Коррозия металла: почему ржавеет кузов и как с этим бороться. Ржавый металл
Коррозия металла – как бороться со ржавчиной? + Видео
1 Разновидности ржавления
Коррозия металла становится серьезной проблемой при строительстве, в быту и на производствах. Чаще всего конструкторы предусматривают защиту металлических поверхностей от ржавчины, но иногда ржавление происходит на незащищенных поверхностях и на специально обработанных деталях.
Металлические сплавы лежат в основе жизнедеятельности человека, они окружают его практически везде: в быту, на работе, в процессе отдыха. Не всегда люди замечают металлические вещи и детали, но они постоянно им сопутствуют. Различные сплавы и чистые металлы являются самыми производимыми веществами на нашей планете. Современная промышленность выпускает различные сплавы в 20 раз больше (по массе), чем все остальные материалы. Несмотря на то что металлы считаются одними из наиболее прочных веществ на Земле, они могут разрушаться и терять свои характеристики в результате процессов ржавления. Под воздействием воды, воздуха и других факторов происходит процесс окисления металлов, который и называют коррозией. Несмотря на то что корродировать может не только металл, но и каменные породы, ниже будут рассмотрены процессы, связанные именно с металлами. Здесь стоит обратить внимание на то, что некоторые сплавы или металлы больше подвержены коррозии, чем другие. Это обусловлено скоростью протекания процесса окисления.
Процесс окисления металлов
Рекомендуем ознакомиться
Самое распространенное вещество в сплавах - это железо. Коррозия железа описывается следующим химическим уравнением: 3O2+2h3O+4Fe=2Fe2O3. h3O. Полученный в результате оксид железа и является той рыжей ржавчиной, портящей предметы. Но рассмотрим виды коррозии:
- Водородная коррозия. На металлических поверхностях практически не встречается (хотя теоретически возможна). В связи с этим описываться не будет.
- Кислородная коррозия. Аналогична водородной.
- Химическая. Реакция происходит из-за воздействия металла с каким-либо фактором (например, воздухом 3O2+4Fe=2Fe2O3) и протекает без образования электрохимических процессов. Так, после воздействия кислорода с поверхностью появляется оксидная пленка. На некоторых металлах такая пленка достаточно прочна и не только защищает элемент от разрушительных процессов, но и повышает его прочность (например, алюминий или цинк). На некоторых металлах такая пленка очень быстро отслаивается (разрушается), например, у натрия или калия. А большинство металлов разрушаются достаточно медленно (железо, чугун и т.д.). Так, например, происходит коррозия чугуна. Более часто ржавление происходит при контакте сплава с серой, кислородом, хлором. Из-за химической коррозии ржавеют сопла, арматура и т.д.
- Электрохимическая коррозия железа. Данный вид ржавления происходит в средах, которые проводят электричество (проводники). Время разрушения различных материалов при электрохимических реакциях разное. Электрохимические реакции наблюдаются в случаях контакта металлов, которые находятся на расстоянии в ряду напряженности. Например, изделие изготовленное из стали, имеет медные напайки/крепления. При попадании воды на соединения медные части будут катодами, а сталь - анодом (каждая точка имеет свой электрический потенциал). Скорость протекания таких процессов зависит от количества и состава электролита. Для протекания реакций нужно наличие 2 разных металлов и электропроводящей среды. При этом разрушение сплавов прямо пропорционально зависит от силы тока. Чем больше ток, тем быстрее реакция, чем быстрее реакция, тем быстрее разрушение. В некоторых случаях катодами служат примеси сплава.
Электрохимическая коррозия железа
Также стоит отметить подвиды, которые бывают при ржавлении (описывать не будем, только перечислим): подземная, атмосферная, газовая, при разных видах погружения, сплошная, контактная, вызываемая трением и т.д. Все подвиды можно отнести к химическому или электрохимическому ржавлению.
2 Что наиболее часто ржавеет и как от этого предохраняться
При строительстве часто встречается коррозия арматуры и сварных конструкций. Коррозия часто происходит из-за несоблюдения правил хранения материала или невыполнения работ по обработке прутьев. Коррозия арматуры довольно опасна, поскольку арматуру закладывают для усиления конструкций, и в результате разрушения прутьев возможен обвал. Коррозия сварных швов не менее опасно, чем коррозия арматуры. Это также значительно ослабит шов и может привести к разрыву. Есть достаточно много примеров, когда ржавчина на силовых конструкциях приводит к обрушению помещений.
Другие часто встречающиеся в быту случаи ржавления - порча бытовых орудий труда (ножей, столовых приборов, инструмента), порча металлоконструкций, порча средств передвижения (как наземных, так и воздушных и водных) и т.д.
Пожалуй, самые часто встречающиеся ржавые вещи - это ключи, ножи и инструменты. Все эти предметы подвергаются ржавлению из-за того, что трением снимается защитное покрытие, которое оголяет основу.
Основа подвергается процессам разрушения из-за контактов с агрессивными средами (особенно ножи и инструменты).
Разрушения из-за контактов с агрессивными средами
Кстати, разрушения вещей, которые часто используются в быту, можно наблюдать практически повсеместно и регулярно, в то же время некоторые металлические предметы или конструкции могут простоять ржавыми десятилетия и будут исправно выполнять свои функции. Например, ножовка, которой часто пилили бревна и оставили на месяц в сарае, быстро проржавеет и может сломаться в процессе работы, а столб с дорожным знаком может простоять десять, а то и более лет ржавым и не разрушится.
Поэтому все металлические вещи следует защищать от коррозии. Методов защиты несколько, но все это химия. Выбор такой защиты зависит от типа поверхности и действующего на нее разрушительного фактора.
Для этого поверхность тщательно очищают от грязи и пыли, для того чтобы исключить возможность непопадания защитного покрытия на поверхность. Затем ее обезжиривают (для некоторых типов сплава или металла и для некоторых защитных покрытий это является необходимым), после чего наносят защитный слой. Наиболее часто защиту обеспечивают лакокрасочные материалы. В зависимости от металла и факторов используются разные лаки, краски и грунты.
Другой вариант - нанесение тонкого защитного слоя из другого материала. Обычно этот способ практикуется на производстве (например, оцинковка). В итоге потребителю практически ничего не требуется делать после приобретения вещи.
Нанесение тонкого защитного слоя
Другой вариант - создание специальных сплавов, которые не окисляются (например, нержавейка), однако они не гарантируют 100% защиты, более того, некоторые вещи из таких материалов окисляются.
Важными параметрами защитных слоев являются толщина, срок службы и скорость разрушения под активным неблагоприятным воздействием. При нанесении защитного покрытия крайне важно точно вписаться в допустимую толщину слоя. Обычно производители лакокрасочных материалов указывают его на упаковке. Так, если слой будет больше максимально допустимого, то это вызовет перерасход лака (краски), и слой может разрушаться под сильным механическим воздействием, более тонкий слой может стираться и сократить срок защиты основы.
Правильно выбранный защитный материал и правильно нанесенный на поверхность гарантирует на 80% то, что деталь не будет подвержена коррозии.
3 Что делать, если ржавчина уже есть
Многие люди в быту не задумываются над тем, как защитить свои вещи ото ржи. И получают проблему в виде испорченного предмета. Как правильно решить эту проблему?
Удаление ржавчины с детали
Для того чтобы произвести восстановление вещи или детали от ржавчины, первым делом следует снять весь рыжий налет до чистой поверхности. Он снимается с помощью наждачной бумаги, напильников, сильными реагентами (кислотами или щелочами), но особую славу в этом заслужили напитки типа «Кока-Колы». Для этого вещь погружают полностью в емкость с чудо-жидкостью и оставляют на некоторое время (от нескольких часов до нескольких суток - время зависит от вещи и поврежденной площади).
После того как поверхность очищена, выполняются абсолютно все процедуры по защите от коррозии. То есть на поверхность наносят защитные лакокрасочные покрытия, напыления или хромируют. Главное во всей процедуре - это полностью очистить поврежденное место от ржавчины.
4 Почему надо бороться со ржавчиной
Многие люди часто не обращают внимание на рыжие пятна и на испорченные вещи. Ими продолжают работать, а после окончательного разрушения приобретают новые. На самом деле это дополнительные траты бюджета, в данном случае семейного.
Рыжие пятна на стальных изделиях
Согласно данным ООН, каждая страна в год теряет от 0,5 до 7-8% валового национального продукта из-за коррозии. Парадокс заключается в том, что менее развитые страны теряют меньше, чем развитые. А 30% всех выпускаемых стальных изделий на планете идет на замену проржавевшим. Поэтому настоятельно рекомендуется отнестись к этой проблеме серьезно.
tutmet.ru
Ржавый металл (кортен) в частной архитектуре
Коллекция примеров использования кортена (ржавого металла) в частной архитектуре и дизайне.
Ржавчина — это главный недостаток железа, с которым люди борются всё время с момента, когда научились его использовать в своих целях. И только в 21 веке архитекторы и дизайнеры превратили этот минус в плюс, начав использовать ржавый металл как эффектный отделочный и декоративный.
Лучшим вариантом является кортеновская сталь (англ. COR-TEN steel — легированная сталь, COR-TEN — зарегистрированная торговая марка United States Steel Corporation (USS). Иногда называется «Corten steel»). Сейчас это собственное имя становится нарицательным. Сплав разработан с целью исключить необходимость покраски при эксплуатации за счет повышенной стойкости к атмосферной коррозии.
Эта сталь ржавеет, как и другие углеродистые марки, но наряду со ржавчиной образуется и окисная пленка, которая резко замедляет темпы последующей коррозии. Таким образом, сама ржавчина и выполняет защитную функцию от дальнейшего разрушения металла. Образующийся оттенок зависит от климатических условий местности. Но стоит знать, что не в любом регионе имеет смысл использовать эту марку стали. В сыром климате, районах с большим количеством осадков или постоянными туманами будет отсутствовать поочередная смена влажных и сухих циклов, что не позволит нормально сформироваться защитному слою. А вот в сухом климате недостаток дождей можно компенсировать искусственным поливом поверхности стали. В тоже время по разным причинам, от задумки дизайнера до невозможности приобрести именно такую сталь, нередко используются и обычные листы чёрного металла.
Представляем проекты домов, в которых использован ржавый металл (кортен):
.
www.magazindomov.ru
Как заржавить металл
1. Убедитесь, что металл, с которым вы работаете, ржавеет. Ржавеют только металлы, содержащие железо, а некоторые сплавы железа ржавеют медленно или вовсе не ржавеют. Нержавеющую сталь, сплав железа и хрома очень трудно заржавить. Чугун или кованое железо ржавеют лучше.
2. Налейте немного хлористоводородной кислоты в пластиковую бутылку. Раствор хлороводородной кислоты в низких концентрациях широкодоступен в хозяйственных магазинах и обычно называется соляной кислотой. Осторожно налейте около 60 мл кислоты в прочный пластиковый флакон. При этом необходимо использовать резиновые перчатки и защитные очки.
3. Растворите небольшое количество меди в соляной кислоте. Растворив медь в кислоте, вы получите раствор, который ускорит процесс ржавления. Легче всего растворить медь в кислоте, свернув короткий отрезок медного провода в катушку и погрузив его в кислоту на период около одной недели.
Когда вы погрузили медь в кислоту, не закрывайте бутылку плотно. Газы, выделяемые в ходе химической реакции, создают давление внутри бутылки. Кроме того, убедитесь, что четко обозначили бутылку и храните ее в недоступном для детей и домашних животных месте.
Также можно использовать медные монеты. Убедитесь, что монета содержит медь в достаточном количестве. Например, монеты США, выпущенные после 1982 года, содержат только 2,5 процента меди. Однако, пенни, сделанные до 1982 года, состоят из меди на 95 процентов.
4. Разведите раствор кислоты и меди с водой. После того, как немного меди растворилось в кислоте, используя защитные перчатки, осторожно удалите медь из раствора. Когда вы достали медь из раствора, можете ее выбросить. Разведите кислоту с водой в соотношении примерно 1 часть кислоты к 50 частям воды. Если вы использовали 60 мл соляной кислоты, вы должны разбавить ее с 3,8 л воды.
5. Тщательно очистите сталь или железо. Раствор кислоты и меди лучше работает, если металл будет очень чистым. Существуют доступные на рынке продукты, предназначенные для очистки метала от окалины или коррозии, однако, как правило, вполне достаточно вымыть металл водой с мылом.
6. Нанесите раствор кислоты. Нанесите тонкий слой раствора на поверхность металла и дайте ему высохнуть на воздухе. Кислоту можно наносить распылителем или кистью для краски, однако она быстро разъест любые металлические части распылителя. Используйте защитные перчатки и защитные очки при применении раствора кислоты и работайте в хорошо проветриваемом помещении, предпочтительно на открытом воздухе.
7. Дайте металлу заржаветь. В течение часа вы должны увидеть на металле заметную ржавчину. Не нужно вытирать или смывать раствор кислоты, он выветрится естественным путем. Если вы хотите получить более толстый слой ржавчины, нанесите раствор кислоты еще один раз.
8. Готово.
Метод 2 из 4: Уксус и отбеливатель
1. Убедитесь, что ваш металл непокрыт грунтовкой или герметиком. Этот метод лучше всего работает для оловянных или железных изделий. После того как вы осмотрели изделие, смешайте в большой пластиковый емкости одну часть уксуса с двумя частями хлорной извести. Количество ингредиентов, которые вы используете, зависит от размера предмета, который вы собираетесь заржавить.
2. Поместите металл в емкость. Убедитесь, что он полностью погружен, если не хотите чтобы заржавела только часть металла. Держите его в растворе около тридцати минут. За это время на металле должен появиться потрескавшийся слой ржавчины.
3. Высушите предмет с помощью бумажного полотенца. Можно воспользоваться и обычным полотенцем, если не боитесь его окрасить. Кстати, если использовать для вытирания бумажные полотенца, то в конце получатся очень симпатичные полотенца с ржавым оттенком. Утилизируйте раствор уксуса и отбеливателя, вылив его в слив.
4. Дождитесь, пока предмет полностью высохнет, прежде чем делать с ним что-либо. Убедитесь, что метал полностью сухой, перед тем, как дотрагиваться до него, чтобы не подвергать вашу кожу контакту с большим количеством хлорки. Когда предмет высохнет, сотрите ржавчину до необходимой степени. Некоторые люди предпочитают толстый слой ржавчины, в то время как другим нравится легкая коррозия на металле.
5. Используйте грунтовку в аэрозоле, чтобы закрепить ржавчину на предмете. Обычно для этого хорошо подходит матовый спрей герметик. Вы можете приобрести такие спреи в местном хозяйственном магазине.
Метод 3 из 4: Перекись и соль
1. Выберите для работы хорошо проветриваемое помещение. Использование перекиси может быть опасным, если слишком много ее вдыхать. Выберите металл. Этот метод подойдет как для железа, так и для олова.
2. Налейте перекись в бутылку с распылителем. С помощью распылителя намного проще нанести перекись на металл. Опрыскайте металл значительным количеством пероксида. Применение большего количества перекиси ускорит процесс ржавления.
3. Посыпьте металл солью. Нужно делать это в то время, когда перекись еще влажная. Процесс ржавления начнется почти сразу же и будет легко заметен. Вы можете использовать больше или меньше соли, в зависимости от того, насколько толстый слой ржавчины хотите получить.
4. Дайте металлу высохнуть на свежем воздухе. В отличие от использования раствора отбеливателя и уксуса, металл должен высохнуть естественным образом на воздухе. Если вы протрете соль, когда перекись еще влажная, то нарушите процесс ржавления, и ржавчина образует неравномерные пятна на металле. После высыхания сотрите соль и полюбуйтесь вашей работой.
5. Экспериментируйте с этим методом. Только что вы прочитали основы того, как использовать перекись и соль, чтобы заржавить металл, однако при использовании этого метода нет предела совершенству. Сотрите соль, а затем снова распылите перекись на металл. Пробуйте наносить разное количество соли или окунуть металл в воду, как только он высохнет. Вода придаст ржавчине более гладкую структуру.
Метод 4 из 4: Уксус и перекись
1 Защитите рабочую поверхность, если это необходимо.2 Разложите металлические предметы.3 Распылите перекись водорода на металл.4 Сразу же распылите белый уксус на металлические предметы.5 Дайте металлу заржаветь до конца дня.
Предупреждения
При работе с соляной кислотой, отбеливателем или перекисью всегда соблюдайте осторожность. Даже в низких концентрациях эти химические вещества могут вызвать раздражение кожи или слизистой оболочки.
Что вам понадобится
Раствор кислоты и меди
Железо или его сплавРезиновые перчаткиЗащитные очкиСоляная кислотаМерная ложкаПластиковая бутылкаМедный проводКанистраВодаМылоТканьРаспылитель или кисть
Раствор отбеливателя и уксуса
Бытовой отбеливательУксусПластиковая емкость для смешиванияБумажные полотенца
Раствор перекиси и соли
Перекись водородаПоваренная сольРаспылитель
eoc.by
Коррозия металлов. Почему ржавеют автомобильные кузова?
Коррозия металлов, как известно, приносит много бед. Уж не вам ли, уважаемые автовладельцы, объяснять, чем она грозит: дай ей волю, так от машины одни покрышки останутся. Поэтому, чем раньше начнется борьба с этим бедствием, тем дольше проживет автомобильный кузов.
Чтобы быть успешными в борьбе с коррозией, необходимо выяснить, что же это за «зверь» и понять причины ее возникновения.
Сегодня вы узнаете
Есть ли надежда?
Ущерб, наносимый человечеству коррозией, колоссален. По разным данным коррозия «съедает» от 10 до 25% мировой добычи железа. Превращаясь в бурый порошок, оно безвозвратно рассеивается по белому свету, в результате чего не только мы, но и наши потомки остаемся без этого ценнейшего конструкционного материала.
Но беда не только в том, что теряется металл как таковой, нет — разрушаются мосты, машины, крыши, памятники архитектуры. Коррозия не щадит ничего.
Неизлечимо больна та же Эйфелева башня — символ Парижа. Изготовленная из обычной стали, она неизбежно ржавеет и разрушается. Башню приходится красить каждые 7 лет, отчего ее масса каждый раз увеличивается на 60-70 тонн.
К сожалению, полностью предотвратить коррозию металлов невозможно. Ну, разве что полностью изолировать металл от окружающей среды, например поместить в вакуум. 🙂 Но какой прок от таких «консервированных» деталей? Металл должен «работать». Поэтому единственным способом защиты от коррозии является поиск путей ее замедления.
В незапамятные времена для этого применяли жир, масла, позднее начали покрывать железо другими металлами. Прежде всего, легкоплавким оловом. В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) и римского ученого Плиния-старшего уже есть упоминания о применении олова для защиты железа от коррозии.
Интересный случай произошел в 1965 году на Международном симпозиуме по борьбе с коррозией. Некий индийский ученый рассказал об обществе по борьбе с коррозией, которое существует около 1600 лет и членом которого он является. Так вот, полторы тысячи лет назад это общество принимало участие в постройке храмов Солнца на побережье у Конарака. И несмотря на то, что эти храмы некоторое время были затоплены морем, железные балки прекрасно сохранились. Так что и в те далекие времена люди знали толк в борьбе с коррозией. Значит, не все так безнадежно.
Что такое коррозия?
Слово «коррозия» происходит от латинского «corrodo – грызу». Встречаются ссылки и на позднелатинское «corrosio – разъедание». Но так или иначе:
Коррозия – это процесс разрушения металла в результате химического и электрохимического взаимодействия с окружающей средой.
Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, ей также подвергаются бетон, камень, керамика, дерево, пластмассы. Применительно к полимерным материалам, правда, чаще используется термин деструкция или старение.
Коррозия и ржавчина — не одно и то же
В определении коррозии абзацем выше не зря выделено слово «процесс». Дело в том, коррозию частенько отождествляют с термином «ржавчина». Однако это не синонимы. Коррозия — это именно процесс, в то время как ржавчина — один из результатов этого процесса.
Также стоит отметить, что ржавчина — продукт коррозии исключительно железа и его сплавов (таких как сталь или чугун). Поэтому, когда говорим «ржавеет сталь», мы подразумеваем, что ржавеет железо в ее составе.
Если ржавчина относится только к железу, значит другие металлы не ржавеют? Не ржавеют, но это не значит, что они не корродируют. Просто продукты коррозии у них другие.
Например, медь, корродируя, покрывается красивым по цвету зеленоватым налетом (патиной). Серебро на воздухе тускнеет — это на его поверхности образуется налет сульфида, чья тонкая пленка придает металлу характерную розоватую окраску.
Патина — продукт коррозии меди и ее сплавов
Механизм протекания коррозионных процессов
Разнообразие условий и сред, в которых протекают коррозионные процессы, очень широко, поэтому сложно дать единую и всеобъемлющую классификацию встречающихся случаев коррозии. Но не смотря на это, все коррозионные процессы имеют не только общий результат — разрушение металла, но и единую химическую сущность — окисление.
Упрощенно окисление можно назвать процессом обмена веществ электронами. Когда одно вещество окисляется (отдает электроны), другое, наоборот, восстанавливается (получает электроны).
Например, в реакции…
… атом цинка теряет два электрона (окисляется), а молекула хлора присоединяет их (восстанавливается).
Частицы, которые отдают электроны и окисляются, называются восстановителями, а частицы, которые принимают электроны и восстанавливаются, называются окислителями. Два этих процесса (окисление и восстановление) взаимосвязаны и всегда протекают одновременно.
Такие вот реакции, которые в химии называются окислительно-восстановительными, лежат в основе любого коррозионного процесса.
Естественно, склонность к окислению у разных металлов неодинакова. Чтобы понять, у каких она больше, а у каких меньше, вспомним школьный курс химии. Было там такое понятие как электрохимический ряд напряжений (активности) металлов, в котором все металлы расположены слева направо в порядке повышения «благородности».
Так вот, металлы, расположенные в ряду левее, более склонны к отдаче электронов (а значит и к окислению), чем металлы, стоящие правее. Например, железо (Fe) больше подвержено окислению, чем более благородная медь (Cu). Отдельные металлы (например, золото), могут отдавать электроны только при определенных экстремальных условиях.
К ряду активности вернемся немного позднее, а сейчас поговорим об основных видах коррозии.
Виды коррозии
Как уже говорилось, критериев классификация коррозионных процессов существует множество. Так, различают коррозию по виду распространения (сплошная, местная), по типу коррозионной среды (газовая, атмосферная, жидкостная, почвенная), по характеру механических воздействий (коррозионное растрескивание, явление Фреттинга, кавитационная коррозия) и так далее.
Но основным способом классификации коррозии, позволяющим наиболее полно объяснить все тонкости этого коварного процесса, является классификация по механизму протекания.
По этому критерию различают два вида коррозии:
- химическую
- электрохимическую
Химическая коррозия
Химическая коррозия отличается от электрохимической тем, что протекает в средах, не проводящих электрический ток. Поэтому при такой коррозии разрушение металла не сопровождается возникновением электрического тока в системе. Это обычное окислительно-восстановительное взаимодействие металла с окружающей средой.
Наиболее типичным примером химической коррозии является газовая коррозия. Газовую коррозию еще называют высокотемпературной, поскольку обычно она протекает при повышенных температурах, когда возможность конденсации влаги на поверхности металла полностью исключена. К такому виду коррозии можно отнести, например, коррозию элементов электронагревателей или сопел ракетных двигателей.
Скорость химической коррозии зависит от температуры — при ее повышении коррозия ускоряется. Из-за этого, например, в процессе производства металлического проката, во все стороны от раскаленной массы разлетаются огненные брызги. Это с поверхности металла скалываются частички окалины.
Окалина — типичный продукт химической коррозии, — оксид, возникающий в результате взаимодействия раскаленного металла с кислородом воздуха.
Помимо кислорода и другие газы могут обладать сильными агрессивными свойствами по отношению к металлам. К таким газам относятся диоксид серы, фтор, хлор, сероводород. Так, например, алюминий и его сплавы, а также стали с высоким содержанием хрома (нержавеющие стали) устойчивы в атмосфере, которая содержит в качестве основного агрессивного агента кислород. Но картина кардинально меняется, если в атмосфере присутствует хлор.
В документации к некоторым антикоррозионным препаратам химическую коррозию иногда называют «сухой», а электрохимическую — «мокрой». Однако химическая коррозия может протекать и в жидкостях. Только в отличие от электрохимической коррозии эти жидкости — неэлектролиты (т.е. не проводящие электрический ток, например спирт, бензол, бензин, керосин).
Примером такой коррозии является коррозия железных деталей двигателя автомобиля. Присутствующая в бензине в качестве примесей сера взаимодействует с поверхностью детали, образуя сульфид железа. Сульфид железа очень хрупок и легко отслаивается, освобождая свежую поверхность для дальнейшего взаимодействия с серой. И так, слой за слоем, деталь постепенно разрушается.
Электрохимическая коррозия
Если химическая коррозия представляет собой не что иное, как простое окисление металла, то электрохимическая — это разрушение за счет гальванических процессов.
В отличие от химической, электрохимическая коррозия протекает в средах с хорошей электропроводностью и сопровождается возникновением тока. Для «запуска» электрохимической коррозии необходимы два условия: гальваническая пара и электролит.
В роли электролита выступает влага на поверхности металла (конденсат, дождевая вода и т.д.). Что такое гальваническая пара? Чтобы понять это, вернемся к ряду активности металлов.
Смотрим. Cлева расположены более активные металлы, справа — менее активные.
Если в контакт вступают два металла с различной активностью, они образуют гальваническую пару, и в присутствии электролита между ними возникает поток электронов, перетекающих от анодных участков к катодным. При этом более активный металл, являющийся анодом гальванопары, начинает корродировать, в то время как менее активный коррозии не подвергается.
Схема гальванического элемента
Для наглядности рассмотрим несколько простых примеров.
Допустим, стальной болт закреплен медной гайкой. Что будет корродировать, железо или медь? Смотрим в ряд активности. Железо более активно (стоит левее), а значит именно оно будет разрушаться в месте соединения.
Стальной болт — медная гайка (корродирует сталь)
А если гайка алюминиевая? Снова смотрим в ряд активности. Здесь картина меняется: уже алюминий (Al), как более активный металл, будет терять электроны и разрушаться.
Таким образом, контакт более активного «левого» металла с менее активным «правым» усиливает коррозию первого.
В качестве примера электрохимической коррозии можно привести случаи разрушения и затопления кораблей, железная обшивка которых была скреплена медными заклепками. Также примечателен случай, который произошел в декабре 1967 года с норвежским рудовозом «Анатина», следовавшим из Кипра в Осаку. В Тихом океане на судно налетел тайфун и трюмы заполнились соленой водой, в результате чего возникла большая гальваническая пара: медный концентрат + стальной корпус судна. Через некоторое время стальной корпус судна начал размягчаться и оно вскоре подало сигнал бедствия. К счастью, экипаж был спасен подоспевшим немецким судном, а сама «Анатина» кое-как добралась до порта.
Олово и цинк. «Опасные» и «безопасные покрытия
Возьмем еще пример. Допустим, кузовная панель покрыта оловом. Олово — очень стойкий к коррозии металл, кроме того, оно создает пассивный защитный слой, ограждая железо от взаимодействия с внешней средой. Значит, железо под слоем олова находится в целости и сохранности? Да, но только до тех пор, пока слой олова не получит повреждение.
А коль уж такое случается, между оловом и железом тут же возникает гальваническая пара, и железо, являющееся более активным металлом, под воздействием гальванического тока начнет корродировать.
Кстати, в народе до сих пор ходят легенды о якобы «вечных» луженых кузовах «Победы». Корни этой легенды таковы: ремонтируя аварийные машины, мастера использовали паяльные лампы для нагрева. И вдруг, ни с того ни с сего, из-под пламени горелки начинает «рекой» литься олово! Отсюда и пошла молва, что кузов «Победы» был полностью облужен.
На самом деле все гораздо прозаичнее. Штамповая оснастка тех лет была несовершенной, поэтому поверхности деталей получались неровными. Вдобавок тогдашние стали не годились для глубокой вытяжки, и образование морщин при штамповке стало обычным делом. Сваренный, но еще не окрашенный кузов приходилось долго готовить. Выпуклости сглаживали наждачными кругами, а вмятины заполняли оловяным припоем, особенно много которого было вблизи рамки ветрового стекла. Только и всего.
Ну, а так ли «вечен» луженый кузов, вы уже знаете: он вечен до первого хорошего удара острым камешком. А их на наших дорогах более чем достаточно.
А вот с цинком картина совсем иная. Здесь, по сути, мы бьем электрохимическую коррозию ее же оружием. Защищающий металл (цинк) в ряду напряжений стоит левее железа. А значит при повреждении будет разрушаться уже не сталь, а цинк. И только после того, как прокорродирует весь цинк, начнет разрушаться железо. Но, к счастью, корродирует он очень и очень медленно, сохраняя сталь на долгие годы.
а) Коррозия луженой стали: при повреждении покрытия разрушается сталь. б) Коррозия оцинкованной стали: при повреждении покрытия разрушается цинк, защищая от коррозии сталь.
Покрытия, выполненные из более активных металлов называются «безопасными», а из менее активных — «опасными». Безопасные покрытия, в частности оцинковка, давно и успешно применяются как способ защиты от коррозии автомобильных кузовов.
Почему именно цинк? Ведь помимо цинка в ряду активности относительно железа более активными являются еще несколько элементов. Здесь подвох вот в чем: чем дальше в ряду активности находятся друг от друга два металла, тем быстрее разрушение более активного (менее благородного). А это, соответственно, сокращает долговечность антикоррозионной защиты. Так что для автомобильных кузовов, где помимо хорошей защиты металла важно достичь и продолжительного срока действия этой защиты, оцинковка подходит как нельзя лучше. Тем более, что цинк доступен и недорог.
Кстати, а что будет, если покрыть кузов, например, золотом? Во-первых, будет ох как дорого! 🙂 Но даже если золото стало бы самым дешевым металлом, такого делать нельзя, поскольку оно окажет нашей «железке» плохую услугу.
Золото ведь стоит очень далеко от железа в ряду активности (дальше всего), и при малейшей царапине железо вскоре превратится в груду ржавчины, покрытую золотой пленкой.
Автомобильный кузов подвергается воздействию как химической, так электрохимической коррозии. Но главная роль все же отводится электрохимическим процессам.
Ведь, чего греха таить, гальванических пар в автомобильном кузове воз и маленькая тележка: это и сварные швы, и контакты разнородных металлов, и посторонние включения в листовом прокате. Не хватает только электролита, чтобы «включить» эти гальванические элементы.
А электролит тоже найти легко — хотя бы влага, содержащаяся в атмосфере.
Кроме того, в реальных условиях эксплуатации оба вида коррозии усиливаются множеством других факторов. Поговорим о главных из них поподробнее.
Факторы, влияющие на коррозию автомобильного кузова
Металл: химический состав и структура
Конечно, если бы автомобильные кузова изготавливались из технически чистого железа, их коррозионная стойкость была бы безупречной. Но к сожалению, а может быть и к счастью, это невозможно. Во-первых, такое железо для автомобиля слишком дорого, во-вторых (что важнее) — недостаточно прочно.
Впрочем, не будем о высоких идеалах, а вернемся к тому, что имеем. Возьмем, к примеру, сталь марки 08КП, широко применяемую в России для штамповки кузовных элементов. При изучении под микроскопом эта сталь представляет собой следующее: мелкие зерна чистого железа перемешаны с зернами карбида железа и другими включениями.
Как вы уже догадались, подобная структура порождает множество микрогальванических элементов, и как только в системе появится электролит, коррозия потихоньку начнет свою разрушительную деятельность.
Интересно, что процесс коррозии железа ускоряется под действием серосодержащих примесей. Обычно она попадает в железо из каменного угля при доменной выплавке из руд. Кстати, в далеком прошлом для этой цели использовался не каменный, а древесный уголь, практически не содержащий серы.
В том числе и по этой причине некоторые металлические предметы древности за свою многовековую историю практически не пострадали от коррозии. Взгляните, к примеру, на эту железную колонну, которая находится во дворе минарета Кутуб-Минар в Дели.
Она стоит уже 1600 (!) лет, и хоть бы что. Наряду с низкой влажностью воздуха в Дели, одной из причин такой поразительной коррозионной стойкости индийского железа является, как раз-таки, низкое содержание в металле серы.
Так что в рассуждениях на манер «раньше металл был чище и кузов долго не ржавел», все-таки есть доля правды, и немалая.
Кстати, почему же тогда не ржавеют нержавеющие стали? А потому, что хром и никель, используемые в качестве легирующих компонентов этих сталей, стоят в электрохимическом ряду напряжений рядом с железом. Кроме того, при контакте с агрессивной средой они образуют на поверхности прочную оксидную пленку, предохраняющую сталь от дальнейшего корродирования.
Хромоникелевая сталь — наиболее типичная нержавейка, но кроме нее есть и другие марки нержавеющих сталей. Например, легкие нержавеющие сплавы могут включать алюминий или титан. Если вы были во Всероссийском выставочном центре, вы наверняка видели перед входом обелиск «Покорителям космоса». Он облицован пластинками из титанового сплава и на его блестящей поверхности нет ни единого пятнышка ржавчины.
Заводские кузовные технологии
Толщина листовой стали, из которой изготавливаются кузовные детали современного легкового автомобиля, составляет, как правило, менее 1 мм. А в некоторых местах кузова эта толщина — и того меньше.
Особенностью процесса штамповки кузовных панелей, да и вообще, любой пластической деформации металла, является возникновение в ходе деформации нежелательных остаточных напряжений. Эти напряжения незначительны, если шпамповочное оборудование не изношено, и скорости деформирования настроены правильно.
В противном случае в кузовную панель закладывается этакая «часовая бомба»: порядок расположения атомов в кристаллических зернах меняется, поэтому металл в состоянии механического напряжения корродирует интенсивнее, чем в нормальном состоянии. И, что характерно, разрушение металла происходит именно на деформированных участках (изгибах, отверстиях), играющих роль анода.
Кроме того, при сварке и сборке кузова на заводе в нем образуется множество щелей, нахлестов и полостей, в которых скапливается грязь и влага. Не говоря уже о сварных швах, образующих с основным металлом все те же гальванические пары.
Влияние окружающей среды при эксплуатации
Среда, в которой эксплуатируются металлические конструкции, в том числе и автомобили, с каждым годом становится все более агрессивной. В последние десятилетия в атмосфере повысилось содержание сернистого газа, оксидов азота и углерода. А значит, автомобили омываются уже не просто водичкой, а кислотными дождями.
Коль уж зашла речь о кислотных дождях, вернемся еще раз к электрохимическому ряду напряжений. Наблюдательный читатель подметил, что в него включен также и водород. Резонный вопрос: зачем? А вот зачем: его положение показывает, какие металлы вытесняют водород из растворов кислот, а какие — нет. Например, железо расположено левее водорода, а значит вытесняет его из растворов кислот, в то время как медь, стоящая правее, на подобный подвиг уже не способна.
Отсюда следует, что кислотные дожди для железа опасны, а для чистой меди — нет. А вот о бронзе и других сплавах на основе меди этого сказать нельзя: они содержат алюминий, олово и другие металлы, находящиеся в ряду левее водорода.
Замечено и доказано, что в условиях большого города кузова живут меньше. В этой связи показательны данные Шведского института коррозии (ШИК), установившего, что:
- в сельской местности Швеции скорость разрушения стали составляет 8 мкм в год, цинка — 0,8 мкм в год;
- для города эти цифры составляют 30 и 5 мкм в год соответственно.
Немаловажны и климатические условия, в которых эксплуатируется автомобиль. Так, в условиях морского климата коррозия активизируется примерно в два раза.
Влажность и температура
Насколько велико влияние влажности на коррозию мы можем понять на примере ранее упомянутой железной колонны в Дели (вспомним сухость воздуха, как одну из причин ее коррозионной стойкости).
Поговаривают, что один иностранец решил раскрыть тайну этого нержавеющего железа и каким-то образом отколол небольшой кусочек от колонны. Каково же было его удивление, когда еще на корабле по пути из Индии этот кусочек покрылся ржавчиной. Оказывается, на влажном морском воздухе нержавеющее индийское железо оказалось не таким уж и нержавеющим. Кроме того, аналогичную колонну из Конарака, расположенного поблизости моря, коррозия поразила очень сильно.
Скорость коррозии при относительной влажности до 65% сравнительно невелика, но когда влажность возрастает выше указанного значения — коррозия резко ускоряется, поскольку при такой влажности на металлической поверхности образуется слой влаги. И чем дольше поверхность остается влажной, тем быстрее распространяется коррозия.
Вот почему основные очаги коррозии всегда обнаруживаются в скрытых полостях кузова: cохнут-то они гораздо медленнее открытых частей. Как результат — в них образуются застойные зоны, — настоящий рай для коррозии.
Кстати, применение химических реагентов для борьбы с гололедом коррозии тоже на руку. Вперемешку с подтаявшими снегом и льдом антигололедные соли образуют очень сильный электролит, способный проникнуть куда угодно, в том числе и в скрытые полости.
Что касается температуры, то мы уже знаем, что ее повышение активизирует коррозию. По этой причине вблизи выхлопной системы следов коррозии всегда будет больше.
Доступ воздуха
Интересная все-таки вещь эта коррозия. Насколько интересна, настолько же и коварна. К примеру, не удивляйтесь, что блестящий стальной трос, с виду абсолютно не тронутый коррозией, внутри может оказаться проржавевшим. Так происходит из-за неравномерного доступа воздуха: в тех местах, где он затруднен, угроза коррозии больше. В теории коррозии это явление называется дифференциальной аэрацией.
Принцип дифференциальной аэрации: неравномерный доступ воздуха к разным участкам металлической поверхности приводит к образованию гальванического элемента. При этом участок, интенсивно снабжаемый кислородом, остается невредимым, а участок хуже снабжаемый им, корродирует.
Яркий пример: капля воды, попавшая на поверхность металла. Участок, находящийся под каплей и потому хуже снабжаемый кислородом, играет роль анода. Металл на этом участке окисляется, а роль катода выполняют края капли, более доступные влиянию кислорода. В результате на краях капли начинает осаждаться гидроксид железа — продукт взаимодействия железа, кислорода и влаги.
Кстати, гидроксид железа (Fe2O3·nh3O) и является тем, что мы называем ржавчиной. Поверхность ржавчины, в отличие от патины на медной поверхности или оксидной пленки алюминия, не защищает железо от дальнейшего корродирования. Изначально ржавчина имеет структуру геля, но затем постепенно происходит ее кристаллизация.
Кристаллизация начинается внутри слоя ржавчины, при этом внешняя оболочка геля, который в сухом состоянии очень рыхлый и хрупкий, отслаивается, и воздействию подвергается следующий слой железа. И так до тех пор, пока все железо не будет уничтожено или в системе не закончится весь кислород с водой.
Возвращаясь к принципу дифференциальной аэрации, можно представить, сколько существует возможностей для развития коррозии в скрытых, плохо проветриваемых участках кузова.
Ржавеют… все!
Как говорится, статистика знает все. Ранее мы упоминали о таком известном центре борьбы с коррозией, как Шведский институт коррозии (ШИК) — одной из наиболее авторитетных организаций в данной области.
Раз в несколько лет ученые института проводят интересное исследование: берут кузова хорошо потрудившихся автомобилей, вырезают из них наиболее полюбившиеся коррозии «фрагменты» (участки порогов, колесных арок, кромок дверей и т.д.) и оценивают степень их коррозионного поражения.
Важно отметить, что среди исследуемых кузовов есть как защищенные (оцинковкой и/или антикором), так и кузова без какой либо дополнительной антикоррозионной защиты (просто окрашенные детали).
Так вот, ШИК утверждает, что наилучшей защитой автомобильного кузова является лишь сочетание «цинк плюс антикор». А вот все остальные варианты, включая «просто оцинковку» или «просто антикор», по словам ученых — плохи.
Оцинковка — не панацея
Сторонники отказа от дополнительной антикоррозионной обработки часто ссылаются на заводскую оцинковку: с ней, мол, никакая коррозия автомобилю не грозит. Но, как показали шведские ученые, это не совсем так.
Действительно, цинк может служить в качестве самостоятельной защиты, но только на ровных и плавных поверхностях, к тому же не подверженных механическим атакам. А на кромках, краях, стыках, а также местах, регулярно подвергающихся «обстрелу» песком и камнями, оцинковка перед коррозией пасует.
К тому же, далеко не у всех автомобилей кузова оцинкованы полностью. Чаще всего цинком покрыто лишь несколько панелей.
Ну и не нужно забывать, что цинк хоть и защищает сталь, но в процессе защиты неизбежно расходуется сам. Поэтому толщина цинкового «щита» со временем будет постепенно снижаться.
Так что легенды о долгожительстве оцинкованных кузовов правдивы лишь в тех случаях, когда цинк становится частью общего барьера, дополнением к регулярной дополнительной антикоррозионной обработке кузова.
Пора заканчивать, но на этом тема коррозии далеко не исчерпана. О борьбе с ней мы продолжим говорить в следующих статьях рубрики «Антикоррозионная защита».
artmalyar.ru
Чем покрасить ржавый металл: выбор материалов
Металл – крепкий и долговечный материал.
Его врагом является ржавчина, которая может полностью разрушить изделия из него.
Ответ на вопрос, чем покрасить ржавый металл, существенно важен для того, чтобы на как можно больший срок сохранить железные конструкции в рабочем состоянии.
Этапы обработки изделий из металла
Ржавое изделие из металла
Основные причины возникновения ржавчины – взаимодействие с кислородом, содержащимся в воздухе, и постоянный контакт с влагой.
Этот процесс идет очень быстро, иногда достаточно нескольких дней, чтобы новое изделие покрылось ржавыми точками.
Регулярные осмотр и покраска таких объектов позволяют своевременно предотвратить распространение ржавчины по поверхности из металла.
Подготовка к нанесению краски – процесс достаточно трудоемкий, состоящий из нескольких этапов:
- удаление старой краски
- удаление ржавчины
- обезжиривание площади, подлежащей окрашиванию
- нанесение грунтовки
- выбор и нанесение подходящей краски
Если подготовка осуществляется с нарушением технологии и игнорированием основных требований, то это существенно повлияет на конечный результат. Для получения максимального эффекта также важно учесть:
- размер площади, поврежденной коррозией
- степень повреждения
- местонахождение предмета, который нуждается в обработке
- насколько сложную форму имеет этот объект
- финансовые возможности для покупки необходимых инструментов и материалов
Удаление старой краски и ржавчины
Чтобы удалить старое лакокрасочное покрытие, можно воспользоваться скребком, металлической щеткой, наждачкой. Если оно слабо держится, то подойдет даже металлическая губка для чистки сковородок. Когда эти методы не дают желаемого результата, следует использовать высокие температуры.
Для их создания подойдет строительный фен или газовая горелка. После этого избавиться от вздувшееся и полопавшейся краски будет несложно.
Удалить ржавчину не так просто. Это можно сделать как при помощи механического воздействия на поверхность, так и с использованием химических соединений. Вот некоторые способы:
- Щетка по металлу, шпатель, наждачная бумага – старый, хорошо известный метод. Он практичен только в тех местах, куда легко проникнуть и где пострадавший от коррозии слой хорошо снимается.
- Специальная насадка для дрели значительно упростит работу.
- Кор-щетка и лепестковый круг для болгарки – эффективный способ, когда площадь поврежденного металла невелика и имеет плоскую форму.
- Пескоструйная установка позволяет удалять ржавчину даже 15-летней давности. С помощью этого агрегата можно в считанные минуты и без особых усилий очистить большую площадь металлической поверхности, причем даже в самых труднодоступных местах.
- Лимонная кислота используется, если не изделие не наносилась краска и его можно погрузить в лимонную кислоту на 24 часа. Есть еще один вариант работы с этим соединением: обработать им поверхность, а потом накрыть ее полиэтиленовой пленкой и закрепить, чтобы она не сползла. Этот способ помогает даже при толстом слое ржавчины и в тех местах, где не помогают механические методы.
Если нанести столовый уксус губкой на обрабатываемую зону и смыть, то можно легко удалить тонкий слой ржавчины.
- Чтобы избавиться от толстого слоя ржавого налета, на металлическую конструкцию кистью или распылителем наносится ортофосфорная кислота. Ее оставляют на 12 часов, затем смывают мыльным раствором. Нужно соблюдать предельную осторожность, чтобы кислотные средства не попали на лицо, руки, в глаза, работая в резиновых рукавицах и защитных очках.
- Преобразователи ржавчины появились относительно недавно. Они обычно имеют форму эмульсии или суспензии, которая наносится на несколько часов после снятия отшелушившегося слоя. Она вступает в реакцию с ржавчиной и образует нерастворимый фосфат железа. Затем соли железа смывают большим количеством воды.
Особенно важно тщательно очистить те места, где ржавчина образует несколько слоев и отпадает кусками
Обезжиривание и грунтование
Грунтовка по металлу
Обезжиривание производится с применением бензина, ацетона, скипидара.
При помощи кисти, валика или распылителя ими обрабатывают металлическую поверхность.
Затем смывают, пользуясь куском ветоши.
Также подойдет концентрированный мыльный раствор или разведенное моющее средство.
После этого необходимо дождаться полного высыхания поверхности.
Грунтовка используется для того, чтобы закрыть поры и трещины, сделать поверхность более ровной.
Она также обеспечивает хорошее прилипание краски к металлу.
При выборе грунтовки следует учесть, что некоторые ее виды являются узкоспециализированными, предназначенными для использования только с определенными видами красящих средств, другие же универсальны и подходят практически под все типы краски.
Далее рассматриваются несколько видов грунтовки и их особенности:
- ГФ-021 – жидкость серого цвета. Она разводится растворителем. Ее основная функция – удаление следов коррозии. Ее можно применять без последующей обработки какой-либо краской. Для полного ее высыхания необходимо 12 часов. Она характеризуется низкой термостойкостью – выдерживает температуру до 60 градусов.
- Грунтовка ГФ-031 идеально защищает от коррозии. Она не боится высоких температур (до 200 градусов). В ее основе лежит глифталевый лак. Она имеет желтый цвет. Для разбавления рекомендуется использовать ксилол, растворители (например, РС-2, РКБ-1). Эта грунтовка имеет настолько высокое качество, что применяется в авиастроении для покрытия поверхностей. Она продается в розницу; цена доступная.
- Грунтовочная смесь ВЛ-02 содержит ортофосфорную кислоту, которая, разрушая частички металла, создает сплошную пленку. Ее основой является поливинбутираль. Для разведения непосредственно перед применением используются растворители Р-6, 648 и РФГ. Она высыхает в рекордные сроки – всего за 20 минут при температуре + 22° С. Она сочетается практически со всеми эмалями и красками на органических растворителях. Особенно хорошо обрабатывать ею оцинкованный металл, алюминий, нержавеющую сталь.
- В состав грунтовочной суспензии АУ-1417Р входят пигменты, уретан и преобразователь ржавчины. Наличие последнего позволяет обрабатывать черную сталь без предварительной зачистки ржавого металла. Уретан – химическое средство, широко применяемое для производства монтажной пены. Оно обеспечивает высокую степень прилипания данной грунтовки к металлу. Благодаря пигментам, можно выбрать подходящий цвет и использовать АУ-1417Р в качестве основной краски. Тогда она наносится в несколько этапов. Важно дождаться полного высыхания каждого слоя. Также эта суспензия хорошо сочетается с полиуретановыми эмалями.
Желательно пользоваться кистью или валиком при нанесении грунтовки. Распылитель не всегда обеспечивает 100-процентное закрытие всех выемок и трещинок, особенно если поверхность объекта имеет сильнопористую структуру.
Выбор краски
После грунтования осуществляется покраска в основной цвет. Подбирая, чем покрасить ржавый металл на улице, важно учесть основу материалов. Она должна быть совместима со слоем ранее наложенной грунтовки.
Если такой слой отсутствует, то выбирают такие красящие средства, которые одновременно решают проблему ржавчины и обеспечивают необходимый оттенок изделия. Такие материалы содержат полимерные компоненты, нейтрализующие окислительный процесс.
Фосфорная кислота, часто используемая с этой целью, разъедает ржавчину. Она действует там, где не удалось снять следы коррозии и защищает металл.
Под действие таких красок образуется сплошная пленка, которая не пропускает воздух и влагу. Это препятствует образованию ржавчины.
Краски, предлагаемые на рынке, можно поделить на обычные эмали, акриловые (растворимые и не растворимые в воде), созданные на основе эпоксидных смол, алкидные.
Виды красок
Акриловые краски разбавляются только водой. Они считаются комбинированными красками, поскольку объединяют три процесса (зачистку поверхности, грунтование и покраску) в один. Наносят их непосредственно на ржавый металл.
Их состав уникален тем, что нейтрализует ржавчину, защищает металл от коррозии в будущем и дает красивый внешний вид. Стоимость этих красок довольно высокая.
К числу их преимуществ относятся:
- Отсутствие необходимости счищать ржавчину.
- Долгий срок службы окрашенных поверхностей при соблюдении всех технологических требований.
- Отсутствие микротрещин при механических нагрузках.
- Разведение водой не наносит ощутимого ущерба экологии.
- Простота применения.
- Возможность использовать как для внешних, так и для внутренних работ, в том числе в помещениях с повышенной влажностью.
Отличительной особенностью таких красок является их хорошее прилипание к металлу, даже если имеются остатки ранее нанесенного слоя. Они перемешиваются и наносятся на обезжиренную металлическую поверхность.
В качестве инструмента можно использовать любое приспособление для малярных работ. В их основе лежит вода, соответственно разбавлять их нужно тоже водой.
Краски, созданные на основе эпоксидных смол, называются органо-разбавляемыми и двухкомпонентными. Они также могут удалять ржавчину. Как видно из названия, они имеют две составляющие: основу и отвердитель.
Эпоксидные смолы создают прочную изолирующую пленку. Отвердитель продается отдельно.
Качество покраски зависит от того, в какой пропорции смешиваются эти два компонента. Обычно отвердитель составляет не более 10%. Более точные указания приводятся на упаковке каждого продукта.
При потребности эти лакокрасочные материалы разводят специальными активными разбавителями. Время высыхания составляет от 4 до 10 часов. Эти краски дают широкую цветовую гамму и имеют привлекательную стоимость.
Алкидные краски и эмали продаются в готовом к применению виде. В их основе лежат искусственные алкидные смолы и органические растворители. После полного высыхания поверхность становится глянцевой. Если краска густовата, то можно воспользоваться уайт спиритом или скипидаром, чтобы разбавить ее.
Она проста в использовании и дает возможность окрасить большие площади за короткое время. После высыхания она образует твердую пленку довольно значительной толщины, которая препятствует воздействию факторов окружающей среды. Она обеспечивает разнообразную цветовую гамму. Ее недостатком является сильная токсичность.
Водно-дисперсионные составы позволяют сэкономить средства. Краски с антикоррозийными добавками и преобразователями ржавчины более дорогие, но они экономят усилия и время на зачистку поверхности. Кроме того, они создают прочное эластичное покрытие, остающееся неизменным в течение долгого времени.
Процесс покраски
Как покрасить металлический забор
При покраске металлических изделий нужно учитывать, что температура такой поверхности, нагретой солнцем, может намного превышать температуру окружающей среды.
Покраска разогревшихся изделий может привести к появлению нежелательных дефектов.
В летнее время рекомендуется проводить такие работы в утренние часы.
С другой стороны, недопустима покраска мокрых, влажных или покрытых конденсатом поверхностей.
Туман также создает избыточную влажность. Погода во время процесса окрашивания металлических изделий, находящихся на улице, должна быть сухой.
Для нанесения краски можно воспользоваться следующими инструментами:
- Малярными кистями (необходимо внимательно следить за тем, чтобы не образовались разводы, полосы и капли; хороший способ для изделий со сложной формой).
- Валиками (желательно 30 см в длину; перемещая валик сверху вниз, нужно делать перехлест полос).
- Краскораспылителем-пульверизатором (самый экономный вариант).
Одноразовая покраска редко дает ожидаемый результат. Обычно необходимо сделать 2-3 слоя, бывает, что четыре и более. Перед нанесением следующего слоя должно пройти не менее 3 часов, чтобы краска отвердела.
Покраска ржавых поверхностей в условиях погреба
Решая, чем покрасить ржавый металл в погребе, нужно руководствоваться теми же принципами, что и для улицы, и выбирать из тех же материалов. При этом необходимо принять во внимание следующее:
Какая в погребе вентиляция
Красящие средства с преобразователями содержат концентрированную кислоту. При вдыхании она повреждает слизистые дыхательных путей. Эти ожоги химического происхождения трудно вылечить. Чтобы избежать нанесения вреда здоровью, нужно создать хорошую вентиляцию.
В тех погребах, где это невозможно, во время работы с химическим средствами следует одевать респиратор. Это создает неудобства в работе, но защищает органы дыхания.
Есть другой способ: выбрать лакокрасочные материалы без преобразователя ржавчины в их составе. Тогда нужно максимально сократить время окраски ввиду токсичности таких материалов и отсутствия защиты для рта и носа.
Насколько сухая поверхность
Вопрос нелишний, поскольку в погребе влажность обычно значительно повышена. Не рекомендуется использовать тут специальные преобразователи ржавчины, потому что они смываются водой и поверхность потом приходится сушить в течение длительного времени.
Лучше прибегнуть к механическим способам зачистки, если позволяет форма и величина объекта.
Можно ли добиться высушивания поверхности естественным путем
В глубоких погребах на любой поверхности образуется конденсат. Иногда в них наблюдается стоячая вода. Тогда металлические изделия необходимо просушить. Для этого подходят обогреватели различных типов.
Также пригодится производственный фен. В летнее время дополнительно открываются двери и вытяжное отверстие для ускорения процесса.
Обработка металлических поверхностей, поврежденных ржавчиной, — непростое задание. Чтобы добиться результата, нужно очистить, загрунтовать и покрасить изделие либо применить специальные комбинированные красящие средства, совмещающие все эти этапы.
О том, как покрасить бочку для воды, представлено на видео:
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
foxremont.com
Ржавчина - это... Что такое Ржавчина?
Ржа́вчина является общим термином для определения оксидов железа. В разговорной речи этот термин применяется к красным окислам, образующимся в результате реакции железа с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха. Есть и другие формы ржавчины, например, продукт, образующийся в результате реакции железа с хлором при отсутствии кислорода. Такое вещество образуется, в частности, в арматуре, используемой в подводных бетонных столбах, и называют его зелёной ржавчиной. Несколько видов коррозии различимы визуально или с помощью спектроскопии, они формируются при разных внешних условиях.[1] Ржавчина состоит из гидратированного оксида железа(III) Fe2O3·nh3O и метагидроксида железа (FeO(OH), Fe(OH)3). При наличии кислорода и воды и достаточном времени любая масса железа в конечном итоге преобразуется полностью в ржавчину и разрушается. Поверхность ржавчины не создаёт защиту для нижележащего железа, в отличие от образования патины на медной поверхности.
Ржавчиной как правило называют продукт коррозии только железа и его сплавов, таких как сталь. Многие другие металлы тоже подвергаются коррозии, но именно оксиды обычно не называют ржавчиной.
Химические реакции
Толстый слой ржавчины на звеньях цепи возле моста Золотые Ворота в Сан-Франциско. Цепь постоянно подвергается воздействию сырости и солёных брызг, вызывающих разрушение поверхности, растрескивание и шелушение металла.Причины ржавления
Если железо, содержащее какие-либо добавки и примеси (например, чугун), находится в контакте с водой, кислородом или другим сильным окислителем и/или кислотой, то оно начинает ржаветь. Если при этом присутствует соль, например, имеется контакт с солёной водой, коррозия происходит быстрее в результате электрохимических реакций. Чистое железо относительно устойчиво к воздействию чистой воды и сухого кислорода. Как и у других металлов, например, у алюминия, плотно приставшее оксидное покрытие на железе (слой пассивации) защищает основную массу железа от дальнейшего окисления. Превращение же пассивирующего слоя оксида железа в ржавчину является результатом комбинированного действия двух агентов, как правило, кислорода и воды. Другими разрушающими факторами являются диоксид серы и углекислый газ в воде. В этих агрессивных условиях образуются различные виды гидроксида железа. В отличие от оксидов железа, гидроксиды не защищают основную массу металла. Поскольку гидроксид формируется и отслаивается от поверхности, воздействию подвергается следующий слой железа, и процесс коррозии продолжается до тех пор, пока всё железо не будет уничтожено, или в системе закончится весь кислород, вода, диоксид углерода или диоксид серы.[2]
Происходящие реакции
Покрытый ржавчиной и грязью болт. Заметна точечная коррозия и постепенная деформации поверхности, вызванная сильным окислением.Ржавление железа — это электрохимический процесс, который начинается с переноса электронов от железа к кислороду.[3] Скорость коррозии зависит от количества имеющейся воды, и ускоряется электролитами, о чём свидетельствуют последствия применения дорожной соли на коррозию автомобилей. Ключевой реакцией является восстановления кислорода:
O2 + 4 e- + 2 h3O → 4 OH-Поскольку при этом образуются ионы гидроксидов, этот процесс сильно зависит от присутствия кислоты. Действительно, коррозия большинства металлов кислородом ускоряется при понижении pH. Обеспечение электронов для вышеприведённой реакции происходит при окисления железа, которое может быть описано следующим образом:
Fe → Fe2+ + 2 e−Следующая окислительно-восстановительная реакция происходит в присутствии воды и имеет решающее значение для формирования ржавчины:
4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2−Кроме того, следующие многоступенчатые кислотно-щелочные реакции влияют на ход формирования ржавчины:
Fe2+ + 2 h3O ⇌ Fe(OH)2 + 2 H+ Fe3+ + 3 h3O ⇌ Fe(OH)3 + 3 H+что приводит к следующим реакциям поддержания баланса дегидратации:
Fe(OH)2⇌ FeO + h3O Fe(OH)3⇌ FeO(OH) + h3O 2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + h3OИз приведённых выше уравнений видно, что формирование продуктов коррозии обусловлено наличием воды и кислорода. С ограничением растворённого кислорода на передний план выдвигаются железо(II)-содержащие материалы, в том числе FeO и чёрный магнит (Fe3O4). Высокая концентрация кислорода благоприятна для материалов с трёхвалентным железом, с номинальной формулой Fe(OH)3-xOx/2. Характер коррозии меняется со временем, отражая медленные скорости реакций твёрдых тел.
Кроме того, эти сложные процессы зависят от присутствия других ионов, таких как Ca2+, которые служат в качестве электролита, и таким образом, ускоряют образование ржавчины, или в сочетании с гидроксидами и оксидами железа образуют различные осадки вида Ca-Fe-O-OH.
Более того, цвет ржавчины можно использовать для проверки наличия ионов Fe2+, которые меняет цвет ржавчины с жёлтого на синий.
Предотвращение ржавления
Отслаивающаяся краска обнажает участки ржавой поверхности листового металла.Ржавчина является проницаемой для воздуха и воды, поэтому внутрилежащее железо продолжает разъедаться. Предотвращение ржавчины, следовательно, требует покрытия, которое исключает образование ржавчины. На поверхности нержавеющей стали формируется пассивирующий слой оксида хрома(III). Подобное проявление пассивации происходит с магнием, титаном, цинком, оксидом цинка, алюминием, полианилином и другими электропроводящими полимерами.
Гальванизация
Хорошим подходом к предотвращению ржавчины является метод гальванизации, который обычно заключается в нанесении на защищаемый объект слоя цинка либо методом горячего цинкования, либо методом гальванотехники. Цинк традиционно используется, потому что он достаточно дёшев, обладает хорошей адгезией к стали и обеспечивает катодную защиту на стальную поверхность в случае повреждения цинкового слоя. В более агрессивных средах (таких, как солёная вода), предпочтительнее является кадмий. Гальванизация часто не попадает на швы, отверстия и стыки, через которые наносилось покрытие. В этих случаях покрытие обеспечивает катодную защиту металла, где оно выступает в роли гальванического анода, на который прежде всего и воздействует коррозия. В более современные покрытия добавляют алюминий, новый материал называется цинк-алюм. Алюминий в покрытии мигрирует, покрывая царапины и, таким образом, обеспечивая более длительную защиту. Этот метод основан на применении оксидов алюминия и цинка, защищающих царапины на поверхности, в отличие от процесса оксидизации, как в случае применения гальванического анода. В некоторых случаях при очень агрессивных средах или длительных сроках эксплуатации применяются одновременно и гальванизация цинком, и другие защитные покрытия, чтобы обеспечить надёжную защиту от коррозии.
Катодная защита
Катодная защита является методом, используемым для предотвращения коррозии в скрытых под землёй или под водой структурах путём подачи электрического заряда, который подавляет электрохимические реакции. Если её правильно применять, коррозия может быть остановлена полностью. В своей простейшей форме это достигается путём соединения защищаемого объекта с протекторным анодом, в результате чего на поверхности железа или стали происходит только катодный процесс. Протекторный анод должен быть сделан из металла с более отрицательным электродным потенциалом, чем железо или сталь, обычно это цинк, алюминий или магний.
Лакокрасочные и другие защитные покрытия
От ржавчины можно предохранять с помощью лакокрасочных и других защитных покрытий, которые изолируют железо из окружающей среды. История красок для нанесения на ржавчину насчитывает 50 лет, когда в Англии была изобретена краска Hammerite. Большие поверхности, поделённые на секции, как например, корпуса судов и современных автомобилей, часто покрывают продуктами на основе воска. Такие средства обработки содержат также ингибиторы от коррозии. Покрытие стальной арматуры бетоном (железобетон) обеспечивает некоторую защиту стали в среде с высоким рН. Однако коррозия стали в бетоне всё ещё является проблемой.
Покрытие слоем металла
Ржавчина может полностью разрушить железо. Обратите внимание на гальванизацию незаржавевших участков.- Оцинковка (оцинкованное железо/сталь): железо или сталь покрываются слоем цинка. Может использоваться метод горячего цинкования или метод цинкового дутья.
- Лужение: мягкая листовая сталь покрывается слоем олова.
- Хромирование: тонкий слой хрома наносится электролитическим способом на сталь, обеспечивая как защиту от коррозии, так и яркий, полированный внешний вид. Часто используется в блестящих компонентах велосипедов, мотоциклов и автомобилей.
Воронение
Воронение — это метод, который может обеспечить ограниченную устойчивость к коррозии для мелких предметов из стали, таких как огнестрельное оружие и др. Метод состоит в получении на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна слоя окислов железа толщиной 1-10 мкм. Для придания блеска, а также для улучшения защитных свойств окисной плёнки, её пропитывают минеральным или растительным маслом.
Снижение влажности
Ржавчины можно избежать, снижая влажность окружающей железо атмосферы. Этого можно добиться, например, с помощью силикагеля.
Ингибиторы
Ингибиторы коррозии, как, например, газообразные или летучие ингибиторы, можно использовать для предотвращения коррозии в закрытых системах.
Экономический эффект
Ржавчина вызывает деградацию инструментов и конструкций, изготовленных из материалов на основе железа. Поскольку ржавчина имеет гораздо больший объём, чем исходное железо, её нарост ведёт к быстому разрушению конструкции, усиливая коррозию на прилегающих к нему участках — явление, называемое «поеданием ржавчиной». Это явление стало причиной разрушения моста через реку Мианус (штат Коннектикут, США) в 1983 году, когда подшипники подъёмного механизма полностью проржавели изнутри. В результате этот механизм зацепил за угол одной из дорожных плит и сдвинул её с опор. Ржавчина была также главным фактором разрушения Серебряного моста в Западной Вирджинии в 1967 году, когда стальной висячий мост рухнул меньше, чем за минуту. Погибли 46 водителей и пассажиров, находившихся в то время на мосту.
Мост Кинзу после разрушения.Мост Кинзу в штате Пенсильвания была снесён торнадо в 2003 году в значительной степени потому, что центральные базовые болты, соединяющие конструкцию с землёй, проржавели, предоставив мосту возможность держаться просто под действием силы тяжести.
Кроме того, коррозия покрытых бетоном стали и железа может вызвать раскалывание бетона, что создает серьёзные конструкторские проблемы. Это один из наиболее распространённых отказов железобетонных мостов.
См. также
Примечания
- ↑ Interview, David Des Marais.(недоступная ссылка — история)
- ↑ Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ Hubert Gräfen, Elmar-Manfred Horn, Hartmut Schlecker, Helmut Schindler "Corrosion" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim, 2002. DOI: 10.1002/14356007.b01_08
Ссылки
dic.academic.ru
Коррозия металла: почему ржавеет кузов и как с этим бороться
Что такое кузов? Конструкция из тонкого листового металла, причем разных сплавов и со множеством сварных соединений. И еще не нужно забывать о том, что кузов используется как «минус» для бортовой сети, то есть постоянно проводит ток. Да он просто обязан ржаветь! Попробуем разобраться, что же происходит с кузовом машины и как с этим бороться.
Что такое ржавчина?
Коррозия железа или стали — процесс окисления металла кислородом в присутствии воды. На выходе получается гидратированный оксид железа — рыхлый порошок, который мы все называем ржавчиной.
Разрушения автомобильного кузова относят к классическим примерам электрохимической коррозии. Но вода и воздух — это лишь часть проблемы. Помимо обычных химических процессов важную роль в нем играют гальванические пары, возникающие между электрохимически неоднородными парами поверхностей.
Уже вижу, как на лицах читателей-гуманитариев возникает скучающее выражение. Не пугайтесь термина «гальваническая пара» — мы не на лекции по химии и сложных формул приводить не будем. Эта самая пара в частном случае — всего лишь соединение двух металлов.
Металлы, они почти как люди. Не любят, когда к ним прижимается кто-то чужой. Представьте себя в автобусе. К вам прижался помятый мужчина, вчера отмечавший с друзьями какой-нибудь День монтажника-высотника. Вот это в химии называется недопустимой гальванической парой. Алюминий и медь, никель и серебро, магний и сталь… Это «заклятые враги», которые в тесном электрическом соединении очень быстро «сожрут» друг друга.
Вообще-то, ни один металл долго не выдерживает близкого контакта с чужаком. Сами подумайте: даже если к вам прижалась фигуристая блондинка (или стройная шатенка, по вкусу), то первое время будет приятно… Но не будешь же так стоять всю жизнь. Особенно под дождем. Причем тут дождь? Сейчас все станет понятно.
В автомобиле очень много мест, где образуются гальванические пары. Не недопустимые, а «обычные». Точки сварки, кузовные панели из разного металла, различные крепежные элементы и агрегаты, даже разные точки одной пластины с разной механической обработкой поверхности. Между ними всеми постоянно есть разность потенциалов, а значит, в присутствии электролита будет и коррозия.
Стоп, а что такое электролит? Пытливый автомобилист вспомнит, что это некая едкая жидкость, которую заливают в аккумуляторы. И будет прав лишь отчасти. Электролит — это вообще любая субстанция, проводящая ток. В аккумулятор заливают слабый раствор кислоты, но не обязательно поливать машину кислотой, чтобы ускорить коррозию. С функциями электролита прекрасно справляется обычная вода. В чистом (дистиллированном) виде она электролитом не является, но в природе чистой воды не встречается…
Таким образом, в каждой образовавшейся гальванической паре под воздействием воды начинается разрушение металла на стороне анода — положительно заряженной стороны. Как победить этот процесс? Запретить металлам корродировать друг от друга мы не можем, но зато можем исключить из этой системы электролит. Без него «допустимые» гальванические пары могут существовать долго. Дольше, чем служит автомобиль.
Как с ржавчиной борются производители?
Самый простой способ защиты — покрыть поверхность металла пленкой, через которую электролит не проникнет. А если еще и металл будет хорошим, с низким содержанием примесей, способствующим коррозии (например серы), то результат получится вполне достойным.
Но не воспринимайте слова буквально. Пленка — это необязательно полиэтилен. Самый распространенный вид защитной пленки — краска и грунт. Также ее можно создать из фосфатов металла, обработав поверхность фосфатирующим раствором. Входящие в его состав фосфоросодержащие кислоты окислят верхний слой металла, создав очень прочную и тонкую пленку.
Прикрыв фосфатную пленку слоями грунта и краски можно защитить кузов машины на долгие годы, именно по такому «рецепту» готовили кузова на протяжении десятков лет, и, как видите, довольно успешно — многие машины производства пятидесятых-шестидесятых годов смогли сохраниться до наших времен.
Но далеко не все, ведь со временем краска склонна к растрескиванию. Сначала не выдерживают внешние слои, потом трещины добираются до металла и фосфатной пленки. А при авариях и последующем ремонте покрытия часто наносят, не соблюдая абсолютной чистоты поверхности, оставляя на ней маленькие точки коррозии, которые всегда содержат в себе немного влаги. И под пленкой краски начинает появляться новый очаг разрушения.
Можно улучшать качество покрытия, применять все более эластичные краски, слой которых может быть чуть надежнее. Можно покрыть пластиковой пленкой. Но есть лучшая технология. Покрытие стали тонким слоем металла, имеющего более стойкую оксидную пленку, использовалось давно. Так называемая белая жесть — листовая сталь, покрытая тонким слоем олова, знакома всем, кто хоть раз в жизни видел консервную банку.
Олово для покрытия кузовов машин уже давно не применяют, хотя байки про луженые кузова ходят. Это отголосок технологии выправления брака при штамповке горячими припоями, когда часть поверхности вручную покрывали толстым слоем олова, и иногда самые сложные и важные части кузова машины и правда оказывались неплохо защищены.
Современные покрытия для предотвращения коррозии наносятся в заводских условиях до штамповки кузовных панелей, и в качестве «спасателей» используется цинк или алюминий. Оба этих металла, помимо наличия прочной оксидной пленки, обладают еще одним ценным качеством — меньшей электроотрицательностью. В уже упомянутой гальванической паре, которая образуется после разрушения внешней пленки краски, они, а не сталь будут играть роль анода, и, пока на панели остается немного алюминия или цинка, разрушаться будут именно они. Этим их свойством можно воспользоваться иначе, просто добавив немного порошка таких металлов в грунт, которым покрывают металл, что даст кузовной панели дополнительный шанс на долгую жизнь.
В некоторых отраслях промышленности, когда стоит задача защитить металл, применяют и другие технологии. Серьезные металлоконструкции могут быть оборудованы и специальными пластинами-протекторами из алюминия и цинка, которые можно менять со временем, и даже системами электрохимической защиты. С помощью источника напряжения такая система переносит анод на какие-то части конструкции, не являющиеся несущими. На автомобилях подобные вещи не встречаются.
Многослойный бутерброд, состоящий из слоя фосфатов на поверхности стали или цинка, слоя цинка или алюминия, антикоррозийного грунта с цинком и нескольких слоев краски и лака, даже в очень агрессивной внешней среде вроде обычного городского воздуха с влагой, грязью и солью позволяет сохранить кузовные панели на десяток-другой лет.
В местах, где слой краски легко повреждается (например на днище) используют толстые слои герметиков и мастики, которые дополнительно защищают поверхность краски. Мы привыкли называть это «антикором». Дополнительно во внутренние полости закачивают составы на основе парафина и масел, их задача вытеснять влагу с поверхностей, тем самым еще улучшая защиту.
Ни один из способов по одиночке не дает стопроцентной защиты, но все вместе они позволяют производителям давать восьми-десятилетнюю гарантию на отсутствие сквозной коррозии кузова. Однако нужно помнить, что коррозия подобна смерти. Ее приход можно замедлить или отложить, но нельзя исключить совсем. В общем, что мы говорим ржавчине? Правильно: «Не сегодня». Или, перефразируя современного классика, «не в этом году».
Как продлить жизнь кузову?
Итак, как бы вы ни любили свой автомобиль, рано или поздно он превратится в кучку гидратированного оксида железа. Но это не повод расстраиваться — жизнь кузовному металлу можно и нужно продлить. Для этого следуйте несложным советам от Kolesa.Ru.
- Гарантия на отсутствие сквозной коррозии действует только при правильном восстановительном ремонте у дилера, не забывайте об этом. На ТО необходимо восстанавливать лакокрасочное покрытие (ЛКП) по правильной технологии.
- Не пренебрегайте дополнительной антикоррозийной защитой — масляные и парафиновые пленки высыхают и испаряются, их нужно обновлять.
- Держите кузов машины чистым. Грязь вбирает влагу, которая таким образом сохраняется на поверхности и долго выполняет свою разрушительную функцию, потихоньку проникая через микротрещины к железу.
- Своевременно восстанавливайте повреждения ЛКП, даже если кузов оцинкованный. Ведь то, что «голый» металл не ржавеет, является следствием постоянного «расхода» металлов-защитников, а их на поверхности отнюдь не килограммы.
- Пользуйтесь услугами квалифицированных кузовных сервисов, ведь правильное восстановление поверхности требует очень аккуратной и чистой работы, с полным пониманием происходящих процессов. А предложения просто закрасить всё слоем краски потолще обязательно приведут вас в кузовной цех еще раз, причем с куда более серьезными повреждениями металла.
Читайте также:
www.kolesa.ru
