Статистика гласит, что каждый год четвертая часть всего мирового металла подвергается действию коррозии. По этой причине немало денег уходит на ремонт металлических изделий, коммуникаций и прочего оборудования. Зачастую выгоднее полностью заменить изделие, подвергшееся ржавчине, чем пытаться отремонтировать его.
Однако существует вещество, замедляющее процесс разрушения — это ингибитор коррозии металла. При ответе на вопрос, что такое ингибиторы коррозии, необходимо выяснить требования к ним, их виды, механизм действия и применение.
Понятие и требования
Ингибитор коррозии — вещество, способное в определенной концентрации приостановить или прекратить процесс ржавления деталей. В состав замедлителя может входить как один, так и несколько элементов, образующих целое соединение.
Эффективность действия зависит от двух показателей:
- коэффициент торможения разрушения металла;
- степень защиты при антикоррозийной обработке.
Основными требованиями ко всем ингибиторам являются:
- моментальность действия;
- ценовая и сырьевая доступность;
- устойчивость при воздействии окисления;
- стабильность действия при воздействии температур;
эффективность действия при минимальной концентрации на поверхности конструкций.
Виды замедлителей ржавчины
В зависимости от типа среды они подразделяются на:
- кислотной;
- нефтяной;
- атмосферной;
- нейтральной.
1. Первый вид ингибиторов применяется в кислых средах в небольших концентрациях. Как правило, не более 5 грамм на 1 литр. Обязательными и активными элементами вещества являются азот, сера, кислород, которые применяются при травлении.
Ярким примером служит травление, при котором удаляется окалина со стали. Минус таких веществ в том, что металл при их воздействии теряет 5% своих свойств.
Видео:
2. В нефтедобыче активно применяются ингибиторы нефтяной среды. Поскольку в нефти присутствуют примеси и сероводород, то и она является сильной коррозийной средой. Для уменьшения агрессивности нефтяной среды в нее добавляют антивоспламенители и смесь парафинообразования. На само изделие, взаимодействующий с нефтью, наносят замедлители на аминной основе, а также вещества, образующие на нем пленку с водоотталкивающим эффектом.
3. Ингибиторы атмосферной коррозии разделяются на:
- летучие;
- контактные.
Летучие средства представляют собой соли органических или неорганических кислот, концентрация которых увеличивается у поверхности детали, и тем самым происходит его защита. К летучим замедлителям относят бензоаты, нитробензоаты, фосфаты, нитриты и другие. Предъявляется особое требование к упаковке, в которой они содержатся. Она должна быть герметичной и непроницаемой.
Контактные ингибиторы наносят на сам металл, в результате чего на нем образуется пленка, не пропускающая влагу. Такой вид замедлителей не отличается высокой испаряемостью с поверхности. Чаще всего в основе используют бензотриазол, являющийся канцерогенным веществом и требующий особой осторожности при работе с ним. Также используются хроматы и серосодержащий каптакс. Этими веществами обрабатывают медь, бронзу, серебро.
4. Ингибиторы нейтральной среды подразделяются на три вида средств:
- образующие плохо растворимые соединения (бораты, карбонат натрия, фосфаты, силикаты);
- с окислительным воздействием (хроматы и нитрит натрия);
- со слабым окислением (например, вольфраматы).
Видео:
Механизмы действия замедлителей ржавчины
Сами по себе вещества не контактируют с окружающей средой. Они взаимодействуют непосредственно с поверхностью металла.
Имеют место два способа взаимодействия ингибитора с металлической поверхностью:
- способ адсорбции;
- способ образования пленки.
При адсорбции летучее вещество концентрируется у поверхности металла и создает защитную среду. Образование пленки происходит при контактном нанесении средства на поверхность детали. В итоге на нем появляется водоотталкивающий слой, препятствующий возникновению ржы.
На электрохимическом уровне ингибиторы воздействуют на материал по трем процессам.
1. Первый процесс — анодное ингибитирование. В качестве замедлителей выступают такие окислители, как нитраты, молибдаты, силикаты, фосфаты, бензоат натрия.
Анодное ингибитирование эффективно в том случае, если в дополнение к указанным соединениям используется кислород. Он в значительной концентрации скапливается у поверхности металла, а соединения формируют защитную пленку. Необходимо, чтобы концентрация анодных веществ не была слишком низкой. В противном случае может пойти обратный процесс, ускоряющий разрушение металлических конструкций.
2. Второй процесс — катодное ингибитирование. Оно менее эффективно, чем действие анодных веществ. Катодные замедлители способны замедлять процесс ржавления за счет создания на поверхности изделий нерастворимых участков из соединений карбоната кальция. Это соединение образуется в щелочной среде. Для этого деталь помещают в щелочь.
Под ее воздействием карбонат кальция выпадает в осадок и формирует защитный нерастворимый слой. Катодные ингибиторы, как и анодные, малоэффективны в кислой среде.
3. Третий процесс — смешанный. Самый эффективный и равномерный способ защиты металла от коррозии, объединяющий в себе действие и анодных, и катодных веществ. Замедлителями смешанного процесса могут выступать полифосфаты, а также силикаты и хроматы.
Где и как применяются замедлители ржавчины
В целом, применение ингибиторов коррозии металлов связано с металлургией, нефтедобывающей промышленностью, а также в сфере производства и ремонта техники. Например, для изделий из бронзы, серебра и меди.
1. Распространенным в применении является Бензотриазол. Это контактное средство эффективно воздействует на медные и серебряные изделия, образуя защитный слой, который плохо растворяется в воде и устойчив при действии высокой температуры.
Бензотриазол эффективен для удаления темных пятен на медных, серебряных и бронзовых изделиях. Обычно используют 3-процентный раствор бензотриазола, нагретый до 50°C. Процесс антикоррозийной обработки будет эффективнее, если указанную температуру держать в течение 20 минут. В раствор помещается деталь, предварительно очищенная от грязи. После очистки, её необходимо протереть тканью. Не стоит забывать, что бензотриазол опасен для кожи. Необходимо работу выполнять в специальных перчатках и очках.
2. Из неорганических ингибиторов чаще всего используются хроматы. Это один из самых доступных в применении препарат. Обработку меди и серебра хроматами можно проводить при помощи катодного тока. Либо без его участия. В таком случае металл помещают в хромовую кислоту на пару минут. В результате на его поверхности появляется водонепроницаемая пленка.
3. Серебро же часто обрабатывают при помощи катодного тока. В этом случае берется электролит, содержащий едкий натр, бихромат натрия и карбонат калия, распределенный на 1 литр жидкости. Получившийся раствор должен быть комнатной температуры. В него помещается изделие, через раствор пропускается ток плотностью 0,1 ампер на 1см2 в течение 1 минуты.
Серебряные изделия можно просто окунать в раствор бихромата натрия. Важно, чтобы в растворе не было примесей. Эффективнее всего будет сочетание двух методов обработки: сначала обработка катодным током, а затем окунание детали в раствор бихромата натрия.
4. Зарекомендовал себя в применении и Каптакс.
В отдельных случаях он оказывается эффективнее Бензотриазола. Этот ингибитор содержит серу. Медь или бронзу достаточно опустить в нагретый до 800C раствор Каптакса на 30 минут. Благодаря этому увеличится устойчивость металлического изделия к коррозии.
Видео:
