Коррозионностойкие материалы Улукахунова Полина 4 б 13 Томск - 2012 1
n n n Коррозия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Пример — кислородная коррозия железа в воде: 4 Fe + 6 Н 2 О + ЗО 2 = 4 Fe(OH)3. Гидратированный оксид железа Fe(OН)3 и является тем, что называют ржавчиной. Коррозионная стойкость — способность материалов сопротивляться коррозии, определяющаяся скоростью коррозии в данных условиях. Для оценки скорости коррозии используются как качественные, так и количественные характеристики. Изменение внешнего вида поверхности металла, изменение его микроструктуры являются примерами качественной оценки скорости коррозии. Для количественной оценки можно использовать: время, истекшее до появления первого коррозионного очага; число коррозионных очагов, образовавшихся за определённый промежуток времени; уменьшение толщины материала в единицу времени; изменение массы металла на единице поверхности в единицу времени; объём газа, выделившегося (или поглощённого) в ходе коррозии единицы поверхности за единицу времени; плотность тока, соответствующая скорости данного коррозионного процесса; Разные материалы имеют различную коррозионную стойкость, для повышения которой используются специальные методы. Так, повышение коррозионной стойкости возможно при помощи легирования (например, нержавеющие стали), нанесением защитных покрытий (хромирование, никелирование, алитирование, цинкование, окраска изделий), пассивацией и др. Устойчивость материалов к воздействию коррозии, характерной для морских условий, исследуется в камерах солевого тумана. 2/1/2018 2
Определение Коррозионностойкие материалы (лат. corrosion-resistant materials) - металлические и неметаллические материалы, способные противостоять разрушительному действию агрессивных сред; применяются для изготовления аппаратов, трубопроводов, арматуры и других изделий, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия кислот, щелочей, солей, агрессивных газов и других реагентов. Под стойкостью материала понимают его способность сопротивляться коррозии в конкретной среде или в группе сред. 3
В зависимости от природы материала коррозионностойкие материалы подразделяют на: Не. Металлические - используют в качестве конструкционных, футеровочных, обкладочных и прослоечных материалов, лакокрасочных покрытий и композиций. Материалы неорганического происхождения: графит, алюмосиликаты, чистый кремнезём, кварцевое стекло, и ряд органических материалов: фторопласты (тефлон), полиэтилен, полистирол и т. д. Однако все они применимы при температурах не свыше 100— 200 °С. - относят коррозионностойкие сплавы, биметаллические материалы, композиционные материалы с металлической матрицей. Коррозионная стойкость сплавов зависит от химического состава и структуры, наличия механических напряжений, состояния поверхности, агрессивности и условий воздействия внешней среды, наличия контактов с другими материалами, а также конструкционной особенностью изделий. К коррозионностойким сталям относят хромистые, хромоникелевые, хромомарганцевоникелевые и хромомарганцевые. Их стойкость в различных средах определяется структурой. 4
Предварительная очистка материалов n n n Различные материалы имеют на своей поверхности пленку загрязнений, приобретенную в процессе изготовления. Очистка поверхности может осуществляться механической, химической или термической обработкой. Механическая обработка позволяет убрать с поверхности окислы или продукты коррозии. Она может состоять из пескоструйной обработки, крацевания, зачистки наждачным полотном или полирования. После механической проводят химическую обработку для удаления органической пленки (масла, жиры, полимерные пленки). Химическая обработка состоит из обезжиривания и травления. Обезжиривание проводят в щелочных растворах с высокими значениями р. Н, а травление осуществляется в растворах соляной или серной кислот. При термической обработке поверхность изделия обрабатывают пламенем кислородно-ацетиленовой горелки или выдерживают в муфельной печи. Вследствие разницы в коэффициентах теплового расширения металла и ржавчины, последняя разрыхляется и отслаивается. При этом с удалением окалины происходит и обезжиривание. Но для тонкостенных изделий этой обработкой не пользуются, т. к. под влиянием высоких температур возможна деформация изделий. 5
Методы защиты от коррозии. Существуют многочисленные способы защиты металлов от коррозии. Выбор того или иного способа определяется конкретными условиями работы и хранения металлических изделий. Применяются следующие способы защиты: I. Легирование сталей II. Металлические покрытия III. Не. Металлические покрытия IV. Химическая защита I. Легирование наиболее надежно защищает металл от коррозии, причем наиболее эффективно в условиях воздействия механических напряжений и коррозийной среды. Легирование позволяет предотвратить и коррозийное растрескивание изделий. Механизм защиты сталей от коррозии их легированием различен и связан либо с повышением коррозионной стойкости всего объема металла, либо с образованием на поверхности изделия защитных пленок. 6
Прямое легирование Термин «прямое легирование» относится к процессу легирования, который осуществляют с использованием материалов, обычно применяемых для производства соответствующих ферросплавов. Технология прямого легирования практически не сопровождается образованием безвозвратных потерь, а степень извлечения элемента из окисла составляет до 95%, при этом потери алюминия не превышают 5%. Брикеты для прямого легирования (ПЛ) стали и чугуна имеющие в своих составах такие ценные легирующие элементы как ванадий, титан, марганец, хром и др. Легирование углеродом является самым дешевым способом упрочнения низколегированных сталей класса. Оно основано на упрочняющем влиянии перлита, имеющего более высокую микро твердость (200 - 250 единиц) по сравнению с ферритом (160220 единиц). Брикеты для прямого легирования 7
II. Металлические покрытия наносят на поверхность изделия тонким слоем металла, обладающего достаточной стойкостью в данной среде. Металлические покрытия придают также поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость. Различают два типа металлических покрытий - анодное и катодное. Для железоуглеродистых сплавов таким анодным покрытием может служить покрытие из цинка и кадмия. В воде и во влажном воздухе цинк покрывается слоем основной углекислой соли белого цвета, защищающим его от дальнейшего разрушения. Широкое применение получили цинковые покрытия для защиты арматуры, труб и резервуаров от действия воды и горячих жидкостей. Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяется: 1. Горячий метод 2. Гальванизация 3. Металлизация 8
1. При горячем методе изделие погружают в расплавленный металл, который смачивает его поверхность и покрывает тонким слоем. Затем изделие вынимают из ванны и охлаждают. Таким методом изделие покрывают слоем олова или цинка. Лужение применяют при изготовлении белой жести, при устройстве покрытий на внутренних поверхностях пищевых котлов и других изделий. Цинкованием предохраняют от коррозии, например, кровельное железо, водопроводные трубы. 2. При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину гальванического покрытия можно регулировать в широких пределах. 3. Покрытия получают также распылением расплавленного металла с помощью специальных металлизационных пистолетов и напылением на его поверхность защищаемого металла. Этот вид защиты используют для крупногабаритных конструкций: ж. /д мостов и т. д. В качестве защитного металла используют алюминий, цинк, хром, коррозионно-стойкие стали. 9
III. Неметаллические покрытия выполняются из лаков, красок, эмалей и др. веществ и изолируют изделие от воздействия внешней среды. Эти покрытия имеют преимущество перед металлическими. Они легко наносятся на изделие, хорошо закрывают поры, не изменяют свойств металла и являются относительно дешевыми. При хранении и перевозке изделий металлические изделия покрывают специальными смазочными материалами, минеральными маслами и жирами. Для защиты изделий, работающих в высокоагрессивных средах, применяют пластмассовые покрытия из винипласта, поливинилхлорида. 10
IV. Химические покрытия- защитные оксидные пленки- создаются при воздействии на металл сильных химических реагентов. Широко применяются также оксидирование и фосфатирование металлоизделий. Оксидирование заключается в создании на поверхности изделия оксидной пленки, обладающей большой коррозийной стойкостью. Наиболее широко применяют оксидирование для защиты от коррозии изделий из алюминия и его сплавов. Фосфатирование стальных изделий заключается в создании поверхностного слоя из фосфатов марганца и железа. Фосфатные покрытия используются в дальнейшем в качестве подслоя. Фосфатные покрытия часто применяются в сочетании со смазочными материалами для уменьшения трения при обработке металлов давлением, волочением, для хорошей приработке трущихся деталей машин. 11
Десятибалльная шкала коррозионной стойкости Коррозионную стойкость металлов при скорости коррозии 0, 5 мм/год и выше оценивают по группам стойкости, а при скорости ниже 0, 5 мм/год — по баллам. Этой шкалой нельзя пользоваться при наличии в металле межкристаллитной коррозии и коррозионного растрескивания. 12
Спасибо за внимание. 13
Скачать презентацию Коррозионностойкие материалы Улукахунова Полина 4 б 13 Томск
Коррозионностойкие материалы.ppt