Почему ржавеет медь и как защитить ее от коррозии

Почему медные изделия требуется регулярно очищать?

Ковши из меди, турки, самовары отличаются высокой степенью тепловой проводимости, и потому нагревание в них протекает равномерно, а продукты будут приготовлены быстрее. Это обусловлено высокую популярность изделий в быту. Потребность в очистке медных предметов обусловлено утратой ими визуальной привлекательности спустя время. Особенно быстро начинают тускнеть и теряют естественный цвет изделия, которые находятся на воздухе или даже часто нагревающиеся.

Коррозия меди в виде оксидной пленки (патины) популярна лишь в тот момент, где требуется придание предметам винтажного облика, стилизация под старину. В обратном случае она будет портиться внешний вид посуды, утвари, а также статуэток и украшений. Чтобы устранять оксидный налет, элементы потемнения и вернуть прежний блеск, требуется время от времени чистить предметы. Также очищение требуется для того, чтобы исключить попадания в пищу вредоносных соединений, которые способы присутствовать в зеленом и черном слое.


Коррозия меди в виде оксидной пленки (патины) популярна лишь в тот момент, где требуется придание предметам винтажного облика, стилизация под старину. В обратном случае она будет портиться внешний вид посуды, утвари, а также статуэток и украшений. Чтобы устранять оксидный налет, элементы потемнения и вернуть прежний блеск, требуется время от времени чистить предметы. Также очищение требуется для того, чтобы исключить попадания в пищу вредоносных соединений, которые способы присутствовать в зеленом и черном слое.

Свойства меди

Медь — это переходный элемент с ярко выраженными пластическими свойствами. Имеет золотистый цвет, а при отсутствии оксидной пленки — с добавлением розового. Это первый металл, который начал использовать человек. Латинское наименование элемента Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где в древности медь добывалась. Второе название — Aes, в переводе с латыни означает «руда» или «рудник».

  • На воздухе металл покрывается оксидной пленкой, которая придает ему отличительный красно-желтый цвет. Медь вместе с золотом, осмием и цезием имеет преимущественно яркую окраску, что отличает их от других металлов, имеющих серебристый или серый цвет. Этот металл имеет высокую теплопроводность, а по электропроводности уступает только серебру.
  • Медь характеризуется высокими коррозионными качествами и не реагирует с водой и разбавленной соляной кислотой. Окисляется «царской водкой», галогенами, кислородом. На воздухе с повышенным содержанием влаги металл окисляется и образует карбонат меди, который составляет верхний слой патины. Процесс образования защитной оксидной пленки на открытом воздухе длителен и может продолжаться несколько лет. В результате этого поверхность металла темнеет и приобретает коричневатый оттенок. После образования пленки на металле появляются соли меди, имеющие зеленоватую окраску. Оксид меди и соли называется патиной. Цвет ее изменяется от коричневатого до зеленого и черного и зависит от многих внешних факторов. Патина нейтральна к меди и наделена защитными и декоративными свойствами.
  • Имея низкое удельное сопротивление, этот металл широко используется в электротехнике. Из него делают проволоку, идущую на изготовление обмоток электродвигателей. Листовой материал идет на изготовление различных элементов электрических аппаратов. Наличие в составе металла даже небольшого количества примесей значительно снижает его электропроводность.
  • Медь используется для производства сплавов. На ее основе изготовляются латунь, бронза, дюралюминий и др. Благодаря высоким антикоррозионным характеристикам они широко используются для плакировки металлов с целью уменьшения коррозионного износа.


Коррозия меди, покрытой слоем олова (луженой), практически отсутствует. При качественном лужении она прекрасно служит под воздействием града и снега, становится нечувствительной к перепаду температур. Срок службы таких материалов составляет около 100 лет. При этом не теряются первоначальные свойства. Со временем цвет не изменяется, а остается первоначальным — серебристо-металлическим. Луженая медь прекрасно показала себя в качестве кровельного материала. Ведь не зря купола многих храмов покрывают именно этим материалом.

1 Что такое коррозия металлов и сплавов?

В целом этот процесс проявляется как разрушение материала в результате его взаимодействия с внешней средой. Причем ему подвержены как металлы, так и неметаллы (керамика, дерево, полимеры и т. д.). Сюда же мы можем отнести и старение резины, и разрушение пластика. Что же насчет металлических сплавов, так в этом случае наиболее явным примером коррозии является всем известная ржавчина.

Основной причиной данного явления служит недостаточная термодинамическая устойчивость того либо иного материала к каким-либо веществам, которые мы можем обнаружить в контактирующей среде. Так, например, резиновые покрытия портятся из-за взаимодействия с кислородом, полимеры разрушаются после многочисленных контактов с атмосферными осадками, а на большинство металлов и их сплавов губительно влияет чрезмерная влажность. Кроме того, значительно на скорость протекания процесса влияет и температура окружающей среды, в основном, чем данный параметр выше, тем скорее осуществляется разрушение.



Итак, немного узнав об особенностях разрушения цветных металлов, стоит уделить внимание вопросу, как остановить нежелательную коррозию алюминия, его сплавов и иных выше описываемых материалов. Безусловно, лучшим вариантом будет предупредить ее, но для этого необходимо знать некоторые нюансы.

Как алюминий защищен от коррозии?

Сплавы других металлов подвержены появлению ржавчины. Она проявляется достаточно быстро. Если создать для алюминия определенные условия, то он не будет разрушаться долгие годы. Для защиты алюминия от коррозии на нем образуется специальная пленка. Она ложится тонким слоем, который составляет от 5 до 10 миллиметров. Состоит подобное покрытие из оксида алюминия.

Пленка является прочной и дает металлу дополнительную защиту от внешних негативных воздействий. Благодаря такому слою воздух и влага не попадают в структуру материала. Если целостность оксидного покрытия нарушается, то начинается процесс коррозии алюминия. Металл теряет свои свойства.


Так, например, максимальной коррозионной стойкостью обладает сверхчистый алюминий, еще для работы с ним и его сплавами следует подбирать наиболее подходящую среду. Кроме того, защита может осуществляться и такими способами, как создание на поверхности изделия лакокрасочного покрытия, металлизация, шлифовка либо дробеструйная обработка, вследствие которых возникают остаточные напряжения сжатия.

Эффективные методы очистки меди

Провести чистку медных предметов несложно, для этого не понадобятся дорогостоящие средства. Вот самые популярные методики, применяемые в домашних условиях:

  1. Кетчуп. Взять немного томатного кетчупа, смазать им изделие, оставить на две минуты. После ополоснуть струей воды.
  2. Раствор для мытья посуды. Намылить хозяйственную губку обычным средством для посуды, тщательно протереть поверхность, смыть водой. Этот способ лучше всего подходит для изделий, которые лишь немного потускнели.
  3. Лимон. Натереть медную поверхность долькой лимона, после пройтись по ней щеткой с жесткими ворсинками и помыть водой.
  4. Уксус и мука. Влить в чашку немного уксуса, добавить муку до получения теста средней густоты. Смазать медь тестом, оставить до высыхания, потом удалить остатки, а изделие натереть мягкой тряпочкой.
  5. Уксус и соль. Налить в кастрюлю из нержавеющей стали уксус 9%, всыпать немного соли, дать закипеть. Огонь выключить, в раствор положить медный предмет, не убирать его до остывания жидкости. Этот способ подходит для сильно загрязненных поверхностей.

к содержанию ↑

Медные монеты представляют собой антиквариат, и в наше время не выпускаются. Нередко их приходится чистить, чтобы вернуть привлекательный вид. Если монета контактировала со свинцом, налет на ней может быть желтоватым. В таком случае он прекрасно очищается столовым уксусом (9%). Зеленый налет убирают раствором лимонной кислоты (10%) или соком лимона, коричневый – аммиаком, углекислым аммонием.

Влияние кислоты и щелочи

Коррозия меди в кислых средах менее выявлена. Наиболее сильным будет влияние азотной и серной кислоты. Если поместить в концентрат этих кислот, то она способна полностью растворяться. Эти особенности учитывают, выбирая сплавы, для элементов и трубопроводов в нефтегазовой промышленности.

В щелочной среде эффект вообще не наблюдается, так как щелочь позволяет восстановиться меди с 2-валентного до 1-валентного состояния. При этом стоит вспомнить, что она сама является щелочным металлом.

Защита от окисления и коррозии при влиянии кислот осуществляется ингибиторами – веществами, замедляющими химическую реакцию. Можно выделить следующие типы:

  • · Экранирующий – формируют защитные плетки и исключают возможность контакта с кислотами.
  • · Окислительный – происходит образование оксида, вступающего в реакции с кислотами, тем самым препятствуя их проникновению к структуре металла.
  • · Катодный – предназначен для повышения перенапряжения катодов раствора благодаря чему химические реакции снижают свою интенсивность.

Как правило, коррозию меди в кислых средах предотвращают экранирующим типом ингибиторов. Наиболее распространен бензотриазол, который совместно с соляными образованиями меди формирует защитную оболочку, замедляя скорость коррозии или практически полностью ее прекращая.


Длительное пребывание на влажном воздухе способно вызывать образование слоя патины. Так называется зеленый налет на меди. Она представляет собой оксиды солей, которые на начальном этапе темно-коричневого цвета, а затем поверхность начинает зеленеть. Особенностью патины является то, что ее невозможно растворить в воде и на нее не действует повышенная влажность воздуха. Она имеет нейтральные свойства к самой меди, что позволяет ей защищать поверхность от пагубного влияния окружающей среды. Кроме этого современные методы создания искусственной патины позволяют ее использовать в предметах искусства и при реставрации.

5.2. Коррозия меди и медных сплавов

Атмосферная коррозия. В атмосферных условиях медь и ее сплавы покрываются тонким равномерным слоем продуктов коррозии. Образование пленки – самозатухающий процесс, т.к. продукты коррозии защищают поверхность, металла от взаимодействия с внешней средой. Процесс образования пленки состоит из двух ровных стадий. Первая – образование первичной пленки, представляющей собой смесь оксидов и чистую закись меди. Время образования этого оксидного слоя – от нескольких месяцев до нескольких лет. С течением времени этот слой приобретает характерный для медных сплавов коричневый цвет. В отдельных случаях этот слой темнеет и может стать черным. При достижении некоторой толщины оксидного слоя на нем начинает образовываться зелёный слой солей меди. Наиболее вероятными химическими соединениями, образующимися на меди в результате коррозии, являются природные минералы. Цвет (состав и строение коррозийного слоя) зависит от присутствия в воздухе различных газов, твёрдых частиц разных веществ и др., а также от состава медного сплава.

В условиях музейного хранения процесс образования сложных по составу пленок на медных сплавах идёт чрезвычайно медленно. Тонкий и равномерный коррозионный слой покрывает всю поверхность, воспроизводя все мельчайшие детали декоративной отделки, вплоть до гравировки. На выступающих деталях рельефа он стирается, и сквозь утоньшенный слой просвечивает поверхность металла. Образовавшийся на поверхности медного сплава слой, обладающей определенными физико-химическими свойствами, делающими его защитным и придающими различную окраску – от коричневой и черной до различных оттенков зеленой и голубой, называется патиной Цвет патины зависит не только от длительности взаимодействия с атмосферой и ее состава, но и от состава металла, качества его обработки, т.е. от внешних и внутренних факторов.

Все сформировавшиеся атмосферные патины содержат оксиды и соли. Окись меди – черного цвета, закись – красно-коричневого. Зеленые, синие и голубые цвета и оттенки патине придают различные медные минералы: сульфаты – брошантит, антлерит, средние сульфаты в виде кристаллогидратов с различным количеством кристаллизационной воды, которые являются промежуточными продуктами при образовании зеленой патины; карбонаты меди; малахит и азурит; нитраты; хлориды в виде атакамнта, паратакамита и боталлакита; иногда в патине обнаруживают хлористую медь и кристаллогидрат хлорной меди. Практически все оксиды и соли меди, образующие патину, нерастворимы в воде, негигроскопичны, нейтральны по отношению к металлической меди, за исключением хлористой меди, т.е. патина является естественной защитной и декоративной пленкой.

Почвенная коррозия меди и ее сплавов. Коррозионные продукты на археологических изделиях из меди и медных сплавов имеют более сложный состав и строение. В основном они содержат продукты коррозии меди – медные оксиды и соли, как основы слоя, меньше – оксид олова; продуктов коррозии других элементов входящих в состав сплава, как правило, на поверхности предмета не обнаруживают. Коррозионное наслоение имеет слоистое строение с четко выраженными границами слоев. Однако СЛОИ НЕ ПЕРЕКРЫВАЮТ всю поверхность, а располагаются на отдельных участках. . Порядок расположения слоев устойчив. Наружный слой состоит ИЗ углекислых солей меди, соединенных с почвой и органическими остатками. Эти слои, идентичные по своему составу природному минералу малахиту, имеют бугристую неровную поверхность. Малахит часто смешан с азуритом синего цвета. Кроме углекислых солей, во внешнем слое содержится хлорная медь-атакамит. Иногда атакамит образует основную часть внешнего слоя, иногда отдельные пятна светло-зеленого цвета. Наружный слой продуктов коррозии на бронзе устойчив и при изменении внешних условий, например, при извлечении из почвы, превращений в нем не происходит.

Следующий слой, примыкающий к сохранившемуся металлу, отличается от внешнего и по цвету, и по кристаллическому строению, и по фактуре. Он красно-коричневого цвета. Основу этого образует минерал куприт, представляющий собой закись меди. Куприт очень тверд и хрупок. В куприте наблюдаются включения окиси меди черного цвета. Толщина такого оксидного слоя различна. Иногда вся сердцевина предмета состоит из оксидов с незначительными вкраплениями сохранившегося металла. В отдельных случаях куприт повторяет мельчайшие подробности рельефа.

Однако очень редко куприт образует сплошной слой на поверхности предмета, изолируя нижележащий металл, чаще он имеет трещины и полости.

В некоторых случаях под слоем куприта, а иногда и заменяя его, располагается прослойка металлической восстановленной меди, которая образуется в результате восстановительных процессов из медных солей при электрохимической коррозии. Восстановленная медь может образовывать СПЛОШНОЙ СЛОЙ, так что при очистке создается обманчивое впечатление обнаженного металлического ядра. Иногда восстановленная медь залегает чешуйками, которые при очистке легко снимаются механически.

Между слоем восстановленной меди или куприта и металла расположена наиболее активная, нестабильная медная соль, ХИМИЧЕСКИ неустойчивая и очень гигроскопичная – хлористая медь. Хлористая медь самая опасная коррозионная составляющая археологической бронзы, которая при взаимодействии с влагой окисляется и гидролизуется, превращаясь в зеленую основную хлорную медь атакамит. При этом в реакцию вовлекается металлическая медь, еще не разрушенная коррозией. Хлористая медь обычно серого или белого цвета, иногда окрашена примесями в зеленоватый цвет. За минерализованным слоем идет частично корродированный металл, коррозия в нем развивается по отдельным, наименее коррозионно стойким структурным составляющим. На оловянистой бронзе наблюдаются локальные выделения продуктов коррозии оловянной составляющей бронзы – двуокиси олова, которая соответствует минералу касситериту. Таким образом, характерной особенностью почвенной коррозии медных сплавов является образование слоев. Толщина коррозионного слоя различна: от долей миллиметра (при сохранившемся металлическом ядре) до того предельного случая разрушения, когда весь металл оказывается минерализованным.

Очень редко коррозионный слой на археологической бронзе бывает тонким и плотным, оливково-зеленого, зелено-голубого оттенков, и производит впечатление специально нанесенного. По составу такая благородная патина не отличается от грубых наслоений продуктов коррозии. Образование такого слоя требует, видимо, особых внешних условий и высокого качества обработки металла. Как правило, такая патина очень тверда и прочно держится на поверхности металла. Этот слой изолирует предмет от внешних воздействий. Однако даже благородная патина может содержать активную хлористую медь, которая даст рецидив коррозии в подходящих для ее развития условиях.

Читайте также:  Обзор средств для обезжиривания поверхностей из разных материалов

Внешний вид археологических предметов из меди и ее сплавов различен. Наблюдается устойчивая зависимость между видом разрушения, составом и способом изготовления предмета. Особый вид патины образуется на литых высокооловянистых бронзах, содержащих небольшие, порядка нескольких процентов, добавки свинца (например, китайские зеркала). Поверхность таких-предметов покрыта гладким светло-серым слоем, иногда ошибочно принимаемым за серебрение. Обманчивое впечатление золочения создается за счет сохранения на отдельных участках поверхности зеркал и посуды, металл которых содержит более 20% олова, блестящей поверхности золотистого цвета в сочетании с бугристыми зелеными участками поверхности.

Большинство медных сплавов склонны к межкристаллической коррозии. Она характеризуется разрушением металла по границам кристаллитов. При этом прочность металла уменьшается, он становится хрупким, оставаясь внешне крепким. На предметах, найденных при археологических раскопках, часто наблюдаются трещины, которые образуются в результате неравномерной коррозии, происходящей преимущественно в местах концентрации напряжений.

По степени сохранности археологические предметы из медных сплавов можно условно разделить на следующие группы:

1) предметы, покрытые благородной патиной

2) предметы, сочетающие благородную патину и бугристые или рыхлые коррозионные образования;

3) предметы из частично минерализованного металла, в котором сохранилось металлическое ядро, покрытое слоем продуктов коррозии; в такой сохранности чаще бывают литые бронзовые предметы и латунь, в том числе и кованая;

4) практически полностью минерализованный металл, основная масса которого превратилась в твердый и хрупкий куприт, содержащий незначительные включения сохранившегося металла. Предметы; минерализованные таким образом, бывают фрагментированы из-за хрупкости куприта или с трещинами; поверхность их покрыта неравномерными по толщине сине-зелеными продуктами коррозии;

5) предметы, в которых всю массу составляют рыхлые, светло-зеленые, полностью деструктированные продукты коррозии. В таком состоянии часто бывает тонкая чеканная и кованая бронза и медь, покрытая золотом.

Бронзовая болезнь. Особым случаем разрушения медных сплавов является рецидивная коррозия, называемая бронзовой болезнью , которая может возникать как на археологических предметах из меда и ее сплавов, так и на музейных предметах при хранении вне зависимости от того, были такие предметы очищены или нет. Первыми признаками заболевания являются появляющиеся на поверхности предмета характерные ярко-зеленые пятнышки рыхлого вещества. На очаге бронзовой болезни образуются капельки влаги, так как эти продукты коррозия гигроскопичны. Постепенно эти очаги разрастаются, покрывая все большие участки поверхности а, главное, разрушение идет вглубь металла, образуй каверну, заполненную рыхлым сыпучим веществом. После удаления этих продуктов коррозии поверхность оказывается сильно изъязвленной. Разрушение может идти с такой скоростью, что тонкий предмет оказывается полностью разрушенным за несколько месяцев. Какие же причины вызывают появление такой болезни? Их две.

Во-первых, повышенная влажность и, во-вторых, наличие на поверхности металла активаторов коррозии. Один из самых опасных активаторов – хлорид. Хлорид может попасть на поверхность музейного металла с пылью, при неправильной профилактической очистке, от соприкосновения с незащищенными руками, из загрязненной атмосферы. Инициатором коррозии являются остатки формовочной массы, плохо удаленные из внутренних полостей литых предметов. Очаги активной коррозии – хлористой меди – могут находиться на археологических предметах из медных сплавов при наличии на первый взгляд совершенно доброкачественного плотного слоя патины на поверхности сохранившегося металла. Рецидивная коррозия развивается, если изделие подвергается действию паров кислот, которые образуют с медью различные соединения, например, уксусной кислоты, выделяющейся из дерева витрин или ящиков в хранилище. Известен случай вспышки бронзовой – болезни египетского металла в Кембриджском музее, описанный известным ученым-коррозионистом Ю.Р. Эвансом, который разрабатывал специально для этого случая методику реставрации. После эвакуации во время войны вещи транспортировались в деревянной таре из сырого дерева. Пары уксусной кислоты, выделяющиеся из сырой древесины, проникая через дефекты в патине, реагируют с медным сплавом, образуя растворимую уксуснокислую медь, которая в свою очередь превращается под действием кислорода воздуха в основной карбонат. Образующаяся в результате реакции уксусная кислота снова реагирует с металлом. Реакция, таким образом, может идти до полного разрушения предмета.

Бронзовая болезнь. Особым случаем разрушения медных сплавов является рецидивная коррозия, называемая бронзовой болезнью , которая может возникать как на археологических предметах из меда и ее сплавов, так и на музейных предметах при хранении вне зависимости от того, были такие предметы очищены или нет. Первыми признаками заболевания являются появляющиеся на поверхности предмета характерные ярко-зеленые пятнышки рыхлого вещества. На очаге бронзовой болезни образуются капельки влаги, так как эти продукты коррозия гигроскопичны. Постепенно эти очаги разрастаются, покрывая все большие участки поверхности а, главное, разрушение идет вглубь металла, образуй каверну, заполненную рыхлым сыпучим веществом. После удаления этих продуктов коррозии поверхность оказывается сильно изъязвленной. Разрушение может идти с такой скоростью, что тонкий предмет оказывается полностью разрушенным за несколько месяцев. Какие же причины вызывают появление такой болезни? Их две.

Пример недопустимых гальванических пар:

Гальваническое действие может возникнуть, если строительную конструкцию из нержавеющей стали скреплять оцинкованными болтами. В этой нежелательной паре пострадает высоко анодный крепеж, поскольку его электроны будут перемещаться в направлении катодной нержавеющей стали. Поэтому, крепежные детали должны быть изготовлены из менее гальванически активного металла, чем материал металлоконструкции.

На скорость течения гальванокоррозии оказывает влияние площадь поверхности анода и катода. Если большой по размеру анод соединить с маленьким катодом, то анод будет ржаветь медленно, а если сделать наоборот, то быстро. Например, используйте болты из нержавеющей стали для крепления алюминия, но не наоборот.

Степень интенсивности протекания контактной коррозии зависит и от условий эксплуатации соединения. В обычных атмосферных условиях процесс будет протекать менее быстро и возрастает в агрессивной электропроводной среде, например, растворах кислот и щелочей. Присутствие в воде других веществ увеличивает проводимость электролита и скорость коррозии. Поэтому при проектировании конструкций важна оценка окружающей среды.

Если по конструктивным соображениям невозможно избежать нежелательного контакта разнородных металлов, то можно попытаться уменьшить гальваническую коррозию с помощью следующих методов:

Почему ржавеют металлы и способы защиты от коррозии

Что есть общего между ржавым гвоздем, проржавевшим мостом или прохудившимся железным забором? Отчего вообще ржавеют железные конструкции и изделия из железа? Что такое ржавчина как таковая? На эти вопросы постараемся дать ответы в нашей статье. Рассмотрим причины ржавления металлов и способы защиты от этого вредного для нас природного явления.

Железо и сталь в электротехнике

Среди известных в настоящее время ферромагнитных металлов железо занимает особое положение. Высокая проницаемость, весьма высокое насыщение наряду с невысокой стоимостью, хорошими механическими и технологическими свойствами — все это обусловило исключительное распространение железа и его сплавов, главным образом с кремнием, в качестве мягких магнитных материалов.

В электротехнике железо применяется для сердечников и полюсных башмаков электромагнитов всевозможных конструкций и назначений, для различных деталей реле, пускателей, электромагнитных измерительных приборов, для магнитопроводов, мембран в телефонии, магнитных экранов, для проводящих постоянный магнитный поток полюсов электрических машин и т. п.

Листовая электротехническая сталь является важнейшим магнитным материалом, имеющим наибольшее распространение в электротехнике. Эта сталь применяется в электродвигателях, генераторах, трансформаторах всех видов и назначений, в дросселях, электромагнитных механизмах, реле, пускателях, измерительных приборах.

Причины ржавления

Все начинается с добычи металла. Не только железо, но и, например, алюминий , и магний – добывают изначально в виде руды. Алюминиевая, марганцевая, железная, магниевая руды содержат в себе не чистые металлы, а их химические соединения: карбонаты, оксиды, сульфиды, гидроксиды.

Это химические соединения металлов с углеродом, кислородом, серой, водой и т. д. Чистых металлов в природе раз, два и обчелся — платина, золото, серебро — благородные металлы – они встречаются в форме металлов в свободном состоянии, и не сильно стремятся к образованию химических соединений.

Однако большинство металлов в природных условиях все же не являются свободными, и чтобы высвободить их из исходных соединений, необходимо руды плавить, восстанавливать таким образом чистые металлы.

Но выплавляя металлсодержащую руду, мы хоть и получаем металл в чистом виде, это все же состояние неустойчивое, далекое от естественного природного. По этой причине чистый металл в обычных условиях окружающей среды стремится вернуться назад в исходное состояние, то есть окислиться, а это и есть коррозия металла.

О склонности металла к электрохимической коррозии можно судить до некоторой степени по его положению в электрохимическом ряду напряжений.

Так, металлы, имеющие более отрицательный электрохимический потенциал, являются “менее благородными” и более способны корродировать, чем металлы, находящиеся на другом конце ряда и которые являются “более благородными” и мало или совсем не поддаются коррозии. На величину потенциала и, следовательно, на положение металла в ряду напряжений могут влиять разные внешние и внутренние факторы.

Потенциалы сплавов зависят от состава и структуры сплавов. Сплавы эвтектического типа имеют потенциал менее благородной составляющей. Сплавы, образующие твердые растворы, обычно дают при некотором процентном составе скачкообразный переход от потенциала одного компонента к потенциалу другого. В случае более сложных структур появление новой фазы влечет также скачкообразное изменение потенциала сплава.

Например, потенциалы медноцинковых сплавов (латуней) до 39% Zn ( α -латуни) равны потенциалу меди. При дальнейшем повышении содержания цинка наступают скачкообразные изменения потенциала в сторону более отрицательных значений.

Потенциалы интерметаллических химических соединений, образующихся в сплавах, всегда выше потенциала менее благородного компонента, а иногда бывают выше (благороднее) потенциалов обоих компонентов.

Таким образом, коррозия является естественным для металлов процессом разрушения, происходящим в условиях их взаимодействия с окружающей средой. В частности ржавление — это процесс образования гидроксида железа Fe(ОН)3, который протекает в присутствии воды.

Но на руку людям играет тот естественный факт, что окислительная реакция протекает в привычной нам атмосфере не особо стремительно, она идет с очень небольшой скоростью, поэтому мосты и самолеты не разрушаются мгновенно, а кастрюли не рассыпаются на глазах в рыжий порошок. К тому же коррозию в принципе можно замедлить, прибегнув к некоторым традиционным хитростям.

Например, нержавеющая сталь не ржавеет, хотя и состоит из железа, склонного к окислению, она тем не менее не покрывается рыжим гидроксидом. А дело здесь в том, что нержавеющая сталь — это не чистое железо, нержавеющая сталь — это сплав железа и другого металла, главным образом — хрома.

Кроме хрома в состав стали могут входить никель, молибден, титан, ниобий, сера, фосфор и т. д. Добавление в сплавы дополнительных элементов, ответственных за определенные свойства получаемых сплавов, называется легированием.

Пути защиты от коррозии

Как мы отметили выше, главным легирующим элементом, добавляемым к обычной стали для придания ей антикоррозийных свойств, является хром. Хром окисляется быстрее железа, то есть принимает удар на себя. На поверхности нержавеющей стали, таким образом, появляется сначала защитная пленка из оксида хрома, которая имеет темный цвет, и не такая рыхлая как обычная железная ржавчина.

Оксид хрома не пропускает через себя вредные для железа агрессивные ионы из окружающей среды, и металл оказывается защищенным от коррозии, словно прочным герметичным защитным костюмом. То есть оксидная пленка в данном случае несет защитную функцию.

Количество хрома в нержавеющей стали, как правило, не ниже 13%, чуть меньше в нержавеющей стали содержится никеля, и в гораздо меньших количествах имеются другие легирующие добавки.

Именно благодаря защитным пленкам, принимающим на себя воздействие окружающей среды первыми, многие металлы получаются стойкими к коррозии в различных средах. Например, ложка, тарелка или кастрюля, изготовленные из алюминия, никогда особо не блестят, они, если присмотреться, имеют белесый оттенок. Это как раз оксид алюминия, который образуется при контакте чистого алюминия с воздухом, и защищает затем металл от коррозии.

Пленка оксида возникает сама, и если зачистить алюминиевую кастрюлю наждачной бумагой, то через несколько секунд блеска поверхность снова станет белесой — алюминий на зачищенной поверхности вновь окислится под действием кислорода воздуха.

Поскольку пленка оксида алюминия образуется на нем сама, без особых технологических ухищрений, она называется пассивной пленкой. Такие металлы, на которых оксидная пленка образуется естественным образом, называются пассивирующимися. В частности алюминий — пассивирующийся металл.

Некоторые металлы принудительно переводят в пассивное состояние, например высший оксид железа — Fe2О3 способен защитить железо и его сплавы на воздухе при высоких температурах и даже в воде, чем не может похвастаться ни рыжий гидроксид, ни низшие оксиды все того же железа.

Есть в явлении пассивации и нюансы. Например, в крепкой серной кислоте мгновенно пассивированная сталь оказывается устойчивой к коррозии, а в слабом растворе серной кислоты тут же начнется коррозия.

Почему так происходит? Разгадка кажущегося парадокса состоит в том, что в крепкой кислоте на поверхности нержавеющей стали мгновенно образуется пассивирующая пленка, поскольку кислота большей концентрации обладает ярко выраженными окислительными свойствами.

В то же время слабая кислота не окисляет сталь достаточно быстро, и защитная пленка не формируется, начинается просто коррозия. В таких случаях, когда окисляющая среда не достаточно агрессивна, для достижения эффекта пассивации прибегают к специальным химическим добавкам (ингибиторам, замедлителям коррозии), помогающим образованию пассивной пленки на поверхности металла.

Так как не все металлы склонны к образованию на их поверхности пассивных пленок, даже принудительно, то добавление замедлителей в окисляющую среду попросту приводит к превентивному удержанию металла в условиях восстановления, когда окисление энергетически подавляется, то есть в условиях присутствия в агрессивной среде добавки оказывается энергетически невыгодным.

Есть и другой путь удержания металла в условиях восстановления, если нет возможности использовать ингибитор, – применить более активное покрытие: оцинкованное ведро не ржавеет, поскольку цинк покрытия корродирует при контакте с окружающей средой вперед железа, то есть принимает удар на себя, являясь более активным металлом, цинк охотнее вступает в химическую реакцию.

Днище корабля часто защищено аналогичным образом: к нему крепят кусок протектора, и тогда протектор разрушается, а днище остается невредимым.

Электрохимическая антикоррозийная защита подземных коммуникаций — также весьма распространенный путь борьбы с образованием на них ржавчины. Условия восстановления создаются подачей отрицательного катодного потенциала на металл, и в таком режиме процесс окисления металла уже не сможет протекать просто энергетически.

Кто-то может спросить, почему подверженные риску коррозии поверхности просто не красят краской, почему бы просто не покрывать каждый раз эмалью уязвимую к коррозии деталь? Для чего нужны именно разные способы?

Читайте также:  Что делать, если ржавеет нержавейка

Ответ прост. Эмаль может повредиться, например автомобильная краска может в неприметном месте отколоться, и кузов начнет постепенно но непрерывно ржаветь, поскольку сернистые соединения, соли, вода, кислород воздуха, – станут поступать к этому месту, и в итоге кузов будет разрушаться.

Чтобы такое развитие событий предотвратить, прибегают к дополнительной антикоррозийной обработке кузова. Автомобиль — это не эмалированная тарелка, которую можно в случае повреждения эмали просто выбросить, и купить новую..

Текущее положение дел

Несмотря на кажущуюся изученность и проработанность явления коррозии, несмотря на применяемые разносторонние методы защит, коррозия по сей день представляет определенную опасность. Трубопроводы разрушаются и это приводит к выбросам нефти и газа, падают самолеты, терпят крушение поезда. Природа более сложна, чем может показаться на первый взгляд, и человечеству предстоит изучить еще многие стороны коррозии.

Так, даже коррозиестойкие сплавы оказываются стойкими лишь в некоторых предсказуемых условиях, для работы в которых они изначально предназначены. Например, нержавеющие стали не терпят хлоридов, и поражаются ими — возникает язвенная, точечная и межкристальная коррозия.

Внешне без намека на ржавчину конструкция может внезапно рухнуть, если внутри образовались мелкие, но очень глубокие поражения. Микротрещины, пронизывающие толщу металла незаметны снаружи.

Даже сплав не подверженный коррозии может внезапно растрескаться, будучи под длительной механической нагрузкой — просто огромная трещина внезапно разрушит конструкцию. Такое уже случалось по всему миру с металлическими строительными конструкциями, механизмами, и даже с самолетами и вертолетами.

Это химические соединения металлов с углеродом, кислородом, серой, водой и т. д. Чистых металлов в природе раз, два и обчелся — платина, золото, серебро — благородные металлы – они встречаются в форме металлов в свободном состоянии, и не сильно стремятся к образованию химических соединений.

MafiaDon › Блог › Коррозия металла: почему ржавеет кузов и как с этим бороться

Думаете, что ржавчина — это проблема владельцев 15-летних “Жигулей”? Увы, рыжими пятнами покрываются и гарантийные авто, даже если кузов оцинкован. Разбираемся, как правильно ухаживать за металлом и можно ли защитить его от коррозии раз и навсегда.

Что такое кузов? Конструкция из тонкого листового металла, причем разных сплавов и со множеством сварных соединений. И еще не нужно забывать о том, что кузов используется как “минус” для бортовой сети, то есть постоянно проводит ток. Да он просто обязан ржаветь! Попробуем разобраться, что же происходит с кузовом машины и как с этим бороться.

Что такое ржавчина?
Коррозия железа или стали — процесс окисления металла кислородом в присутствии воды. На выходе получается гидратированный оксид железа — рыхлый порошок, который мы все называем ржавчиной.

Разрушения автомобильного кузова относят к классическим примерам электрохимической коррозии. Но вода и воздух — это лишь часть проблемы. Помимо обычных химических процессов важную роль в нем играют гальванические пары, возникающие между электрохимически неоднородными парами поверхностей.

Уже вижу, как на лицах читателей-гуманитариев возникает скучающее выражение. Не пугайтесь термина “гальваническая пара” — мы не на лекции по химии и сложных формул приводить не будем. Эта самая пара в частном случае — всего лишь соединение двух металлов.

Металлы, они почти как люди. Не любят, когда к ним прижимается кто-то чужой. Представьте себя в автобусе. К вам прижался помятый мужчина, вчера отмечавший с друзьями какой-нибудь День монтажника-высотника. Вот это в химии называется недопустимой гальванической парой. Алюминий и медь, никель и серебро, магний и сталь… Это “заклятые враги”, которые в тесном электрическом соединении очень быстро “сожрут” друг друга.

В автомобиле очень много мест, где образуются гальванические пары. Не недопустимые, а “обычные”. Точки сварки, кузовные панели из разного металла, различные крепежные элементы и агрегаты, даже разные точки одной пластины с разной механической обработкой поверхности. Между ними всеми постоянно есть разность потенциалов, а значит, в присутствии электролита будет и коррозия.

Стоп, а что такое электролит? Пытливый автомобилист вспомнит, что это некая едкая жидкость, которую заливают в аккумуляторы. И будет прав лишь отчасти. Электролит — это вообще любая субстанция, проводящая ток. В аккумулятор заливают слабый раствор кислоты, но не обязательно поливать машину кислотой, чтобы ускорить коррозию. С функциями электролита прекрасно справляется обычная вода. В чистом (дистиллированном) виде она электролитом не является, но в природе чистой воды не встречается…

Таким образом, в каждой образовавшейся гальванической паре под воздействием воды начинается разрушение металла на стороне анода — положительно заряженной стороны. Как победить этот процесс? Запретить металлам корродировать друг от друга мы не можем, но зато можем исключить из этой системы электролит. Без него “допустимые” гальванические пары могут существовать долго. Дольше, чем служит автомобиль.

Но не воспринимайте слова буквально. Пленка — это необязательно полиэтилен. Самый распространенный вид защитной пленки — краска и грунт. Также ее можно создать из фосфатов металла, обработав поверхность фосфатирующим раствором. Входящие в его состав фосфоросодержащие кислоты окислят верхний слой металла, создав очень прочную и тонкую пленку.

Прикрыв фосфатную пленку слоями грунта и краски можно защитить кузов машины на долгие годы, именно по такому “рецепту” готовили кузова на протяжении десятков лет, и, как видите, довольно успешно — многие машины производства пятидесятых-шестидесятых годов смогли сохраниться до наших времен.

Но далеко не все, ведь со временем краска склонна к растрескиванию. Сначала не выдерживают внешние слои, потом трещины добираются до металла и фосфатной пленки. А при авариях и последующем ремонте покрытия часто наносят, не соблюдая абсолютной чистоты поверхности, оставляя на ней маленькие точки коррозии, которые всегда содержат в себе немного влаги. И под пленкой краски начинает появляться новый очаг разрушения.

Олово для покрытия кузовов машин уже давно не применяют, хотя байки про луженые кузова ходят. Это отголосок технологии выправления брака при штамповке горячими припоями, когда часть поверхности вручную покрывали толстым слоем олова, и иногда самые сложные и важные части кузова машины и правда оказывались неплохо защищены.

Современные покрытия для предотвращения коррозии наносятся в заводских условиях до штамповки кузовных панелей, и в качестве “спасателей” используется цинк или алюминий. Оба этих металла, помимо наличия прочной оксидной пленки, обладают еще одним ценным качеством — меньшей электроотрицательностью. В уже упомянутой гальванической паре, которая образуется после разрушения внешней пленки краски, они, а не сталь будут играть роль анода, и, пока на панели остается немного алюминия или цинка, разрушаться будут именно они. Этим их свойством можно воспользоваться иначе, просто добавив немного порошка таких металлов в грунт, которым покрывают металл, что даст кузовной панели дополнительный шанс на долгую жизнь.

Многослойный бутерброд, состоящий из слоя фосфатов на поверхности стали или цинка, слоя цинка или алюминия, антикоррозийного грунта с цинком и нескольких слоев краски и лака, даже в очень агрессивной внешней среде вроде обычного городского воздуха с влагой, грязью и солью позволяет сохранить кузовные панели на десяток-другой лет.

В местах, где слой краски легко повреждается (например на днище) используют толстые слои герметиков и мастики, которые дополнительно защищают поверхность краски. Мы привыкли называть это “антикором”. Дополнительно во внутренние полости закачивают составы на основе парафина и масел, их задача вытеснять влагу с поверхностей, тем самым еще улучшая защиту.

Ни один из способов по одиночке не дает стопроцентной защиты, но все вместе они позволяют производителям давать восьми-десятилетнюю гарантию на отсутствие сквозной коррозии кузова. Однако нужно помнить, что коррозия подобна смерти. Ее приход можно замедлить или отложить, но нельзя исключить совсем. В общем, что мы говорим ржавчине? Правильно: “Не сегодня”. Или, перефразируя современного классика, “не в этом году”.

Гарантия на отсутствие сквозной коррозии действует только при правильном восстановительном ремонте у дилера, не забывайте об этом. На ТО необходимо восстанавливать лакокрасочное покрытие (ЛКП) по правильной технологии.
Не пренебрегайте дополнительной антикоррозийной защитой — масляные и парафиновые пленки высыхают и испаряются, их нужно обновлять.
Держите кузов машины чистым. Грязь вбирает влагу, которая таким образом сохраняется на поверхности и долго выполняет свою разрушительную функцию, потихоньку проникая через микротрещины к железу.
Своевременно восстанавливайте повреждения ЛКП, даже если кузов оцинкованный. Ведь то, что “голый” металл не ржавеет, является следствием постоянного “расхода” металлов-защитников, а их на поверхности отнюдь не килограммы.
Пользуйтесь услугами квалифицированных кузовных сервисов, ведь правильное восстановление поверхности требует очень аккуратной и чистой работы, с полным пониманием происходящих процессов. А предложения просто закрасить всё слоем краски потолще обязательно приведут вас в кузовной цех еще раз, причем с куда более серьезными повреждениями металла.

Но не воспринимайте слова буквально. Пленка — это необязательно полиэтилен. Самый распространенный вид защитной пленки — краска и грунт. Также ее можно создать из фосфатов металла, обработав поверхность фосфатирующим раствором. Входящие в его состав фосфоросодержащие кислоты окислят верхний слой металла, создав очень прочную и тонкую пленку.

Причины ржавления металла и почему это опасно

Ржавчина – это завершительный этап металлического окисления. Соответствующая химическая реакция происходит во время контакта материала с водой (достаточно даже капелек влаги в воздухе). Главная опасность ржавчины – разрушительное влияние на металлические изделия, в том числе и на внешний вид. Постепенно материал покрывается дырами, прогнивает. Металлические механизмы приходят в негодность и функционируют некорректно.

На распространение коррозии влияют:

– сколы и дефекты на лакокрасочном покрытии;

– трещины и царапины на материале;

– отсутствие антикоррозийной обработки.

Действенное средство для избавления от коррозии в труднодоступных местах. Во время работы обязательно надевайте защитные перчатки. Чем концентрированнее лимонная кислота, тем эффективнее удаляется коррозия. Разведите 80 г порошка в 100 мл теплой воды и вылейте полученную жидкость в емкость. Погрузите деталь в очищающее средство на пару часов.

Механическая очистка

Чтобы выполнить механическую обработку от коррозии вручную, необходимо приобрести щетку по металлу или крупнозернистую абразивную шкурку. Предметы можно обрабатывать сухим или мокрым способом. В первом варианте происходит обычное соскабливание ржавчины, а во втором – шкурка смачивается в растворе Уайт-спирита или в керосине.

Также провести механическую очистку ржавеющих материалов можно с помощью аппаратных средств, таких как:

  • Шлифовальная машинка.

  • Электродрель с насадкой-металлической щеткой.

  • Пескоструйный аппарат.

Безусловно, ручным способом можно более тщательно очистить поверхность. Но применяется он на небольших площадях. Аппаратные материалы ускорят рабочий процесс, но при этом они могут нанести вред деталям. Во время обработки снимется большой слой металла. Наиболее оптимальный вариант, который бережно удалит коррозию – пескоструйный аппарат. У такого оборудования есть свой небольшой недостаток – высокая стоимость.

При обработке предметов пескоструйным оборудованием металлическая поверхность не стачивается, а сохраняет свою структуру. Мощная струя песка бережно удаляет ржавчину.


Химические препараты делятся на две группы:

Питтинговая коррозия меди

Сквозные отверстия в медных трубах могут быть вызваны частицами коррозии от старого водонагревателя. Когда внутренний бак начинает коррозировать, частицы стали могут скапливаться на внутренних поверхностях медных труб. При контакте разнородных металлов в водном растворе происходит электролиз приводящий к разрушению поверхности медных труб и, в конце концов, к появлению сквозных отверстий.

Единственный способ предотвратить этот процесс – своевременно менять магниевый анод, что также продлит жизнь вашего водонагревателя.

Единственный способ предотвратить этот процесс – своевременно менять магниевый анод, что также продлит жизнь вашего водонагревателя.

Почему ржавеют металлы и способы защиты от коррозии

Что есть общего между ржавым гвоздем, проржавевшим мостом или прохудившимся железным забором? Отчего вообще ржавеют железные конструкции и изделия из железа? Что такое ржавчина как таковая? На эти вопросы постараемся дать ответы в нашей статье. Рассмотрим причины ржавления металлов и способы защиты от этого вредного для нас природного явления.

Железо и сталь в электротехнике

Среди известных в настоящее время ферромагнитных металлов железо занимает особое положение. Высокая проницаемость, весьма высокое насыщение наряду с невысокой стоимостью, хорошими механическими и технологическими свойствами — все это обусловило исключительное распространение железа и его сплавов, главным образом с кремнием, в качестве мягких магнитных материалов.

В электротехнике железо применяется для сердечников и полюсных башмаков электромагнитов всевозможных конструкций и назначений, для различных деталей реле, пускателей, электромагнитных измерительных приборов, для магнитопроводов, мембран в телефонии, магнитных экранов, для проводящих постоянный магнитный поток полюсов электрических машин и т. п.

Листовая электротехническая сталь является важнейшим магнитным материалом, имеющим наибольшее распространение в электротехнике. Эта сталь применяется в электродвигателях, генераторах, трансформаторах всех видов и назначений, в дросселях, электромагнитных механизмах, реле, пускателях, измерительных приборах.

Причины ржавления

Все начинается с добычи металла. Не только железо, но и, например, алюминий , и магний – добывают изначально в виде руды. Алюминиевая, марганцевая, железная, магниевая руды содержат в себе не чистые металлы, а их химические соединения: карбонаты, оксиды, сульфиды, гидроксиды.

Это химические соединения металлов с углеродом, кислородом, серой, водой и т. д. Чистых металлов в природе раз, два и обчелся — платина, золото, серебро — благородные металлы – они встречаются в форме металлов в свободном состоянии, и не сильно стремятся к образованию химических соединений.

Однако большинство металлов в природных условиях все же не являются свободными, и чтобы высвободить их из исходных соединений, необходимо руды плавить, восстанавливать таким образом чистые металлы.

Но выплавляя металлсодержащую руду, мы хоть и получаем металл в чистом виде, это все же состояние неустойчивое, далекое от естественного природного. По этой причине чистый металл в обычных условиях окружающей среды стремится вернуться назад в исходное состояние, то есть окислиться, а это и есть коррозия металла.

О склонности металла к электрохимической коррозии можно судить до некоторой степени по его положению в электрохимическом ряду напряжений.

Так, металлы, имеющие более отрицательный электрохимический потенциал, являются “менее благородными” и более способны корродировать, чем металлы, находящиеся на другом конце ряда и которые являются “более благородными” и мало или совсем не поддаются коррозии. На величину потенциала и, следовательно, на положение металла в ряду напряжений могут влиять разные внешние и внутренние факторы.

Потенциалы сплавов зависят от состава и структуры сплавов. Сплавы эвтектического типа имеют потенциал менее благородной составляющей. Сплавы, образующие твердые растворы, обычно дают при некотором процентном составе скачкообразный переход от потенциала одного компонента к потенциалу другого. В случае более сложных структур появление новой фазы влечет также скачкообразное изменение потенциала сплава.

Читайте также:  Покраска огнем: обжигание древесины для улучшения ее свойств

Например, потенциалы медноцинковых сплавов (латуней) до 39% Zn ( α -латуни) равны потенциалу меди. При дальнейшем повышении содержания цинка наступают скачкообразные изменения потенциала в сторону более отрицательных значений.

Потенциалы интерметаллических химических соединений, образующихся в сплавах, всегда выше потенциала менее благородного компонента, а иногда бывают выше (благороднее) потенциалов обоих компонентов.

Таким образом, коррозия является естественным для металлов процессом разрушения, происходящим в условиях их взаимодействия с окружающей средой. В частности ржавление — это процесс образования гидроксида железа Fe(ОН)3, который протекает в присутствии воды.

Но на руку людям играет тот естественный факт, что окислительная реакция протекает в привычной нам атмосфере не особо стремительно, она идет с очень небольшой скоростью, поэтому мосты и самолеты не разрушаются мгновенно, а кастрюли не рассыпаются на глазах в рыжий порошок. К тому же коррозию в принципе можно замедлить, прибегнув к некоторым традиционным хитростям.

Например, нержавеющая сталь не ржавеет, хотя и состоит из железа, склонного к окислению, она тем не менее не покрывается рыжим гидроксидом. А дело здесь в том, что нержавеющая сталь — это не чистое железо, нержавеющая сталь — это сплав железа и другого металла, главным образом — хрома.

Кроме хрома в состав стали могут входить никель, молибден, титан, ниобий, сера, фосфор и т. д. Добавление в сплавы дополнительных элементов, ответственных за определенные свойства получаемых сплавов, называется легированием.

Пути защиты от коррозии

Как мы отметили выше, главным легирующим элементом, добавляемым к обычной стали для придания ей антикоррозийных свойств, является хром. Хром окисляется быстрее железа, то есть принимает удар на себя. На поверхности нержавеющей стали, таким образом, появляется сначала защитная пленка из оксида хрома, которая имеет темный цвет, и не такая рыхлая как обычная железная ржавчина.

Оксид хрома не пропускает через себя вредные для железа агрессивные ионы из окружающей среды, и металл оказывается защищенным от коррозии, словно прочным герметичным защитным костюмом. То есть оксидная пленка в данном случае несет защитную функцию.

Количество хрома в нержавеющей стали, как правило, не ниже 13%, чуть меньше в нержавеющей стали содержится никеля, и в гораздо меньших количествах имеются другие легирующие добавки.

Именно благодаря защитным пленкам, принимающим на себя воздействие окружающей среды первыми, многие металлы получаются стойкими к коррозии в различных средах. Например, ложка, тарелка или кастрюля, изготовленные из алюминия, никогда особо не блестят, они, если присмотреться, имеют белесый оттенок. Это как раз оксид алюминия, который образуется при контакте чистого алюминия с воздухом, и защищает затем металл от коррозии.

Пленка оксида возникает сама, и если зачистить алюминиевую кастрюлю наждачной бумагой, то через несколько секунд блеска поверхность снова станет белесой — алюминий на зачищенной поверхности вновь окислится под действием кислорода воздуха.

Поскольку пленка оксида алюминия образуется на нем сама, без особых технологических ухищрений, она называется пассивной пленкой. Такие металлы, на которых оксидная пленка образуется естественным образом, называются пассивирующимися. В частности алюминий — пассивирующийся металл.

Некоторые металлы принудительно переводят в пассивное состояние, например высший оксид железа — Fe2О3 способен защитить железо и его сплавы на воздухе при высоких температурах и даже в воде, чем не может похвастаться ни рыжий гидроксид, ни низшие оксиды все того же железа.

Есть в явлении пассивации и нюансы. Например, в крепкой серной кислоте мгновенно пассивированная сталь оказывается устойчивой к коррозии, а в слабом растворе серной кислоты тут же начнется коррозия.

Почему так происходит? Разгадка кажущегося парадокса состоит в том, что в крепкой кислоте на поверхности нержавеющей стали мгновенно образуется пассивирующая пленка, поскольку кислота большей концентрации обладает ярко выраженными окислительными свойствами.

В то же время слабая кислота не окисляет сталь достаточно быстро, и защитная пленка не формируется, начинается просто коррозия. В таких случаях, когда окисляющая среда не достаточно агрессивна, для достижения эффекта пассивации прибегают к специальным химическим добавкам (ингибиторам, замедлителям коррозии), помогающим образованию пассивной пленки на поверхности металла.

Так как не все металлы склонны к образованию на их поверхности пассивных пленок, даже принудительно, то добавление замедлителей в окисляющую среду попросту приводит к превентивному удержанию металла в условиях восстановления, когда окисление энергетически подавляется, то есть в условиях присутствия в агрессивной среде добавки оказывается энергетически невыгодным.

Есть и другой путь удержания металла в условиях восстановления, если нет возможности использовать ингибитор, – применить более активное покрытие: оцинкованное ведро не ржавеет, поскольку цинк покрытия корродирует при контакте с окружающей средой вперед железа, то есть принимает удар на себя, являясь более активным металлом, цинк охотнее вступает в химическую реакцию.

Днище корабля часто защищено аналогичным образом: к нему крепят кусок протектора, и тогда протектор разрушается, а днище остается невредимым.

Электрохимическая антикоррозийная защита подземных коммуникаций — также весьма распространенный путь борьбы с образованием на них ржавчины. Условия восстановления создаются подачей отрицательного катодного потенциала на металл, и в таком режиме процесс окисления металла уже не сможет протекать просто энергетически.

Кто-то может спросить, почему подверженные риску коррозии поверхности просто не красят краской, почему бы просто не покрывать каждый раз эмалью уязвимую к коррозии деталь? Для чего нужны именно разные способы?

Ответ прост. Эмаль может повредиться, например автомобильная краска может в неприметном месте отколоться, и кузов начнет постепенно но непрерывно ржаветь, поскольку сернистые соединения, соли, вода, кислород воздуха, – станут поступать к этому месту, и в итоге кузов будет разрушаться.

Чтобы такое развитие событий предотвратить, прибегают к дополнительной антикоррозийной обработке кузова. Автомобиль — это не эмалированная тарелка, которую можно в случае повреждения эмали просто выбросить, и купить новую..

Текущее положение дел

Несмотря на кажущуюся изученность и проработанность явления коррозии, несмотря на применяемые разносторонние методы защит, коррозия по сей день представляет определенную опасность. Трубопроводы разрушаются и это приводит к выбросам нефти и газа, падают самолеты, терпят крушение поезда. Природа более сложна, чем может показаться на первый взгляд, и человечеству предстоит изучить еще многие стороны коррозии.

Так, даже коррозиестойкие сплавы оказываются стойкими лишь в некоторых предсказуемых условиях, для работы в которых они изначально предназначены. Например, нержавеющие стали не терпят хлоридов, и поражаются ими — возникает язвенная, точечная и межкристальная коррозия.

Внешне без намека на ржавчину конструкция может внезапно рухнуть, если внутри образовались мелкие, но очень глубокие поражения. Микротрещины, пронизывающие толщу металла незаметны снаружи.

Даже сплав не подверженный коррозии может внезапно растрескаться, будучи под длительной механической нагрузкой — просто огромная трещина внезапно разрушит конструкцию. Такое уже случалось по всему миру с металлическими строительными конструкциями, механизмами, и даже с самолетами и вертолетами.

Так как не все металлы склонны к образованию на их поверхности пассивных пленок, даже принудительно, то добавление замедлителей в окисляющую среду попросту приводит к превентивному удержанию металла в условиях восстановления, когда окисление энергетически подавляется, то есть в условиях присутствия в агрессивной среде добавки оказывается энергетически невыгодным.

MafiaDon › Блог › Коррозия металла: почему ржавеет кузов и как с этим бороться

Думаете, что ржавчина — это проблема владельцев 15-летних “Жигулей”? Увы, рыжими пятнами покрываются и гарантийные авто, даже если кузов оцинкован. Разбираемся, как правильно ухаживать за металлом и можно ли защитить его от коррозии раз и навсегда.

Что такое кузов? Конструкция из тонкого листового металла, причем разных сплавов и со множеством сварных соединений. И еще не нужно забывать о том, что кузов используется как “минус” для бортовой сети, то есть постоянно проводит ток. Да он просто обязан ржаветь! Попробуем разобраться, что же происходит с кузовом машины и как с этим бороться.

Что такое ржавчина?
Коррозия железа или стали — процесс окисления металла кислородом в присутствии воды. На выходе получается гидратированный оксид железа — рыхлый порошок, который мы все называем ржавчиной.

Разрушения автомобильного кузова относят к классическим примерам электрохимической коррозии. Но вода и воздух — это лишь часть проблемы. Помимо обычных химических процессов важную роль в нем играют гальванические пары, возникающие между электрохимически неоднородными парами поверхностей.

Уже вижу, как на лицах читателей-гуманитариев возникает скучающее выражение. Не пугайтесь термина “гальваническая пара” — мы не на лекции по химии и сложных формул приводить не будем. Эта самая пара в частном случае — всего лишь соединение двух металлов.

Металлы, они почти как люди. Не любят, когда к ним прижимается кто-то чужой. Представьте себя в автобусе. К вам прижался помятый мужчина, вчера отмечавший с друзьями какой-нибудь День монтажника-высотника. Вот это в химии называется недопустимой гальванической парой. Алюминий и медь, никель и серебро, магний и сталь… Это “заклятые враги”, которые в тесном электрическом соединении очень быстро “сожрут” друг друга.

В автомобиле очень много мест, где образуются гальванические пары. Не недопустимые, а “обычные”. Точки сварки, кузовные панели из разного металла, различные крепежные элементы и агрегаты, даже разные точки одной пластины с разной механической обработкой поверхности. Между ними всеми постоянно есть разность потенциалов, а значит, в присутствии электролита будет и коррозия.

Стоп, а что такое электролит? Пытливый автомобилист вспомнит, что это некая едкая жидкость, которую заливают в аккумуляторы. И будет прав лишь отчасти. Электролит — это вообще любая субстанция, проводящая ток. В аккумулятор заливают слабый раствор кислоты, но не обязательно поливать машину кислотой, чтобы ускорить коррозию. С функциями электролита прекрасно справляется обычная вода. В чистом (дистиллированном) виде она электролитом не является, но в природе чистой воды не встречается…

Таким образом, в каждой образовавшейся гальванической паре под воздействием воды начинается разрушение металла на стороне анода — положительно заряженной стороны. Как победить этот процесс? Запретить металлам корродировать друг от друга мы не можем, но зато можем исключить из этой системы электролит. Без него “допустимые” гальванические пары могут существовать долго. Дольше, чем служит автомобиль.

Но не воспринимайте слова буквально. Пленка — это необязательно полиэтилен. Самый распространенный вид защитной пленки — краска и грунт. Также ее можно создать из фосфатов металла, обработав поверхность фосфатирующим раствором. Входящие в его состав фосфоросодержащие кислоты окислят верхний слой металла, создав очень прочную и тонкую пленку.

Прикрыв фосфатную пленку слоями грунта и краски можно защитить кузов машины на долгие годы, именно по такому “рецепту” готовили кузова на протяжении десятков лет, и, как видите, довольно успешно — многие машины производства пятидесятых-шестидесятых годов смогли сохраниться до наших времен.

Но далеко не все, ведь со временем краска склонна к растрескиванию. Сначала не выдерживают внешние слои, потом трещины добираются до металла и фосфатной пленки. А при авариях и последующем ремонте покрытия часто наносят, не соблюдая абсолютной чистоты поверхности, оставляя на ней маленькие точки коррозии, которые всегда содержат в себе немного влаги. И под пленкой краски начинает появляться новый очаг разрушения.

Олово для покрытия кузовов машин уже давно не применяют, хотя байки про луженые кузова ходят. Это отголосок технологии выправления брака при штамповке горячими припоями, когда часть поверхности вручную покрывали толстым слоем олова, и иногда самые сложные и важные части кузова машины и правда оказывались неплохо защищены.

Современные покрытия для предотвращения коррозии наносятся в заводских условиях до штамповки кузовных панелей, и в качестве “спасателей” используется цинк или алюминий. Оба этих металла, помимо наличия прочной оксидной пленки, обладают еще одним ценным качеством — меньшей электроотрицательностью. В уже упомянутой гальванической паре, которая образуется после разрушения внешней пленки краски, они, а не сталь будут играть роль анода, и, пока на панели остается немного алюминия или цинка, разрушаться будут именно они. Этим их свойством можно воспользоваться иначе, просто добавив немного порошка таких металлов в грунт, которым покрывают металл, что даст кузовной панели дополнительный шанс на долгую жизнь.

Многослойный бутерброд, состоящий из слоя фосфатов на поверхности стали или цинка, слоя цинка или алюминия, антикоррозийного грунта с цинком и нескольких слоев краски и лака, даже в очень агрессивной внешней среде вроде обычного городского воздуха с влагой, грязью и солью позволяет сохранить кузовные панели на десяток-другой лет.

В местах, где слой краски легко повреждается (например на днище) используют толстые слои герметиков и мастики, которые дополнительно защищают поверхность краски. Мы привыкли называть это “антикором”. Дополнительно во внутренние полости закачивают составы на основе парафина и масел, их задача вытеснять влагу с поверхностей, тем самым еще улучшая защиту.

Ни один из способов по одиночке не дает стопроцентной защиты, но все вместе они позволяют производителям давать восьми-десятилетнюю гарантию на отсутствие сквозной коррозии кузова. Однако нужно помнить, что коррозия подобна смерти. Ее приход можно замедлить или отложить, но нельзя исключить совсем. В общем, что мы говорим ржавчине? Правильно: “Не сегодня”. Или, перефразируя современного классика, “не в этом году”.

Гарантия на отсутствие сквозной коррозии действует только при правильном восстановительном ремонте у дилера, не забывайте об этом. На ТО необходимо восстанавливать лакокрасочное покрытие (ЛКП) по правильной технологии.
Не пренебрегайте дополнительной антикоррозийной защитой — масляные и парафиновые пленки высыхают и испаряются, их нужно обновлять.
Держите кузов машины чистым. Грязь вбирает влагу, которая таким образом сохраняется на поверхности и долго выполняет свою разрушительную функцию, потихоньку проникая через микротрещины к железу.
Своевременно восстанавливайте повреждения ЛКП, даже если кузов оцинкованный. Ведь то, что “голый” металл не ржавеет, является следствием постоянного “расхода” металлов-защитников, а их на поверхности отнюдь не килограммы.
Пользуйтесь услугами квалифицированных кузовных сервисов, ведь правильное восстановление поверхности требует очень аккуратной и чистой работы, с полным пониманием происходящих процессов. А предложения просто закрасить всё слоем краски потолще обязательно приведут вас в кузовной цех еще раз, причем с куда более серьезными повреждениями металла.

Ни один из способов по одиночке не дает стопроцентной защиты, но все вместе они позволяют производителям давать восьми-десятилетнюю гарантию на отсутствие сквозной коррозии кузова. Однако нужно помнить, что коррозия подобна смерти. Ее приход можно замедлить или отложить, но нельзя исключить совсем. В общем, что мы говорим ржавчине? Правильно: “Не сегодня”. Или, перефразируя современного классика, “не в этом году”.

Ссылка на основную публикацию