Druhy a metody boje proti korozi kovů

Koroze kovu je destrukce jeho struktury v důsledku chemických nebo elektrochemických reakcí. To může vést ke zničení dílů, konstrukcí a vést k selhání automobilových součástí, obráběcích strojů, dalších výrobních zařízení, nástrojů, potrubí a dalších kovových výrobků. Každý rok koroze zničí asi 13 milionů tun kovu.

Antikorozní ochranná opatření pro kov mají zabránit a zpomalit tento negativní proces. Svět na to podle NACE International utratí ročně více než 2,5 bilionu dolarů. Jak ukazuje praxe, kovové výrobky jednoduše nemohou sloužit bez zvláštních ochranných opatření po dlouhou dobu

Příčiny koroze kovů

Hlavními „viníky“ koroze jsou vlivy přírodních faktorů – voda a vysoká vlhkost, vysoká teplota, kyselé látky obsahující sírany a chloridy, částice různých látek suspendované ve vzduchu, soli, průmyslová maziva.

Druhy koroze kovů

V závislosti na tom, k jakým reakcím na rozhraní mezi kovem a prostředím dochází, existují tři hlavní typy koroze.

1. Chemická reakce se vyvíjí, když kov přijde do kontaktu se solemi nebo suchými plynnými sloučeninami. Pozoruhodným příkladem je kontakt spodku auta se solí, kterou se v zimě sypou silnice v Rusku. Na strojních součástech se tvoří vrstva sodných a draselných solí, korodující ocel a jakýkoli jiný kov.
2. Elektrochemická reakce se vyskytuje při kontaktu s vodou. Je častější než jiné druhy.
3. Biologická (biokoroze) je, když je povrch kovu zničen mikroorganismy nebo radioaktivním zářením.

Podle formy léze může být koroze důlková, když se uvnitř kovu objeví úzké, hluboké otvory při zachování celistvosti povrchu. Častěji je pozorován u výrobků vyrobených ze slitin hliníku a nerezové oceli.

Druhým typem je stejnoměrná koroze, která se na povrchu kovu objevuje ve formě stejnoměrné vrstvy usazenin. Třetí je štěrbinová, která pokrývá oblasti s malými prohlubněmi, kde se hromadí vlhkost. Čtvrtý je interkrystalický, vyvíjí se v zrnité struktuře kovu, což vede k místnímu poškození. Rozlišuje se také korozní praskání, kdy se pod vlivem agresivního prostředí v kombinaci s konstantním nebo periodickým vysokým zatížením objevují trhliny v kovu.

Způsoby boje proti korozi

K ochraně kovů před korozí se dnes používají různé metody. Volba je určena provozními podmínkami kovových výrobků, včetně klimatu regionu, vlastností samotné kovové konstrukce, jakož i kompatibility antikorozní kompozice a zpracovávaného materiálu a dalších faktorů.

Všechny typy boje proti korozi kovů lze rozdělit do tří hlavních, jejichž cílem je změnit jeden z faktorů:

• vlastnosti samotného kovu;
• environmentální vlastnosti;
• povaha interakce mezi kovovým produktem a prostředím na rozhraní kontaktu.

Změna vlastností kovu, aby se zabránilo korozi

Do této skupiny metod patří legování, povrchové a tepelné zpracování. První dvě lze klasifikovat jako chemické metody. Třetí se týká technologických metod.

Legování zahrnuje zahrnutí chemických prvků do složení kovu během jeho výroby, u kterých je nejméně pravděpodobné, že vstoupí do chemické reakce s kyslíkem. Tyto složky jsou se stoupajícím pořadím chemické účinnosti uspořádány v následujícím pořadí: chrom, měď, zinek, stříbro, hliník, platina.

Další metodou je metalizace (galvanická metoda), kdy je povrch výrobku potažen kovem, který je odolnější vůči kyslíku. Dodává se v jemně rozptýlené formě ve formě ionizovaného proudu. Patří mezi ně zinkování za studena a žárové zinkování.

K ochraně proti korozi lze použít i fosfátování nebo oxalace – ošetření kovového povrchu fosfátovými solemi manganu a zinku, případně kyselinou šťavelovou.

Tepelné zpracování znamená zahřátí kovu na teplotu nad +900◦C. Zpravidla se používá v kombinaci s nasycením povrchu obrobku chromem, dusíkem, hliníkem, křemíkem a dalšími prvky, které zvyšují odolnost kovu proti korozi.

Výše uvedené způsoby ochrany jsou klasifikovány jako aktivní. Patří sem i přeměna struktury elektrické dvojvrstvy – anodizace. Kovový povrch je vystaven konstantnímu elektrickému poli se stanovenými parametry napětí, které jsou voleny v souladu s vlastnostmi kovu. Tím se zvyšuje její elektrodový potenciál a zvyšuje se korozní odolnost vrchní vrstvy. Tato metoda se obvykle používá k vytvoření antikorozní ochrany hliníku.

Změny vlastností prostředí

Parametry prostředí obklopujícího kovový výrobek lze změnit jeho inhibicí, odkysličením, vysušením vzduchové směsi a eliminací agresivních látek – solí, kyselin a dalších.

Pokud je předmět malý, může se kolem něj vytvořit vakuum: ve vzduchu nezůstává prakticky žádný kyslík, a proto je riziko koroze minimalizováno.

Další metodou je vyplnění prostoru kolem kovové části nebo konstrukce inertním plynem (neon, xenon, argon). Tato metoda poskytuje vysoký účinek, ale její použití je poměrně obtížné: je nutné nainstalovat ochrannou komoru a také dostupnost speciálních ochranných obleků pro osoby, které obsluhují kovová zařízení. Obvykle se používá ve výzkumných laboratořích a poloprovozních výrobnách, kde je nutné udržovat speciální mikroklima.

Změna charakteru interakce kovu s prostředím

Jedná se o antikorozní úpravu kovu, pro kterou se používá celá řada metod.

• Ochranné nátěry – laky a barvy, oleje, maziva a tak dále.
• Odstranění katodické polarizace formou kontaktní ochrany proti korozi, elektrického odvodnění, odstranění bludných proudů a podobně.
• Kompetentní návrh kovových konstrukcí, ve kterém je vybrán nejodolnější kov vůči vlivu faktorů konkrétního prostředí, jsou eliminovány mezery, stagnující zóny, kontakt odlišných kovů atd.

K boji proti korozi kovů se široce používají nátěry barev a laků. Dnes se tato možnost používá obzvláště často. Používají se speciální organické barvy a laky, jejichž složky nereagují s kyslíkem, stejně jako kompozice s hliníkem. První blokují přístup k O₂. Ty neumožňují korozní destrukci oceli v důsledku přítomnosti chemicky inertního prvku ve složení – hliníku. Kromě toho se používají ochranné fólie a tekutý plast – relativně nové řešení.

Účinnost takové ochrany je ovlivněna kvalitou přípravy kovového povrchu pro nátěr, rovnoměrností jeho aplikace, tloušťkou a pevností vrstvy, vyloučením tvorby vzduchových dutin a dalšími faktory.

Tato metoda se vyznačuje snadnou implementací a nízkými finančními náklady. Účinek je však krátkodobý: v průběhu času dochází k mechanické destrukci povlaku. Je také důležité pochopit, že nátěrové materiály a fólie zabraňují vzniku koroze, ale nejsou schopny jí zabránit, což dává důvod nazývat tento způsob ochrany proti korozi pasivní. Rezavý kov můžete přetřít speciální barvou, která rez transformuje a vytvoří antikorozní ochrannou vrstvu.

Mezi neobvyklé metody patří vysoce viskózní technologické mazivo vyrobené z oxidů železa – Fe3O4. Teplota vzniku této látky je +250-500◦C. Lze jím ošetřit kov, aby nerezavěl. Vytváří na povrchu hustý film, Fe3O4 zabraňuje pronikání kyslíku do kovu a zabraňuje rozvoji tribochemické koroze. Tato metoda se používá v hutních podnicích při procesu vysokorychlostního pěchování slitin a těžko deformovatelných kovů.

Metody odstraňování koroze

Pokud se na kovu již objevila rez, prudce se zvyšuje riziko zničení dílů nebo konstrukcí. Je nutné odstranit korozi, k čemuž se navrhuje použít některou z metod.

• Tradiční možností je ruční mechanické čištění. Povrch výrobku je ošetřen kovovým kartáčem, brusným papírem nebo brusným kotoučem. Můžete to udělat ručně nebo pomocí vrtačky s příslušným nástavcem nebo úhlové brusky. Metoda vyžaduje hodně úsilí a spoustu času.
• Speciální chemické sloučeniny, které reagují s oxidem železa. Tato možnost je relevantní pro výrobky, jejichž tvar je složitý a jejichž povrch je zvlněný. Tuto metodu však nelze použít na výrobky s nekovovými součástmi. Práce s takovými výrobky navíc vyžaduje zvláštní péči, protože mohou být škodlivé pro lidské zdraví.
• Elektrochemická metoda. Kovový výrobek je ponořen do roztoku elektrolytu, připojen ke zdroji elektrického proudu. Proud procházející elektrolytem a součástí způsobí oddělení vrstvy rzi od jeho povrchu. Tato možnost však není vhodná pro všechny kovové výrobky.
• Pískování, tryskání a ultrazvuk čistí kov od oxidu železa a sráží jej z povrchu.
• Suchý led (kryotryskání) – čištění pomocí paprsku granulí suchého ledu. Při dopadu na kov se částice ledu odpařují. Uvolňuje se oxid uhličitý: okamžitě expanduje, zachycuje a odstraňuje rez.

Investice do ochrany kovu před korozí mohou prodloužit životnost dílů a konstrukcí, a tím zvýšit frekvenci jejich výměn.

Maximálního účinku je dosaženo kombinací několika metod. Například pro konzervaci kovových prvků pod vodou se používá kombinace katodické ochrany a povlaků. Antikorozní ochrana vodicích trysek vrtule zahrnuje použití korozivzdorné oceli, elektrické oddělování odlišných materiálů, katodickou ochranu a nátěrové materiály.