Metal corrosion sa mga spot. Ministri ng Edukasyon ng Russian Federation. Iba pang mga sanhi ng kaagnasan ng metal

Ang mga metal na materyales sa ilalim ng kemikal o electrochemical na impluwensya ng kapaligiran ay napapailalim sa pagkasira, na tinatawag na kaagnasan. Kaagnasan ng metal ay sanhi, bilang isang resulta kung saan ang mga metal ay pumasa sa isang oxidized na anyo at nawawala ang kanilang mga katangian, na nagiging sanhi ng mga metal na materyales na hindi magamit.

Mayroong 3 tampok na nagpapakilala kaagnasan:

• Kaagnasan- Mula sa isang kemikal na pananaw, ito ay isang proseso ng redox.
• Kaagnasan ay isang kusang proseso na nangyayari dahil sa kawalang-tatag ng thermodynamic system na metal - mga sangkap sa kapaligiran.
• Kaagnasan ay isang proseso na pangunahing nabubuo sa ibabaw ng metal. Gayunpaman, posible na ang kaagnasan ay maaaring tumagos nang malalim sa metal.

Mga uri ng metal corrosion

Ang pinakakaraniwan ay ang mga sumusunod mga uri ng metal corrosion:

1. Uniporme – pantay na tinatakpan ang buong ibabaw
2. Hindi pantay
3. Electoral
4. Mga lokal na mantsa - ang mga indibidwal na lugar ng ibabaw ay corroded
5. Ulcerative (o pitting)
6. Spot
7. Intercrystalline - kumakalat sa mga hangganan ng isang metal na kristal
8. Nagbitak
9. Sa ilalim ng ibabaw

Mula sa punto ng view ng mekanismo ng proseso ng kaagnasan, dalawang pangunahing uri ng kaagnasan ay maaaring makilala: kemikal at electrochemical.

Kemikal na kaagnasan ng mga metal

Kemikal na kaagnasan ng mga metal - ito ang resulta ng paglitaw ng mga naturang kemikal na reaksyon kung saan, pagkatapos ng pagkasira ng metal bond, nabuo ang mga atomo ng metal at mga atomo na bahagi ng mga ahente ng oxidizing. Sa kasong ito, walang electric current na nangyayari sa pagitan ng mga indibidwal na seksyon ng ibabaw ng metal. Ang ganitong uri ng kaagnasan ay likas sa media na walang kakayahang magsagawa ng electric current - ito ay mga gas at likidong hindi electrolyte.

Ang kemikal na kaagnasan ng mga metal ay maaaring gas o likido.

Gas corrosion ng mga metal – ito ang resulta ng pagkilos ng mga agresibong gas o steam na kapaligiran sa metal sa mataas na temperatura, sa kawalan ng moisture condensation sa ibabaw ng metal. Ito ay, halimbawa, oxygen, sulfur dioxide, hydrogen sulfide, water vapor, halogens. Ang ganitong kaagnasan sa ilang mga kaso ay maaaring humantong sa kumpletong pagkasira ng metal (kung ang metal ay aktibo), at sa ibang mga kaso ay maaaring mabuo ang isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw nito (halimbawa, aluminyo, kromo, zirconium).

Liquid corrosion ng mga metal – maaaring mangyari sa mga non-electrolytes tulad ng langis, lubricating oils, kerosene, atbp. Ang ganitong uri ng kaagnasan, sa pagkakaroon ng kahit isang maliit na halaga ng kahalumigmigan, ay madaling makakuha ng isang electrochemical na kalikasan.

Para sa kemikal na kaagnasan ang rate ng pagkasira ng metal ay proporsyonal sa bilis kung saan ang oxidizing agent ay tumagos sa metal oxide film na sumasakop sa ibabaw nito. Ang mga metal oxide film ay maaari o hindi magpakita ng mga proteksiyon na katangian, na tinutukoy ng pagpapatuloy.

Pagpapatuloy ang naturang pelikula ay tinatayang Pilling-Badwords factor: (α = V ok /V Ako) kaugnay sa dami ng nabuong oksido o anumang iba pang tambalan sa dami ng metal na ginugol sa pagbuo ng oksido na ito

α = V ok /V Ме = М ok ·ρ Ме /(n·A Ako ·ρ ok),

kung saan ang V ok ay ang dami ng nabuong oxide

Ang V Me ay ang dami ng metal na natupok upang mabuo ang oxide

M ok – molar mass ng nabuong oxide

ρ Ako – density ng metal

n – bilang ng mga metal na atom

Ang A Me ay ang atomic mass ng metal

ρ ok - density ng nabuong oxide

Mga pelikulang oxide, na α < 1 , ay hindi tuloy-tuloy at sa pamamagitan ng mga ito ang oxygen ay madaling tumagos sa ibabaw ng metal. Ang ganitong mga pelikula ay hindi nagpoprotekta sa metal mula sa kaagnasan. Ang mga ito ay nabuo sa pamamagitan ng oksihenasyon ng alkali at alkaline na mga metal na lupa (maliban sa beryllium) na may oxygen.

Mga pelikulang oxide, na 1 < α < 2,5 ay solid at kayang protektahan ang metal mula sa kaagnasan.

Sa mga halaga α > 2.5 hindi na natutugunan ang kondisyon ng pagpapatuloy, bilang isang resulta kung saan ang mga naturang pelikula ay hindi nagpoprotekta sa metal mula sa pagkasira.

Nasa ibaba ang mga halaga α para sa ilang mga metal oxide

Electrochemical corrosion ng mga metal

Electrochemical corrosion ng mga metal ay ang proseso ng pagkasira ng mga metal sa iba't ibang kapaligiran, na sinamahan ng paglitaw ng isang electric current sa loob ng system.

Sa ganitong uri ng kaagnasan, ang isang atom ay tinanggal mula sa kristal na sala-sala bilang resulta ng dalawang pinagsamang proseso:

• Anode – ang metal sa anyo ng mga ions ay napupunta sa solusyon.
• katodiko – ang mga electron na nabuo sa panahon ng anodic na proseso ay nakatali ng isang depolarizer (ang sangkap ay isang oxidizing agent).

Ang proseso ng pag-alis ng mga electron mula sa mga site ng cathode ay tinatawag na depolarization, at ang mga sangkap na nagtataguyod ng pagtanggal ay tinatawag na mga depolarizer.

Ang pinakalaganap kaagnasan ng mga metal na may hydrogen at oxygen depolarization.

Depolarization ng hydrogen na isinasagawa sa cathode sa panahon ng electrochemical corrosion sa isang acidic na kapaligiran

2H + +2e - = H 2 paglabas ng hydrogen ion

2H 3 O + +2e - = H 2 + 2H 2 O

Depolarization ng oxygen na isinasagawa sa katod sa panahon ng electrochemical corrosion sa isang neutral na kapaligiran

O 2 + 4H + +4e - = H 2 O pagbabawas ng dissolved oxygen

O 2 + 2H 2 O + 4e - = 4OH -

Lahat ng mga metal, sa kanilang kaugnayan sa electrochemical corrosion, maaaring nahahati sa 4 na grupo, na tinutukoy ng kanilang mga halaga:

1. Mga aktibong metal (mataas na thermodynamic instability) - ito ang lahat ng mga metal na nasa hanay ng mga alkali metal - cadmium (E 0 = -0.4 V). Ang kanilang kaagnasan ay posible kahit na sa mga neutral na may tubig na kapaligiran kung saan walang oxygen o iba pang mga oxidizing agent.
2. Mga metal na intermediate na aktibidad (thermodynamic instability) - matatagpuan sa pagitan ng cadmium at hydrogen (E 0 = 0.0 V). Sa mga neutral na kapaligiran, sa kawalan ng oxygen, hindi sila nabubulok, ngunit napapailalim sa kaagnasan sa mga acidic na kapaligiran.
3. Mga mababang-aktibong metal (intermediate thermodynamic stability) - nasa pagitan ng hydrogen at rhodium (E 0 = +0.8 V). Ang mga ito ay lumalaban sa kaagnasan sa neutral at acidic na mga kapaligiran kung saan walang oxygen o iba pang mga oxidizing agent.
4. Mga marangal na metal (mataas na thermodynamic stability) – ginto, platinum, iridium, palladium. Maaari silang mapailalim sa kaagnasan lamang sa mga acidic na kapaligiran sa pagkakaroon ng malakas na mga ahente ng oxidizing.

Electrochemical corrosion maaaring mangyari sa iba't ibang kapaligiran. Depende sa likas na katangian ng kapaligiran, ang mga sumusunod na uri ng electrochemical corrosion ay nakikilala:

• Kaagnasan sa mga solusyon sa electrolyte- sa mga solusyon ng mga acid, base, asin, sa natural na tubig.
• Kaagnasan sa atmospera– sa mga kondisyon ng atmospera at sa anumang mamasa-masa na kapaligiran ng gas. Ito ang pinakakaraniwang uri ng kaagnasan.

Halimbawa, kapag ang bakal ay nakikipag-ugnayan sa mga sangkap sa kapaligiran, ang ilan sa mga seksyon nito ay nagsisilbing anode, kung saan nangyayari ang iron oxidation, at ang iba ay nagsisilbing cathode, kung saan nangyayari ang pagbawas ng oxygen:

A: Fe – 2e – = Fe 2+

K: O 2 + 4H + + 4e - = 2H 2 O

Ang katod ay ang ibabaw kung saan mas malaki ang daloy ng oxygen.

• Kaagnasan ng lupa– depende sa komposisyon ng lupa, pati na rin ang aeration nito, ang kaagnasan ay maaaring mangyari nang higit pa o hindi gaanong matindi. Ang mga acidic na lupa ay ang pinaka-agresibo, habang ang mga mabuhangin na lupa ay ang pinakamaliit.
• Aeration corrosion— nangyayari kapag may hindi pantay na pagpasok ng hangin sa iba't ibang bahagi ng materyal.
• Marine corrosion– nangyayari sa tubig dagat dahil sa pagkakaroon ng mga dissolved salts, gases at organic substances dito .
• Biocorrosion– nangyayari bilang resulta ng aktibidad ng bakterya at iba pang mga organismo na gumagawa ng mga gas tulad ng CO 2, H 2 S, atbp., na nag-aambag sa metal corrosion.
• Electrocorrosion– nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga ligaw na alon sa mga istruktura sa ilalim ng lupa, bilang resulta ng gawain ng mga de-koryenteng riles, mga linya ng tram at iba pang mga yunit.

Mga paraan ng proteksyon laban sa kaagnasan ng metal

Ang pangunahing paraan ng pagprotekta sa metal mula sa kaagnasan ay paglikha ng mga proteksiyon na patong– metal, di-metal o kemikal.

Metal coatings.

Metal coating ay inilapat sa metal na kailangang protektahan mula sa kaagnasan na may isang layer ng isa pang metal na lumalaban sa kaagnasan sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Kung ang metal coating ay gawa sa metal na may mas negatibong potensyal ( mas aktibo ) kaysa sa protektado, ito ay tinatawag na anodic coating. Kung ang metal coating ay gawa sa metal na may mas positibong potensyal(hindi gaanong aktibo) kaysa sa protektado, kung gayon ito ay tinatawag patong ng katod.

Halimbawa, kapag naglalagay ng isang layer ng zinc sa bakal, kung ang integridad ng coating ay nakompromiso, ang zinc ay nagsisilbing anode at masisira, habang ang bakal ay protektado hanggang sa maubos ang lahat ng zinc. Ang zinc coating ay nasa kasong ito anodic.

Cathode ang patong upang protektahan ang bakal ay maaaring, halimbawa, ay tanso o nikel. Kung ang integridad ng naturang patong ay nilabag, ang protektadong metal ay nawasak.

Non-metallic coatings.

Ang ganitong mga coatings ay maaaring maging inorganic (semento mortar, malasalamin mass) at organic (mataas na molekular timbang compounds, varnishes, paints, bitumen).

Mga patong ng kemikal.

Sa kasong ito, ang protektadong metal ay sumasailalim sa chemical treatment upang makabuo ng corrosion-resistant film ng compound nito sa ibabaw. Kabilang dito ang:

oksihenasyon – pagkuha ng stable oxide films (Al 2 O 3, ZnO, atbp.);

phosphating – pagkuha ng proteksiyon na pelikula ng mga phosphate (Fe 3 (PO 4) 2, Mn 3 (PO 4) 2);

nitriding – ang ibabaw ng metal (bakal) ay puspos ng nitrogen;

pag-blue – ang ibabaw ng metal ay nakikipag-ugnayan sa mga organikong sangkap;

pagsemento – pagkuha sa ibabaw ng metal ang koneksyon nito sa carbon.

Pagbabago ng komposisyon ng teknikal na metal nakakatulong din na mapataas ang resistensya ng metal sa kaagnasan. Sa kasong ito, ang mga compound ay ipinakilala sa metal na nagpapataas ng resistensya ng kaagnasan nito.

Mga pagbabago sa komposisyon ng kinakaing unti-unti na kapaligiran(pagpapakilala ng corrosion inhibitors o pagtanggal ng mga impurities mula sa kapaligiran) ay isa ring paraan ng pagprotekta sa metal mula sa kaagnasan.

Proteksyon ng electrochemical ay batay sa pagkonekta sa protektadong istraktura sa katod ng isang panlabas na direktang kasalukuyang pinagmumulan, bilang isang resulta kung saan ito ay nagiging katod. Ang anode ay scrap metal, na, kapag nawasak, pinoprotektahan ang istraktura mula sa kaagnasan.

Proteksyon sa pagtapak – isa sa mga uri ng electrochemical protection – ay ang mga sumusunod.

Mga plato ng isang mas aktibong metal, na tinatawag na tagapagtanggol. Ang tagapagtanggol - isang metal na may mas negatibong potensyal - ay ang anode, at ang protektadong istraktura ay ang katod. Ang koneksyon ng tagapagtanggol at ang protektadong istraktura na may kasalukuyang konduktor ay humahantong sa pagkawasak ng tagapagtanggol.

Ang kaagnasan ng mga metal ay ang kusang pagkasira ng mga metal dahil sa kanilang kemikal o electrochemical na pakikipag-ugnayan sa panlabas na kapaligiran. Ang proseso ng kaagnasan ay heterogenous (inhomogeneous), nangyayari sa interface sa pagitan ng metal at agresibong kapaligiran, at may kumplikadong mekanismo. Sa kasong ito, ang mga atomo ng metal ay na-oxidized, ibig sabihin, nawalan sila ng mga valence electron, ang mga atomo ay lumipat sa interface sa panlabas na kapaligiran, nakikipag-ugnayan sa mga bahagi nito at bumubuo ng mga produkto ng kaagnasan. Sa karamihan ng mga kaso, ang kaagnasan ng mga armhole metal ay kumakalat nang hindi pantay sa ibabaw ng mga lugar kung saan nangyayari ang lokal na pinsala. Ang ilang mga produkto ng kaagnasan, na bumubuo ng mga pelikula sa ibabaw, ay nagbibigay ng paglaban sa kaagnasan sa metal. Minsan ang mga maluwag na produkto ng kaagnasan na may mahinang pagdirikit sa metal ay maaaring lumitaw. Ang pagkasira ng naturang mga pelikula ay nagdudulot ng matinding kaagnasan ng nakalantad na metal. Binabawasan ng kaagnasan ng metal ang mekanikal na lakas at binabago ang iba pang mga katangian nito. Ang mga proseso ng kaagnasan ay inuri ayon sa mga uri ng pinsala sa kaagnasan, ang likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng metal sa kapaligiran, at ang mga kondisyon ng paglitaw nito.

Ang kaagnasan ay maaaring tuluy-tuloy, pangkalahatan at lokal. Ang patuloy na kaagnasan ay nangyayari sa buong ibabaw ng metal. Sa lokal na kaagnasan, ang mga sugat ay naisalokal sa mga indibidwal na lugar ng ibabaw.

kanin. 1 Kalikasan ng pinsala sa kaagnasan:

Ako – uniporme; II - hindi pantay; III - pumipili; IV - mga batik; V - mga ulser ; VI - mga puntos o pittings; VII - end-to-end; VIII - parang thread; IX - mababaw; X - intercrystalline; XI - kutsilyo; XII - pagbibitak

Ang pangkalahatang kaagnasan ay nahahati sa pare-pareho, hindi pantay at pumipili (Larawan 1).

Ang pare-parehong kaagnasan ay nangyayari sa parehong bilis sa buong ibabaw ng metal; hindi pantay - sa iba't ibang bahagi ng ibabaw ng metal sa hindi pantay na bilis. Ang selective corrosion ay sumisira sa mga indibidwal na bahagi ng haluang metal.

Sa kaso ng spot corrosion, ang diameter ng corrosion lesion ay napakalalim. Ang kaagnasan ng hukay ay nailalarawan sa pamamagitan ng malalim na pinsala sa isang limitadong lugar sa ibabaw. Bilang isang patakaran, ang ulser ay matatagpuan sa itaas ng isang layer ng mga produkto ng kaagnasan. Sa pitting corrosion, ang mga indibidwal na pinpoint na lesyon sa ibabaw ng metal ay sinusunod, na may maliit na transverse na sukat at isang makabuluhang lalim. Ang through ay lokal na kaagnasan na nagdudulot ng pagkasira ng isang produktong metal sa pamamagitan at sa pamamagitan, sa anyo ng mga fistula. Lumilitaw ang filiform corrosion sa ilalim ng non-metallic coatings at sa anyo ng mga filament. Ang kaagnasan sa ilalim ng ibabaw ay nagsisimula sa ibabaw at pangunahing kumakalat sa ibaba ng ibabaw ng metal, na nagiging dahilan upang ito ay bumukol at nagdelaminate.

Sa intergranular corrosion, ang pagkasira ay puro kasama ang mga hangganan ng butil ng metal o haluang metal. Ang ganitong uri ng kaagnasan ay mapanganib dahil may pagkawala ng lakas at ductility ng metal. Ang kaagnasan ng kutsilyo ay nasa anyo ng isang pagputol ng kutsilyo kasama ng isang welded joint sa mga napaka-agresibong kapaligiran. Ang corrosion cracking ay nangyayari sa ilalim ng sabay-sabay na pagkakalantad sa isang kinakaing unti-unting kapaligiran at makunat na nalalabi o inilapat na mga mekanikal na stress.

Sa ilang partikular na kundisyon, ang mga produktong metal ay napapailalim sa corrosion-fatigue failure, na nangyayari kapag ang metal ay sabay-sabay na nakalantad sa isang kinakaing unti-unti na kapaligiran at mga variable na mekanikal na stress.

Batay sa likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng metal sa kapaligiran, ang kemikal at electrochemical corrosion ay nakikilala. Ang kaagnasan ng kemikal ay ang pagkasira ng metal sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng kemikal sa isang agresibong kapaligiran, na hindi electrolytes - mga likido at tuyong gas. Ang electrochemical corrosion ay ang pagkasira ng metal sa ilalim ng impluwensya ng isang electrolyte sa panahon ng paglitaw ng dalawang independyente ngunit magkakaugnay na proseso - anodic at cathodic. Ang anodic na proseso ay oxidative at nangyayari sa paglusaw ng metal; Ang proseso ng cathodic ay isang proseso ng pagbabawas, sanhi ng pagbawas ng electrochemical ng mga bahagi ng daluyan. Ang modernong teorya ng kaagnasan ng metal ay hindi ibinubukod ang magkasanib na paglitaw ng kemikal at electrochemical na kaagnasan, dahil sa mga electrolyte, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang paglipat ng masa ng metal sa pamamagitan ng isang mekanismo ng kemikal ay posible.

Ayon sa mga kondisyon ng proseso ng kaagnasan, ang pinakakaraniwang uri ng kaagnasan ay:

1) gas corrosion, nangyayari sa mataas na temperatura at ang kumpletong kawalan ng kahalumigmigan sa ibabaw; isang produkto ng gas corrosion - ang sukat ay may mga proteksiyon na katangian sa ilalim ng ilang mga kundisyon;

2) atmospheric corrosion, nangyayari sa hangin; Mayroong tatlong uri ng kaagnasan sa atmospera: sa isang mahalumigmig na kapaligiran - na may kamag-anak na kahalumigmigan ng hangin sa itaas ng 40%; sa isang basa na kapaligiran - na may kamag-anak na kahalumigmigan na 100%; sa isang tuyo na kapaligiran - na may kamag-anak na kahalumigmigan ng hangin na mas mababa sa 40%; Ang kaagnasan sa atmospera ay isa sa mga pinakakaraniwang uri dahil sa katotohanan na ang karamihan sa mga kagamitang metal ay pinapatakbo sa mga kondisyon ng atmospera;

3) likidong kaagnasan - kaagnasan ng mga metal sa isang likidong daluyan; makilala sa pagitan ng kaagnasan sa mga electrolytes (mga acid, alkalis, mga solusyon sa asin, tubig sa dagat) at sa mga di-electrolytes (langis, mga produktong petrolyo, mga organikong compound);

4) underground corrosion - kaagnasan ng mga metal na pangunahing sanhi ng pagkilos ng mga solusyon sa asin na nakapaloob sa mga lupa at lupa; ang kinakaing unti-unting aggressiveness ng lupa at lupa ay tinutukoy ng istraktura at kahalumigmigan ng lupa, ang nilalaman ng oxygen at iba pang mga kemikal na compound, pH, electrical conductivity, at pagkakaroon ng mga microorganism;

5) biocorrosion - kaagnasan ng mga metal bilang isang resulta ng impluwensya ng mga microorganism o ng kanilang mga produktong metabolic na aerobic at anaerobic na bakterya ay lumahok sa biocorrosion, na humahantong sa lokalisasyon ng mga sugat sa kaagnasan;

6) electrocorrosion, nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na kasalukuyang pinagmulan o ligaw na kasalukuyang;

7) crevice corrosion - kaagnasan ng metal sa makitid na bitak, gaps, m sinulid at flanged na koneksyon ng mga kagamitang metal,ginagamit sa mga electrolyte, sa mga lugar ng maluwag na kontak metal na may insulating material;

8) contact corrosion, nangyayari kapag ang magkakaibang mga metal ay nakipag-ugnayan sa electrolyte;

9) stress corrosion, na nangyayari kapag ang metal ay nakalantad sa isang agresibong kapaligiran at mekanikal na stress - pare-pareho ang makunat (corrosion cracking) at variable o cyclic (corrosion fatigue);

10) corrosion cavitation - pagkasira ng metal bilang resulta ng sabay-sabay na kaagnasan at epekto ng epekto. Sa kasong ito, ang mga proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng metal ay nawasak kapag ang mga bula ng gas ay sumabog sa interface sa pagitan ng likido at solid;

11) corrosion erosion - pagkasira ng metal dahil sa sabay-sabay na pagkakalantad sa isang agresibong kapaligiran at mekanikal na pagkasuot;

12) fretting corrosion - lokal na corrosion pagkasira ng mga metal kapag nakalantad sa isang agresibong kapaligiran sa ilalim ng mga kondisyon ng oscillatory na paggalaw ng dalawang rubbing surface na may kaugnayan sa isa't isa;

13) structural corrosion, sanhi ng structural heterogeneity ng haluang metal; sa kasong ito, ang isang pinabilis na proseso ng pagkasira ng kaagnasan ay nangyayari dahil sa pagtaas ng aktibidad ng anumang bahagi ng haluang metal;

14) thermal contact corrosion, nangyayari dahil sa gradient ng temperatura na dulot ng hindi pantay na pag-init ng ibabaw ng metal.

Pangunahing materyal para sa pag-aaral ng paksa:

§ 13, pahina 81.

Gabrielyan, O.S.

Chemistry. Ika-9 na baitang: Bustard, 2013.

Karagdagang materyal sa paksang "Kaagnasan ng mga metal"

Kaagnasan, kalawang, kalawang ay ang kusang pagkasira ng mga metal bilang resulta ng kemikal o physico-chemical na interaksyon sa kapaligiran. Sa pangkalahatan, ito ang pagkasira ng anumang materyal, maging metal o keramika, kahoy o polimer. Ang sanhi ng kaagnasan ay ang thermodynamic instability ng mga materyales sa istruktura sa mga epekto ng mga sangkap sa kapaligiran na nakikipag-ugnay sa kanila. Halimbawa - oxygen corrosion ng bakal sa tubig:

Ang iron hydroxide Fe(OH) 3 ay tinatawag na kalawang.

Sa pang-araw-araw na buhay, ang terminong "rusting" ay mas madalas na ginagamit para sa bakal (bakal) haluang metal. Hindi gaanong kilala ang mga kaso ng kaagnasan ng mga polimer. May kaugnayan sa kanila, mayroong konsepto ng "pagtanda", katulad ng terminong "kaagnasan" para sa mga metal. Halimbawa, ang pag-iipon ng goma dahil sa pakikipag-ugnayan sa atmospheric oxygen o ang pagkasira ng ilang mga plastik sa ilalim ng impluwensya ng pag-ulan, pati na rin ang biological corrosion. Ang rate ng kaagnasan, tulad ng anumang kemikal na reaksyon, ay lubos na nakadepende sa temperatura. Ang isang pagtaas sa temperatura ng 100 degrees ay maaaring tumaas ang corrosion rate sa pamamagitan ng ilang mga order ng magnitude.

Pag-uuri ng mga uri ng kaagnasan

Ang mga proseso ng kaagnasan ay nailalarawan sa pamamagitan ng malawak na distribusyon at pagkakaiba-iba ng mga kondisyon at kapaligiran kung saan nangyayari ang mga ito. Samakatuwid, wala pang pinag-isang at komprehensibong pag-uuri ng paglitaw ng mga kaso ng kaagnasan.

Depende sa uri ng agresibong kapaligiran kung saan nangyayari ang proseso ng pagkasira, ang kaagnasan ay maaaring sa mga sumusunod na uri:

kaagnasan ng gas;

kaagnasan sa atmospera;

kaagnasan sa mga non-electrolytes;

kaagnasan sa electrolytes;

kaagnasan sa ilalim ng lupa;

biocorrosion;

kaagnasan sa ilalim ng impluwensya ng mga ligaw na alon.

Ayon sa mga kondisyon ng proseso ng kaagnasan, ang mga sumusunod na uri ay nakikilala:

contact corrosion;

kaagnasan ng siwang;

kaagnasan dahil sa bahagyang paglulubog;

Full immersion corrosion;

kaagnasan sa panahon ng alternating immersion;

alitan kaagnasan;

intergranular corrosion;

Stress corrosion.

Sa likas na katangian ng pagkawasak:

patuloy na kaagnasan na sumasaklaw sa buong ibabaw:

• uniporme;

  hindi pantay;

  pumipili;

lokal (lokal) na kaagnasan na sumasaklaw sa mga indibidwal na lugar:

• ulcerative;

  punto;

  end-to-end;

  intergranular (delamination sa deformed workpieces at kutsilyo-edge sa welded joints).

Ang pangunahing pag-uuri ay ginawa ayon sa mekanismo ng proseso. Mayroong dalawang uri:

kemikal na kaagnasan;

electrochemical corrosion.

Kaagnasan ng mga di-metal na materyales

Habang nagiging mas malala ang mga kondisyon sa pagpapatakbo (pagtaas ng temperatura, mekanikal na stress, pagiging agresibo sa kapaligiran, atbp.), ang mga non-metallic na materyales ay nakalantad din sa pagkilos ng kapaligiran. Kaugnay nito, nagsimulang gamitin ang terminong "kaagnasan" na may kaugnayan sa mga materyales na ito, halimbawa, "kaagnasan ng kongkreto at reinforced kongkreto", "kaagnasan ng mga plastik at goma". Ito ay tumutukoy sa kanilang pagkasira at pagkawala ng mga katangian ng pagpapatakbo bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal o physicochemical sa kapaligiran. Ngunit dapat itong isaalang-alang na ang mga mekanismo at kinetics ng mga proseso para sa mga di-metal at metal ay magkakaiba.

Kaagnasan ng metal

Ang kalawang ay ang pinakakaraniwang uri ng kaagnasan.

Kaagnasan ng metal.

Ang kaagnasan ng mga metal ay ang pagkasira ng mga metal dahil sa kanilang kemikal o electrochemical na pakikipag-ugnayan sa isang kinakaing unti-unti na kapaligiran. Para sa proseso ng kaagnasan, ang terminong "proseso ng kaagnasan" ay dapat gamitin, at para sa resulta ng proseso, "pagkasira ng kaagnasan". Ang pagbuo ng mga pares ng galvanic ay kapaki-pakinabang na ginagamit upang lumikha ng mga baterya at accumulator. Sa kabilang banda, ang pagbuo ng naturang pares ay humahantong sa isang hindi kanais-nais na proseso, ang biktima kung saan ay isang bilang ng mga metal - kaagnasan. Ang kaagnasan ay tumutukoy sa electrochemical o kemikal na pagkasira ng isang metal na materyal na nangyayari sa ibabaw. Kadalasan, sa panahon ng kaagnasan, ang metal ay na-oxidized upang bumuo ng mga metal ions, na, sa karagdagang pagbabago, ay gumagawa ng iba't ibang mga produkto ng kaagnasan. Ang kaagnasan ay maaaring sanhi ng alinman sa isang kemikal o isang electrochemical na proseso. Alinsunod dito, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng kemikal at electrochemical corrosion ng mga metal.

Mga uri ng kaagnasan

Mayroong 4 na pangunahing uri ng kaagnasan: electrochemical corrosion, hydrogen, oxygen corrosion at kemikal.

Electrochemical corrosion

Ang pagkasira ng metal sa ilalim ng impluwensya ng mga elemento ng galvanic na nagmumula sa isang kinakaing unti-unti na kapaligiran ay tinatawag na electrochemical corrosion. Ang kaagnasan ng isang homogenous na materyal, halimbawa, ang kalawang ng bakal, atbp., ay hindi dapat malito sa electrochemical corrosion (ang pinakakaraniwang anyo ng corrosion) ay palaging nangangailangan ng pagkakaroon ng isang electrolyte (Condensate, tubig-ulan, atbp.) na may. kung saan ang mga electrodes ay nakikipag-ugnay - alinman sa magkaibang mga elemento ng materyal na istraktura, o dalawang magkaibang mga materyales sa pakikipag-ugnay na may magkakaibang mga potensyal na redox. Kung ang mga ions ng salts, acids, o mga katulad nito ay natunaw sa tubig, ang electrical conductivity nito ay tumataas at ang bilis ng proseso ay tumataas.

kinakaing unti-unti

Kapag ang dalawang metal na may magkakaibang mga potensyal na redox ay nagkadikit at nahuhulog sa isang electrolyte solution, halimbawa, tubig-ulan na may dissolved carbon dioxide CO 2, isang galvanic cell ang nabuo, ang tinatawag na corrosion cell. Ito ay walang iba kundi isang saradong galvanic cell. Dahan-dahan nitong tinutunaw ang metal na materyal na may mas mababang potensyal na redox; ang pangalawang elektrod sa isang pares, bilang panuntunan, ay hindi nabubulok. Ang ganitong uri ng kaagnasan ay partikular na katangian ng mga metal na may mataas na negatibong potensyal. Kaya, ang isang napakaliit na halaga ng karumihan sa ibabaw ng isang metal na may mataas na potensyal na redox ay sapat na para sa pagbuo ng isang kinakaing unti-unti na elemento. Partikular na nasa panganib ang mga lugar kung saan ang mga metal na may iba't ibang potensyal ay nakikipag-ugnayan, tulad ng mga weld o rivet.

Kung ang dissolving electrode ay corrosion-resistant, ang proseso ng corrosion ay bumagal. Ito ang batayan, halimbawa, para sa pagprotekta sa mga produktong bakal mula sa kaagnasan sa pamamagitan ng galvanizing - ang zinc ay may mas negatibong potensyal kaysa sa bakal, samakatuwid, sa gayong pares, ang bakal ay nabawasan, at ang zinc ay dapat na kaagnasan. Gayunpaman, dahil sa pagbuo ng isang oxide film sa ibabaw ng zinc, ang proseso ng kaagnasan ay bumagal nang husto.

Ang isang halimbawa ng malakihang electrochemical corrosion ay ang insidente na naganap noong Disyembre 1967 sa Norwegian ore carrier na si Anatina. Anatina), naglalakbay mula sa Cyprus hanggang Osaka. Ang isang bagyo sa Karagatang Pasipiko ay humantong sa pagpasok ng tubig-alat sa mga hold at pagbuo ng isang malaking galvanic couple: isang tansong concentrate na may bakal na katawan ng barko, na sa lalong madaling panahon ay lumambot, at ang barko ay nagpadala ng isang distress signal. Ang mga tripulante ay nailigtas ng isang barkong Aleman na dumating sa oras, at ang Anatina mismo ay halos hindi nakarating sa daungan.

Hydrogen at oxygen corrosion

Kung ang pagbabawas ng H 3 O + ions o H 2 O na mga molekula ng tubig ay nangyayari, nagsasalita sila ng hydrogen corrosion o corrosion na may hydrogen depolarization. Ang pagbabawas ng ion ay nangyayari ayon sa sumusunod na pamamaraan:

2H 3 O + + 2e − → 2H 2 O + H 2

2H 2 O + 2e − → 2OH − + H 2

Kung ang hydrogen ay hindi inilabas, na kadalasang nangyayari sa isang neutral o malakas na alkaline na kapaligiran, ang oxygen ay nababawasan at nagsasalita tayo ng oxygen corrosion o corrosion na may oxygen depolarization:

O 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH −

Ang isang kinakaing unti-unting elemento ay maaaring mabuo hindi lamang kapag ang dalawang magkaibang metal ay nagkadikit. Ang isang kinakaing unti-unting elemento ay nabuo din sa kaso ng isang metal, kung, halimbawa, ang istraktura ng ibabaw ay magkakaiba.

Kaagnasan ng kemikal

Electrocorrosion ng heated towel rail

Ang kemikal na kaagnasan ay ang pakikipag-ugnayan ng isang ibabaw ng metal na may kinakaing unti-unti na kapaligiran, na hindi sinamahan ng paglitaw ng mga proseso ng electrochemical sa hangganan ng bahagi. Sa kasong ito, ang mga pakikipag-ugnayan ng oksihenasyon ng metal at ang pagbawas ng bahagi ng oxidizing ng kinakaing unti-unti na kapaligiran ay nangyayari sa isang pagkilos. Halimbawa, ang pagbuo ng sukat kapag ang mga materyales na nakabatay sa bakal ay tumutugon sa mataas na temperatura na may oxygen:

Sa panahon ng electrochemical corrosion, ang ionization ng metal atoms at ang pagbabawas ng oxidizing component ng corrosive na kapaligiran ay hindi nangyayari sa isang pagkilos at ang kanilang mga rate ay nakasalalay sa electrode potential ng metal (halimbawa, kalawang ng bakal sa tubig dagat).

Mga uri ng kaagnasan

Gas corrosion

Kaagnasan sa atmospera

Bahagyang immersion corrosion

Kaagnasan ng linya ng tubig

Ganap na nalubog na kaagnasan

Kaagnasan sa ilalim ng alternating immersion

Kaagnasan sa ilalim ng lupa

Biocorrosion

Kaagnasan sa pamamagitan ng panlabas na kasalukuyang

Stray current corrosion

Contact corrosion

Friction corrosion

Nababalisa ang kaagnasan

Kumpletong kaagnasan

Unipormeng kaagnasan

Hindi pantay na kaagnasan

Lokal na kaagnasan

Kaagnasan sa ilalim ng ibabaw

Pitting corrosion

Corrosion spot

Sa pamamagitan ng kaagnasan

Layer corrosion

Filiform corrosion

Structural corrosion

Intergranular corrosion

Piniling kaagnasan

Graphitization ng cast iron

Dezincification

Crevice corrosion

Kaagnasan ng kutsilyo

Kaagnasan na ulser

Pag-crack ng kaagnasan

Kaagnasan ng Stress

Pagkapagod sa kaagnasan

Limitasyon sa pagkapagod ng kaagnasan

Kaagnasan brittleness

Anti-corrosion

Ang kaagnasan ay nagdudulot ng bilyun-bilyong dolyar na pagkalugi bawat taon, at ang paglutas sa problemang ito ay isang mahalagang gawain. Ang pangunahing pinsala na dulot ng kaagnasan ay hindi ang pagkawala ng metal tulad nito, ngunit ang napakalaking halaga ng mga produkto na nawasak ng kaagnasan. Ito ang dahilan kung bakit napakataas ng taunang pagkalugi mula rito sa mga industriyalisadong bansa. Ang tunay na pagkalugi mula rito ay hindi matutukoy sa pamamagitan ng pagtatasa lamang ng mga direktang pagkalugi, na kinabibilangan ng halaga ng isang gumuhong istraktura, ang halaga ng pagpapalit ng kagamitan, at ang mga gastos sa mga hakbang upang maprotektahan laban sa kaagnasan. Ang mas malaking pinsala ay nagmumula sa hindi direktang pagkalugi. Kabilang dito ang downtime ng kagamitan kapag pinapalitan ang mga corroded na bahagi at assemblies, pagtagas ng produkto, at pagkagambala ng mga teknolohikal na proseso.

Ang perpektong proteksyon sa kaagnasan ay 80% na sinisiguro ng wastong paghahanda sa ibabaw, at 20% lamang sa pamamagitan ng kalidad ng mga pintura at barnis na ginamit at ang paraan ng kanilang aplikasyon. Ang pinaka-produktibo at epektibong paraan ng paghahanda sa ibabaw bago ang karagdagang proteksyon ng substrate ay abrasive blasting.

Karaniwan, mayroong tatlong bahagi ng mga paraan ng proteksyon ng kaagnasan:

Structural

Aktibo

Passive

Upang maiwasan ang kaagnasan, ang mga hindi kinakalawang na asero, mga bakal na Corten, at mga non-ferrous na metal ay ginagamit bilang mga materyales sa istruktura. Kapag nagdidisenyo ng mga istruktura, sinusubukan nilang ihiwalay ang mga ito hangga't maaari mula sa mga kinakaing unti-unti na kapaligiran, gamit ang mga pandikit, sealant, at mga gasket ng goma.

Ang mga aktibong pamamaraan ng paglaban sa kaagnasan ay naglalayong baguhin ang istraktura ng elektrikal na double layer. Ang isang pare-parehong electric field ay inilalapat gamit ang isang direktang kasalukuyang mapagkukunan, ang boltahe ay pinili upang madagdagan ang potensyal ng elektrod ng protektadong metal. Ang isa pang paraan ay ang paggamit ng sacrificial anode, isang mas aktibong materyal na masisira, na nagpoprotekta sa produktong pinoprotektahan.

Bilang proteksyon laban sa kaagnasan, maaaring gumamit ng ilang uri ng coating na pumipigil sa pagbuo ng isang corrosive element (passive method).

Oxygen corrosion ng yero

Oxygen corrosion ng tin-coated na bakal

Ang patong ng pintura, polymer coating at enameling ay dapat, una sa lahat, maiwasan ang pag-access ng oxygen at moisture. Ang patong, halimbawa, ng bakal na may iba pang mga metal tulad ng zinc, lata, chromium, at nickel ay kadalasang ginagamit din. Pinoprotektahan ng zinc coating ang bakal kahit na bahagyang nasira ang coating. Ang zinc ay may mas negatibong potensyal at unang nabubulok. Ang mga ion ng Zn 2+ ay nakakalason. Sa paggawa ng mga lata, ang lata na pinahiran ng isang layer ng lata ay ginagamit. Hindi tulad ng galvanized sheet, kapag ang layer ng lata ay nawasak, ang bakal ay nagsisimulang mag-corrode, at mas matindi, dahil ang lata ay may mas positibong potensyal. Ang isa pang paraan upang maprotektahan ang metal mula sa kaagnasan ay ang paggamit ng proteksiyon na elektrod na may mataas na negatibong potensyal, halimbawa, gawa sa zinc o magnesium. Para sa layuning ito, ang isang elemento ng kaagnasan ay espesyal na nilikha. Ang protektadong metal ay gumaganap bilang isang cathode, at ang ganitong uri ng proteksyon ay tinatawag na cathodic protection. Ang dissolving electrode ay tinatawag, nang naaayon, ang sacrificial protection anode. Ginagamit ang pamamaraang ito upang protektahan ang mga sasakyang pandagat, tulay, halaman ng boiler, at mga tubo sa ilalim ng lupa mula sa kaagnasan. Upang maprotektahan ang katawan ng barko, ang mga zinc plate ay nakakabit sa labas ng katawan ng barko.

Kung ihahambing mo ang mga potensyal ng zinc at magnesium sa iron, mas marami silang negatibong potensyal. Gayunpaman, mas mabagal ang pag-corrode nila dahil sa pagbuo ng isang protective oxide film sa ibabaw, na pinoprotektahan ang metal mula sa karagdagang kaagnasan. Ang pagbuo ng naturang pelikula ay tinatawag na metal passivation. Sa aluminyo ito ay pinahusay ng anodic oxidation (anodizing). Kapag ang isang maliit na halaga ng chromium ay idinagdag sa bakal, isang oxide film ang bumubuo sa ibabaw ng metal. Ang nilalaman ng chromium sa hindi kinakalawang na asero ay higit sa 12 porsyento.

Thermal spraying

Upang labanan ang kaagnasan, ginagamit din ang mga pamamaraan ng thermal spray. Gamit ang thermal spraying, ang isang layer ng isa pang metal/alloy ay nalikha sa ibabaw ng isang metal, na mas lumalaban sa corrosion (insulating) o, sa kabaligtaran, hindi gaanong lumalaban (protective). Ang layer na ito ay nagpapahintulot sa iyo na ihinto ang kaagnasan ng protektadong metal. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay ang mga sumusunod: ang mga particle ng isang pinaghalong metal, tulad ng zinc, ay inilapat sa ibabaw ng produkto na may gas jet sa mataas na bilis, na nagreresulta sa pagbuo ng isang proteksiyon na layer na may kapal ng sampu hanggang daan-daang ng microns. Ginagamit din ang thermal spraying upang mapahaba ang buhay ng mga sira-sirang bahagi ng kagamitan: mula sa pagpapanumbalik ng mga steering rack sa mga repair shop ng sasakyan hanggang sa mga kumpanyang gumagawa ng langis

Thermal diffusion zinc coating

Upang mapatakbo ang mga produktong metal sa mga agresibong kapaligiran, kinakailangan ang mas matibay na proteksyon laban sa kaagnasan sa ibabaw ng mga produktong metal. Ang thermal diffusion zinc coating ay anodic kaugnay ng ferrous metals at electrochemically pinoprotektahan ang bakal mula sa corrosion. Ito ay may malakas na pagdirikit (adhesion) sa base metal dahil sa mutual diffusion ng iron at zinc sa intermetallic phase sa ibabaw, kaya ang pagbabalat at pag-chipping ng mga coatings ay hindi nangyayari sa panahon ng mga impact, mechanical load at deformations ng mga naprosesong produkto.

Ang diffusion galvanizing, na isinasagawa mula sa singaw o gas phase sa mataas na temperatura (375-850 °C), o paggamit ng rarefaction (vacuum) - sa mga temperatura mula sa 250 °C, ay ginagamit upang magsuot ng mga fastener, pipe, fitting at iba pang istruktura. Makabuluhang pinatataas ang paglaban ng mga produkto ng bakal at cast iron sa mga kapaligiran na naglalaman ng hydrogen sulfide (kabilang ang laban sa hydrogen sulfide corrosion cracking), pang-industriya na kapaligiran, tubig dagat, atbp. Ang kapal ng diffusion layer ay depende sa temperatura, oras, paraan ng galvanizing at maaaring 0.01 -1. 5 mm. Ang modernong proseso ng diffusion galvanizing ay nagbibigay-daan sa pagbuo ng isang patong sa mga sinulid na ibabaw ng mga fastener, nang hindi kumplikado ang kanilang kasunod na pag-screwing. Microhardness ng coating layer Hμ = 4000 - 5000 MPa. Ang diffusion zinc coating ay makabuluhang pinapataas din ang heat resistance ng mga bakal at cast iron na produkto, sa mga temperatura hanggang 700 °C. Posible upang makakuha ng alloyed diffusion zinc coatings, na ginagamit upang mapabuti ang kanilang mga katangian ng pagganap.

Cadmium plating

Ang mga bahagi ng bakal na may cadmium ay ginagawa gamit ang mga pamamaraan na katulad ng galvanizing, ngunit nagbibigay ng mas malakas na proteksyon, lalo na sa tubig dagat. Ito ay mas madalas na ginagamit dahil sa malaking toxicity ng cadmium at mataas na halaga nito.

Chrome plating

Pinipigilan ng kaagnasan ang pagganap ng mga pipeline.

Ang mga pagkalugi sa ekonomiya mula sa kaagnasan ng metal ay napakalaki. Sa Estados Unidos, ayon sa pinakahuling data ng NACE [corrosion damage at mga gastos para labanan ito ay umabot sa 3.1% ng GDP ($276 billion). Sa Germany, ang pinsalang ito ay umabot sa 2.8% ng GDP. Ayon sa mga eksperto mula sa iba't ibang bansa, ang mga pagkalugi na ito sa mga industriyalisadong bansa ay mula 2 hanggang 4% ng kabuuang pambansang produkto. Kasabay nito, ang mga pagkalugi ng metal, kabilang ang isang masa ng mga nabigong istrukturang metal, produkto, at kagamitan, ay umaabot sa 10 hanggang 20% ​​ng taunang produksyon ng bakal.

Pagbagsak ng Silver Bridge.

Ang kalawang ay isa sa mga pinakakaraniwang sanhi ng pagkabigo ng tulay. Dahil ang kalawang ay may mas malaking volume kaysa sa orihinal na masa ng bakal, ang build-up nito ay maaaring humantong sa hindi pantay na pagkakaakma ng mga bahagi ng istruktura sa isa't isa. Naging sanhi ito ng pagkasira ng Mianus River Bridge noong 1983 nang ang mga bearings ng mekanismo ng pag-aangat ay kinakalawang sa loob. Tatlong driver ang namatay nang mahulog sila sa ilog. Ang mga pagsisiyasat ay nagpakita na ang kanal ng kalsada ay naharang at hindi nalinis, at ang dumi sa alkantarilya ay tumagos sa mga suporta ng tulay. Noong Disyembre 15, 1967, ang Silver Bridge na nag-uugnay sa Point Pleasant, West Virginia, at Kanauga, Ohio, ay hindi inaasahang bumagsak sa Ohio River. Sa oras ng pagbagsak, 37 mga kotse ang gumagalaw sa tulay, at 31 sa kanila ay nahulog kasama ng tulay. Apatnapu't anim na tao ang namatay at siyam ang malubhang nasugatan. Bilang karagdagan sa pagkawala ng buhay at mga pinsala, ang pangunahing ruta ng transportasyon sa pagitan ng West Virginia at Ohio ay nawasak. Ang sanhi ng pagbagsak ay kaagnasan

Ang Kinzu Bridge sa Pennsylvania ay nawasak noong 2003 na buhawi pangunahin na dahil ang gitnang mga pangunahing bolts ay kinalawang, na makabuluhang nabawasan ang katatagan nito.

Takdang-aralin

Mga haluang metal

Pansin!!!

Upang makakuha ng "3" na grado, sapat na upang makumpleto lamang ang unang bahagi ng trabaho upang makakuha ng "4" na grado, kailangan mong kumpletuhin ang buong bahagi ng "3" na grado ng trabaho nang walang mga pagkakamali, at wala ring mga pagkakamali; mga error, ang buong bahagi ng "4" na grado ng trabaho. Upang makatanggap ng gradong "5" kailangan mong kumpletuhin ang lahat ng gawain nang walang mga pagkakamali!!!

Rating "3"

1. Aling metal bilang isang simpleng sangkap ang mas madaling kapitan ng kaagnasan?

1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s

2) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

3) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2

4) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1

2. Ang kemikal na kaagnasan ay sanhi ng

1) tubig at oxygen

2) mga oxide ng carbon at sulfur

3) mga solusyon sa asin

4) lahat ng mga salik sa itaas.

3. Kapag nagkadikit ang Ni at Fe sa isang acid solution

1) ang bakal ay matutunaw

2) ibabalik ang bakal

3) ang nickel ay matutunaw

4) ilalabas ang oxygen

Rating "4"

4. Mga paraan ng proteksyon ng kaagnasan, kung saan ang mga sangkap na nagpapababa sa pagiging agresibo ng kapaligiran ay ipinakilala sa kapaligiran ng pagtatrabaho, ay tinatawag

5. Isang paraan ng proteksyon ng kaagnasan kung saan ang isang bakal na sheet ay pinahiran ng isang layer ng lata.

6. Pinaka-aktibong nabubulok

1) chemically purong bakal

2) bakal na pinahiran ng isang layer ng lata

3) teknikal na hardware

4) bakal-titanium haluang metal

Rating "5"

7. Alloying element na nagbibigay ng corrosion resistance sa bakal

8. Ang masa ng tanso na inilabas sa isang plato na inilagay sa isang solusyon ng tanso (II) klorido kung ang zinc na tumitimbang ng 13 g ay tumutugon

8. Ang masa ng tanso na inilabas sa isang bakal na plato na inilagay sa isang solusyon ng tanso (II) sulfate, kung ang bakal na tumitimbang ng 11.2 g ay tumugon.

Kaagnasan- ito ay ang pagkasira ng mga solido na dulot ng mga kemikal at electrochemical na proseso na umuunlad sa ibabaw ng katawan sa panahon ng pakikipag-ugnayan nito sa panlabas na kapaligiran. Ang kaagnasan ng mga metal ay nagdudulot ng partikular na pinsala. Ang pinakakaraniwan at pinakapamilyar na uri ng kaagnasan sa ating lahat ay ang kalawang ng bakal. Ang terminong "kaagnasan" ay nalalapat sa mga metal, kongkreto, ilang mga plastik at iba pang mga materyales. Ang kaagnasan ay ang pisikal at kemikal na pakikipag-ugnayan ng isang metal sa kapaligiran nito, na humahantong sa pagkasira ng metal.

Mahirap isaalang-alang ang mas mataas na hindi direktang pagkalugi mula sa downtime at pagbaba ng produktibidad ng mga kagamitan na napapailalim sa kaagnasan, mula sa pagkagambala sa normal na kurso ng mga teknolohikal na proseso, mula sa mga aksidente na dulot ng pagbaba ng lakas ng mga istrukturang metal, atbp. Isang tumpak na pagtatasa ng ang pinsala mula sa kaagnasan ng bakal at bakal ay, siyempre, imposible. Gayunpaman, batay sa ilang magagamit na data sa average na taunang pagpapalit ng mga corrugated metal na bubong, wire, pipeline, steel truck at iba pang bakal at bakal na bagay na napapailalim sa kaagnasan, maaari itong tapusin na dahil sa hindi tamang proteksyon, ang taunang mga gastos sa pagpapalit ay maaaring mag-average hanggang sa 2 porsiyento ng kabuuang dami ng bakal na ginamit.

Tungkol sa metal corrosion

Ang mga konsepto ng "kaagnasan" at "kalawang" ay hindi dapat malito. Kung ang kaagnasan ay isang proseso, kung gayon ang kalawang ay isa sa mga resulta nito. Ang salitang ito ay nalalapat lamang sa bakal, na bahagi ng bakal at cast iron. Sa sumusunod, sa terminong "kaagnasan" ang ibig nating sabihin ay kaagnasan ng mga metal. Ayon sa internasyonal na pamantayang ISO 8044, ang kaagnasan ay nauunawaan bilang isang physicochemical o kemikal na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang metal (alloy) at kapaligiran, na humahantong sa pagkasira sa mga functional na katangian ng metal (alloy), kapaligiran o teknikal na sistema na kinabibilangan ng mga ito. Ang kalawang ay isang layer ng bahagyang hydrated iron oxides na nabubuo sa ibabaw ng bakal at ilan sa mga haluang metal nito bilang resulta ng kaagnasan.

Bilang karagdagan sa kaagnasan, ang mga istruktura ng metal (sa partikular, gusali) ay napapailalim sa pagguho - pagkasira ng ibabaw ng materyal sa ilalim ng impluwensya ng mekanikal na stress. Ang pagguho ay sanhi ng ulan, hangin, alikabok ng buhangin at iba pang natural na salik.
Ang perpektong proteksyon sa kaagnasan ay 80% na sinisiguro ng wastong paghahanda ng ibabaw para sa pagpipinta at 20% lamang sa pamamagitan ng kalidad ng mga pintura at barnis na ginamit at ang paraan ng kanilang aplikasyon (ISO).

Proseso ng kaagnasan

Ang kaagnasan ng mga metal ay ang kanilang kusang pagkasira dahil sa kemikal o electrochemical na pakikipag-ugnayan sa kapaligiran.

Ang kapaligiran kung saan ang metal ay nabubulok (nakakaagnas) ay tinatawag na isang kinakaing unti-unti o agresibong kapaligiran. Sa kaso ng mga metal, kapag pinag-uusapan ang kanilang kaagnasan, ibig sabihin namin ang hindi kanais-nais na proseso ng pakikipag-ugnayan ng metal sa kapaligiran.

Mga yugto ng proseso ng kaagnasan:

• supply ng isang kinakaing unti-unti na daluyan sa ibabaw ng metal;
• pakikipag-ugnayan ng kapaligiran sa metal;
• kumpleto o bahagyang pag-alis ng mga produkto mula sa ibabaw ng metal.

Pag-uuri ng mga proseso ng kaagnasan

Batay sa likas na katangian ng pagkasira, ang mga sumusunod na uri ng kaagnasan ay nakikilala:

Kaagnasan ng kemikal ay isang proseso kung saan ang oksihenasyon ng isang metal at ang pagbawas ng bahagi ng oxidizing ng medium ay nangyayari sa isang aksyon.
Ang kemikal na kaagnasan ay posible sa anumang kinakaing unti-unti na kapaligiran, ngunit kadalasan ito ay sinusunod sa mga kaso kung saan ang kinakaing unti-unti na kapaligiran ay hindi isang electrolyte (gas corrosion, kaagnasan sa mga non-conducting organic na likido).

Electrochemical corrosion- ito ay ang pagkasira ng mga metal dahil sa kanilang electrochemical na pakikipag-ugnayan sa isang electrolytically conducting medium, kung saan ang ionization ng mga metal atoms at ang pagbawas ng oxidizing component ng medium ay nangyayari sa higit sa isang aksyon at ang kanilang mga rate ay nakasalalay sa halaga ng potensyal ng elektrod ng metal. Ang ganitong uri ng kaagnasan ay ang pinakakaraniwan. Sa electrochemical corrosion, ang pagbabagong kemikal ng isang sangkap ay sinamahan ng pagpapalabas ng elektrikal na enerhiya sa anyo ng direktang kasalukuyang.

Biochemical corrosion- sa kaso kapag ang kaagnasan ng metal sa tubig dagat ay pinahusay ng fouling ng ibabaw ng mga organismo ng dagat.
Electrocorrosion— nadagdagan ang kaagnasan sa ilalim ng impluwensya ng anodic polarization na dulot ng isang panlabas na electric field (halimbawa, sa panahon ng welding work na nakalutang, sa pagkakaroon ng mga ligaw na alon sa lugar ng tubig).

Sa pamamagitan ng uri ng kinakaing unti-unti na kapaligiran

Ang ilang mga kinakaing unti-unti na kapaligiran at ang pagkasira na dulot ng mga ito ay napaka katangian na ang mga proseso ng kaagnasan na nagaganap sa mga ito ay inuri din ayon sa pangalan ng mga kapaligirang ito.
Bilang isang patakaran, ang mga produktong metal at istruktura ay nakalantad sa maraming uri ng kaagnasan - sa mga kasong ito ay nagsasalita sila tungkol sa pagkilos ng tinatawag na mixed corrosion.

Gas corrosion— kaagnasan sa kapaligiran ng gas sa mataas na temperatura.

Kaagnasan sa atmospera— kaagnasan ng metal sa mga kondisyon ng atmospera na may sapat na kahalumigmigan upang bumuo ng isang electrolyte film sa ibabaw ng metal (lalo na sa pagkakaroon ng mga agresibong gas o aerosol ng mga acid, asing-gamot, atbp.). Ang isang tampok ng atmospheric corrosion ay ang malakas na pag-asa ng bilis at mekanismo nito sa kapal ng moisture layer sa ibabaw ng metal o ang antas ng kahalumigmigan ng mga nagresultang produkto ng kaagnasan.

Kaagnasan ng likido- kaagnasan sa likidong media.

Kaagnasan sa ilalim ng lupa— kaagnasan ng metal sa mga lupa at lupa. Ang isang katangian ng kaagnasan sa ilalim ng lupa ay ang malaking pagkakaiba sa bilis ng paghahatid ng oxygen sa ibabaw ng mga istruktura sa ilalim ng lupa sa iba't ibang mga lupa (sampu-sampung libong beses).

Ang kaagnasan ay inuri ayon sa likas na katangian ng pagkasira nito

Solid— Sumasaklaw sa buong ibabaw ng metal
Lokal- Sumasaklaw sa mga indibidwal na lugar ng kaagnasan
Uniform- Dumadaloy sa humigit-kumulang sa parehong bilis sa buong ibabaw
Spot (pitting)— Sa anyo ng mga indibidwal na puntos na may diameter na hanggang 2 mm
Ulcerative— Sa anyo ng mga ulser na may diameter na 2 hanggang 50 mm
mga spot- Sa anyo ng mga spot na may diameter na higit sa 50 mm at lalim na hanggang 2 mm
Sa ilalim ng ibabaw— Nagdudulot ng delamination ng metal at pamamaga ng mga layer
Underfilm— Tumutulo sa ilalim ng proteksiyong metal coating
Intergranular- Sa anyo ng pagkasira ng mga hangganan ng butil
Pumipili (selective)- Sa anyo ng paglusaw ng mga indibidwal na bahagi ng haluang metal
Naka-slot- Lumalaki sa mga bitak at makitid na puwang

Ang kaagnasan ng metal ay kilala na nagdudulot ng maraming problema. Hindi ba nasa iyo, mahal na mga may-ari ng kotse, upang ipaliwanag kung ano ang nagbabanta nito: bigyan ito ng kalayaan, at ang kotse ay magiging mga gulong lamang. Samakatuwid, mas maaga ang paglaban sa kalamidad na ito ay nagsisimula, mas mahaba ang katawan ng kotse ay mabubuhay.

Upang maging matagumpay sa paglaban sa kaagnasan, kailangan mong malaman kung anong uri ng "hayop" ito at maunawaan ang mga dahilan ng paglitaw nito.

Ngayon ay malalaman mo

may pag-asa ba

Ang pinsalang dulot ng kaagnasan sa sangkatauhan ay napakalaki. Ayon sa iba't ibang mga mapagkukunan, ang kaagnasan ay "kumakain" mula 10 hanggang 25% ng pandaigdigang produksyon ng bakal. Nagiging kayumanggi na pulbos, ito ay hindi na mababawi na nakakalat sa buong puting mundo, bilang isang resulta kung saan hindi lamang tayo, kundi pati na rin ang ating mga inapo ay naiwan nang wala ang pinakamahalagang materyal na istruktura.

Ngunit ang problema ay hindi lamang ang metal na tulad nito ang nawala, hindi, ang mga tulay, kotse, bubong, at mga monumento ng arkitektura ay nawasak. Ang kaagnasan ay walang itinitira.

Ang parehong Eiffel Tower, ang simbolo ng Paris, ay may karamdaman sa wakas. Gawa sa ordinaryong bakal, ito ay hindi maiiwasang kalawangin at masira. Ang tore ay kailangang lagyan ng kulay tuwing 7 taon, kaya naman ang bigat nito ay tumataas ng 60-70 tonelada bawat pagkakataon.

Sa kasamaang palad, imposibleng ganap na maiwasan ang kaagnasan ng metal. Well, maliban kung ganap mong ihiwalay ang metal mula sa kapaligiran, halimbawa, ilagay ito sa isang vacuum. 🙂 Ngunit ano ang silbi ng mga naturang "lata" na bahagi? Ang metal ay dapat "gumana". Samakatuwid, ang tanging paraan upang maprotektahan laban sa kaagnasan ay maghanap ng mga paraan upang mapabagal ito.

Noong sinaunang panahon, ang taba at mga langis ay ginamit para dito, at nang maglaon ay sinimulan nilang balutin ang bakal ng iba pang mga metal. Una sa lahat, mababang natutunaw na lata. Sa mga gawa ng sinaunang Griyegong mananalaysay na si Herodotus (5th century BC) at ng Roman scientist na si Pliny the Elder mayroon nang mga pagtukoy sa paggamit ng lata upang protektahan ang bakal mula sa kaagnasan.

Isang kawili-wiling insidente ang naganap noong 1965 sa International Symposium on Corrosion Control. Nagsalita ang isang Indian scientist tungkol sa isang lipunan para sa paglaban sa kaagnasan na umiral nang mga 1600 taon at kung saan siya ay miyembro. Kaya, isa at kalahating libong taon na ang nakalilipas, ang lipunang ito ay nakibahagi sa pagtatayo ng mga templo ng araw sa baybayin malapit sa Konarak. At sa kabila ng katotohanan na ang mga templong ito ay binaha ng dagat sa loob ng ilang panahon, ang mga bakal na beam ay ganap na napanatili. Kaya kahit sa mga panahong iyon, maraming alam ang mga tao tungkol sa paglaban sa kaagnasan. Kaya, hindi lahat ay walang pag-asa.

Ano ang corrosion?

Ang salitang "corrosion" ay nagmula sa Latin na "corrodo - to gnaw." Mayroon ding mga sanggunian sa Late Latin na "corrosio" - corroding. Ngunit gayon pa man:

Ang kaagnasan ay ang proseso ng pagkasira ng metal bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal at electrochemical sa kapaligiran.

Kahit na ang kaagnasan ay kadalasang nauugnay sa mga metal, ang kongkreto, bato, keramika, kahoy, at plastik ay napapailalim din dito. Kaugnay ng mga polymeric na materyales, gayunpaman, ang terminong pagkasira o pagtanda ay mas madalas na ginagamit.

Ang kaagnasan at kalawang ay hindi pareho

Sa kahulugan ng kaagnasan sa talata sa itaas, ito ay hindi para sa wala na ang salitang "proseso" ay naka-highlight. Ang katotohanan ay ang kaagnasan ay madalas na nakikilala sa terminong "kalawang". Gayunpaman, ang mga ito ay hindi kasingkahulugan. Ang kaagnasan ay isang proseso, habang ang kalawang ay isa sa mga resulta ng prosesong ito.

Dapat ding tandaan na ang kalawang ay isang produkto ng kaagnasan na eksklusibo ng bakal at mga haluang metal nito (tulad ng bakal o cast iron). Samakatuwid, kapag sinabi nating "mga kalawang na bakal," ang ibig sabihin ay ang bakal sa komposisyon nito ay kinakalawang.

Kung ang kalawang ay nalalapat lamang sa bakal, ibig sabihin ba nito ang ibang mga metal ay hindi kinakalawang? Hindi sila kinakalawang, ngunit hindi ito nangangahulugan na hindi sila nabubulok. Mayroon lamang silang iba't ibang mga produkto ng kaagnasan.

Halimbawa, ang tanso, kapag kinakalawang, ay natatakpan ng magandang berdeng kulay (patina). Nadudumihan ang pilak kapag nakalantad sa hangin—nabubuo ang deposito ng sulfide sa ibabaw nito, isang manipis na pelikula na nagbibigay sa metal ng katangian nitong pinkish na kulay.

Ang patina ay isang produkto ng kaagnasan ng tanso at mga haluang metal nito

Ang mekanismo ng mga proseso ng kaagnasan

Ang iba't ibang mga kondisyon at kapaligiran kung saan nangyayari ang mga proseso ng kaagnasan ay napakalawak, kaya mahirap magbigay ng isang solong at komprehensibong pag-uuri ng paglitaw ng mga kaso ng kaagnasan. Ngunit sa kabila nito, ang lahat ng mga proseso ng kaagnasan ay hindi lamang isang karaniwang resulta - ang pagkasira ng metal, kundi pati na rin ang isang solong kemikal na kakanyahan - oksihenasyon.

Pinasimple, ang oksihenasyon ay maaaring tawaging proseso ng pagpapalitan ng elektron. Kapag ang isang sangkap ay na-oxidized (nag-donate ng mga electron), ang isa pa, sa kabaligtaran, ay nabawasan (nakakatanggap ng mga electron).

Halimbawa, sa reaksyon...

... ang zinc atom ay nawawalan ng dalawang electron (nag-oxidize), at ang chlorine molecule ay nakakakuha ng mga ito (nababawasan).

Ang mga particle na nag-donate ng mga electron at nag-oxidize ay tinatawag mga nagpapanumbalik, at ang mga particle na tumatanggap ng mga electron at nababawasan ay tinatawag mga ahente ng oxidizing. Ang dalawang prosesong ito (oksihenasyon at pagbabawas) ay magkakaugnay at palaging nangyayari nang sabay-sabay.

Ang ganitong mga reaksyon, na sa kimika ay tinatawag na redox, ay sumasailalim sa anumang proseso ng kaagnasan.

Naturally, ang ugali na mag-oxidize ay nag-iiba sa iba't ibang mga metal. Upang maunawaan kung alin ang mas marami at alin ang mas kaunti, tandaan natin ang kurso sa kimika ng paaralan. Nagkaroon ng isang bagay bilang isang electrochemical na serye ng mga boltahe (mga aktibidad) ng mga metal, kung saan ang lahat ng mga metal ay nakaayos mula kaliwa hanggang kanan sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng "maharlika".

Kaya, ang mga metal na matatagpuan sa kaliwa sa isang hilera ay mas madaling kapitan ng pagkawala ng mga electron (at samakatuwid ay sa oksihenasyon) kaysa sa mga metal na matatagpuan sa kanan. Halimbawa, ang bakal (Fe) ay mas madaling kapitan ng oksihenasyon kaysa sa mas marangal na tanso (Cu). Ang ilang mga metal (tulad ng ginto) ay maaari lamang magbigay ng mga electron sa ilalim ng ilang matinding kundisyon.

Babalik tayo sa serye ng aktibidad sa ibang pagkakataon, ngunit ngayon ay pag-usapan natin ang mga pangunahing uri ng kaagnasan.

Mga uri ng kaagnasan

Tulad ng nabanggit na, maraming pamantayan para sa pag-uuri ng mga proseso ng kaagnasan. Kaya, ang kaagnasan ay nakikilala sa pamamagitan ng uri ng pamamahagi (patuloy, lokal), sa pamamagitan ng uri ng kinakaing daluyan (gas, atmospheric, likido, lupa), sa pamamagitan ng likas na katangian ng mga mekanikal na epekto (kaagnasan na pag-crack, ang Fretting phenomenon, cavitation corrosion) at iba pa.

Ngunit ang pangunahing paraan upang pag-uri-uriin ang kaagnasan, na nagpapahintulot sa amin na lubos na ipaliwanag ang lahat ng mga subtleties ng mapanlinlang na prosesong ito, ay ang pag-uuri ayon sa mekanismo ng paglitaw nito.

Batay sa pamantayang ito, ang dalawang uri ng kaagnasan ay nakikilala:

• kemikal
• electrochemical

Kaagnasan ng kemikal

Ang kemikal na kaagnasan ay naiiba sa electrochemical na kaagnasan dahil ito ay nangyayari sa mga kapaligiran na hindi nagsasagawa ng electrical current. Samakatuwid, sa gayong kaagnasan, ang pagkasira ng metal ay hindi sinamahan ng paglitaw ng isang electric current sa system. Ito ang karaniwang pakikipag-ugnayan ng redox ng isang metal sa kapaligiran nito.

Ang pinakakaraniwang halimbawa ng kaagnasan ng kemikal ay ang kaagnasan ng gas. Ang gas corrosion ay tinatawag ding high-temperature corrosion, dahil karaniwan itong nangyayari sa mataas na temperatura, kapag ang posibilidad ng moisture condensation sa ibabaw ng metal ay ganap na hindi kasama. Maaaring kabilang sa ganitong uri ng kaagnasan, halimbawa, ang kaagnasan ng mga elemento ng electric heater o mga nozzle ng rocket engine.

Ang rate ng kemikal na kaagnasan ay nakasalalay sa temperatura habang ito ay tumataas, ang kaagnasan ay nagpapabilis. Dahil dito, halimbawa, sa panahon ng paggawa ng pinagsamang metal, ang mga nagniningas na splashes ay lumilipad sa lahat ng direksyon mula sa mainit na masa. Ito ay kapag ang mga partikulo ng sukat ay natanggal mula sa ibabaw ng metal.

Ang scale ay isang tipikal na produkto ng chemical corrosion, isang oxide na nagreresulta mula sa pakikipag-ugnayan ng mainit na metal sa atmospheric oxygen.

Bilang karagdagan sa oxygen, ang iba pang mga gas ay maaaring magkaroon ng malakas na agresibong mga katangian patungo sa mga metal. Kasama sa mga gas na ito ang sulfur dioxide, fluorine, chlorine, at hydrogen sulfide. Halimbawa, ang aluminyo at ang mga haluang metal nito, gayundin ang mga bakal na may mataas na nilalaman ng kromo (mga hindi kinakalawang na asero) ay matatag sa isang kapaligiran na naglalaman ng oxygen bilang pangunahing agresibong ahente. Ngunit ang larawan ay kapansin-pansing nagbabago kung ang chlorine ay naroroon sa atmospera.

Sa dokumentasyon para sa ilang anti-corrosion na gamot, ang kemikal na kaagnasan ay tinatawag na "tuyo", at ang electrochemical na kaagnasan ay tinatawag na "basa". Gayunpaman, ang kemikal na kaagnasan ay maaari ding mangyari sa mga likido. Tanging, hindi katulad ng electrochemical corrosion, ang mga likidong ito ay non-electrolytes (ibig sabihin, non-conducting electric current, halimbawa alcohol, benzene, gasolina, kerosene).

Ang isang halimbawa ng naturang kaagnasan ay ang kaagnasan ng mga bahaging bakal ng makina ng kotse. Ang sulfur na naroroon sa gasolina bilang isang karumihan ay nakikipag-ugnayan sa ibabaw ng bahagi, na bumubuo ng bakal na sulfide. Ang iron sulfide ay napakarupok at madaling nababalat, na nag-iiwan ng sariwang ibabaw para sa karagdagang pakikipag-ugnayan sa sulfur. At kaya, patong-patong, ang bahagi ay unti-unting nawasak.

Electrochemical corrosion

Kung ang kemikal na kaagnasan ay hindi hihigit sa simpleng oksihenasyon ng isang metal, kung gayon ang electrochemical corrosion ay pagkasira dahil sa mga prosesong galvanic.

Hindi tulad ng kemikal na kaagnasan, ang electrochemical corrosion ay nangyayari sa mga kapaligiran na may magandang electrical conductivity at sinamahan ng pagbuo ng kasalukuyang. Upang "simulan" ang electrochemical corrosion, dalawang kondisyon ang kinakailangan: mag-asawang galbaniko At electrolyte.

Ang kahalumigmigan sa ibabaw ng metal (condensation, tubig-ulan, atbp.) ay gumaganap bilang isang electrolyte. Ano ang isang galvanic couple? Upang maunawaan ito, bumalik tayo sa serye ng aktibidad ng mga metal.

Tingnan natin. Ang mas aktibong mga metal ay matatagpuan sa kaliwa, ang mga hindi gaanong aktibo ay nasa kanan.

Kung ang dalawang metal na may iba't ibang aktibidad ay nakikipag-ugnay, bumubuo sila ng isang galvanic couple, at sa pagkakaroon ng isang electrolyte, lumilitaw ang isang daloy ng mga electron sa pagitan nila, na dumadaloy mula sa anode patungo sa mga site ng katod. Sa kasong ito, ang mas aktibong metal, na siyang anode ng galvanic couple, ay nagsisimulang mag-corrode, habang ang hindi gaanong aktibong metal ay hindi nabubulok.

Galvanic cell diagram

Para sa kalinawan, tingnan natin ang ilang simpleng halimbawa.

Sabihin nating ang isang bakal na bolt ay sinigurado ng isang tansong nut. Alin ang makakasira, bakal o tanso? Tingnan natin ang hanay ng aktibidad. Mas aktibo ang bakal (nakaposisyon sa kaliwa), na nangangahulugang masisira ito sa junction.

Steel bolt - copper nut (nakakaagnas ng bakal)

Paano kung ang nut ay aluminyo? Tingnan natin muli ang hanay ng aktibidad. Dito nagbabago ang larawan: ang aluminyo (Al), bilang isang mas aktibong metal, ay mawawalan ng mga electron at babagsak.

Kaya, ang pakikipag-ugnay ng isang mas aktibong "kaliwa" na metal na may hindi gaanong aktibong "kanan" na metal ay nagpapataas ng kaagnasan ng una.

Bilang isang halimbawa ng electrochemical corrosion, maaari nating banggitin ang mga kaso ng pagkasira at paglubog ng mga barko na ang bakal na kalupkop ay ikinabit ng mga rivet na tanso. Kapansin-pansin din ang insidente na naganap noong Disyembre 1967 kasama ang Norwegian ore carrier na si Anatina, na naglalakbay mula sa Cyprus patungong Osaka. Sa Karagatang Pasipiko, isang bagyo ang tumama sa barko at ang mga hawak ay napuno ng tubig-alat, na nagresulta sa isang malaking galvanic couple: copper concentrate + steel hull ng barko. Pagkaraan ng ilang oras, nagsimulang lumambot ang bakal na katawan ng barko at hindi nagtagal ay nagpadala ito ng distress signal. Sa kabutihang palad, ang mga tripulante ay nailigtas ng isang barkong Aleman na dumating sa oras, at ang Anatina mismo sa anumang paraan ay nakarating sa daungan.

Tin at zinc. "Mapanganib" at "mga ligtas na coatings"

Kumuha tayo ng isa pang halimbawa. Sabihin nating ang panel ng katawan ay natatakpan ng lata. Ang lata ay isang napaka-corrosion-resistant na metal bilang karagdagan, ito ay lumilikha ng isang passive protective layer, na nagpoprotekta sa bakal mula sa pakikipag-ugnayan sa panlabas na kapaligiran. Nangangahulugan ito na ang bakal sa ilalim ng layer ng lata ay ligtas at maayos? Oo, ngunit hanggang sa masira lamang ang layer ng lata.

At kung mangyari ito, ang isang mag-asawang galvanic ay agad na lumitaw sa pagitan ng lata at bakal, at ang bakal, na isang mas aktibong metal, ay magsisimulang mag-corrode sa ilalim ng impluwensya ng galvanic current.

Sa pamamagitan ng paraan, ang mga tao ay mayroon pa ring mga alamat tungkol sa diumano'y "walang hanggan" na tin-plated na mga katawan ng "Victory". Ang mga ugat ng alamat na ito ay ang mga sumusunod: kapag nag-aayos ng mga sasakyang pang-emergency, ang mga manggagawa ay gumamit ng mga blowtorch para sa pagpainit. At biglang, sa labas ng asul, ang lata ay nagsimulang umagos "tulad ng isang ilog" mula sa ilalim ng apoy ng burner! Dito nagsimula ang tsismis na ang katawan ng Pobeda ay ganap na naka-lata.

Sa katunayan, ang lahat ay higit na nakakatuwang. Ang mga kagamitan sa panlililak ng mga taong iyon ay hindi perpekto, kaya ang mga ibabaw ng mga bahagi ay hindi pantay. Bilang karagdagan, ang mga bakal noong panahong iyon ay hindi angkop para sa malalim na pagguhit, at ang pagbuo ng mga wrinkles sa panahon ng panlililak ay naging karaniwan. Ang hinangin ngunit hindi pa pininturahan na katawan ay kailangang ihanda nang mahabang panahon. Ang mga umbok ay pinakinis gamit ang mga sanding wheel, at ang mga dents ay napuno ng lata na panghinang, lalo na ang karamihan ay malapit sa windshield frame. Iyon lang.

Buweno, alam mo na kung ang isang tinned na katawan ay "walang hanggan": ito ay walang hanggan hanggang sa unang magandang suntok mula sa isang matalas na bato. At higit pa sa sapat ang mga ito sa ating mga kalsada.

Ngunit sa sink ang larawan ay ganap na naiiba. Dito, sa esensya, nilalabanan natin ang electrochemical corrosion gamit ang sarili nitong mga armas. Ang metal na nagpoprotekta (zinc) ay nasa kaliwa ng bakal sa serye ng boltahe. Ibig sabihin, kapag nasira, hindi na ang bakal ang masisira, kundi ang zinc. At pagkatapos lamang na masira ang lahat ng zinc ay magsisimulang lumala ang bakal. Ngunit, sa kabutihang palad, ito ay nabubulok nang napakabagal, na pinapanatili ang bakal sa loob ng maraming taon.

a) Kaagnasan ng lata na bakal: kapag ang patong ay nasira, ang bakal ay nawasak. b) Kaagnasan ng galvanized na bakal: kapag ang patong ay nasira, ang sink ay nawasak, na nagpoprotekta sa bakal mula sa kaagnasan.

Ang mga patong na ginawa mula sa mas aktibong mga metal ay tinatawag na " ligtas", at mula sa hindi gaanong aktibo - " mapanganib" Ang mga ligtas na coatings, sa partikular na galvanizing, ay matagal nang matagumpay na ginamit bilang isang paraan ng pagprotekta sa mga katawan ng sasakyan mula sa kaagnasan.

Bakit zinc? Sa katunayan, bilang karagdagan sa zinc, maraming iba pang mga elemento ang mas aktibo sa serye ng aktibidad na may kaugnayan sa bakal. Narito ang catch: Kung mas malayo ang dalawang metal sa isa't isa sa serye ng aktibidad, mas mabilis ang pagkasira ng mas aktibo (hindi gaanong marangal). At ito, nang naaayon, ay binabawasan ang tibay ng proteksyon laban sa kaagnasan. Kaya para sa mga katawan ng sasakyan, kung saan bilang karagdagan sa mahusay na proteksyon ng metal ay mahalaga na makamit ang isang mahabang buhay ng serbisyo ng proteksyon na ito, ang galvanizing ay perpekto. Bukod dito, ang zinc ay magagamit at mura.

Sa pamamagitan ng paraan, ano ang mangyayari kung tinakpan mo ang katawan, halimbawa, ng ginto? Una, ito ay oh napakamahal! 🙂 Ngunit kahit na ang ginto ang naging pinakamurang metal, hindi ito magagawa, dahil masisira nito ang ating hardware.

Ang ginto, pagkatapos ng lahat, ay nakatayo nang napakalayo mula sa bakal sa serye ng aktibidad (pinakamalayo), at sa kaunting scratch, ang bakal ay malapit nang maging isang tumpok ng kalawang na natatakpan ng isang gintong pelikula.

Ang katawan ng kotse ay nakalantad sa parehong kemikal at electrochemical corrosion. Ngunit ang pangunahing papel ay itinalaga pa rin sa mga proseso ng electrochemical.

Pagkatapos ng lahat, maging tapat tayo, maraming mga galvanic na mag-asawa sa isang katawan ng kotse at isang maliit na cart: ito ay mga welds, at mga contact ng hindi magkatulad na mga metal, at mga dayuhang pagsasama sa mga rolled sheet. Ang lahat ng nawawala ay isang electrolyte upang "i-on" ang mga galvanic cell na ito.

At ang electrolyte ay madaling mahanap - hindi bababa sa kahalumigmigan na nilalaman sa kapaligiran.

Bilang karagdagan, sa ilalim ng tunay na mga kondisyon ng operating, ang parehong mga uri ng kaagnasan ay pinahusay ng maraming iba pang mga kadahilanan. Pag-usapan natin ang mga pangunahing nang mas detalyado.

Mga salik na nakakaapekto sa kaagnasan ng katawan ng kotse

Metal: komposisyon at istraktura ng kemikal

Siyempre, kung ang mga katawan ng kotse ay gawa sa teknikal na purong bakal, ang kanilang resistensya sa kaagnasan ay magiging hindi nagkakamali. Ngunit sa kasamaang-palad, o marahil sa kabutihang-palad, ito ay imposible. Una, ang naturang bakal ay masyadong mahal para sa isang kotse, at pangalawa (at higit sa lahat) ito ay hindi sapat na malakas.

Gayunpaman, huwag nating pag-usapan ang mga matataas na mithiin, ngunit bumalik sa kung ano ang mayroon tayo. Kunin natin, halimbawa, ang 08KP na bakal, na malawakang ginagamit sa Russia para sa pagtatatak ng mga bahagi ng katawan. Kapag sinusuri sa ilalim ng mikroskopyo, ang bakal na ito ay lilitaw tulad ng sumusunod: maliliit na butil ng purong bakal na hinaluan ng mga butil ng iron carbide at iba pang mga inklusyon.

Tulad ng maaaring nahulaan mo, ang gayong istraktura ay nagbibigay ng maraming mga microgalvanic na selula, at sa sandaling lumitaw ang isang electrolyte sa system, ang kaagnasan ay dahan-dahang magsisimula sa mapanirang aktibidad nito.

Kapansin-pansin, ang proseso ng kaagnasan ng bakal ay pinabilis ng pagkilos ng mga impurities na naglalaman ng asupre. Karaniwan itong napupunta sa bakal mula sa karbon sa panahon ng pagtunaw ng blast furnace mula sa ores. Sa pamamagitan ng paraan, sa malayong nakaraan, hindi bato, ngunit uling, na halos hindi naglalaman ng asupre, ang ginamit para sa layuning ito.

Ito rin ay para sa kadahilanang ito na ang ilang mga bagay na metal noong unang panahon ay nanatiling halos hindi naapektuhan ng kaagnasan sa loob ng ilang siglong gulang na kasaysayan. Tingnan, halimbawa, ang haliging bakal na ito na matatagpuan sa patyo ng Qutub Minar sa Delhi.

Ito ay nakatayo sa loob ng 1600 (!) taon, at anuman ang mangyari. Kasama ang mababang kahalumigmigan ng hangin sa Delhi, ang isa sa mga dahilan para sa gayong kamangha-manghang paglaban sa kaagnasan ng Indian na bakal ay tiyak ang mababang sulfur na nilalaman sa metal.

Kaya sa pangangatuwiran ayon sa mga linya ng "noon, ang metal ay mas malinis at ang katawan ay hindi kinakalawang sa mahabang panahon," mayroon pa ring ilang katotohanan, at isang malaki.

Nga pala, bakit hindi kinakalawang ang mga hindi kinakalawang na asero? Ngunit dahil ang chromium at nickel, na ginagamit bilang mga haluang bahagi ng mga bakal na ito, ay nakatayo sa tabi ng bakal sa serye ng electrochemical boltahe. Bilang karagdagan, sa pakikipag-ugnay sa isang agresibong kapaligiran, bumubuo sila ng isang malakas na oxide film sa ibabaw, na nagpoprotekta sa bakal mula sa karagdagang kaagnasan.

Ang Chromium-nickel steel ay ang pinakakaraniwang hindi kinakalawang na asero, ngunit may iba pang mga grado ng hindi kinakalawang na asero. Halimbawa, ang magaan na hindi kinakalawang na haluang metal ay maaaring may kasamang aluminyo o titanium. Kung nakapunta ka na sa All-Russian Exhibition Center, malamang na nakita mo ang obelisk na "To the Conquerors of Space" sa harap ng pasukan. Ito ay may linya ng titanium alloy plates at walang ni isang batik ng kalawang sa makintab na ibabaw nito.

Mga teknolohiya ng katawan ng pabrika

Ang kapal ng sheet na bakal kung saan ginawa ang mga bahagi ng katawan ng isang modernong pampasaherong kotse ay, bilang panuntunan, mas mababa sa 1 mm. At sa ilang mga lugar ng katawan ang kapal na ito ay mas mababa pa.

Ang isang tampok ng proseso ng panlililak ng mga panel ng katawan, at sa katunayan ng anumang plastic deformation ng metal, ay ang paglitaw ng mga hindi ginustong natitirang mga stress sa panahon ng pagpapapangit. Ang mga stress na ito ay bale-wala kung ang stamping equipment ay hindi nasira at ang mga strain rate ay naayos nang tama.

Kung hindi, ang isang uri ng "time bomb" ay inilalagay sa panel ng katawan: ang pag-aayos ng mga atomo sa mga mala-kristal na butil ay nagbabago, kaya ang metal sa isang estado ng mekanikal na stress ay mas matindi kaysa sa normal na estado nito. At, sa katangian, ang pagkasira ng metal ay nangyayari nang tumpak sa mga deformed na lugar (bends, butas) na gumaganap ng papel ng anode.

Bilang karagdagan, kapag hinang at pinagsama ang katawan sa pabrika, maraming mga bitak, mga overlap at mga cavity ang nabuo sa loob nito, kung saan naipon ang dumi at kahalumigmigan. Hindi sa banggitin ang mga welds, na bumubuo ng parehong galvanic couples na may base metal.

Impluwensya sa kapaligiran sa panahon ng operasyon

Ang kapaligiran kung saan ginagamit ang mga istrukturang metal, kabilang ang mga kotse, ay nagiging mas agresibo bawat taon. Sa nakalipas na mga dekada, tumaas ang nilalaman ng sulfur dioxide, nitrogen oxides at carbon sa atmospera. Nangangahulugan ito na ang mga kotse ay hindi na hinuhugasan ng tubig lamang, ngunit may acid rain.

Dahil pinag-uusapan natin ang tungkol sa acid rain, bumalik tayo muli sa electrochemical series ng mga boltahe. Mapapansin ng isang mapagmasid na mambabasa na ang hydrogen ay kasama rin dito. Isang makatwirang tanong: bakit? Ngunit bakit: ang posisyon nito ay nagpapakita kung aling mga metal ang nag-aalis ng hydrogen mula sa mga solusyon sa acid at alin ang hindi. Halimbawa, ang bakal ay matatagpuan sa kaliwa ng hydrogen, na nangangahulugan na ito ay inilipat ito mula sa mga solusyon sa acid, habang ang tanso, na matatagpuan sa kanan, ay hindi na kaya ng gayong gawa.

Ito ay sumusunod na ang acid rain ay mapanganib para sa bakal, ngunit hindi para sa purong tanso. Ngunit hindi ito masasabi tungkol sa tanso at iba pang mga haluang metal na batay sa tanso: naglalaman ang mga ito ng aluminyo, lata at iba pang mga metal na nasa serye sa kaliwa ng hydrogen.

Napansin at napatunayan na sa isang malaking lungsod, hindi gaanong nabubuhay ang mga katawan. Kaugnay nito, ang data mula sa Swedish Corrosion Institute (SCI) ay nagpapahiwatig, na nagpapatunay na:

• sa kanayunan ng Sweden, ang rate ng pagkasira ng bakal ay 8 microns bawat taon, zinc - 0.8 microns bawat taon;
• para sa lungsod ang mga bilang na ito ay 30 at 5 microns bawat taon, ayon sa pagkakabanggit.

Mahalaga rin ang klimatiko na kondisyon kung saan pinapatakbo ang kotse. Kaya, sa isang marine climate, ang corrosion ay humigit-kumulang dalawang beses na mas aktibo.

Halumigmig at temperatura

Mauunawaan natin kung gaano kalaki ang impluwensya ng halumigmig sa kaagnasan sa pamamagitan ng halimbawa ng naunang nabanggit na haliging bakal sa Delhi (tandaan ang tuyong hangin bilang isa sa mga dahilan ng paglaban nito sa kaagnasan).

May sabi-sabing isang dayuhan ang nagpasya na ibunyag ang sikreto nitong hindi kinakalawang na bakal at kahit papaano ay naputol ang isang maliit na piraso mula sa hanay. Isipin ang kanyang pagtataka nang, habang nasa barko pa rin mula sa India, ang pirasong ito ay natabunan ng kalawang. Lumalabas na sa mahalumigmig na hangin sa dagat, ang hindi kinakalawang na bakal na Indian ay naging hindi gaanong hindi kinakalawang. Bilang karagdagan, ang isang katulad na haligi mula sa Konarak, na matatagpuan malapit sa dagat, ay lubhang naapektuhan ng kaagnasan.

Ang rate ng kaagnasan sa kamag-anak na halumigmig hanggang sa 65% ay medyo mababa, ngunit kapag ang halumigmig ay tumaas sa itaas ng tinukoy na halaga, ang kaagnasan ay bumibilis nang husto, dahil sa naturang halumigmig ang isang layer ng kahalumigmigan ay bumubuo sa ibabaw ng metal. At habang nananatiling basa ang ibabaw, mas mabilis na kumakalat ang kaagnasan.

Ito ang dahilan kung bakit ang pangunahing foci ng kaagnasan ay palaging matatagpuan sa mga nakatagong cavity ng katawan: mas mabagal ang kanilang pagkatuyo kaysa sa mga bukas na bahagi. Bilang isang resulta, ang mga stagnant zone ay nabuo sa kanila - isang tunay na paraiso para sa kaagnasan.

Sa pamamagitan ng paraan, ang paggamit ng mga kemikal na reagents upang labanan ang yelo at kaagnasan ay kapaki-pakinabang din. Hinaluan ng natunaw na snow at yelo, ang mga de-icing salt ay bumubuo ng napakalakas na electrolyte na maaaring tumagos kahit saan, kabilang ang mga nakatagong cavity.

Tulad ng para sa temperatura, alam na natin na ang pagtaas nito ay nagpapagana ng kaagnasan. Para sa kadahilanang ito, palaging may mga bakas ng kaagnasan malapit sa sistema ng tambutso.

Pag-access sa hangin

Gayunpaman, ang kaagnasan na ito ay isang kawili-wiling bagay. Kahit na ito ay kawili-wili, ito rin ay mapanlinlang. Halimbawa, huwag magtaka na ang isang makintab na bakal na kable, na tila ganap na hindi ginagalaw ng kaagnasan, ay maaaring lumabas na kalawangin sa loob. Nangyayari ito dahil sa hindi pantay na pag-access sa hangin: sa mga lugar kung saan mahirap, mas malaki ang banta ng kaagnasan. Sa teorya ng kaagnasan, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na differential aeration.

Ang prinsipyo ng differential aeration: ang hindi pantay na pag-access ng hangin sa iba't ibang bahagi ng ibabaw ng metal ay humahantong sa pagbuo ng isang galvanic na elemento. Sa kasong ito, ang lugar na masinsinang binibigyan ng oxygen ay nananatiling hindi nasaktan, habang ang lugar na hindi maganda ang supply nito ay nabubulok.

Isang kapansin-pansing halimbawa: isang patak ng tubig na bumabagsak sa ibabaw ng isang metal. Ang lugar na matatagpuan sa ilalim ng drop at samakatuwid ay hindi gaanong binibigyan ng oxygen ay gumaganap ng papel ng isang anode. Ang metal sa lugar na ito ay na-oxidized, at ang papel ng cathode ay nilalaro ng mga gilid ng drop, na mas madaling ma-access sa impluwensya ng oxygen. Bilang resulta, ang iron hydroxide, isang produkto ng pakikipag-ugnayan ng iron, oxygen at moisture, ay nagsisimulang mamuo sa mga gilid ng patak.

Siyanga pala, ang iron hydroxide (Fe 2 O 3 ·nH 2 O) ang tinatawag nating kalawang. Ang ibabaw ng kalawang, hindi tulad ng isang patina sa ibabaw ng tanso o isang aluminum oxide film, ay hindi nagpoprotekta sa bakal mula sa karagdagang kaagnasan. Sa una, ang kalawang ay may istraktura ng gel, ngunit pagkatapos ay unti-unting nag-kristal.

Nagsisimula ang pagkikristal sa loob ng layer ng kalawang, habang ang panlabas na shell ng gel, na sa tuyong estado ay napakaluwag at marupok, ay bumabalat, at ang susunod na layer ng bakal ay nakalantad. At iba pa hanggang sa masira ang lahat ng bakal o mawala ang lahat ng oxygen at tubig sa sistema.

Bumabalik sa prinsipyo ng differential aeration, maiisip ng isa kung gaano karaming mga pagkakataon ang mayroon para sa pagbuo ng kaagnasan sa mga nakatagong, mahinang maaliwalas na mga lugar ng katawan.

Kinakalawang nila... lahat!

Tulad ng sinasabi nila, alam ng mga istatistika ang lahat. Noong nakaraan, binanggit namin ang isang kilalang sentro para sa paglaban sa kaagnasan bilang ang Swedish Corrosion Institute (SCI), isa sa mga pinaka-makapangyarihang organisasyon sa larangang ito.

Bawat ilang taon, ang mga siyentipiko ng instituto ay nagsasagawa ng isang kawili-wiling pag-aaral: kinukuha nila ang mga katawan ng mahusay na trabaho na mga kotse, pinuputol ang "mga fragment" na pinakapaboran ng kaagnasan (mga seksyon ng mga threshold, mga arko ng gulong, mga gilid ng pinto, atbp.) at tinasa. ang antas ng kanilang pinsala sa kaagnasan.

Mahalagang tandaan na kabilang sa mga katawan na pinag-aaralan ay mayroong parehong protektado (galvanized at/o anti-corrosive) at mga katawan na walang karagdagang proteksyon laban sa kaagnasan (mga bahaging pininturahan lamang).

Kaya, sinasabi ng CHIC na ang pinakamahusay na proteksyon para sa katawan ng kotse ay ang kumbinasyon lamang ng "zinc plus anticorrosive". Ngunit lahat ng iba pang mga opsyon, kabilang ang "pag-galvanize lang" o "anticorrosive lang", ayon sa mga siyentipiko, ay masama.

Ang Galvanization ay hindi isang panlunas sa lahat

Ang mga tagapagtaguyod ng pagtanggi sa karagdagang paggamot sa anti-corrosion ay madalas na tumutukoy sa galvanization ng pabrika: kasama nito, sabi nila, ang kotse ay hindi nasa panganib ng anumang kaagnasan. Ngunit, tulad ng ipinakita ng mga siyentipikong Suweko, hindi ito ganap na totoo.

Sa katunayan, ang zinc ay maaaring magsilbi bilang isang independiyenteng proteksyon, ngunit lamang sa makinis at makinis na mga ibabaw, na hindi rin napapailalim sa mga mekanikal na pag-atake. At sa mga gilid, mga gilid, mga kasukasuan, pati na rin ang mga lugar na regular na nakalantad sa buhangin at mga bato, ang galvanization ay sumuko sa kaagnasan.

Bilang karagdagan, hindi lahat ng mga kotse ay may ganap na galvanized na katawan. Kadalasan, ilang mga panel lamang ang pinahiran ng zinc.

Buweno, hindi natin dapat kalimutan na bagaman pinoprotektahan ng zinc ang bakal, hindi maiiwasang maubos ito sa proseso ng proteksyon. Samakatuwid, ang kapal ng zinc "shield" ay unti-unting bababa sa paglipas ng panahon.

Kaya't ang mga alamat tungkol sa kahabaan ng buhay ng mga galvanized na katawan ay totoo lamang sa mga kaso kung saan ang zinc ay naging bahagi ng pangkalahatang hadlang, bilang karagdagan sa regular na karagdagang anti-corrosion na paggamot ng katawan.

Oras na para matapos, ngunit ang paksa ng kaagnasan ay malayong maubos. Patuloy nating pag-uusapan ang paglaban dito sa mga sumusunod na artikulo sa ilalim ng seksyong "Anti-corrosion protection".