Korozja metali i jej zwalczanie

Proces niszczenia metalu w wyniku reakcji chemicznych i elektrochemicznych, przebiegających na granicy zetknięcia z otaczającym je środowiskiem jest określany terminem „korozja”. Mechanizm działania tego zjawiska zależy w znacznej mierze od typu przewodności elektrycznej na granicy materiału i środowiska, a także od rodzaju środowiska. W przypadku niskiej przewodności korozja może mieć charakter przede wszystkim chemiczny lub fizykochemiczny, zaś w środowiskach o braku przewodności jonowej proces niszczenia materiału przebiega zgodnie z mechanizmem chemicznym. Korozja stanowi jeden z głównych powodów strat materiałowych, przy czym ciężko całkowicie wyeliminować to zjawisko, natomiast możliwe jest jego zwalczanie. Zastosowanie odpowiednich metod ochrony i właściwy ich dobór, pozwala znacznie wydłużyć żywotność elementów metalowych.

Rodzaje korozji

Wyróżnia się przede wszystkim dwa rodzaje zjawiska, w tym korozję:

  • chemiczną – stanowi efekt reakcji zachodzących na powierzchni metalu w wyniku oddziaływania czynników bez obecności wody i przy obecności suchych gazów bądź cieczy, niebędących elektrolitami. Do środowisk wywołujących korozję chemiczną metali można zaliczyć między innymi: gorące gazy spalinowe, ropę naftową oraz pochodne, stopioną siarkę, itp.
  • elektrochemiczną – polega na tworzeniu się ogniwa galwanicznego, które powstaje w wyniku niejednorodności na powierzchni metalu, zanieczyszczenia, uszkodzeń mechanicznych czy nieodpowiedniego składu stopu lub elektrolitów. Materiały, które przewodzą prąd elektryczny ulegają korozji elektrochemicznej w środowiskach zaliczanych do elektrolitów. Proces korozji może przebiegać szybciej bądź wolniej pod wpływem różnych czynników, np.
    • stal koroduje szybciej w roztworach o odczynie kwaśnym, wolniej zaś w środowisku zasadowym.
    • stal koroduje szybciej w roztworach soli, a zdecydowanie wolniej w czystej wodzie

Właśnie dzięki znajomości mechanizmów powstawania korozji, a także wiedza o czynnikach ją przyspieszających bądź opóźniających pozwala skutecznie zabezpieczyć elementy stalowe przed niszczeniem materiału.

Ochrona przed korozją

Całkowite uniknięcie korozji jest niemożliwe, jednak można zastosować jedno z kilku rozwiązań, które ograniczą skutki niszczącego procesu. W tym celu stosuje się między innymi:

  • ograniczanie występowania w środowisku składników, mogących powodować korozję. W tym celu stosuje się inhibitory, czyli substancje, które dodawane w niewielkich stężeniach do środowiska wilgotnego zmniejszają szybkość korozji w wyniku zahamowania procesu anodowego, katodowego lub obu równocześnie. Inhibitory anodowe przesuwają potencjał korozji w stronę dodatnią, zaś katodowy – w stronę ujemną. Możliwe jest też wprowadzenie inhibitorów anodowo-katodowych w obu kierunkach.
  • ochronę elektrochemiczną polegającą na zmianie potencjału eletrowodorowego na granicy metal-środowisko, co hamuje lub ogranicza szybkość rozpuszczenia metalu. Sprowadza się to do ochrony katodowej, gdzie przedmiot zabezpieczany jest katodą, a potencjał elektrodowy przesuwa się w kierunku wartości ujemnych, dla uzyskania wartości poniżej potencjału korozji w określonym środowisku. Dzięki temu metal nie ulega rozpuszczaniu. Przy ochronie anodowej to chroniony obiekt stanowi anodę, zaś potencjał należy ustalić tak, by osiągnął stan pasywacji obiektu.
  • zastosowanie powłok ochronnych jako zabezpieczenie czasowe bądź trwałe. Wykorzystuje się między innymi powłoki malarskie (jedno- i wielowarstwowe), nanoszone metodami tradycyjnymi, a także poprzez malowanie natryskowe, zanurzeniowe, elektroforetyczne. Jako powłokę ochronną można zastosować także emalie techniczne, powłoki z tworzyw sztucznych, tworzywa termoutwardzalne, tworzywa termoplastyczne, tworzywa chemoutwardzalne, powłoki gumowe, pokrycia izolacyjne.

Do powszechnie stosowanych rodzajów powłok ochronnych dla ograniczenia występowania korozji stosuje się powłoki metalowe – wykonane z czystych metali bądź stopów metali. Nakładane są między innymi:

  • metodą zanurzeniową – przy czym stosuje się cynk, aluminium, cynę i ołów. Proces przeprowadza się poprzez zanurzenie powierzchni w stopionym metalu lub stopie metali. Odznaczają się dużą grubością i bardzo dobrą przyczepnością do podłoża. Powszechne jest w tym zakresie cynkowanie, aluminiowanie, ołowiowanie.
  • poprzez platerowanie, czyli nakładanie powłoki metalicznej na podłoże metalowe przez walcowanie na zimno lub na gorąco.
  • poprzez osadzenie chemiczne, gdy powłoki powstają poprzez powlekanie przez wymianę, powlekanie kontaktowe, powlekanie przez redukcję chemiczną bądź powlekanie katalityczne.
  • poprzez powłoki galwaniczne: 1) ochronne, których głównym celem jest zabezpieczenie przed korozją; 2) dekoracyjne, wytwarzane dla podniesienia estetyki przedmiotów; 3) ochronno-dekoracyjne, pozwalające zwiększyć odporność, a jednocześnie efektownie się prezentujące; 4) techniczne – spełniające odmienne funkcje niż ochronne, np. odporność na ścieranie. Powłoki tego rodzaju wykonuje się poprzez między innymi cynkowanie, niklowanie, chromowanie, miedziowanie.
Cięcie laserowe, obróbka CNC, frezowanie