храните свои металлы, тем больше вы сможете продлить их жизнь.

 

Регионы

Ваши металлические предметы будут подвергаться коррозии быстрее, если вы живете в прибрежных районах. Если вы живете в прибрежных районах, ваши металлические предметы будут подвергаться коррозии быстрее. Соленая морская вода, слишком большая влажность и сырость в воздухе – серьезный враг металлических предметов. Поэтому, если вы держите свои металлы необработанными или подвергаете их воздействию элементов, они будут подвержены коррозии. Точно так же очень теплый или очень холодный климат также оказывает аналогичное влияние на коррозию металлов.

 

Пренебрежение

Другой распространенной причиной коррозии является небрежность. Если вы не будете должным образом заботиться о своих металлических предметах, от транспортных средств до инструментов и механизмов, вы обнаружите, что они быстро подвергаются коррозии. Очень важно содержать металлические предметы в чистоте и правильно ухаживать за ними, чтобы они не подвергались коррозии. Паркуйте свои автомобили в помещении, очищайте инструменты, как только вы их использовали, чтобы убедиться, что они больше не мокрые. В заключение, чем больше вы сможете сохранить ваши металлические предметы сухими, тем больше они будут свободны от коррозии.

 

Следите за причинами коррозии и предотвращайте потери

Если вы хотите защитить свои металлические предметы от коррозии, важно знать и понимать, что именно вызывает коррозию. Зная причины коррозии, вы сможете эффективно предотвратить ее поедание металлических предметов: от транспортных средств до небольших металлических инструментов.

Защитите свои металлы от коррозии, защищая их от упомянутых выше причин коррозии. Используйте многоразовое средство WD-40, так как оно оставит слой на металлических предметах, который поможет предотвратить коррозию. Перед этим всегда проверяйте рекомендации производителя.

Посетите наш веб-сайт для получения дополнительной информации, будь то советы и рекомендации или вы просто хотите узнать о нашей продукции, вы можете найти все, что здесь.

Отказ от ответственности

Варианты использования, показанные и описанные для универсального продукта WD-40, были предоставлены компании WD-40 самими пользователями. Эти виды использования не были протестированы компанией WD-40 и не являются рекомендацией или предложением для использования компанией WD-40. При использовании продуктов компании WD-40 следует руководствоваться здравым смыслом. Всегда следуйте инструкциям и обращайте внимание на любые предупреждения, напечатанные на упаковке.

Последние посты

Адвайт

29 сентября 2021 г.

Адвайт

28 августа 2021 г.

Адвайт

28 августа 2021 г.

Адвайт

28 августа 2021 г.

Нужен совет?

Приходите и откройте для себя все наши уроки по рукоделию, обслуживанию, авто и велосипедам!

Узнать больше

Управление согласием

Язык

Свяжитесь с нами

Pidilite Industries Regent Chambers, 7th Floor Jamnalal Bajaj Marg, 208 Nariman Point Mumbai 400 021, Индия

 

www.pidilite.com

1800-266-6066

[email protected]

© 2023 Компания WD-40.
Все права защищены

Что вызывает коррозию?

 

Что такое коррозия?

Коррозия – это естественный процесс, связанный с износом металлических компонентов. Согласно NACE International , коррозия — это «разрушение вещества (обычно металла) или его свойств из-за реакции с окружающей средой». В конечном итоге это может привести к серьезному повреждению вашего здания или приложения и может стать очень дорогостоящим ремонтом.

 

Как возникает коррозия

Коррозия — это электрохимическая реакция, которая проявляется в нескольких формах, таких как химическая коррозия и атмосферная коррозия, последняя из которых является наиболее распространенной формой. Когда кислотные вещества (включая воду) вступают в контакт с металлами, такими как железо и/или сталь, начинает образовываться ржавчина. Ржавчина является результатом коррозии стали после того, как частицы железа (Fe) подверглись воздействию кислорода и влаги (например, влажности, пара, погружения). Когда сталь подвергается воздействию воды, частицы железа теряются в кислых электролитах воды. Затем частицы железа окисляются, что приводит к образованию Fe⁺⁺. Когда образуется Fe⁺⁺, два электрона высвобождаются и текут через сталь к другой области стали, известной как катодная область.

Кислород заставляет эти электроны подниматься вверх и образовывать гидроксильные ионы (ОН). Ионы гидроксила реагируют с FE⁺⁺ с образованием водного оксида железа (FeOH), более известного как ржавчина. Там, где были пораженные частицы железа, теперь образовалась коррозионная ямка, а то место, где они сейчас находятся, называется продуктом коррозии (ржавчиной).

Коррозия может происходить с любой скоростью, в зависимости от среды, в которой находится металл. Однако, поскольку атмосферная коррозия широко распространена, рекомендуется принимать эффективные меры предосторожности, когда речь идет о предотвращении коррозии.

 

Это ржавый бак.

 

Удаление и обработка ржавчины

В зависимости от ситуации и применения вы можете обработать участок, подвергшийся коррозии. Если пораженный участок небольшой и поддается лечению, вам могут потребоваться некоторые инструменты и продукты для его удаления. Начните с удаления ржавчины с металла с помощью таких инструментов, как шлифовальный круг или игольчатый пистолет. Будьте осторожны, чтобы не нанести дополнительных повреждений металлу.

Для больших коррозионно-коррозионных участков может потребоваться постоянное защитное покрытие, такое как антикоррозионное защитное покрытие SI-COAT компании CSL. Вы также захотите потратить это время, чтобы посмотреть на приложение в целом на наличие других преждевременных признаков коррозии.

Как предотвратить коррозию?

Одним из лучших способов предотвращения коррозии является нанесение антикоррозионного защитного покрытия . Защитное покрытие защищает подложку, предотвращая контакт подложки с агрессивными средами (атмосферными, химическими и т. д.). Здесь, в CSL Silicones Inc, мы предлагаем два вида антикоррозионных защитных покрытий (один из них — экологически безопасный вариант с низким содержанием летучих органических соединений!), которые легко наносятся с помощью всего лишь одного слоя. Si-COAT® 579 Защитное покрытие AC экономично и обеспечивает длительную защиту практически любой поверхности.

Покрытия экологически безопасны, обладают превосходной термостойкостью (могут выдерживать температуры от -76°F до 392°F), не мелеют и не выгорают, имеют малослойную пленку, требуют нанесения только одного слоя и имеют превосходная стойкость к УФ-излучению.