1.3.2. Гальванічні покриття
Одним із способів захисту від корозії є нанесення поверхневих гальванічних покриттів. Електроосадження має низку переваг над іншими методами захисту, т.к. воно дозволяє:
• регулювати товщину шару;
• економно витрачати кольорові метали;
• наносити покриття з металів, що мають високу температуру плавлення як хром, нікель, мідь, срібло, платина.
Захисні електрохімічні покриття повинні мати:
• здатність ізолювати виріб від агресивного середовища;
• власною корозійною стійкістю;
• заданими фізико-механічними властивостями.
Вид покриття, його товщина та призначення регулюються ГОСТ 9.303-84, та ГОСТ 9.306-85.
Захисні антикорозійні покриття можуть бути анодними та катодними.
Металеві покриття мають бути непроникними для корозійних агентів. Однак, якщо у металевому покритті є дефекти у вигляді пор, подряпин, вм'ятин, то характер корозійного руйнування основного металу визначається електрохімічними характеристиками обох металів. По відношенню до сталі цинкове покриття є анодним, а мідне покриття – катодним.
Тому спочатку починає руйнуватися цинк. У цьому він захищає від руйнації залізо чи сталь тим довше, що більше товщина покриття, тобто. є протектором (рис. 4 а). Мідь є катодним покриттям щодо заліза, т.к. має потенціал позитивніший. Тому руйнуванню піддаватиметься залізо і більше, ніж вище пористість мідного покриття (рис. 4, б).
Рис.4. Схема, що пояснює дію анодних (а) та катодних (б) по відношенню до основного металу металевих покриттів
1.3.3. Цинкування та кадмування
Цинкові покриття застосовуються для захисту відкорозії деталей машин, трубопроводів, сталевих листів. Цинк – дешевий та доступний метал. Він захищає основний виріб механічним та електрохімічним способом, тому що за наявності пір або оголених місць відбувається руйнування цинку, а сталева основа не корродує.
Покриття з цинку займають домінуюче становище. За допомогою цинку захищають від корозії приблизно 20% всіх сталевих деталей і близько 50% виробленого у світі цинку витрачається на гальванічні покриття.
Цинк знайшов широке застосування як захисне покриття залізних та сталевих виробів. Цинк-легкоплавкий (Tпл = 419 ° С), м'який і маломіцний метал. ГДК у воді - 0,01 мг/л. Стандартний електродний потенціал цинку Zn 2+ + 2е = Zn дорівнює -0,76 В.
У 3% розчині NaCl електродний потенціал цинку дорівнює -0,83 В.
Рис.5 Вплив рН на корис.6.
розію Zn. Вплив температури
на швидкість корозії Zn
Цинк має максимальну стійкість в інтервалі рН між 9 і 11 (рис. 5). Застосування цинкових покриттів нераціонально, якщо рН середовища помітно менше 7 або більше 12 через посилення корозії цинку.
У воді цинк стійкий до 55°С (рис. 6). Швидкість корозії різко підвищується зі збільшенням температури і досягає максимуму при 70 ° С, а потім знижується. Спостережувані закономірності пов'язують з тим, що при температурах до 50 ° С і вище 95 ° С, на цинку утворюється щільна плівка з високими захисними властивостями. У інтервалі температур (55-65) °С спостерігається утворення пухких продуктів корозії з низькими захисними властивостями. При 100 ° С продукти корозії ущільнюються, а також відбувається зменшення розчинності кисню в корозійному середовищі.
У чистій та морській атмосферах цинк стійок, оскільки покривається шаром продуктів корозії із гідроксидів.та основних вуглекислих солей цинку. У забруднених SO2, SO3, HC1 середовищах індустріальних районів стійкість цинку та цинкових покриттів помітно знижується.
Цинк використовується для захисту від атмосферної корозії. Застосовується для отримання мідних, нікелевих, магнієвих сплавів у виробництві акумуляторів і як протектор при електрохімічному захисті залізних сплавів.
Кадмій – сріблясто-білий, м'який метал. Щільність дорівнює 8,65. Стандартний електродний потенціал кадмію Cd 2+ + 2е = Cd дорівнює -0,40, а стаціонарний потенціал в 0,5н. розчині NaCl -0,52 В. ГДК у воді становить 0,005 мг/л.
Кадмій - тягучий і ковкий метал, який легко прокочується в листи та витягується у дріт.
Здатність пасивації у кадмію невелика. Тому в контакті із залізом, що має схильність до пасивації, в більшості випадків кадмій виявляється анодом. Кадмій використовують в основному для нанесення анодних покриттів на сталь та на алюмінієві сплави.
Кадмій подібний до корозійної поведінки з цинком. У нейтральних розчинах кадмій корродує з кисневою деполяризацією. На відміну від цинку, швидкість корозії кадмію зі збільшенням рН знижується.
Внаслідок менш негативного електродного потенціалу кадмій має більшу стійкість у кислих та нейтральних розчинах порівняно з цинком. У лугах він цілком стійкий. Кадмій стійкий до морської води та морської атмосфери. Присутність у газах SO2 та SO3 призводить до швидкого руйнування кадмію. Кадмій використовується для одержання сплавів із міддю. Висока токсичність кадмію обмежує його застосування як захист-
Кадмій має ближчий потенціал до заліза, ніж цинк. Характер захисту кадмієм залежить від корозійного середовища. У вологій атмосфері та у присутності хлор-іонів потенціал кадміюстає електронегативнішим за потенціал заліза і кадмій електрохімічно захищає метал від корозії.
Для цинкування та кадмування запропоновані електроліти, в яких метали знаходяться у вигляді простих солей або у вигляді комплексних сполук. Найбільшого застосування отримали сульфатні електроліти. Їх склад (г/л):
Катодна щільність струму для цинкування 100-400 А/м2, для кадмування - 80-120 А/м2. Температура електроліту для обох процесів-15-30 ° С.