Композиционные материалы

 

 

Металлические покрытия делят на две группы: коррозионностойкие;

протекторные. Например, для покрытия сплавов на основе железа в первую группу входят никель, серебро, медь, свинец, хром. Они более электроположительны по отношению к железу, то есть в электрохимическом ряду напряжений металлов стоят правее железа. Во вторую группу входят цинк, кадмий, алюминий. Они более электроотрицательны по отношению к железу.

В повседневной жизни человек  чаще всего встречается с покрытиями железа цинком и оловом. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой  жестью. Первое в больших количествах  идет на кровли домов, а второе –  на изготовление консервных банок. Впервые  способ хранения пищевых продуктов  в жестяных банках предложил повар  Н.Ф. Аппер в 1810 году. И то, и другое железо получают, главным образом, протягиванием  листа железа через расплав соответствующего металла.

Металлические покрытия защищают железо от коррозии при сохранении сплошности. При нарушении же покрывающего слоя коррозия изделия протекает  даже более интенсивно, чем без  покрытия. Это объясняется работой  гальванического элемента железо–металл. Трещины и царапины заполняются  влагой, в результате чего образуются растворы, ионные процессы в которых  облегчают протекание электрохимического процесса (коррозии).

 

Ингибиторы

Применение ингибиторов  – один из самых эффективных способов борьбы с коррозией металлов в  различных агрессивных средах.

Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах  замедлять протекание химических процессов  или останавливать их. Название ингибитор  происходит от латинского inhibere, что  означает сдерживать, останавливать. Ещё  по данным 1980 года, число известных  науке ингибиторов составило более пяти тысяч. Ингибиторы дают народному хозяйству немалую экономию.

Ингибирующее воздействие  на металлы, прежде всего на сталь, оказывает  целый ряд неорганических и органических веществ, которые часто добавляются  в среду, вызывающую коррозию. Ингибиторы имеют свойство создавать на поверхности  металла очень тонкую пленку, защищающую металл от коррозии.

Ингибиторы в соответствии с Х. Фишером можно сгруппировать  следующим образом.

1) Экранирующие, то есть покрывающие поверхность металла тонкой пленкой. Пленка образуется в результате поверхностной адсорбции. При воздействии физических ингибиторов химических реакций не происходит.

2) Окислители (пассиваторы)  типа хроматов, вызывающие образование  на поверхности металла плотно  прилегающего защитного слоя  окисей, которые замедляют протекание  анодного процесса. Эти слои не  очень стойки и при определенных  условиях могут подвергаться  восстановлению. Эффективность пассиваторов  зависит от толщины образующегося  защитного слоя и его проводимости;

3) Катодные – повышающие  перенапряжение катодного процесса. Они замедляют коррозию в растворах  неокисляющих кислот. К таким  ингибиторам относятся соли или  окислы мышьяка и висмута.

Эффективность действия ингибиторов  зависит в основном от условий  среды, поэтому универсальных ингибиторов  нет. Для их выбора требуется проведение исследований и испытаний.

Наиболее часто применяются  следующие ингибиторы: нитрит натрия, добавляемый, например, к холодильным  соляным растворам, фосфаты и  силикаты натрия, бихромат натрия, различные  органические амины, сульфоокись бензила, крахмал, танин и т. п. Поскольку  ингибиторы со временем расходуются, они  должны добавляться в агрессивную  среду периодически. Количество ингибитора, добавляемого в агрессивные среды, невелико. Например, нитрита натрия добавляют в воду в количестве 0,01-0,05%.

Ингибиторы подбираются  в зависимости от кислого или  щелочного характера среды. Например, часто применяемый в качестве ингибитора нитрит натрия может использоваться в основном в щелочной среде и  перестает быть эффективным даже в слабокислых средах.

 

Применение противокоррозионных  защитных покрытий

Для защиты оборудования и  строительных конструкций от коррозии в отечественной и зарубежной противокоррозионной технике применяется  большой ассортимент различных  химически стойких материалов –  листовые и пленочные полимерные материалы, бипластмассы, стеклопластики, углеграфитовые, керамические и другие неметаллические химически стойкие  материалы.

В настоящее время расширяется  применение полимерных материалов, благодаря  их ценным физико-химическим показателям, меньшему удельному весу и др.

Среди многочисленных полимерных материалов, применяемых за рубежом  в противокоррозионной технике, значительное место занимают конструкционные  пластмассы, а также стеклопластики, получаемые на основе различных синтетических  смол и стекловолокнистых наполнителей.

В настоящее время химическая промышленность выпускает значительный ассортимент материалов, обладающих высокой стойкостью к действию различных  агрессивных сред. Особое место среди  этих материалов занимает полиэтилен. Он инертен во многих кислотах, щелочах и растворителях, теплостоек до температуры + 700^°С и так далее.

Другими направлениями использования  полиэтилена в качестве химически  стойкого материала являются порошкообразное  напыление и дублирование полиэтилена  стеклотканью. Широкое применение полиэтиленовых покрытий объясняется тем, что они, будучи одними из самых дешевых, образуют покрытия с хорошими защитными свойствами. Покрытия легко наносятся на поверхность различными способами, в том числе пневматическим и электростатическим распылением.

В последнее время большое  внимание уделяется получению и  применению комбинированных покрытий, поскольку в ряде случаев использование традиционных методов защиты является неэкономичным.      В качестве комбинированных покрытий, как правило, используется цинковое покрытие с последующей окраской. При этом цинковое покрытие играет роль грунтовки.

Перспективно применение резин на основе бутилкаучука, которые отличаются от резин на других основах повышенной химической стойкостью в кислотах и щелочах, включая концентрированную азотную и серную кислоты. Высокая химическая стойкость резин на основе бутилкаучука позволяет более широко применять их при защите химической аппаратуры.

Данные способы находят  широкое применение в промышленности в силу многих своих преимуществ  – уменьшения потерь материалов, увеличения толщины покрытия, наносимого за один слой, уменьшения расхода растворителей, улучшение условий производства окрасочных работ и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Композиционные материалы  постепенно  занимают  все  большее  место  в нашей жизни. Области   применения   композиционных   материалов многочисленны. Кроме авиационно-космической, ракетной и  других  специальных  отраслей  техники,  они  могут  быть  успешно  применены  в   энергетическом турбостроении,   в    автомобильной    и    горнорудной,    металлургической промышленности, в строительстве  и т.д. Диапазон применения  этих  материалов увеличивается  день  ото  дня  и  сулит  еще  много  интересного.  Можно   с уверенностью сказать, что это материалы будущего.

Необходимость осуществления  мероприятий по защите от коррозии диктуется тем обстоятельством, что потери от коррозии приносят чрезвычайно  большой ущерб. По имеющимся данным, около 10% ежегодной добычи металла  расходуется на покрытие безвозвратных  потерь вследствие коррозии и последующего распыления. Основной ущерб от коррозии металла связан не только с потерей  больших количеств металла, но и  с порчей или выходом из строя  самих металлических конструкций, т.к. вследствие коррозии они теряют необходимую прочность, пластичность, герметичность, тепло- и электропроводность, отражательную способность и  другие необходимые качества. К потерям, которые терпит народное хозяйство  от коррозии, должны быть отнесены также  громадные затраты на всякого  рода защитные антикоррозионные мероприятия, ущерб от ухудшения качества выпускаемой  продукции, выход из строя оборудования, аварий в производстве и так далее.

Итак, к настоящему времени  благодаря изучению механизма коррозии разработаны разнообразные методы защиты от коррозии, выбор которых  определяется природой защищаемого  металла, параметрами коррозионной среды и экономическими соображениями.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ананьин С.В., Ананьева Е.С., Маркин В.Б. Композиционные материалы. Учебное пособие. Часть 2. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2007. – 94с.

 

2. Бутыгин В.Б. Технология металлов и металловедения. Учебное пособие. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 323с.

 

3. Евтушенко А.Т., Огневой В.Я. Материаловедение: Учебное пособие. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002. – 354с.

 

4. Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас. – М.: Высшая школа, 2002.

 

5. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических заведений. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2004.

 

6. Микульский В.Г., Горчаков Г.И., Козлов В.В., Куприянов В.Н., Орентлихер Л.П., Рахимов Р.З., Сахаров Г.П., Хрулев В.М. Строительные материалы / Под ред.В.Г. Микульского. - М.: АСВ, 2000.