Оксидирование и пассивация железа

Сущность защиты от коррозии состоит в том, чтобы отделить (оградить) металл от воздействия окружающей среды.

Хорошее падежное защитное покрытие должно удовлетворять многим требованиям. Это способность противостоять химическому воздействию окружающей среды. Покрытие должно быть сплошным, хорошо держаться на металлической основе, как в стационарном состоянии, так и при нагрузках в процессе эксплуатации (изгибах, сотрясениях, изменениях температуры и т.д.).

Различают химические покрытия: оксидные – Al₂O₃, FeO, Fе₂О₃; фосфатные пленки Fe₃(PO₄)₂; борридные (Fe₂B, NiB, CrB), нитридные (AlN, Fe₂N₃), металлические (Cr, Ni, Zn, Ag, Pt, Al, Pd, Rh), неметаллические – краски, лаки, эмали. Защита от коррозии посредством окраски дает сравнительно кратковременный эффект, так как слой краски (например, свинцового сурика) сам по себе непрочен. Эмалирование – очень хороший вид защиты от коррозии различной посуды, так как эмаль не поддается не только действию кислорода и воды, но даже сильных кислот и щелочей. К сожалению, эмаль весьма хрупка и при ударе и быстрой смене температур довольно легко трескается. Хороших результатов, но лишь в условиях невысоких температур, можно достигнуть применением полимерных защитных покрытий (например, полихлорвинила, политетрафторэтилена, эпоксидных смол и т.д.).

Металлические защитные покрытия могут быть анодные и катодные.

Анодные покрытия — это такие, которые имеют отрицательный электродный потенциал больше, чем потенциал защищаемого металла. Например, цинковое покрытие на железе:

Е°Zn²⁺/ Zn=-0,763 В; Е°Fe²⁺/ Fe=-0,44 В

При нарушении такою покрытия железо не коррозирует, так как оно является катодом в образовавшейся гальванической паре:

(анод) (-) Zn | раствор | Fe (+) (катод)

Оцинкованное железо особенно хорошо сопротивляется атмосферной коррозии, менее надежны покрытия из алюминия. Очень стойкие и прочные покрытия получаются, при хромировании стали, менее прочные никелевые - они сравнительно легко отслаиваются.

Катодное покрытие - это такое покрытие, которое имеет в данной среде положительный электродный потенциал больше, чем потенциал основного металла. Например, никель (олово или медь) на железе. При нарушении покрытия возникает гальванический элемент, в котором защищаемый металл становится анодом, а покрытие – катодом:

(анод) (-) Fe | раствор | Ni (+) (катод)

В данном случае коррозирует основной металл – железо. Разрушение оловянного слоя приводит к быстрому развитию коррозии. Достоинством луженых изделий (покрытием оловом) является возможность их использования в пищевой промышленности, так как соединения олова не ядовиты (покрытия цинком или свинцом емкостей, применяемых для хранения или приготовления пищевых продуктов, недопустимы). Лудят чаще всего медные предметы, и тогда гальваническая пара медь-олово всегда приводит к коррозии олова, а не меди, которая менее активна как металл. При лужении железа получают «белую жесть» для консервной промышленности.

Наиболее надежным и универсальным методом борьбы с коррозией является применение легирования (улучшение функциональных характеристик материалов путем введения в их состав небольшого количества специальных добавок). Сплавы стали, легированные хромом, никелем, титаном, ванадием, отличаются исключительной коррозионной стойкостью. Коррозионная стойкость меди возрастает при добавлении к ней бериллия или алюминия. Легирование с целью повышения коррозионной стойкости применяется также для алюминия, которому добавляют молибден, хром или никель.