Czym jest korozja metali?

Korozja to proces polegający na rozpadzie metali pod wpływem działania czynników zewnętrznych. Korozja metali bardzo często zwana jest rdzewieniem materiałów metalowych - na ich powierzchni pojawia się rudy nalot, czyli rdza. Korozja wnika w strukturę stali i na nią wpływa, prowadząc do uszkodzeń, co bezpośrednio przekłada się na trwałość metalu. Na korozję głównie narażone są metale oraz ich stopy (stopy żelaza, stali, miedzi i aluminium), ale proces ten dotyczy także betonu, drewna, szkła czy tworzyw sztucznych. Co więcej, utlenianie powoduje straty pośrednie obejmujące zagrożenia życia i zdrowia ludzi oraz zagrożenia dla środowiska naturalnego.

Wśród głównych czynników powodujących utlenianie się metali można wymienić takie zjawiska jak: warunki atmosferyczne, wysoka wilgotność powietrza, skrajne temperatury, obecność soli, kontakt konstrukcji metalowej z glebą i innymi materiałami oraz uszkodzenia fizyczne.

Na szybkość korozji wpływa działanie grzybów i bakterii, działania fizyczne oraz kruchość wodorowa.

Wśród rodzajów korozji można wymienić dwie najczęstsze: korozję chemiczną i elektrochemiczną.

• Korozja elektrochemiczna. W przypadku metali, najczęściej dochodzi do pojawienia się korozji elektrochemicznej. Ten rodzaj korozji powstaje na skutek stykania się powierzchni metalowych z wodą, ziemią albo rozpuszczonymi gazami zawartymi w powietrzu. W wyniku korozji elektrochemicznej dochodzi do utleniania się powierzchni metali i powstawania na nich rdzy i innych nalotów.

• Korozja chemiczna. Korozja chemiczna zachodzi w suchym środowisku, podczas kontaktu metalu z gazami i cieczami, które nie przewodzą prądu. Podstawą ochrony materiałów metalowych przed korozją chemiczną jest dopasowanie materiału do panujących agresywnych warunków środowiskowych.

• Korozja mikrobiologiczna. Do korozji mikrobiologicznej dochodzi, jeśli powierzchnia metalu styka się z bakteriami i grzybami. Na procesy korozyjne mikrobiologiczne głównie narażone jest drewno.

• Korozja fizyczna. Jest wynikiem zjawisk fizycznych, takich jak skrajne temperatury, promieniowanie, naprężenia czy podwyższone pole elektryczne. Czynniki te przyspieszają również pozostałe typy korozji.

W zależności od charakteru uszkodzenia rozróżniamy następujące typu utleniania:

• korozja ogólna, która rozwija się na całej powierzchni metalu,
• korozja wżerowa, która tworzy wąskie i głębokie otwory,
• korozja szczelinowa - powstaje w szczelinach, w których dochodzi do nadmiernego nagromadzenia czynników sprzyjających rdzewieniu,
• korozja międzykrystaliczna - pojawia się w miejscach, gdzie materiał ma ziarnistą fakturę i wywołuje uszkodzenia punktowe.

Metody ochrony powierzchni metalu przed korozją elektrochemiczną

Niektóre metale szlachetne, które występują w naturze w postaci niezwiązanej, są całkowicie odporne na korozję, natomiast większość metali podlega rdzewieniu. Techniki antykorozyjne mają za zadanie spowolnienie procesu utleniania. Głównym sposobem na zabezpieczenie metali jest odpowiedni dobór materiałów o odporności stosownej do przewidywanych zagrożeń i dostosowanych do konkretnego środowiska.

Stosowanie powłok ochronnych

Ochrona metali przed korozją to przede wszystkim powłoki ochronne. Metal można pokryć innym metalem, można zastosować powłoki nieorganiczne, takie jak powłoki chromianowe lub emalie szkliste, albo powłoki organiczne, czyli przykładowo tworzywa sztuczne (tworzywa polimerowe) lub farby nawierzchniowe.

Preparaty przeznaczone do powłok ochronnych antykorozyjnych są nakładane na powierzchnie metalowe, aby zabezpieczyć je przed kontaktem z wilgocią i powietrzem.

Malowanie farbą antykorozyjną to technika stosowana zazwyczaj w domowym zaciszu niż w przemyśle. Aby farby antykorozyjne działały skutecznie, należy odpowiednio przygotować podłoże. Ślady rdzy należy usunąć papierem ściernym, potem dokładnie pozbyć się wszelkich zanieczyszczeń i odtłuścić powierzchnię, a dopiero wtedy można przystąpić do malowania. 

Należy jednak pamiętać, że wszelkie środki ochrony antykorozyjnej mogą być szkodliwe dla zdrowia, wobec czego malowanie konstrukcji stalowych należy przeprowadzić w odpowiedni sposób, a także należy zachować wymagane środki ostrożności.

Cynkowanie ogniowe

Jedną z najpopularniejszych i najlepszych metod na zabezpieczenie powierzchni metalu przed korozją, jest ocynkowanie ogniowe, które zabezpiecza metal nawet na kilkadziesiąt lat. Technika ta polega na naniesieniu na powierzchnię stali konstrukcyjnej warstwy cynku. Proces ten odbywa się w bardzo wysokiej temperaturze, pod wpływem której pomiędzy stalą a cynkiem zachodzi reakcja. W wyniku tej reakcji powstaje trwała i odporna powłoka, która ściśle przylega do stali i dokładnie pokrywa wszystkie elementy konstrukcji. Wytworzony układ elektrochemiczny sprawia, iż stal pokrywa się szczelną powłoką, która zapewnia jej doskonałą ochronę.

Cynkowanie galwaniczne

Kolejną metodą elektrolitycznego zabezpieczania metalu jest ocynkowanie wykorzystujące do tego celu prąd elektryczny i substancje pochodzące z elektrolitów. Metal umieszczany jest  w kąpieli galwanicznej, gdzie poddawany jest działaniu prądu pomiędzy elektrodami.

Ochrona katodowa

Ochrona katodowa polega na połączeniu metalu chronionego z metalem mniej szlachetnym, tworzącym anodę ogniwa, natomiast katodą jest element chroniony. Połączenie anody z metalem chronionym wykonuje się przez bezpośredni styk lub za pomocą przewodnika.

Skuteczne zabezpieczenie metali przed korozją

Stosowanie technik antykorozyjnych w dużym stopniu spowolni proces korozji oraz wydłuży trwałość stali konstrukcyjnej. Metoda powinna być dobrana zarówno do rodzaju zabezpieczanego metalu, jak i środowiska, w którym umieszczona będzie konstrukcja.

Foto i treść: materiał partnera