Miért rozsdálnak a fémek?

Mi a közös a rozsdás köröm, a rozsdás híd vagy a szivárgó vaskerítés között? Miért rozsdanak általában a vasszerkezetek és a vastermékek? Mi a rozsda önmagában? Megpróbálunk választ adni ezekre a kérdésekre a cikkünkben. Vizsgáljuk meg a fém rozsda okait és a számunkra káros természetes jelenség elleni védekezés módjait.

Rozsda okozza

Minden a fémbányászattal kezdődik. Nem csak a vas, hanem például alumíniumés a magnéziumot kezdetben érc formájában bányozzák. Az alumínium, a mangán, a vas és a magnézium érc nem tartalmaz tiszta fémeket, hanem kémiai vegyületeiket: karbonátokat, oxidokat, szulfidokat, hidroxidokat.

Ezek a fémek kémiai vegyületei szén, oxigén, kén, víz stb. Esetén. A természetben egy, kettő és tiszta fémek - platina, arany, ezüst - nemesfémek vannak szabad formában fémek formájában, és nem hajlamosak kémiai vegyületek képződése.

A legtöbb fémek természetes körülmények között nem mentesek, és a kiindulási vegyületekből való felszabaduláshoz meg kell olvadni az érceket, ezáltal csökkentve a tiszta fémeket.

De a fémtartalmú érc olvasztása, bár a fémet tiszta formában kapjuk meg, még mindig instabil állapot, messze természetes. Ezért egy tiszta fém normál környezeti feltételek mellett hajlamos visszatérni eredeti állapotába, azaz oxidálódni, és ez a fém korróziója.

Így a korrózió a fémek természetes pusztulási folyamata, amely a környezettel való kölcsönhatásuk körülményei között fordul elő. A rozsdásodás különösen a vas-hidroxid Fe (OH) 3 képződésének folyamata, amely víz jelenlétében megy végbe.

De az a természetes tény, hogy az emberek kezébe kerül, hogy az atmoszférában, amelyhez szoktuk, az oxidációs reakció nem nagyon gyors, nagyon alacsony sebességgel megy végbe, tehát a hidak és a repülőgépek nem esnek azonnal össze, és az edények nem morzsolódnak a szemünk előtt gyömbérporban. Ezen túlmenően a korrózió elvileg lelassul néhány tradicionális trükkö felhasználásával.

Például a rozsdamentes acél nem rozsdásodik, bár vasból áll, amely hajlamos az oxidációra, mindazonáltal nem borítja vörös hidroxid. És a helyzet az, hogy a rozsdamentes acél nem tiszta vas, a rozsdamentes acél vas és egy másik fém ötvözete, főleg króm.

A króm mellett a nikkel, a molibdén, a titán, a niobium, a kén, a foszfor stb. Is beépíthető az acél összetételébe.A további elemeknek az ötvözetekhez történő hozzáadását, amelyek felelősek a kapott ötvözetek bizonyos tulajdonságaiért, ötvözésnek nevezzük.

A korrózió elleni védelem módjai

Mint fentebb megjegyeztük, a legfontosabb ötvöző elem, amelyet a közönséges acélhoz adnak annak korróziógátló tulajdonságainak biztosításához, a króm. A króm gyorsabban oxidálódik, mint a vas, vagyis önmagában ütést vesz fel. A rozsdamentes acél felületén tehát először egy króm-oxid védőfóliája jelenik meg, amelynek sötét színe van, és nem olyan laza, mint a szokásos vas rozsda.

A króm-oxid nem bocsátja ki a vasból káros agresszív ionokat a környezetből, és a fém, mint egy tartós hermetikus védőruha, védve van a korrózióval szemben. Vagyis az oxid film ebben az esetben védő funkcióval rendelkezik.

A rozsdamentes acélban a krómmennyiség általában nem alacsonyabb, mint 13%, a nikkel valamivel kevesebb rozsdamentes acélban, és más ötvöző adalékanyagok sokkal kisebb mennyiségben vannak jelen.

A védőfóliáknak köszönhetően elsődlegesen figyelembe veszik a környezeti hatást, és számos fémet ellenállnak a korróziónak különböző környezetekben.Például egy kanál, tányér vagy serpenyő alumíniumból soha nem ragyog; ha közelebbről megnézzük, fehéres árnyalatúak. Ez csak alumínium-oxid, amelyet a tiszta alumínium levegővel való érintkezésével állítanak elő, és ezután megvédi a fémet a korrózióval szemben.

Az oxidréteg önmagában jelenik meg, és ha az alumínium edényt csiszolópapírral tisztítja, néhány másodperces fényesség után a felület újra fehéresé válik - a tisztított felületen lévő alumínium a légköri oxigén hatására ismét oxidálódik.

Mivel önmagában egy alumínium-oxid-film alakul ki, speciális technológiai trükkök nélkül, passzív filmnek nevezik. Azokat a fémeket, amelyeken természetesen oxidréteg képződik, passziválónak nevezzük. Különösen az alumínium passzivált fém.

Egyes fémek passzív állapotba kerülnek, például magasabb vas-oxid - a Fe2O3 képes megvédeni a vasat és ötvözeteit a levegőben magas hőmérsékleten és akár a vízben is, amelyeken sem ugyanazon vas vörös-hidroxid, sem alacsonyabb oxidjai nem tudnak büszkélkedni.

A jelenségben vannak passziválás és árnyalatok. Például az erős kénsavban az azonnal passzivált acél ellenáll a korróziónak, és a kénsav gyenge oldatában a korrózió azonnal megkezdődik.

Miért történik ez? A válasz a látszólagos paradoxonra az, hogy az erős savban passziváló film azonnal képződik a rozsdamentes acél felületén, mivel a nagyobb koncentrációjú savnak kifejezett oxidáló tulajdonságai vannak.

Ugyanakkor egy gyenge sav nem oxidálja az acélt elég gyorsan, és a védőfólia nem képződik, csak elkezdi a korróziót. Ilyen esetekben, amikor az oxidáló közeg nem elég agresszív, a passziválás hatásának elérése érdekében különleges kémiai adalékokkal (inhibitorokkal, korróziógátlókkal) járhatunk el, amelyek elősegítik a passzív film kialakulását a fém felületén.

Mivel nem minden fémek hajlamosak passzív fóliák kialakulására a felületükön, akár erővel is, a moderátorok hozzáadása az oxidáló közeghez egyszerűen a fém megelőző visszatartásához vezet redukció körülmények között, amikor az oxidációt energiában elnyomják, vagyis amikor az adalékanyag agresszív környezetben van, ez energetikai szempontból hátrányos. .

Van egy másik módszer a fém visszanyerésére a környezetben, ha nem lehet gátló anyagot használni, használjon aktívabb bevonatot: a horganyzott vödör nem rozsdásodik, mivel a bevonat cinkja korrodálja a vasat a környezettel, vagyis önmagát eltalálja, mivel aktívabb fém , a cink nagyobb valószínűséggel lép be kémiai reakcióba.

A hajó alját gyakran hasonló módon védik: a futófelület egy darabja hozzá van rögzítve, majd a futófelület megsemmisül, és az alja sértetlen marad.

A föld alatti közművek elektrokémiai korrózióvédelme szintén nagyon általános módszer a rozsdaképződés leküzdésére. A redukciós körülményeket negatív katódpotenciál alkalmazásával hozzák létre a fémre, és ebben a módban a fém oxidációs folyamata már nem képes egyszerűen energetikailag folytatódni.

Felmerül a kérdés, hogy miért egyszerűen nem festenek a korrózióveszélyes felületeket, miért ne fedjük be egyszerűen a korróziónak kitett részeket zománccal? Milyen módok vannak?

A válasz egyszerű. A zománc megsérülhet, például az autófesték észrevétlen helyen szakadhat meg, és a test fokozatosan, de folyamatosan rozsdásodni kezd, mivel kénvegyületek, sók, víz, oxigén jön erre a helyre, és ennek eredményeként a test összeomlik.

Az események ilyen fejlõdésének elkerülése érdekében vegyen igénybe a test további korróziógátló kezelését. Az autó nem egy zománcozott lemez, amelyet el lehet dobni, ha egy zománc sérült, és újat vásárolt ..

A jelenlegi helyzet

A korrózió jelenségének nyilvánvaló ismerete és kidolgozása ellenére, a sokoldalú védelmi módszerek ellenére a korrózió továbbra is jelent bizonyos veszélyt. A csővezetékeket megsemmisítik, és ez olaj- és gázkibocsátáshoz vezet, a repülőgépek esnek, a vonat összeomlik. A természet bonyolultabb, mint az első pillantásra tűnhet, és az emberiségnek még a korrózió sok szempontját meg kell vizsgálnia.

Tehát még a korrózióálló ötvözetek is csak bizonyos kiszámítható körülmények között stabilaknak bizonyulnak azon művelet során, amelyre eredetileg szánták. Például a rozsdamentes acélok nem tolerálják a kloridokat, és ezek befolyásolják őket - peptikus, piszkos és kristályközi korrózió lép fel.

Külsőleg, rozsdafény nélkül, a szerkezet hirtelen összeomolhat, ha kicsi, de nagyon mély léziók képződnek benne. A fém vastagságán áthatoló mikrotörések kívülről láthatatlanok.

Még egy korrózióra nem hajlamos ötvözet is hirtelen repedhet, hosszantartó mechanikai igénybevétel esetén - csak egy hatalmas repedés hirtelen megsemmisíti a szerkezetet. Ez már megtörtént a világon a fém épületszerkezetekkel, mechanizmusokkal, sőt repülőgépekkel és helikopterekkel.