Coroziunea metalelor, după cum știți, aduce multe probleme. Nu este cazul dumneavoastră, dragi proprietari de mașini, să explicați ce amenință ea: lăsați-i frâu liber, ca să rămână din mașină doar cauciucuri. Prin urmare, cu cât lupta împotriva acestui dezastru începe mai devreme, cu atât caroseria mașinii va trăi mai mult.
Pentru a avea succes în lupta împotriva coroziunii, este necesar să aflați ce fel de „fiară” este și să înțelegeți motivele apariției acesteia.
Astăzi vei ști
Există vreo speranță?
Daunele aduse omenirii de coroziune sunt colosale. Potrivit diverselor surse, coroziunea „mâncă” între 10 și 25% din producția mondială de fier. Transformându-se într-o pulbere maro, este împrăștiat iremediabil peste lumina albă, drept urmare nu numai noi, ci și descendenții noștri rămânem fără acest material structural cel mai valoros.
Dar problema nu este doar că metalul se pierde ca atare, nu - podurile, mașinile, acoperișurile, monumentele arhitecturale sunt distruse. Coroziunea nu scutește nimic.
Turnul Eiffel, simbolul Parisului, este bolnav în faza terminală. Fabricat din oțel obișnuit, inevitabil ruginește și se prăbușește. Turnul trebuie vopsit la fiecare 7 ani, motiv pentru care masa lui crește cu 60-70 de tone de fiecare dată.
Din păcate, este imposibil să previi complet coroziunea metalelor. Ei bine, cu excepția izolării complet a metalului de mediu, de exemplu, plasați-l în vid. 🙂 Dar la ce folosesc astfel de piese „conservate”? Metalul trebuie să „lucreze”. Prin urmare, singura modalitate de a vă proteja împotriva coroziunii este să găsiți modalități de a o încetini.
În cele mai vechi timpuri, grăsimile, uleiurile erau folosite pentru aceasta, mai târziu au început să acopere fierul cu alte metale. În primul rând, tabla cu punct de topire scăzut. În scrierile istoricului grec antic Herodot (secolul al V-lea î.Hr.) și ale savantului roman Pliniu cel Bătrân, există deja referiri la utilizarea staniului pentru a proteja fierul de coroziune.
Un incident interesant a avut loc în 1965 la Simpozionul Internațional pentru Controlul Coroziunii. Un om de știință indian a vorbit despre o societate de luptă împotriva coroziunii, care există de aproximativ 1600 de ani și din care face parte. Deci, în urmă cu o mie și jumătate de ani, această societate a luat parte la construirea templelor Soarelui pe coasta de lângă Konarak. Și în ciuda faptului că aceste temple au fost inundate de mare de ceva timp, grinzile de fier sunt perfect conservate. Deci, chiar și în acele vremuri îndepărtate, oamenii știau multe despre lupta împotriva coroziunii. Deci, nu totul este atât de fără speranță.
Ce este coroziunea?
Cuvântul „coroziune” provine din latinescul „corrodo” – a roade. Există, de asemenea, referiri la latinescul târziu „corrosio – corosiv”. Dar oricum:
Coroziunea este procesul de distrugere a metalelor ca rezultat al interacțiunii chimice și electrochimice cu mediul.
Deși coroziunea este cel mai frecvent asociată cu metalele, ea afectează și betonul, piatra, ceramica, lemnul și materialele plastice. Cu toate acestea, în legătură cu materialele polimerice, termenul de degradare sau îmbătrânire este folosit mai des.
Coroziunea și rugina nu sunt la fel
În definiția coroziunii din paragraful de mai sus, cuvântul „proces” nu este evidențiat în zadar. Faptul este că coroziunea este adesea identificată cu termenul „rugină”. Totuși, acestea nu sunt sinonime. Coroziunea este tocmai un proces, în timp ce rugina este unul dintre rezultatele acestui proces.
De asemenea, este de remarcat faptul că rugina este un produs de coroziune exclusiv din fier și aliajele acestuia (cum ar fi oțel sau fontă). Prin urmare, când spunem „oțel ruginește”, ne referim la faptul că fierul din compoziția sa ruginește.
Dacă rugina se aplică doar fierului, atunci alte metale nu ruginesc? Nu ruginesc, dar asta nu înseamnă că nu se corodează. Au doar diferite produse de coroziune.
De exemplu, cuprul, corodând, este acoperit cu un strat frumos verzui (patină). Argintul se pătește în aer - acesta este un depozit de sulfură pe suprafața sa, a cărui peliculă subțire conferă metalului o culoare roz caracteristică.
Patina este un produs de coroziune al cuprului și al aliajelor sale.
Mecanismul cursului proceselor de coroziune
Varietatea de condiții și medii în care au loc procesele de coroziune este foarte largă, astfel încât este dificil să se ofere o clasificare unică și cuprinzătoare a cazurilor de coroziune care apar. Dar, în ciuda acestui fapt, toate procesele de coroziune au nu numai un rezultat comun - distrugerea metalului, ci și o singură entitate chimică - oxidarea.
Simplificată, oxidarea poate fi numită proces de schimb electronic de substanțe. Când o substanță este oxidată (donează electroni), cealaltă, dimpotrivă, este redusă (primește electroni).
De exemplu, într-o reacție...
… un atom de zinc pierde doi electroni (este oxidat), iar o moleculă de clor îi adaugă (se reduce).
Se numesc particulele care donează electroni și sunt oxidate agenţi reducători, iar particulele care acceptă electroni și sunt reduse se numesc oxidanţi. Aceste două procese (oxidare și reducere) sunt interdependente și au loc întotdeauna simultan.
Astfel de reacții, care sunt numite reacții redox în chimie, stau la baza oricărui proces de coroziune.
Desigur, tendința de oxidare a diferitelor metale nu este aceeași. Pentru a înțelege care au mai mult și care au mai puțin, să ne amintim de cursul de chimie școlar. A existat o serie electrochimică de tensiuni (activitate) a metalelor, în care toate metalele sunt aranjate de la stânga la dreapta, în ordinea creșterii „nobleței”.
Deci, metalele situate în rândul din stânga sunt mai predispuse la donarea de electroni (și, prin urmare, la oxidare) decât metalele din dreapta. De exemplu, fierul (Fe) este mai susceptibil la oxidare decât cuprul mai nobil (Cu). Unele metale (de exemplu, aurul) pot dona electroni doar în anumite condiții extreme.
Vom reveni la seria de activități puțin mai târziu, dar acum să vorbim despre principalele tipuri de coroziune.
Tipuri de coroziune
După cum sa menționat deja, există multe criterii pentru clasificarea proceselor de coroziune. Deci, coroziunea se distinge prin tipul de distribuție (solid, local), prin tipul de mediu coroziv (gaz, atmosferic, lichid, sol), prin natura efectelor mecanice (cracare prin coroziune, fenomen de fretting, coroziune prin cavitație) și așadar. pe.
Dar principala modalitate de clasificare a coroziunii, care face posibilă explicarea cât mai completă a tuturor subtilităților acestui proces insidios, este clasificarea în funcție de mecanismul curgerii.
Conform acestui criteriu, se disting două tipuri de coroziune:
- chimic
- electrochimic
Coroziunea chimică
Coroziunea chimică diferă de coroziunea electrochimică prin faptul că apare în medii care nu conduc curentul electric. Prin urmare, cu o astfel de coroziune, distrugerea metalului nu este însoțită de apariția unui curent electric în sistem. Aceasta este interacțiunea redox obișnuită a metalului cu mediul.
Cel mai tipic exemplu de coroziune chimică este coroziunea gazoasă. Coroziunea gazelor se mai numește și coroziune la temperatură înaltă, deoarece apare de obicei la temperaturi ridicate, atunci când posibilitatea condensului de umiditate pe suprafața metalului este complet exclusă. Acest tip de coroziune poate include, de exemplu, coroziunea elementelor încălzitoarelor electrice sau a duzelor motoarelor rachete.
Viteza coroziunii chimice depinde de temperatură - pe măsură ce crește, coroziunea se accelerează. Din această cauză, de exemplu, în timpul producției de metal laminat, stropii de foc se împrăștie în toate direcțiile din masa fierbinte. Sunt particule de calcar care sunt ciobite de pe suprafața metalului.
Scara este un produs tipic al coroziunii chimice, un oxid rezultat din interacțiunea metalului fierbinte cu oxigenul atmosferic.
Pe lângă oxigen, alte gaze pot avea proprietăți puternic agresive față de metale. Aceste gaze includ dioxid de sulf, fluor, clor, hidrogen sulfurat. De exemplu, aluminiul și aliajele sale, precum și oțelurile cu conținut ridicat de crom (oțeluri inoxidabile), sunt stabile într-o atmosferă care conține oxigen ca principal agent agresiv. Dar imaginea se schimbă dramatic dacă clorul este prezent în atmosferă.
În documentația pentru unele preparate anticorozive, coroziunea chimică este uneori numită „uscă”, iar electrochimică - „umedă”. Cu toate acestea, coroziunea chimică poate apărea și în lichide. Numai în contrast cu coroziunea electrochimică, aceste lichide sunt non-electroliți (adică nu conduc curentul electric, de exemplu, alcool, benzen, benzină, kerosen).
Un exemplu de astfel de coroziune este coroziunea pieselor de fier ale motorului unei mașini. Sulful prezent în benzină ca impuritate interacționează cu suprafața piesei, formând sulfură de fier. Sulfura de fier este foarte fragilă și se desprinde ușor, lăsând o suprafață proaspătă pentru interacțiunea ulterioară cu sulful. Și astfel, strat cu strat, detaliul este distrus treptat.
Coroziunea electrochimică
Dacă coroziunea chimică nu este altceva decât o simplă oxidare a unui metal, atunci coroziunea electrochimică este distrugere datorată proceselor galvanice.
Spre deosebire de coroziunea chimică, coroziunea electrochimică are loc în medii cu conductivitate electrică bună și este însoțită de apariția unui curent. Pentru a „porni” coroziunea electrochimică, sunt necesare două condiții: cuplu galvanicși electrolit.
Umiditatea de pe suprafața metalică (condens, apă de ploaie etc.) acționează ca un electrolit. Ce este un cuplu galvanic? Pentru a înțelege acest lucru, să ne întoarcem la seria de activități a metalelor.
Ne uitam. În stânga sunt metalele mai active, în dreapta sunt cele mai puțin active.
Dacă două metale cu activitate diferită intră în contact, ele formează o pereche galvanică, iar în prezența unui electrolit are loc un flux de electroni între ele, care curge de la anod către secțiunile catodului. În acest caz, metalul mai activ, care este anodul cuplului galvanic, începe să se corodeze, în timp ce metalul mai puțin activ nu se corodează.
Schema unei celule galvanice
Pentru claritate, să ne uităm la câteva exemple simple.
Să presupunem că un șurub de oțel este fixat cu o piuliță de cupru. Ce se va coroda, fierul sau cuprul? Să ne uităm la rândul de activitate. Fierul este mai activ (la stânga), ceea ce înseamnă că va fi distrus la joncțiune.
Șurub din oțel - piuliță de cupru (oțelul corodează)
Ce se întâmplă dacă piulița este din aluminiu? Să ne uităm din nou la rândul de activitate. Aici imaginea se schimbă: deja aluminiul (Al), ca metal mai activ, va pierde electroni și va descompune.
Astfel, contactul unui metal „stânga” mai activ cu un metal „dreapta” mai puțin activ sporește coroziunea primului.
Ca exemplu de coroziune electrochimică, putem cita cazurile de distrugere și inundare a navelor, a căror piele de fier a fost prinsă cu nituri de cupru. De remarcat este și incidentul care s-a petrecut în decembrie 1967 cu transportatorul norvegian de minereu Anatina, în drum dinspre Cipru spre Osaka. În Oceanul Pacific, un taifun a lovit nava și calele s-au umplut cu apă sărată, rezultând o pereche galvanică mare: concentrat de cupru + carcasa de oțel a navei. După ceva timp, coca de oțel a navei a început să se înmoaie și în curând a dat un semnal de primejdie. Din fericire, echipajul a fost salvat de o navă germană care a venit în ajutor, iar Anatina însăși a ajuns cumva în port.
Staniu și zinc. Acoperiri „periculoase” și „sigure”.
Să luăm un alt exemplu. Să presupunem că panoul caroseriei este acoperit cu tablă. Staniul este un metal foarte rezistent la coroziune, în plus, creează un strat protector pasiv, protejând fierul de interacțiunea cu mediul extern. Deci fierul de călcat de sub stratul de tablă este sigur și sănătos? Da, dar numai până când stratul de tablă este deteriorat.
Și dacă se întâmplă acest lucru, apare imediat un cuplu galvanic între cositor și fier, iar fierul, care este un metal mai activ, va începe să se corodeze sub influența curentului galvanic.
Apropo, există încă legende despre presupusele corpuri de conserve „eterne” ale „Victoriei” printre oameni. Rădăcinile acestei legende sunt următoarele: la repararea vehiculelor de urgență, meșterii foloseau lantele pentru încălzire. Și deodată, fără niciun motiv aparent, tabla începe să curgă de sub flacăra arzătorului! De aici zvonul că trupul „Victoriei” a fost complet cositorit.
De fapt, totul este mult mai prozaic. Echipamentul de ștampilă din acei ani era imperfect, astfel încât suprafețele pieselor s-au dovedit a fi neuniforme. În plus, oțelurile de atunci nu erau potrivite pentru ambutișare adâncă, iar formarea de riduri în timpul ștanțarii a devenit obișnuită. Un corp sudat, dar nevopsit încă a trebuit pregătit mult timp. Buloanele au fost netezite cu roți de smirghel, iar adânciturile au fost umplute cu lipit de cositor, mai ales din care o mulțime se afla lângă cadrul parbrizului. Numai și totul.
Ei bine, știți deja dacă un corp de conserve este „etern”: este etern până la prima lovitură bună cu o piatră ascuțită. Și sunt mai mult decât destui pe drumurile noastre.
Dar cu zinc, imaginea este destul de diferită. Aici, de fapt, învingem coroziunea electrochimică cu propria ei armă. Metalul de protecție (zinc) se află la stânga fierului în seria de tensiune. Aceasta înseamnă că, în caz de deteriorare, nu oțelul va fi distrus, ci zincul. Și numai după ce tot zincul s-a corodat, fierul va începe să se descompună. Dar, din fericire, se corodează foarte, foarte încet, păstrând oțelul mulți ani.
a) Coroziunea oțelului cositorit: atunci când învelișul este deteriorat, oțelul este distrus. b) Coroziunea oțelului galvanizat: atunci când învelișul este deteriorat, zincul este distrus, protejând oțelul de coroziune.
Acoperirile realizate din metale mai active se numesc „ sigur", iar din cei mai puțin activi -" periculos". Acoperirile sigure, în special galvanizarea, au fost de mult timp folosite cu succes ca o modalitate de a proteja caroseriile de coroziune.
De ce zinc? La urma urmei, pe lângă zinc, în seria activității legate de fier, mai multe elemente sunt mai active. Iată prinderea: cu cât două metale sunt mai îndepărtate unul de celălalt în seria de activități, cu atât mai rapid este distrugerea celor mai active (mai puțin nobile). Și acest lucru, în consecință, reduce durabilitatea protecției anticorozive. Deci, pentru caroserii auto, unde, pe lângă o bună protecție metalică, este important să se obțină o durată lungă de viață a acestei protecții, galvanizarea este cea mai potrivită. În plus, zincul este disponibil și ieftin.
Apropo, ce se va întâmpla dacă acoperiți corpul, de exemplu, cu aur? În primul rând, va fi atât de scump! 🙂 Dar chiar dacă aurul ar deveni cel mai ieftin metal, acest lucru nu se poate face, deoarece ne va face „piesa de fier” un deserviciu.
La urma urmei, aurul este foarte departe de fier în seria de activități (cel mai îndepărtat), iar la cea mai mică zgârietură, fierul se va transforma în curând într-o grămadă de rugină acoperită cu o peliculă aurie.
Caroseria mașinii este expusă atât coroziunii chimice, cât și electrochimice. Dar rolul principal este încă atribuit proceselor electrochimice.
La urma urmei, este un păcat să ascunzi cupluri galvanice într-o caroserie și un cărucior mic: acestea sunt suduri și contacte ale metalelor diferite și incluziuni străine în tablă. Singurul lucru care lipsește este un electrolit pentru a „porni” aceste celule galvanice.
Și electrolitul este, de asemenea, ușor de găsit - cel puțin umiditatea conținută în atmosferă.
În plus, în condiții reale de funcționare, ambele tipuri de coroziune sunt îmbunătățite de mulți alți factori. Să vorbim mai detaliat despre cele principale.
Factori care afectează coroziunea caroseriei
Metal: compoziție chimică și structură
Desigur, dacă caroseriile auto ar fi făcute din fier pur comercial, rezistența lor la coroziune ar fi impecabilă. Din păcate, sau poate din fericire, acest lucru nu este posibil. În primul rând, un astfel de fier este prea scump pentru o mașină, iar în al doilea rând (mai important) nu este suficient de puternic.
Totuși, să nu vorbim despre idealuri înalte, ci să revenim la ceea ce avem. Luați, de exemplu, oțel de calitate 08KP, utilizat pe scară largă în Rusia pentru ștanțarea părților corpului. Când este examinat la microscop, acest oțel este după cum urmează: granule fine de fier pur amestecate cu granule de carbură de fier și alte incluziuni.
După cum probabil ați ghicit, o astfel de structură dă naștere la multe celule microvoltaice și, de îndată ce un electrolit apare în sistem, coroziunea își va începe încet activitatea distructivă.
Interesant este că procesul de coroziune al fierului este accelerat de impuritățile care conțin sulf. De obicei, intră în fier din cărbune în timpul topirii în furnal din minereuri. Apropo, în trecutul îndepărtat, nu piatra, ci cărbunele, care practic nu conținea sulf, era folosit în acest scop.
Inclusiv din acest motiv, unele obiecte metalice din antichitate de-a lungul istoriei lor veche de secole practic nu au suferit de coroziune. Aruncă o privire, de exemplu, la acest stâlp de fier, care se află în curtea Qutub Minar din Delhi.
E în picioare de 1600 (!) ani și măcar ceva. Alături de umiditatea scăzută din Delhi, unul dintre motivele unei rezistențe atât de uimitoare la coroziune a fierului indian este, la fel, conținutul scăzut de sulf din metal.
Deci, în raționamentul în felul „înainte, metalul era mai curat și corpul nu a ruginit mult timp”, există încă ceva adevăr și mult.
Apropo, de ce nu ruginesc oțelul inoxidabil atunci? Dar pentru că cromul și nichelul, folosite ca componente de aliere a acestor oțeluri, stau alături de fier în seria electrochimică de tensiuni. În plus, la contactul cu un mediu agresiv, ele formează o peliculă puternică de oxid la suprafață, care protejează oțelul de coroziune ulterioară.
Oțelul crom nichel este cel mai tipic oțel inoxidabil, dar există și alte clase de oțel inoxidabil în afară de acesta. De exemplu, aliajele ușoare inoxidabile pot include aluminiu sau titan. Dacă ați fost la Centrul de expoziții All-Russian, trebuie să fi văzut obeliscul „Către cuceritorii spațiului” din fața intrării. Este căptușită cu plăci din aliaj de titan și nu există nici o pată de rugină pe suprafața sa strălucitoare.
Tehnologia caroseriei din fabrică
Grosimea tablei de oțel, din care sunt fabricate părțile caroseriei unei mașini moderne, este de obicei mai mică de 1 mm. Și în unele locuri ale corpului, această grosime este și mai mică.
O caracteristică a procesului de ștanțare a panourilor de caroserie și, într-adevăr, orice deformare plastică a metalului, este apariția unor tensiuni reziduale nedorite în timpul deformării. Aceste tensiuni sunt neglijabile dacă echipamentul de perforare nu este uzat și ratele de deformare sunt setate corect.
În caz contrar, un fel de „bombă cu ceas” este așezat în panoul corpului: aranjarea atomilor în granule de cristal se schimbă, astfel încât metalul în stare de stres mecanic se corodează mai intens decât în stare normală. Și, în mod caracteristic, distrugerea metalului are loc tocmai în zonele deformate (coturi, găuri), care joacă rolul anodului.
În plus, la sudarea și asamblarea corpului în fabrică, se formează o mulțime de fisuri, suprapuneri și cavități în care se acumulează murdăria și umezeala. Ca să nu mai vorbim de sudurile care formează aceleași perechi galvanice cu metalul de bază.
Influența mediului în timpul funcționării
Mediul în care se operează structurile metalice, inclusiv mașinile, devine din ce în ce mai agresiv în fiecare an. În ultimele decenii, conținutul de dioxid de sulf, oxizi de azot și carbon a crescut în atmosferă. Asta înseamnă că mașinile nu se mai spală cu apă, ci cu ploi acide.
Întrucât vorbim de ploaia acidă, să revenim încă o dată la seria electrochimică a tensiunilor. Cititorul atent va observa că include și hidrogen. Întrebare rezonabilă: de ce? Dar de ce: poziția sa arată care metale înlocuiesc hidrogenul din soluțiile acide și care nu. De exemplu, fierul este situat la stânga hidrogenului, ceea ce înseamnă că îl înlocuiește din soluțiile acide, în timp ce cuprul, care se află în dreapta, nu mai este capabil de o asemenea ispravă.
Rezultă că ploaia acidă este periculoasă pentru fier, dar nu și pentru cuprul pur. Dar acest lucru nu se poate spune despre bronz și alte aliaje pe bază de cupru: ele conțin aluminiu, staniu și alte metale care se află în rândul din stânga hidrogenului.
S-a observat și s-a dovedit că în condițiile unui oraș mare, trupurile trăiesc mai puțin. În acest sens, datele Institutului Suedez de Coroziune (SHIK) sunt orientative, care au constatat că:
- în zonele rurale din Suedia, rata de distrugere a oțelului este de 8 microni pe an, zinc - 0,8 microni pe an;
- pentru oraș, aceste cifre sunt de 30, respectiv 5 microni pe an.
Condițiile climatice în care se operează mașina sunt și ele importante. Deci, într-un climat marin, coroziunea este activată de aproximativ două ori.
Umiditate și temperatură
Cât de mare este efectul umidității asupra coroziunii, putem înțelege pe exemplul coloanei de fier menționată anterior din Delhi (rețineți uscăciunea aerului ca fiind unul dintre motivele rezistenței sale la coroziune).
Se zvonește că un străin a decis să dezvăluie secretul acestui fier de călcat inoxidabil și a rupt cumva o mică bucată din coloană. Care a fost surpriza lui când, pe nava pe drumul din India, această piesă s-a acoperit de rugină. Se pare că în aerul umed al mării, fierul indian inoxidabil s-a dovedit a nu fi atât de inoxidabil până la urmă. În plus, o coloană similară din Konarak, situată în apropierea mării, a fost lovită foarte puternic de coroziune.
Rata de coroziune la umiditate relativă de până la 65% este relativ scăzută, dar atunci când umiditatea crește peste valoarea specificată, coroziunea se accelerează brusc, deoarece la o astfel de umiditate se formează un strat de umiditate pe suprafața metalului. Și cu cât suprafața rămâne mai udă, cu atât coroziunea se răspândește mai rapid.
De aceea, principalele centre de coroziune se găsesc întotdeauna în cavitățile ascunse ale corpului: se usucă mult mai lent decât părțile deschise. Drept urmare, în ele se formează zone stagnante, un adevărat paradis pentru coroziune.
Apropo, utilizarea de reactivi chimici pentru a combate coroziunea gheții este, de asemenea, la îndemână. Amestecate cu zăpadă și gheață topită, sărurile antigivrare formează un electrolit foarte puternic care poate pătrunde oriunde, inclusiv în cavitățile ascunse.
În ceea ce privește temperatura, știm deja că creșterea acesteia activează coroziunea. Din acest motiv, în apropierea sistemului de evacuare vor exista întotdeauna mai multe urme de coroziune.
Acces aerian
Interesant tot-??? chestia asta coroziune. Pe cât de interesant, pe atât de insidios. De exemplu, nu fi surprins că un cablu de oțel strălucitor, aparent complet neatins de coroziune, se poate dovedi a fi ruginit în interior. Acest lucru se datorează accesului neuniform al aerului: în acele locuri în care este dificil, amenințarea de coroziune este mai mare. În teoria coroziunii, acest fenomen se numește aerare diferențială.
Principiul aerării diferențiale: accesul neuniform al aerului în diferite părți ale suprafeței metalice duce la formarea unei celule galvanice. În acest caz, zona alimentată intens cu oxigen rămâne nevătămată, iar zona slab alimentată cu oxigen se corodează.
Un exemplu izbitor: o picătură de apă care a căzut pe suprafața unui metal. Zona de sub picătură și, prin urmare, mai puțin aprovizionată cu oxigen joacă rolul unui anod. Metalul din această zonă este oxidat, iar rolul catodului este jucat de marginile picăturii, care sunt mai accesibile influenței oxigenului. Ca urmare, hidroxidul de fier, un produs al interacțiunii fierului, oxigenului și umidității, începe să precipite la marginile picăturii.
Apropo, hidroxidul de fier (Fe 2 O 3 nH 2 O) este ceea ce numim rugina. O suprafață de rugină, spre deosebire de patina de pe o suprafață de cupru sau de o peliculă de oxid de aluminiu, nu protejează fierul de coroziune ulterioară. Inițial, rugina are o structură de gel, dar apoi se cristalizează treptat.
Cristalizarea începe în stratul de rugină, în timp ce învelișul exterior al gelului, care este foarte liber și fragil atunci când este uscat, se desprinde și următorul strat de fier este expus. Și așa mai departe până când tot fierul este distrus sau sistemul rămâne fără oxigen și apă.
Revenind la principiul aerării diferențiale, ne putem imagina câte oportunități există pentru dezvoltarea coroziunii în zonele ascunse, slab ventilate ale corpului.
Rugina... totul!
După cum se spune, statisticile știu totul. Mai devreme am menționat un centru atât de cunoscut pentru lupta împotriva coroziunii precum Institutul Suedez de Coroziune (SHIK) - una dintre cele mai autorizate organizații în acest domeniu.
O dată la câțiva ani, oamenii de știință ai institutului efectuează un studiu interesant: iau caroserii mașinilor bine lucrate, decupează din ele „fragmentele” cele mai iubite de coroziune (secțiuni de praguri, arcade de roți, margini ale ușilor etc.) și să evalueze gradul de deteriorare a coroziunii acestora.
Este important de reținut că printre corpurile studiate se numără atât corpuri protejate (zincate și/sau anticorozive) cât și corpuri fără nicio protecție suplimentară anticorozivă (piese pur și simplu vopsite).
Deci, SHIK susține că cea mai bună protecție pentru caroseria unei mașini este doar o combinație de „zinc plus anticoroziv”. Dar toate celelalte opțiuni, inclusiv „doar galvanizarea” sau „doar anticorozive”, potrivit oamenilor de știință, sunt proaste.
Galvanizarea nu este un panaceu
Susținătorii refuzului tratamentului anticoroziv suplimentar se referă adesea la galvanizarea din fabrică: cu aceasta, spun ei, nicio coroziune nu amenință mașina. Dar, după cum au arătat oamenii de știință suedezi, acest lucru nu este în întregime adevărat.
Într-adevăr, zincul poate servi ca protecție independentă, dar numai pe suprafețe netede și netede, în plus, nu sunt supuse atacurilor mecanice. Iar pe margini, margini, îmbinări, precum și în locurile expuse în mod regulat la „decojirea” cu nisip și pietre, galvanizarea cedează la coroziune.
În plus, nu toate mașinile au caroserii complet galvanizate. Cel mai adesea, doar câteva panouri sunt acoperite cu zinc.
Ei bine, nu trebuie să uităm că zincul, deși protejează oțelul, este inevitabil consumat în procesul de protecție. Prin urmare, grosimea „scutului” de zinc va scădea treptat în timp.
Deci, legendele despre longevitatea corpurilor galvanizate sunt adevărate numai în cazurile în care zincul devine parte a barierei generale, în plus față de tratamentul anticoroziv suplimentar regulat al corpului.
Este timpul să terminăm, dar subiectul coroziunii este departe de a fi epuizat. Vom continua să vorbim despre lupta împotriva acesteia în articolele următoare la rubrica „Protecție anticorozivă”.
Conceptul de rezistență este adesea asociat cu metalele. „Puternic ca oțelul” - fiecare dintre noi a auzit această expresie de mai multe ori. De fapt, sub influența chimică a mediului extern, metalele se pot oxida și descompune.
Termenul „coroziune” provine din latinescul „corrodere” – a coroda. Dar nu numai metalele sunt susceptibile la coroziune. Materialele plastice, polimerii, lemnul și chiar și pietrele sunt, de asemenea, susceptibile la coroziune.
Coroziunea este rezultatul acțiunii chimice a mediului. Ca urmare a coroziunii, metalele sunt distruse spontan. Desigur, metalele pot fi distruse și sub influența impactului fizic. Astfel de procese se numesc uzură, îmbătrânire, eroziune.
În ciuda faptului că polimerii, ceramica, sticla sunt utilizate pe scară largă în industrie și în viața de zi cu zi, rolul metalelor în viața omului continuă să fie foarte important.
Întâlnim foarte des coroziunea metalelor. Fierul ruginit este rezultatul coroziunii. Trebuie spus că multe metale se pot coroda. Dar numai fierul rugineste.
Ce se întâmplă cu metalele în timpul coroziunii din punct de vedere al chimiei?
Coroziunea chimică
Stratul de suprafață al metalului interacționează cu oxigenul atmosferic. Ca rezultat, se formează o peliculă de oxid. Pe suprafețele diferitelor metale se formează filme de rezistență diferită. Astfel, aluminiul și zincul, atunci când interacționează cu oxigenul, formează o peliculă puternică care previne coroziunea ulterioară a acestor metale. Filmul protector al aluminiului este oxid de aluminiu Al 2 O 3. Nici oxigenul, nici apa nu pot pătrunde prin el. De exemplu, într-un ibric de aluminiu, apa clocotită nu afectează metalul.
Dar unele metale și compușii lor formează pelicule libere. Dacă tăiați o bucată de sodiu metalic, puteți vedea cum apare o peliculă crăpată pe suprafața ei. Un astfel de film va trece liber oxigenul din aer, vaporii de apă și alte substanțe la suprafață. Coroziunea cu sodiu va continua.
Coroziunea chimică este o interacțiune chimică între un metal și mediul extern, care are ca rezultat oxidarea metalului și refacerea mediului corosiv.
Dar mediul nu conține doar oxigen și vapori de apă. Oxizii de azot, sulf, carbon se găsesc în aer, iar sărurile și gazele dizolvate pot fi găsite în apă. Și procesul de coroziune este un proces destul de complicat. Diferite metale se corodează diferit. De exemplu, bronzul este acoperit cu sulfat de cupru (CuOH) 2 SO 4 , care arată ca o pânză de păianjen verde.
Coroziunea care apare sub influența curentului electric nu este chimică. Se numește electrochimic.
De ce fierul rugineste?
Oricum, de ce fierul ruginește?
În timpul coroziunii, metalul se oxidează și se transformă într-un oxid.
Ecuația simplificată a coroziunii fierului arată astfel:
4Fe + 3O 2 + 2H 2 O \u003d 2Fe 2 O 3 H 2 O
2Fe 2 O 3 H 2 O - oxid de fier hidratat, sau hidroxid de fier. Aceasta este rugina.
După cum se poate observa din ecuația de reacție, rugina se formează pe suprafața fierului dacă interacționează cu oxigenul din apă sau aerul umed. Într-un loc uscat, fierul nu ruginește. Suprafața ruginii nu protejează fierul de călcat de expunerea ulterioară la mediu, așa că în cele din urmă fierul se va transforma complet în rugină. Rugina se referă la coroziunea fierului și a aliajelor acestuia.
Coroziunea chimică este gaz și coroziunea în lichide non-electrolitice.
Tipuri de coroziune chimică
Coroziunea gazoasă este procesul de distrugere a suprafeței metalice sub influența gazelor la temperatură ridicată. Cea mai cunoscută coroziune atunci când este expus la oxigen pe metal.
Coroziunea chimică a metalelor și a compușilor acestora poate apărea în lichide neelectrolitice. Lichide non-electrolitice - fenol, benzen, alcooli, kerosen, petrol, benzină, cloroform, sulf topit, brom lichid și altele. Aceste lichide nu conduc electricitatea. În forma lor pură, nu conțin impurități și nu reacționează cu metalele. Dar dacă impuritățile intră în ele, atunci metalele din astfel de lichide încep să sufere coroziune chimică.
Pentru a proteja structurile metalice de coroziunea chimică, pe suprafață se aplică acoperiri, care vor oferi protecție împotriva efectelor unui mediu coroziv.
MOU Școala secundară din satul Novopavlovka
Districtul Petrovsk-Zabaykalsky din regiunea Zabaikalsky
Lucrări de cercetare pe tema:
De ce este apa ruginita?
Lucrarea a fost realizată de un elev de clasa a II-a
Ioninski Dmitri,
Novopavlovka
INTRODUCERE | |
Partea teoretică | |
Ce este rugina | |
Rolul metalelor în viața umană | |
Partea practică | |
EXPERIENTA 1. „In ce apa ruginesc cel mai repede metalele” | |
EXPERIENȚA 2. „În ce mediu metalele ruginesc cel mai repede” | |
EXPERIENȚA 3. „Cum rezistă diferitele metale la coroziune” | |
CONCLUZIE | |
LISTA LITERATURII UTILIZATE |
INTRODUCERE
Am observat că dacă apa nu este pompată din fântână de ceva timp, atunci devine gălbuie la culoare. Mă întrebam de ce apa se îngălbenește? Am aflat de la tatăl meu că era rugină.
Obiectiv: află de ce se formează rugină pe fier, în care soluții se formează rugină și află metode de protecție împotriva ruginii.
Pentru a atinge acest obiectiv, este necesar să se rezolve un număr de sarcini:
Aflați ce este rugina, de ce apare (teoretic).
· Din experiență, ruginește cuiele de fier acasă în diverse medii.
· Analizați și comparați rezultatele observațiilor acestui experiment și trageți concluzii.
Obiect de studiu: cuie de calcat in eprubete cu diverse solutii.
Metode de cercetare:
studiul literaturii;
Observatii
analiza datelor obtinute;
generalizare.
am înaintat ipoteză: fierul este distrus, adică ruginește, în orice soluții.
Pentru a efectua acest studiu, profesorul meu Lyudmila Sergeevna și cu mine am studiat literatura specială (autorii sunt enumerați în lista de referințe). Cu participarea familiei mele, am organizat experimente, am observat, analizat și am tras concluzii.
CONȚINUT PRINCIPAL
Partea teoretică
Ce este rugina
Inițial, am citit în dicționarul explicativ al lui Ozhegov ce este rugina?
RZAVCHINA, - s, f.
1. Placă roșie-maro pe fier, formată ca urmare a oxidării și care duce la distrugerea metalului, precum și o urmă pe ceva. dintr-un asemenea atac. Un fel de râu a apărut în sufletul meu.(trad.: ceva corosiv, chinuitor).
2. Film maro pe apa de mlaștină.
Jpg" width="252" height="237">
Rugina apare atunci când atmosfera interacționează cu fierul. Procesul de formare a acestuia se numește rugină sau coroziune. Coroziunea este distrugerea spontană a metalelor ca urmare a interacțiunii cu mediul. Procesul de ruginire a fierului începe numai atunci când există umiditate în aer. Când o picătură de apă lovește suprafața unui produs de fier, după un timp, poți observa o schimbare a culorii acestuia. Picătura devine tulbure și devine treptat maro. Aceasta indică apariția produselor de coroziune a fierului în punctul de contact al apei cu suprafața.
Rolul metalelor în viața umană
În viața de zi cu zi, metalele sunt folosite peste tot. Trăim în lumea metalelor. Acasă, pe stradă, în autobuz - peste tot suntem înconjurați de obiecte metalice. Pur și simplu nu ne putem imagina viața fără ele.
Fier- element chimic, metal alb-argintiu. În forma sa pură, practic nu este utilizat din cauza rezistenței sale scăzute. De regulă, se folosesc aliaje pe bază de fier - oțel și fontă.
Oţel este cel mai important tip de aliaje de fier. Se distinge de fierul pur printr-un conținut de carbon mai mic de 2%, dar acest adaos minor este cel care conferă aliajului o duritate pe care fierul nu o are. Nivelul tehnic și economic de dezvoltare a statului depinde în mare măsură de cât oțel este topit în țară pe cap de locuitor.
Aluminiu folosit in constructia de aeronave deoarece este foarte puternic si usor. Spre deosebire de fier, aluminiul nu se teme de umiditate și nu ruginește, astfel încât produsele fabricate din acesta nu au nevoie de acoperiri de protecție.
Zinc servește ca aditiv pentru cupru, dar este adesea folosit în forma sa pură. Zincul are calități bune de turnare, astfel încât piesele pentru diferite mașini sunt turnate din el. De obicei, vedem acest metal alb-albăstrui cu un model pestriț caracteristic pe țevile de scurgere și gălețile metalice noi. Toate aceste produse sunt fabricate din așa-numitul fier pentru acoperiș - tablă de oțel moale acoperită cu un strat subțire de zinc. Protejează metalul de bază de rugină. Un astfel de fier se numește galvanizat.
Cupru este foarte plastic și conduce curentul electric mai bine decât alte metale (cu excepția argintului prețios). Aceste calități îi permit să fie utilizat în firele electrice. Aici este considerat metalul numărul unu.
Argint. Turnatorii antici, fierarii și bijutierii apreciau acest metal pentru moliciunea și flexibilitatea sa în prelucrare. Din vremea Greciei Antice și până la începutul acestui secol, cea mai mare parte a argintului extras a mers la baterea monedelor, iar restul la fabricarea de bijuterii, tacâmuri și ustensile. Astăzi, argintul este apreciat și pentru faptul că conduce electricitatea mai bine decât orice metal. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în inginerie electrică. O mulțime de argint merge la fabricarea bateriilor, dar și mai mult - la producția de fotografii și materiale de film. Metalul mai are un avantaj: ucide microbii patogeni. Prin urmare, pe baza ei se prepară medicamente, cu care se spală rănile purulente, se aplică pe corp hârtie bactericidă impregnată cu compuși de argint pentru a vindeca rănile mici. Argintul este folosit și în fabricile de oglinzi.
Aliajele pe bază de fier suferă cel mai mult din cauza coroziunii. „Rugina mănâncă fier” este o vorbă veche, dar adevărată. Aproximativ 10% din metalul extras este pierdut pentru totdeauna. Coroziunea este urmată de eroziune - distrugerea produselor metalice. După aceea, metalul nu mai este potrivit. Și totuși, 2/3 din metale sunt returnate în producție după ce au fost topite în cuptoare cu vatră deschisă. De aceea este important să colectezi fier vechi.
Am decis să experimentez cu cuie de fier plasându-le în diverse medii.
Partea practică
EXPERIENTA 1. În ce apă metalele ruginesc cel mai repede?
Scopul experienței: afla in ce apa fierul rugineste cel mai repede
Am luat apa din 4 surse (din fantana, dintr-un rau, distilata, zapada) si am pus cuie identice de fier in ea. Băncile cu apă erau în aceleași condiții. După 2 zile, apa s-a îngălbenit, după o săptămână a apărut rugina pe unghii, după o lună, stratul de rugină a crescut semnificativ. Rugina s-a format pe toate unghiile, indiferent de sursa de apă în care se aflau.
Apa buna | Apa din râu | Apa distilata | ||
Pune unghiile în apă |
||||
Apa a devenit galbenă | Apa a devenit galbenă | Apa a devenit galbenă | Apa a devenit galbenă |
|
Rugina pe unghie | Rugina pe unghie | Rugina pe unghie | Rugina pe unghie |
|
Stratul de rugină crește | Stratul de rugină crește | Stratul de rugină crește | Stratul de rugină crește |
Concluzie: rugina se formează pe fier în orice apă.
EXPERIENTA 2. „În ce mediu metalele ruginesc cel mai repede”
Ţintă experienţă: afla in ce mediu fierul rugineste cel mai repede
Am decis să aflu în ce mediu fierul ruginește cel mai repede. Pentru a face acest lucru, a luat 4 cutii de apă din fântână. Am adăugat sare la primul, zahăr la al doilea, sifon la al treilea și oțet la al patrulea. În fiecare borcan coborât un cui de fier.
După 2 zile:
un mic precipitat galben a apărut în apa cu sare, soluția în sine a rămas transparentă;
soluția cu zahăr a devenit galbenă;
O soluție cu oțet transparent pe pereții bulelor borcanului.
Intr-o luna:
un strat de rugina si cristale de sare pe unghie a aparut in apa cu sare;
Soluția cu zahăr s-a luminat, nu există rugină;
Nu au existat modificări în apa cu sifon;
Soluția de oțet este maro închis, în fundul borcanului există particule de cui.
Apă cu zahăr | Apa sarata | Apă cu sifon | Apa cu otet |
|
Pune unghiile în diferite soluții |
||||
Soluția a devenit galbenă | Precipitat galben mic, soluție limpede | Nici o schimbare | Soluția este transparentă, pe pereții borcanului sunt bule |
|
Soluția s-a luminat, nu există rugină | Pe unghie a apărut un strat de rugină și cristale de sare | Nici o schimbare | Soluția este maro închis, în fundul borcanului există particule de cui |
Concluzie: rugina nu se formeaza in mediu alcalin; într-un mediu acid, fierul este distrus.
EXPERIENTA 3 . „Cum rezistă diferitele metale la coroziune”
Scopul experienței: aflați dacă rugina se formează pe alte metale
Am vrut să aflu dacă rugina se formează pe alte metale. Am luat 4 metale diferite (cupru, aluminiu, zinc, fier) si le-am pus in apa. Separat, puneți un cui de fier vopsit în apă. După 2 zile, apa cu fier s-a ruginit, iar rugina nu s-a format pe alte metale nici după o lună. Apa cu un cui vopsit nu a ruginit.
Concluzie: rugina se formează numai atunci când apa interacționează cu fierul.
CONCLUZIE
Pe parcursul cercetărilor mele, am încercat să aflu de ce se formează rugina pe fier, în ce soluții se formează rugină și să aflu metode de protecție împotriva ruginii. Exemplul studiului arată că apa este un mediu favorabil pentru apariția ruginii, indiferent din ce sursă provine. Un mediu alcalin este favorabil pentru protejarea fierului de rugină. Într-un mediu acid, fierul se descompune mai repede. Fierul poate fi păstrat dacă nu este lăsat să intre în contact cu apa, pentru aceasta este necesar să se efectueze colorarea.
LISTA LITERATURII UTILIZATE
2. Marea enciclopedie „De ce”.- M.: „ROSMEN”, 2006
3. Cunosc lumea. AST, 1999
Inamic periculos - rugină! Indiferent cât de puternic este metalul, rugina îl va învinge. Auzi despre această poveste. În cele mai vechi timpuri, un rege ghinionist a ordonat să ascundă o mulțime de arme diverse în pivnițele umede ale cetății: săbii de oțel, pistoale, tunuri, ghiule. Numai că nu a ordonat să pună praf de pușcă acolo, ca să nu se ude. Și cu fierul, spun ei, nu se va întâmpla nimic. Din fericire, nu a existat un război pentru o lungă perioadă de timp, iar armele au stat în subsol mulți ani.
Regele s-a adunat pentru război și a ordonat să înarmeze tinerii recruți. S-au deschis ușile grele, au fost scoase săbiile de luptă din subsol - arată, dar toate sunt ruginite. Au început să curețe - săbiile au devenit mai subțiri decât cuțitele de bucătărie. Unde se potrivesc astea! Au luat armele - erau și ruginite. Dintre acestea, tu împuști - vor izbucni în mâinile tale. E timpul pentru arme. Cu miezuri. Au început să smulgă rugina de pe ele. L-au curățat atât de mult încât sâmburii de mărimea unui pepene verde au devenit mai mici decât un cartof. Cum să încărcați astfel de arme? Armele sunt grozave pentru ei acum, nu ca mărime. A trebuit să-mi anulez călătoria! Rezumat umiditate, umiditate.
Și această poveste s-a întâmplat recent. Un tractor mergea pe gheață și a aterizat într-un pelin acoperit cu zăpadă. Tractoristul a fost salvat, dar tractorul s-a scufundat. Abia un an mai târziu au reușit să ridice o mașină grea. Am curățat-o de rugină mult timp, dar nu a fost posibil să pornesc motorul până când multe dintre piesele sale ruginite în apă au fost înlocuite cu altele noi.
Unde mai rugineste fierul?
Dacă ar rugini în apă! Dar metalul ruginește chiar și într-un deșert fierbinte. În jur – indiferent cum ai privi – nu vei găsi nici o picătură de apă. Dar există întotdeauna particule minuscule, complet invizibile de umiditate în aer. Și această mică mică este suficientă pentru ca metalul să înceapă treptat să ruginească. Și într-o climă umedă, desigur, se prăbușește mult mai repede.
Cât fier distruge rugina? Răspunsul este gata. În zece ani, rugina consumă atât metal cât produc toate uzinele metalurgice din lume într-un an. Se dovedește că rugina mănâncă milioane de tone de metal! Aici oamenii i-au declarat de mult război! Ce mai faci ? Așa este, îmbracă-ți cizme de cauciuc și pelerina de ploaie și și mai bine te ascundeți sub acoperiș. Același lucru este valabil și cu metalul. Mașinile, mașinile-unelte sunt ascunse sub magazii, sub acoperișurile atelierelor.
Protecție împotriva ruginii și coroziunii metalelor
Ei pun o conductă de gaz, o conductă de petrol, o conductă de apă - au pus o pelerină impermeabilă pe țevi - le înfășoară cu pânză sau hârtie gudronată.
Dar mașini? La urma urmei, ele nu sunt doar vopsite cu culori elegante, strălucitoare pentru frumusețe. Deși stratul de vopsea este subțire, protejează bine de umiditate și, prin urmare, de rugină. Pentru aceasta, podurile și vagoanele, și navele și acoperișurile sunt pictate...
Dar nu numai vopseaua poate proteja metalul, fierul poate fi acoperit cu un strat subțire de alt metal, mai rezistent - zinc. Și acoperișul devine imediat mai durabil. Cutiile de tablă sunt, de asemenea, fier - tablă. Aici, pe fier este aplicat un strat subțire de staniu topit.
Există multe alte moduri de a proteja metalul de rugină, iar oamenii de știință caută altele noi, mai fiabile.
Coroziunea metalelor este o cauză larg răspândită care face ca diverse părți metalice să fie inutilizabile. Coroziunea metalelor (sau ruginirea) este distrugerea metalului sub influența factorilor fizici și chimici. Factorii care provoacă coroziune includ precipitații naturale, apa, temperatura, aerul, diverse alcalii și acizi etc.
1
Coroziunea metalelor devine o problemă serioasă în construcții, acasă și în industrie. Cel mai adesea, designerii asigură protecția suprafețelor metalice împotriva ruginii, dar uneori rugina apare pe suprafețe neprotejate și pe părțile tratate special.
Aliajele metalice sunt baza vieții umane, ele îl înconjoară aproape peste tot: acasă, la serviciu, în procesul de recreere. Oamenii nu observă întotdeauna lucruri și detalii metalice, dar le însoțesc constant. Diverse aliaje și metale pure sunt cele mai produse substanțe de pe planeta noastră. Industria modernă produce diferite aliaje de 20 de ori mai multe (în greutate) decât toate celelalte materiale. Deși metalele sunt considerate printre cele mai durabile substanțe de pe Pământ, ele se pot descompune și își pot pierde caracteristicile ca urmare a proceselor de ruginire. Sub influența apei, a aerului și a altor factori, are loc procesul de oxidare a metalelor, care se numește coroziune. În ciuda faptului că nu numai metalul, ci și rocile se pot coroda, procesele asociate în mod specific cu metalele vor fi luate în considerare mai jos. Aici merită să acordați atenție faptului că unele aliaje sau metale sunt mai susceptibile la coroziune decât altele. Acest lucru se datorează vitezei procesului de oxidare.
Procesul de oxidare a metalelor
Cea mai comună substanță din aliaje este fierul. Coroziunea fierului este descrisă prin următoarea ecuație chimică: 3O 2 +2H 2 O+4Fe=2Fe 2 O 3 . H 2 O. Oxidul de fier rezultat este acea rugină roșie care strică obiectele. Dar luați în considerare tipurile de coroziune:
- Coroziunea cu hidrogen. Practic nu apare pe suprafețe metalice (deși teoretic este posibil). Ca atare, nu va fi descris.
- coroziunea cu oxigen. Similar cu hidrogenul.
- Chimic. Reacția are loc datorită acțiunii unui metal cu un anumit factor (de exemplu, aer 3O 2 + 4Fe \u003d 2Fe 2 O 3) și se desfășoară fără formarea de procese electrochimice. Deci, după expunerea la oxigen, la suprafață apare o peliculă de oxid. Pe unele metale, o astfel de peliculă este suficient de puternică și nu numai că protejează elementul de procesele distructive, dar îi crește și rezistența (de exemplu, aluminiu sau zinc). Pe unele metale, un astfel de film exfoliază (distruge) foarte repede, de exemplu, în sodiu sau potasiu. Și majoritatea metalelor sunt distruse destul de lent (fier, fontă etc.). Deci, de exemplu, are loc coroziunea fontei. Mai des, rugina apare atunci când aliajul intră în contact cu sulful, oxigenul și clorul. Duzele, fitingurile etc. ruginesc din cauza coroziunii chimice.
- Coroziunea electrochimică a fierului. Acest tip de rugină apare în mediile care conduc electricitatea (conductoare). Timpul de distrugere a diferitelor materiale în timpul reacțiilor electrochimice este diferit. Reacțiile electrochimice se observă în cazurile de contact între metale aflate la distanță într-o serie de tensiuni. De exemplu, un produs din oțel are lipire/fixare cu cupru. Când apa ajunge pe conexiuni, părțile de cupru vor fi catozi, iar oțelul va fi anodul (fiecare punct are propriul potențial electric). Viteza unor astfel de procese depinde de cantitatea și compoziția electrolitului. Reacțiile necesită prezența a 2 metale diferite și un mediu conductiv electric. În acest caz, distrugerea aliajelor este direct proporțională cu rezistența curentă. Cu cât curentul este mai mare, cu atât reacția este mai rapidă, cu atât reacția este mai rapidă, cu atât distrugerea este mai rapidă. În unele cazuri, impuritățile din aliaj servesc drept catozi.
Coroziunea electrochimică a fierului
De remarcat și subspeciile care apar în timpul ruginării (nu vom descrie, vom enumera doar): subterane, atmosferice, gazoase, cu diverse tipuri de imersie, continuă, de contact, cauzate de frecare etc. Toate subspeciile pot fi atribuite ruginirii chimice sau electrochimice.
2
În timpul construcției, coroziunea armăturilor și a structurilor sudate este frecventă. Coroziunea apare adesea din cauza depozitării necorespunzătoare a materialului sau a eșecului procesării barelor. Coroziunea armăturii este destul de periculoasă, deoarece armătura este așezată pentru a consolida structurile, iar prăbușirea este posibilă ca urmare a distrugerii tijelor. Coroziunea sudurilor nu este mai puțin periculoasă decât coroziunea armăturii. Acest lucru va slăbi, de asemenea, semnificativ cusătura și poate duce la ruperea. Există destul de multe exemple în care rugina de pe structurile portante duce la prăbușirea spațiilor.
Alte cazuri de rugină care sunt frecvente în viața de zi cu zi sunt deteriorarea uneltelor de uz casnic (cuțite, tacâmuri, unelte), deteriorarea structurilor metalice, deteriorarea vehiculelor (atât pământ, aer, cât și apă) etc.
Poate că cele mai comune articole ruginite sunt cheile, cuțitele și uneltele. Toate aceste articole sunt expuse ruginii datorită faptului că stratul de protecție este îndepărtat prin frecare, ceea ce expune baza.
Baza este supusă proceselor de distrugere din cauza contactului cu medii agresive (în special cuțite și unelte).
Distrugere din cauza contactului cu medii agresive
Apropo, distrugerea lucrurilor care sunt adesea folosite în viața de zi cu zi poate fi observată aproape peste tot și în mod regulat, în același timp, unele obiecte sau structuri metalice pot sta ruginite de zeci de ani și își vor îndeplini funcțiile în mod corespunzător. De exemplu, un ferăstrău, care a fost adesea folosit pentru a tăia bușteni și lăsat timp de o lună într-o magazie, ruginește rapid și se poate rupe în timpul funcționării, iar un stâlp cu semn rutier poate rămâne ruginit timp de zece sau chiar mai mulți ani și să nu se prăbușească.
Prin urmare, toate lucrurile metalice ar trebui protejate de coroziune. Există mai multe metode de protecție, dar toate acestea sunt chimie. Alegerea unei astfel de protecție depinde de tipul de suprafață și de factorul distructiv care acționează asupra acesteia.
Pentru a face acest lucru, suprafața este curățată temeinic de murdărie și praf pentru a exclude posibilitatea ca stratul de protecție să nu cadă pe suprafață. Apoi se degresează (pentru unele tipuri de aliaje sau metal și pentru unele acoperiri de protecție este necesar), după care se aplică un strat protector. Cel mai adesea, protecția este asigurată de vopsele și lacuri. În funcție de metal și factori, se folosesc diferite lacuri, vopsele și grunduri.
O altă opțiune este aplicarea unui strat protector subțire din alt material. De obicei, această metodă se practică în producție (de exemplu, galvanizarea). Drept urmare, consumatorul practic nu trebuie să facă nimic după achiziționarea articolului.
Aplicarea unui strat protector subțire
O alta varianta este sa creezi aliaje speciale care sa nu oxideze (de exemplu, otelul inoxidabil), dar care nu garanteaza protectie 100%, in plus, unele lucruri realizate din astfel de materiale se oxideaza.
Parametrii importanți ai straturilor de protecție sunt grosimea, durata de viață și rata de distrugere în cazul efectelor adverse active. La aplicarea unui strat de protecție, este extrem de important să se potrivească exact în grosimea admisă a stratului. De obicei, producătorii de vopsele și lacuri îl indică pe ambalaj. Deci, dacă stratul este mai mare decât maximul admis, atunci acest lucru va provoca o depășire a lacului (vopseaua), iar stratul se poate prăbuși sub presiune mecanică puternică, un strat mai subțire se poate uza și reduce perioada de protecție a bazei.
Materialul de protecție selectat corect și aplicat corect pe suprafață garantează în proporție de 80% că piesa nu va fi supusă coroziunii.
3
Mulți oameni din viața de zi cu zi nu se gândesc la cum să-și protejeze bunurile de secară. Și au o problemă sub forma unui articol deteriorat. Cum să rezolvi corect această problemă?
Îndepărtarea ruginii dintr-o piesă
Pentru a restabili un lucru sau o parte din rugină, primul pas este să îndepărtați toată placa roșie pe o suprafață curată. Se îndepărtează cu șmirghel, pile, reactivi puternici (acizi sau alcalii), dar băuturi precum Coca-Cola merită o faimă deosebită în acest sens. Pentru a face acest lucru, lucrul este scufundat complet într-un recipient cu un lichid minune și lăsat pentru o perioadă (de la câteva ore la câteva zile - timpul depinde de lucru și de zona deteriorată).
Pete roșii pe produsele din oțel
Potrivit ONU, fiecare țară pierde anual de la 0,5 la 7-8% din produsul național brut din cauza coroziunii. Paradoxul este că țările mai puțin dezvoltate pierd mai puțin decât cele dezvoltate. Și 30% din toate produsele fabricate din oțel de pe planetă sunt folosite pentru a le înlocui pe cele ruginite. Prin urmare, este foarte recomandat să luați această problemă în serios.