Jak rozlišit korozi od rzi a proč je důležitá pro obrábění kovů >> Chytré čištění |

Naučte se, jak správně rozpoznat korozi a rez na kovových površích a proč je to důležité pro váš proces obrábění. Získejte užitečné tipy pro boj s korozí a rzí, abyste udrželi své kovové výrobky ve špičkovém stavu.

Jak rozeznat korozi od rzi a proč je důležitá pro zpracování kovů – podívejte se na náš výběr

Proveďte vizuální kontrolu kovového povrchu: koroze má obvykle širší a rovnoměrnější oddělení, zatímco rez tvoří skvrny a výčnělky.

ZKOUŠKA KOROZE PŮDY – Výsledky

Použijte magnet: Rez obvykle obsahuje železo a bude přitahován magnetem, zatímco koroze může být nemagnetická.

Proč dochází ke korozi karoserie? Koroze a rez. Rychlost koroze.

Dotkněte se povrchu: Rez může být na dotek drsná a nerovnoměrná, zatímco koroze je obvykle hladší a rovnoměrnější.

Koroze kovů. Chemie – jednoduchá

Věnujte pozornost zbarvení: koroze je obvykle neutrálnější šedá nebo hnědá, zatímco rez je červenohnědá nebo oranžová.

Autokoroze, sbohem! Vybíráme antikorozní prostředek, který funguje!

Pro boj proti korozi použijte ochrannou vrstvu – barvu, lak nebo ochranný nátěr. Vypracujte si pravidelný plán údržby a přelakování své kovové konstrukce.

JAK ROZMAZIT TĚLO ANTIKROZEM?

K odstranění rzi z kovového povrchu použijte mechanické metody, jako je broušení nebo použití brusiva.

Použití chemických roztoků může také pomoci odstranit rez. Před použitím zkontrolujte kompatibilitu roztoku s povrchovým materiálem.

Všichni řidiči jsou povinni znát tyto informace o ANTICORES!

Dodržujte pokyny pro péči a údržbu kovových výrobků, abyste zabránili korozi a rezivění. Povrch pravidelně čistěte a osušte, vyhněte se hromadění vlhkosti a nečistot.

100% způsob, jak odstranit rez a brouky za 1 minutu! Koroze nebyla nikdy zničena tak snadno!

K ochraně pohyblivých kovových částí a povrchů před korozí a rzí používejte speciální antikorozní maziva.

Chmýří a koroze, autoservis BAV

Pokud je zjištěna koroze nebo rez, začněte okamžitě s nápravou problému, abyste zabránili jeho šíření a udrželi kovový povrch v původním stavu.

Chráníme karoserii před korozí! Podrobnosti o technologii.

Korozi podléhá vše: od kola, které jste nechali v dešti, po mosty, letadla a ropné tankery. Často způsobuje hrozné nehody a lidstvo vynakládá každý rok 3,4 procenta HDP na boj s jeho následky. Společně s Uralskou federální univerzitou (UrFU) zjišťujeme, kde začíná proces koroze, proč nemůžete na železné hřebíky nanést měděné pláště a jak nám mohou pomoci bakterie a 3D tisk.

Měď, železo a mořští tvorové

V roce 1761 se zaměstnanci britské admirality rozhodli pro odvážný experiment: pokrýt dřevěnou loď měděným opláštěním. Předpokládalo se, že bude chránit trup a dno před měkkýši, kteří rostli kolem kýlu a zpomalovali pohyb plavidla. Některé odrůdy těchto bezobratlých dokonce opotřebovaly dřevěná prkna. Měď měla chránit dřevěné tělo a její toxické vlastnosti, již v té době známé, měly zabránit měkkýšům, aby se drželi na povrchu.

Pole pro experimenty byla nová 32 dělová fregata Alarm, spuštěná v roce 1758. Opláštění bylo vyrobeno z tenkých měděných plechů, které byly ke dřevu připevněny železnými hřebíky. Poté Alarm znovu vyplul. Když byla o dva roky později fregata vytažena na břeh a pečlivě prozkoumána, ukázalo se, že měděné pokovení splnilo svůj účel dokonale. Dřevěný trup fregaty byl téměř nepoškozený a vrstva měkkýšů, která vyrostla kolem kýlu, byla velmi malá. Samotné opláštění ale nebylo v nejlepším stavu a místy doslova opadávalo – a to vše kvůli železným hřebíkům, z nichž některé byly prorezlé.

Inženýři, kteří si loď prohlíželi, byli překvapeni: železné hřeby a další díly se při stavbě lodí používaly už dříve, ale nikdy tak rychle neselhávaly. Podrobnější zkoumání odhalilo další překvapivou skutečnost: nejvíce byly poškozeny hřebíky, které byly v přímém kontaktu s mědí, zatímco ty, které byly izolovány dřevem nebo voskovým papírem, byly lépe zachovány.

Úředníci admirality dospěli k závěru, že měď by mohla být použita k ochraně lodí, ale mezi vrstvami železa a mědi musí být vyrobeno izolační těsnění. Tento příběh je jedním z prvních případů elektrochemické koroze kovů studovaných a popsaných v literatuře.

Co je koroze

Koroze je destrukce kovu v důsledku chemické, elektrochemické nebo fyzikálně chemické interakce s prostředím. Věda zná mnoho druhů koroze a všechny začínají jinak.

Nejjednodušší typ koroze je chemická oxidace. Vzduch obsahuje 21 procent kyslíku, což je silné oxidační činidlo a je vždy připraven reagovat s kovy a přeměnit je na odpovídající oxidy. Pro posouzení zásadní možnosti a rychlosti tohoto procesu je nutné vzít v úvahu aktivitu konkrétního kovu, tlak kyslíku a teplotu.

Nejaktivnější alkalické kovy – lithium, sodík a další – okamžitě prudce reagují s kyslíkem, takže v laboratořích jsou uloženy pod vrstvou petroleje. Ušlechtilé kovy, jako je zlato a platina, neoxidují ani při nejvyšších teplotách. Platinové kelímky lze použít pro termogravimetrickou analýzu při teplotách až 1600 stupňů Celsia.

Zbývající kovy spadají někam mezi tyto extrémní případy. Například železo (Fe) začíná aktivně reagovat se vzdušným kyslíkem při teplotách nad 200 stupňů Celsia a bez zahřívání probíhá reakce pomalu. Oxidová vrstva, která se objevuje na kovovém povrchu, jej dále zpomaluje: pro nové molekuly kyslíku je obtížnější dosáhnout kovového povrchu. V suchém vzduchu se proto celkem dobře zakonzervují konstrukce ze železa a kovů podobné aktivity.

Všechno se ale změní, když do hry vstoupí voda.

Stačí přidat vodu

Na kovových konstrukcích jsou zpravidla díly z jiného kovu nebo slitiny, jako jsou nýty a spoje. Při ponoření do vody působí místo kontaktu dvou kovů jako galvanický prvek, tedy chemický zdroj elektrického proudu. Nejsou k tomu potřeba žádné dráty – přesněji celá kovová konstrukce funguje jako vodič. Aktivnější kov (s nižším potenciálem redukce elektrody) se stává „anodou“: přenáší část své elektronové hustoty na jiný kov a sám se začíná rozpouštět a přecházet do kationtového stavu. Méně aktivní kov funguje jako „katoda“: elektrony, které přijímá, se používají k redukci kyslíku.

Poté se dva nové ionty, kationt kovu a anion obsahující kyslík, spojí za vzniku hydroxidu nebo oxidu. Druhý kov zpravidla nepodléhá chemickým přeměnám a zůstává pouze vodičem elektronů. V tomto případě je výsledný oxid neustále v kontaktu s kapalinou. Voda s rozpuštěným kyslíkem může proniknout pod vrstvu oxidu a interagovat s ní a pak reakce pokračuje. Právě k takovému procesu došlo při pokovování fregaty Alarm: měď se stala katodou a železné hřeby se staly anodou.

Nežádoucí galvanický prvek se může vytvořit i na homogenní kovové struktuře – v blízkosti defektu, drsnosti nebo znečištění. Všechny tyto procesy se týkají elektrochemický koroze.

Pokud kov interaguje s roztoky kyselin, dochází ke korozi ještě rychleji. V tomto případě není nutné, aby různé kovy byly vedle sebe: kov může vstoupit do redoxní reakce s vodíkovými kationty H +, čímž vznikne sůl odpovídající kyseliny a atomárního vodíku.

Korozi kovů urychlují i ​​solné roztoky. Za prvé, čím vyšší je jejich koncentrace, tím vyšší je vodivost a tím rychleji se ionty pohybují. Navíc například vysoký obsah chloridů (solí kyseliny chlorovodíkové) způsobuje specifický proces – chloridovou korozi. Chloridové ionty jsou zabudovány do tvořící se vrstvy rzi a také ji činí propustnější. V důsledku toho má rychlost koroze tendenci se zvyšovat.

Všechny kovy kromě zlata a kovů skupiny platiny jsou do té či oné míry náchylné ke korozi. Měď není oxidována kyslíkem ani za přítomnosti vody, ale reaguje s ní za přítomnosti oxidu uhličitého (CO₂) a tvoří zásaditý uhličitan měďnatý (CuOH)₂CO₃ – stejný zelený sediment na povrchu starých bronzových památek. Stříbro také nereaguje s kyslíkem v přítomnosti vody a zředěných kyselin. Nicméně kyslík smíchaný se stopovým množstvím sirovodíku (H₂S) jej postupně oxiduje na sulfid stříbrný (Ag₂S).

Proč je koroze nebezpečná?

Při korozi kovu se zvyšuje hmotnost celého výrobku a snižuje se mechanická pevnost. Kromě toho může nahromadění rzi zvýšit tření mezi sousedními částmi. Proto je koroze jednou z nejčastějších příčin kolapsů mostů a jiných konstrukčních konstrukcí.

Kromě toho koroze kovových trubek způsobuje rozsáhlé nehody. Počáteční fáze koroze jsou však také nebezpečné, protože kontaminují vodu, olej nebo plyn protékající potrubím. Celkově lidstvo vynakládá na boj s korozí a jejími následky v průměru 3,4 procenta HDP ročně, v Rusku je toto číslo ještě vyšší – 4 procenta.

Dodatečná zátěž

Zvláště destruktivní je kombinace koroze a mechanického namáhání. Pod jejich vlivem vznikají v kovech praskliny, koroze jim pomáhá růst a šířit se. Například kombinace korozního prostředí a silných tahových napětí způsobuje korozní praskání. V důsledku nahromadění transgranulárních a intergranulárních trhlin s větvemi se materiál stává extrémně křehkým. Nižší pulzující napětí, která se vyskytují např. u automobilových pružin a dalších součástí inženýrských konstrukcí, způsobují tzv. korozní únava.

Nakonec proces koroze urychlují také nečistoty na povrchu kovu, zejména bakterie, řasy a další mikroorganismy. Bakterie mohou interagovat s kovovým povrchem přímo – např. Ferrobacillus ferrooxidans oxidovat železo na oxidy a hydroxidy. Častěji jsou však příčinou koroze odpadní produkty bakterií. Rod bakterií Acidithiobacillus vylučují kyselinu sírovou a bakterie rodu žijící v oceánu fixující dusík Trichodesmium – amoniak a amonné soli.

Bakterie redukující sírany, které se množí za anaerobních podmínek, jsou nebezpečné zejména pro železné a ocelové konstrukce. Když dýchají, uvolňují sirovodík (H₂S), který reaguje se železem za vzniku sulfidu železa (FeS) a atomárního vodíku. Ten může difundovat hluboko do kovu a v důsledku toho se celá struktura stává křehčí.

Předpovězeno je předpovězeno

K detekci koroze v rané fázi používají inženýři různé přístupy, od pravidelné vizuální kontroly až po posouzení tloušťky kovové vrstvy pomocí ultrazvuku a hledání defektů pomocí úniku magnetického toku.

Pokud je kov skryt pod vrstvou jiných materiálů, přicházejí na pomoc různé neinvazivní metody. Například terahertzové záření může proniknout do jakýchkoli nevodivých materiálů – od plastu až po zdivo – aniž by je zničilo nebo ionizovalo. Američtí vědci s jeho pomocí dokázali pod vrstvou betonu odhalit i malá množství produktů koroze železa. A britští fyzici se naučili určovat ztenčování ocelových trubek uložených v zemi pomocí kombinace dvou metod – zpětného rozptylu neutronů a gama záření.

lekce sebeobrany

Můžeme se chránit před korozí?

V dnešní době je těžké najít hřebíky z čistého železa, jako jsou ty, které držely měděný plech na fregatě Alarm. Moderní inženýři mají k dispozici mnoho druhů oceli a slitin na bázi jiných kovů a materiáloví vědci pokračují v hledání nových optimálních složení a metod zpracování. Pro zvýšení odolnosti proti korozi se do železa přidává uhlík, dusík, hliník, křemík, titan, chrom, nikl, měď, selen, niob a molybden.

Dokud však slitina nebude stoprocentně zlatá, budou stále docházet ke korozním procesům. Kromě toho jsou provozní podmínky moderních materiálů mnohem drsnější než podmínky hřebíků z fregaty z 18. století: to zahrnuje zatížení, vysokou teplotu a agresivní chemické prostředí. Jaké další způsoby ochrany proti korozi jsou moderním vědcům známy?

Proces koroze se zpomalí, když se na povrchu kovu vytvoří oxidový film – tento proces se nazývá pasivace. Pokud je oxid nerozpustný ve vodě a neinteraguje s ní a jeho film je dostatečně pevný, aby nepropouštěl vodu a kyslík, pak bude taková ochrana fungovat i proti elektrochemické korozi.

Není nutné čekat, až dojde k přirozené pasivaci, můžete nanést oxidový film ještě před použitím produktu. Nejčastěji se pěstuje metodou anodické polarizace: díl se ponoří do kyselého elektrolytu a připojí se ke kladnému pólu zdroje proudu. Proto se tato ochrana nazývá anodizace.

Tyto metody však nefungují pro všechny kovy. Například v případě železa výsledné oxidy hydratují a interagují s vodou, v důsledku toho se vrstva rzi uvolní a snadno propustí nové části kyslíku.

Další způsob ochrany proti korozi je založen na fenoménu pasivace – použití pasivované obětované anody. Kov je potažen vrstvou jiného, ​​aktivnějšího kovu, který je náchylný k pasivaci.

Například železo nebo ocel je potažena vrstvou zinku. Za prvé, zinkový povlak chrání železo před korozí mechanicky a zabraňuje přístupu kyslíku a vody. Ani po částečné destrukci zinkové vrstvy však ochranný účinek neustává. V galvanickém článku sestávajícím ze železa a zinku se nejprve oxiduje aktivnější zinek. Ale zinek se rychle pokryje oxidovým filmem a koroze se zpomalí. Díky tomu je zachováno železo i většina zinku.

Podobného efektu lze dosáhnout i bez použití obětní anody – na povrch kovu stačí přivést vnější negativní potenciál. Tato metoda se nazývá katodická ochrana, protože celý povrch kovu se stává katodou.

Kůže, ve které žiji

Kromě oxidových a kovových nátěrů můžete použít i další: epoxidové pryskyřice, laky a barvy. Některé povlaky poskytují čistě mechanickou ochranu, chrání kov před kontaktem s vodou a kyslíkem, zatímco jiné mohou inhibovat (zpomalovat) korozi, například reakcí s kyslíkem. Všechny takové povlaky však mají dva společné problémy.

Za prvé, mění vlastnosti kovového povrchu: vodivost, katalytickou aktivitu a další. Pokud jde o stavební materiály, není to tak důležité. Ale při hledání optimálního povlaku pro kovové elektrody, který bude chránit před korozí a nebude narušovat činnost elektrody, musí vědci testovat mnoho materiálů. Například k ochraně niklové anody pro elektrolýzu mořské vody před korozí chloridy byla použita vrstva sulfidu niklu s přísadami intermetalických sloučenin niklu a železa. Záporně nabité sulfidové skupiny odpuzují záporně nabité chloridové ionty, čímž brání jejich sorbci na anodu a jejímu zničení. Zároveň díky přítomnosti sloučenin niklu a železa zůstává anoda vodivá a může plnit svou hlavní funkci.

Za druhé, všechny ochranné povlaky samy o sobě mají tendenci se časem zbortit. Vědci a inženýři upřednostňují nátěry, které lze snadno aktualizovat, a ještě lépe ty, které se aktualizují samy. Například čínští vědci v oblasti materiálů vyvinuli povlak na bázi polymerovaného siloxanu (silikonový olej) s přídavkem redukovaných mikrokapslí oxidu grafenu. Během procesu aplikace mikrokapsle absorbují část oleje uvnitř sebe a vytvářejí soudržnou filmovou strukturu. Pokud se film protrhne, olej vyteče z kapslí a dutiny se zaplní. Tímto způsobem se obnoví spojení mezi fragmenty struktury.

Mimochodem, i film bakterií může fungovat jako samoobnovující se povlak. Ne všechny bakterie jsou pro kovy škodlivé, a proto se kolonizací povrchu těmi „správnými“ bakteriemi můžete chránit nejen před jejich nebezpečnějšími protějšky, ale také před nežádoucími chemikáliemi. Například v nedávné studii vědců z Číny film bakterií Bacil zpomalil korozi uhlíkové oceli. Tyto bakterie pohlcují kyslík rozpuštěný ve vodě a také vytvářejí ochrannou biominerální vrstvu na povrchu oceli, v důsledku čehož se výrazně snižuje rychlost přenosu náboje.

Oddělte zrno od plev

Ale nemyslete si, že všechny nejzajímavější věci se dějí pouze na povrchu kovu. Rychlost koroze je ovlivněna i jeho složením, nejen množstvím a typem přísad, ale také způsobem nabalení atomů do krystalové mřížky.

V čisté formě má železo tři krystalické modifikace, ale za podmínek, na které jsme zvyklí, je stabilní pouze jedna z nich – α-Fe s krystalickou mřížkou centrovanou na tělo. Zbytek může existovat pouze při teplotách nad 700 stupňů Celsia. Různé přísady, především nikl a chrom, však pomáhají stabilizovat další krystalickou modifikaci železa – γ-Fe s plošně centrovanou krystalovou mřížkou. Mnoho korozivzdorných ocelí existuje jako pevné roztoky v γ-Fe. Takové oceli se nazývají austenitické a oceli na bázi α-Fe se nazývají feritické.

Chemické složení závisí na druhu a množství přísad a fázové složení také na způsobu a způsobu deformace a tepelného zpracování. A složení není ve všech bodech materiálu vždy stejné. Někdy kolem velkých austenitických krystalitů (materiáloví vědci jim říkají zrna) se vysráží druhá fáze: ferit, intermetalické sloučeniny nebo cementit (Fe₃C). Korozní procesy v takových materiálech probíhají nerovnoměrně: je například možná mezikrystalová koroze.

Studium fázového složení a jeho vlivu na korozní odolnost provádějí pracovníci laboratoře žáruvzdorných korozních slitin na bázi niklu a železa Uralské federální univerzity, kterou vede materiálový vědec, kandidát technických věd Arkady Zhilyakov .

„Výhodou niklu a slitin železa a niklu je jejich vysoká korozní odolnost. Jsou stabilní v různých prostředích: od roztoků slabých kyselin a zásad až po vroucí koncentrované kyseliny,“ říká Arkady Zhilyakov. Další výhodou, dodává, je, že byl vyvinut široký sortiment – ​​stovky značek různého chemického složení. A když začínáte vytvářet nové materiály, specialista by neměl začínat od nuly.

Taková rozmanitost druhů slitin však neznamená, že možnosti již byly vyčerpány a všechny procesy tvorby struktury a vlastností těchto slitin byly plně prostudovány. Pracovníci laboratoře se stále dozvídají něco nového o fázovém a strukturním utváření slitin a také o vlivu strukturních faktorů na jejich korozní chování.

„Hledáme například materiály s optimální kombinací odolnosti proti korozi a strukturální pevnosti. U některých slitin vede precipitace intermetalických sloučenin nebo karbidů podél hranic zrn ke snížení odolnosti proti korozi. Současně se síla může mírně zvýšit, protože uvolněné částice jsou silnější než matrice, vysvětluje Zhilyakov. — V jiném případě uvolňování dispergovaných částic uspořádané fáze vede k silnému zvýšení pevnosti a současně zlepšuje odolnost proti korozi. Ale může tu být další negativní bod: tažnost a odolnost proti praskání se výrazně snižují, materiál se stává křehkým.“

Kromě již známých korozivzdorných ocelí s přídavkem uhlíku, chrómu, niklu a dalších prvků vědci pracují i ​​se slitinami na bázi niklu: přidávají železo, chrom, molybden a wolfram.

Při hledání optimálního chemického a fázového složení se výzkumníci obracejí k metodám termodynamického modelování a aditivní technologie, jako je 3D tisk, pomáhají řídit fázové složení. Takové metody umožňují rychle zahřát materiál – například pomocí laseru – a získat slitiny se zajímavými vlastnostmi, které nelze získat tradičním tavením.