Един от най-широко използваните метали днес е желязото и в частност неговата по-популярна сплав, наречена стомана. Тя се е превърнала в един от най-универсалните материали, използвана в строителството, машиностроенето, автомобилостроенето, добивната промишленост, енергетиката и почти навсякъде в нашето ежедневие.
Стоманата обаче е склонна към корозия.
Корозия по металите-
опит за обяснение на процеса
За да разберем как различните покрития защитават металите, е важно да знаем какво представлява корозията и как тя се причинява. Корозията е естествена електрохимична реакция, която превръща металите в ново, химично по-стабилно състояние. За да възникне корозия, трябва да присъстват три компонента:
- анод (метал, в случая стомана);
- катод (кислород);
- електролитен разтвор (разтворените във влагата от въздуха или дъжда органични и неорганични съеднинения).
По време на корозионния процес желязото в стоманата претърпява реакция на окисление поради наличието на кислород и влага, за да образува хидратиран железен(III) оксид (Fe2O3nH2O), известен като ръжда. За разлика от меката корозия в алуминия, която създава защитен слой, който предотвратява от по-нататъшно окисляване, ръждата при стоманата е люспеста, крехка и лесно се отлепва. Така нова и след това пак нова повърхност от метала се излага на атмосферни условия и причинява по-нататъшна корозия и разграждане. Този непрекъснат процес в крайна сметка води до загуба на дебелина на материала, перфорация (при ламарините) и намален експлоатационен живот на детайлите. Годишно по над 10 милиона тона стомана безвъзвратно се губят в резултат на корозията.
Антикорозионнно покритие
чрез горещо поцинковане (hot-dip galvanizing)
Върху листовата стоманата могат да се нанасят метални покрития, които да осигурят защита в агресивна среда. Металните покрития предлагат два основни типа защита: бариерна защита и в конкретни случаи галванична защита.
Бариерна защита
Когато върху стоманата се нанесе метално покритие, то образува непроницаема бариера (предпазен непорьозен слой), който предотвратява проникването на влага. Това премахва един от основните компоненти, необходими за появата на корозия. Без електролита (влага / вода) не може да се получи окисляване и следователно не може да се образува ръжда.
Цинкът, най-често използван за покриване на стомана чрез поцинковане, реагира с кислорода и влагата в атмосферата, образувайки корозионни продукти, които създават защитен слой, като защитава стоманата под него. Прясно изложеният цинк реагира с кислород и образува цинков оксид, а с вода - цинков хидроксид. Когато цинковият хидроксид реагира с въглеродния диоксид в атмосферата, полученият продукт е цинков карбонат. Тези продукти са устойчиви на проникване на вода и плътно прилепват към повърхността на стоманата, така че тя не може лесно да се отлепи като корозията, образувана върху желязото.
Цинкът обаче е реактивен метал и с времето бавно ще ерозира. Въпреки това степента на разграждане на цинка все още е няколко пъти по-малка от тази на стоманата и следователно значително ще удължи експлоатационния живот на стоманата, която е предназначена да защитава.
Галванична защита
Вторият метод, чрез който металните покрития предпазват стоманата, е като осигурят галванична защита на подлежащата стомана. Чрез допълнителни галванични аноди , формирали се от поцинковането с цинкосъдържаща сплав, се гарантира електрохимична корозия от покритието на стоманата, като по този начин цинковата сплав действа като жертвен слой. В случай че стоманата завършва със срязан ръб, появи се драскотина или е наранена от удар, то цинковото покритие първо ще корозира (ще се жертва) върху незащитената част от стоманата и така ще я предпази от корозия.
Как точно цинкът се жертва в полза на желязото?
Цинкът по своята същност е по-електроотрицателен от желязото /стоманата в галваничната серия. Когато се нанесе цинкосъдържащо покритие, то действа като жертвен анод и подлежащата стомана става катод. Следователно цинкът винаги ще има склонност да корозира първи. Тази галванична корозия ще продължи, докато анодният материал (цинково покритие) бъде напълно изразходван.
Вижте още >> Галванична корозия по металите в строителството
Видове цинкосъдържащи сплави, използвани за антикорозионна защита:
Най –масово прилаганото антикорозионно покритие за стоманена рулонна ламарина с полиестерен финиш е Z225 и Z275 и техните алтернартиви
(цинк) Z225 = (цинк-магнезий) ZM120 = (алуминий-цинк) AZ120
(цинк) Z275 = (цинк-магнезий) ZM140~160 = (цинк-магнезий) AZ150~180
Числата показват количеството от цинкосъдържаща смес в грамове на квадретен метър покривна площ.
Zn (Z)- Горещо поцинковане (студено валцованата стоманена лента минава през вана с разтопен цинк и се нанася цинков слой (обикновено Z225 ~ Z275 или 225 ~ 275 g / m2 от двете страни). След това се изсушава с горещ въздух.
Zn-Mg (ZM) - Цинк-магнезиево покритие (стоманената лента се покрива с сплав от Zn 92%, Al 6%, Mg 2%).
AL-Zn (AZ) - 55% покритие от алуминиево-цинкова сплав (вместо цинк, стоманената лента е покрита със сплав от 55% алуминий, 43,3% цинк и 1,6% силициев диоксид).
Сплавите на AL-Zn и Zn-Mg са по-устойчиви на атмосферни влияния, което означава, че те реагират по-бавно с кислород и влага, отколкото чистото цинково покритие. Това означава, че те ще ерозират по-бавно от Zn покритието и при тях дебелината на защитния слой може да бъде по-малка.
Заключение
Комбинацията от бариерна и галванична защита, която металните покрития предлагат, представялва форма на антикорозионна защита, която няма аналог по отношение на приложението, цената и гъвкавостта. Това е ефективен начин за защита на стомана и други метали от разграждане поради корозия. Тази защита позволява да се използват уязвими метали в редица отговорни приложения, които иначе биха били неприложими.
Автор: Калоян Илиев
Консултант: Татяна Шамренко, KEO SANG UKRAINE LTD.
Снимки и термини от corrosionpedia.com
