coroziunea si protectia anticoroziva
TRANSCRIPT
Curs 7
COROZILTNE $I PROTECTIE ANTICOROZIVA
Coroziunea metalelor este procesul de distrugere spontani a metalelor in cursul interacliunii
lor cu mediul ambiant. .
pentru majoritatea metalelor aflate in condilii atmosferice, starea elementari este
termodinamic nestabila. Tendinga metalelor de a trece in stare ionici (coroziune) diferd mult de la un
metal la altul gi se poate "*u"i"n"u
din punct de vedere energetic prin varia4ia de entaipie liber[,
AG ce insofegte procesul.' i" *"aifi atmosferice, deci in prezenla simultani a oxigenului qi a umidit[1ii, la pH = 7,
numai Au, p! Ir gi pb sunt termodinamic stabile, de aceeaele se pot gdsi qi in stare nativi"in scoar,ta
terestri. Ele se numesc metale nobile gi pentru procesul de ionizare sau dizolvare au AG>O.
Majoritatea metalelor se caracteriieazdprin valori negative ale entalpiei libere qi se gdsesc in
naturi numai in stare combinati-Stabilitatea termodinamic[ sau locul elementului metalic in seria tensiunilor constituie criterii
destnl de aproximative pentru caractenzarea rezistenfei la coroziune.
Astfel, conducindu-ne dupd valoarea potenlialelor normale standard sor'*,tn Al ar trebui si fie
mai reactiv decit Zn, iar Cr mai reactiv dectt Fe. Practic in condifii atmosferice, se constati
contrariul: Al qi Cr sunt mai stabile decdt Zn respectiv Fe, Al qi Cr manifest6nd o stabilitate mai
mare in HNOr decfit Cu, metal seminobil. Prin urmare, termodinamica fumizeazi doar date despre
obstacolele intilnite in drumul reacliei qi implicit viteza reacliei.
Dup[ mecanismul de desfrqurare a procesului de coroziune, se pot distinge trei tipuri'de
coroziune : electro chimi cE, chimicd qi biochimici.Coroziunea electrochimicd ascultd de legi ale cineticii electrochimice qi are loc cu o generare
paraleld de curent electric.Corozignea chimicS se desf*agoari dupd legile cineticii chimice, care guvemeazd rcacflile
chimice eterogene gi nu este asociati cu generafe de curent electric.
Coroziunea biochimicd este cavzatd de activitatea vitald a unor microorganisme,
metalul ca mediu de culturd sau eleimind produqi ce ataci metalul.care folosesc
Dupb mediu, coroziunea poate avea loc in gaze,inneelectrolili, in electrolili, in sol etc.
Yiieza de coroziure se poate exprima fie prin raportarea pierderii de masdbla unitatea de
suprafa!6 gi timp (g/cm2s, *g/d*tro*, g/*th;, ne prin densitatea curentului de coroziune (A/cm2).
COROZII-INEA CHMICA
Metalele se corodeazd in urma contactului direct cu solufii de neelectrolili sau cu gaze
agresive, in lipsa umiditdtii qi mai ales la temperaturS ridicat[. Olelul incandescent in aer se
corodeazi chimic, hidrogenul cald gi sub presiune corodeazd selectiv olelul carbon iar aluminiul este
putemic atacat chimic de tetraclorura de carbon. Distrugerea corosiv[ nu se produce pdn[ lacotrrrr-u.ea totald a metalului, deoarece produsele de coroziune (oxizi, cloruri, sulfali, etc.) rimdn
de obicei la interfala metal/mediu agresiv form6nd pelicule de coroziune. Acestea izaleaz1" metalul
de mediul agresiv, asigurdndu-i o protecfie eficace chiar in straturi invizibile. O distrugere rapid[ are
V
loc nurnai dac[ prochrpri de colozlune srurt volatrli (oxclarea nrolibdenulur la temperatun matr.
combiqarea halogenrlor cu ofelul la 500"C) sau snnt solubifi in rneditrl dat
Oxrdarea metalelor gi aliajelor rnetalice la ternperaturd ridicatd decurge dupi ecualia generald.
nM*nrll20) MuOo,
T a rn t o tl i t t c r n t i c i-rn r o : i r r t t i i c' h i m i c' c
Corozrunea metalelor in gaze este posibili telnoduramic nurnai c6nd are loc o scidere a
entalpiei libere de reacfie a sistemului in condifii izoterm-izobare. Astful. dacd AG < 0. procesele de
coroziune decurg spontan. AG>0 sunt procese imposibile. AG:0 sistegnrl se afld in echrlibm
Fenomenul de oidare este un proces exoterrn, care turde sf, transforme metalul in oxzrisii.Coroziunea rnetalelor in mediul gazos depurde de presiunea par.tiali a cornponentulur agresiv.
Prin compararea acesteia cu tensiunea de disociere a produsului de corozrune se poate aprecla
stabrlrtatea metalului in rnediul respecttvCine tica coroziuneii chimiceGrosimea peliculelor de coroziune depinde de temperaturd gi durata expunerii.in funcgie de aceste4 metalele pot fi grupate astfel:1.- metale care se oxideazd dup[ o lege liniard cu o vitezl constanti in timp: dyldt : C unde: z
- grosimea peliculei, t- timpul de oxidare, C-constanti de material. Prin integlare oblinem:y:A+C'tMetalele care se oxideazi dupi o lege liniard nu pot forma pelicule protectoare pentru ci se
volatilizeazd sau nu sunt continue.2.- metale la care viteza de creqtere a peliculelor oxidice se supune unei legi parabolice de
forma: dy/dt : C't/y prn integrare se obliney2 : C' t pentru oxidarea unei suprafete fir[ oxizi.Pe suprafala
-aclstor metale se formea[ pelicule continue, protectoare. in acest mod se
oxideazd fierul intre 500-11000C qi Cu intre 300-1000 0C.
3.- metale la care cregterea peliculelor se face dupd o lege logaritmic6 de forma. dy/dt:C/evsauJ, : lnC't
Aceastd lege descrie oxidarea aluminiului, cromului, siliciului gi zincului la diversetemperaturi. Aceste metale se oxideaz[ cu viteze foarte mici deoarece pe suprafafa lor se formeazdpelicule protectoare termorezistente. Peliculele de protecfie trebuie si fie de-o anumit[ grosime,stabile, aderente gi compacte frrd pori gi fisuri.
Factorii care influenleazd coroziunea chimicd sunt'. natura gi compozilia fazei metalice gi aagentului agresiv, temperatura, durata, deformaliile gi incluziunile superficiale ale metalului, itezade deplasare a mediului corosiv.
Coroziunea in condi{ii specificeCoroziunea metalelor tn gaze industriale Ia temperaturi ridicateSub acliunea gazelor industriale (oxigen, hidrogen, azol amoniac, vapori de api, oxid gi bioxid
de carbon) la temperatur6 inaltd metalele qi aliajele se distrug prin decarburare, fragilizare, nitrurare,cre$tersa fontelor, etc. Decarburarea superficiald este un renlJtat al descompunerii cementitei(Ferc):
Fe3C + l/2 Oz<> 3Fe + COFezC +ZHz<> 3Fe + CH4
Fe:C + HzO <+ 3Fe+CO+HtFerC + COz e3Fe +2COAcest proces are loc prin difuziunea carbonului din interior cdtre suprafala metalic[.
Decarburarea produce micqorarea duritali superficiale gi sclderea rezistenfei sale la uzur6. Acestfenomen nedorit se evitd prin incilzirea in medii protectoare gi prin alierea cu Al, Ti, V, Zr, Cr, Ni.
Creqterea fontelor este procesul de oxidare intemd prin care agentul oxidant pdtrunde la limita
dintre cristalele qi incluzignile de grafit gi formeaz[ produqi de coroziune voluminoqi.
Hidrogeni in condigii de temperaturd qi presiune ridicatd corodeazl ofelul 9i Cu determinAnd o
fragilitate de hidrogen conf. reacliei:
Fe3C + ZHz-+ CFI++ 3Fe
Gazul metan gi hidrogenul format se separi la limita grlunfilor cristalini, cteeazd presiuni
inteme loeale ridicaie, producand micgorarea coeziunii metalului gi ca urmare metalul devine fragil
gi, se fisure az6. C.orozirxtea prin fragilizare cu hidrogen poate fi diminuati prin addugarea unor
elemente ca: Ti, Cr, Zr, Mo, W, V ce micqorcazd difuri*.u hidrogenului qi formeazd carburi
stabile.Metalele qi atiajele se pot coroda deasemeni in atmosferi, in sol, in medii microbiologice qi in
prezen!a solicitdnlor mecanice.
/-X conozILiNEA ELECTRocHIMIcA
Coroziunea electrochindcd reprezinti atacul distructiv , exercitat asupra metalelor 9i aliajelor
de c6tre mediul corosiv, prin intermediul unor reacgii electrochimice care implici un transfer de ioni
gi electroni sub influenfa unei diferenfe de potenfial electric'procesul electroclimic presupune desflpurarea &doud reaclii paralele pi simultane:
- o reaclie anodic[ de ionizare (oxidare) a metalului:
M-+M2*+ze_- o reaclie catodicd de preluare a electronilor rimagi prin trecerea ionilor in solulie
(reducere). Agenrul capabil s5 se ieducd (si accepte electroni) are un potenlial de echilibru mai
nobil dec6t al metalului gi se numeqte depolarizant: D + ze -+ D.z.e-
Procesul catodic poate fi:
- in mediu acid: cu reducerea ionilor de hidrogen:2I{ +Ze--->Hz
- in mediu alcaiin: cu reducerea oxigenului dizolvat in electrolit: A2+2H2O+4e-+4OIf
- in mediu neutru: cu reducerea unui oidant: Fe 3* + e- ->Fe 2* (in solugii oxigenate)
Cu'* + 2e- -+Cu (in solulii de cianuri qi amoniac).
Termodinamica coroziunii electrochimice - ln contact cu mediul ambiant toate metalele
sunt instabile termodinamic qi au tendinfa de a trece in stare ionici caracteizati de variagra entalpiei
libere (AG).tn termeni electrochirnici, varialia entalpiei este echivalenti cu lucrul electric efectuat de un
echivalent gram ioni:AG : - z'F 'E unde: E - tensiunea electromotoare a pilei in care se rcaJrzeazl reversibil reac$a
anodic[ qi reaclia catodicl.Dacd se noteazd cu E" potenfialul de echilibru a metalului ?n solugia considerati 9i cu Eo
potenlialul de echilibru aI reacpiei catodice in aceeaqi solufie, se poate scrie: E:E.-E. $i inlocuind
mai sus se obline E"( Eo adic[ coroziunea electrochimici a unui metal poate avea loc dacipotenlialul de echilibru al metalului in solu{ia datd este mai electronegativ decit potenlialul de
echilibru al unui depolarizant aflatin solufie.Practic, pentru a aprecia dacd un metal se poate coroda intr-un mediu dat, se compard
potenlialul normal al metalului (tabelat) cu potengialul de echilibru al reacliei catodice (tabelat)
Pentru rezultate precise se calculeazi cele doud potenflale pentm condiliile concrete.
Starea suprafelei - creqterea gradului de prelucrare a suprafelelor (rugozitatea), mireqte
rezistenla la "otoii,nte
in special ir perioada initiatq mai ales in cazul coroziunii atmosferice.
Aceasta se datoreaz[ eliminarii unor gradiengi de concentralie qi peliculelor formate pe suprafala fin
prelucrat[ ce sunt mai compacte gi protectoare.
Oxigenul molecular - in piactici se intdlneqte coroziunea datorat[ varialiei concentraliei
oxigenulii de-a lungul suprafeleimetalice denumiti "coroziune prin aerare diferengiatf'. Gradienlii
de tncentragie ai oxigen.rlrri r*t creafr fie ca efect al distanfei de sursa de aprovizionare cu oxigen,
fie ca efect al tempeiaturii neuniforme, fre prezen,tei unor depozite de produqi de coroziune pe
anumite pgncte ale suprafefei. Acest tip de coroziune apare la metalele in contact cu apa sau la cele
unde: W- energia de activare a sistemului qi A - constanta lui Arrhenius. Creqterea temperatunl
produce intensificarea reacgiilor electrochimice ale procesului de coroziune gi micqoreazdpolaJjzafta
be concentralie a reacgiei catodice, accelerand difuzia agentului depolarizant qi a ionilor in soiugie.
Wteza de curgere - a solulei agresive influenfeaz[ mdrimea distrugerii suprafelelor meta]ice
care lucreaz6 in contact cu lichidele in migcare. Intensificarea coroziunii cu creqterea vitezei de
curgere a mediilor agresive se face pe seama m[ririi cantitSlii de oxigen. La viteze mari de curgere
se distrug peliculele de proteclie de suprafala metalului.Pasivitatea metalelorPasivitatea este starea de rezisten
M+nIfO<+M 2* .nHzO*2. e-
in punctul A incepe sd se formeze pelicula de oxid protector, printr-o reacgie de forma:
M+nHzO-+MO#2nIf +2n. e-
Cu toate ci metalul nu se acoperd sesizabil cu o peliculd de proteclie, totuqi incepe frinateaprocesului de dizolvare anodic6 gi curta se abate de la dependenla logaritmicd.
ln punctul B tendinla de creqtere a vitezei procesului de dizolvare a metalului, ca urnare a
deplaslrii potenfialului spre valori electropozitive este egald cu tendinla de fr6nare a cestui proces,
datoritA fo rmdrii p eliculei protectoare.Dupd punctul B viteza cregterii peliculei protectoare deplqegte vrteza dizolvdrii anodice a
metalului qi are loc sciderea curentului anodic la o deplasare micd a potenfialului spre valori mai
pozitive. in punctul C intreaga suprafa{i este acoperitd cu o peliculi de oxid, s-a instalat depLin
starea pasivi gi viteza procesului anodic nu mai depinde de potenfial, menginindu-se la vaiori extrem
de scdzute (Io*). DupX atingerea potenlialului de degajare a oxigenului (Es2), curba de polarizare
anodicd prezint[ o creqtere, datorite descircdrii ionilor hidroxil. Parametrii ca"re caracteiznazd starea
de pasivare sunt: densitatea curentului critic de pasivare (In), potenfialul de pasivare (Eo)" curentul de
dizolvare in stare pasivi (Ip*) $ mdrimea domeniului de pasivare. Pentru practicb este util ca
valoarea curentului de dizolvare in stare pasivi s6 fie cit mai micl iar domeniul de pasivare si fie citmai mare.
PROTECTA ANTTCOROSIVA
1. APLICAREA DE STRATURI METALICE PROTECTOAREl-.1. Depunerea electroliticn (galvanic[) - obiectul de acoperit constituie catodul gi se leagi la
polul pozitiv al sursei de curent. Anodul poate fi executat dintr-un metal neatacabil in condiliile de
lucru (electroltzd cu anod insolubil) cum este la cromare. Alteori anodul este alcituit din metalulacoperirii qi se dizolvi in timpul electrolizei (metoda cu anod solubil), depunindu-se pe catod cum
se intimpld Ia cuprare, nichelare, zincare.Electrolitul (baia de electrolizl) conline un compus al metalului care se depune (in concentralie
bine determinati), substan,te tampon (pentru menpinerea constantd a aciditilii solugiei), substanleanorganice pentru mirirea conductivitilii precum gi adaosuri speciale pentru a imbundt6liporozitate4 aderenl4 luciul sau structura stratului protector. Calitatea acoperirii depinde de finisareasuprafelei gi de parametrii de lucru: compozilia electrolitului, densitatea de curent, temperatura,agitarea solugiei qi miqcarea electrozilor. Regimul de lucru odatd stabilit trebuie respectat rigurosdeoarece existi o interdependenli intre diferili factori care influenfeaz[ procesul de electrod.
Procese de electrod in cazul cuprlrii sunt:K: Cu 2*+ 2e--+CuA: Cu - 2e--+Cu 2*
La depunerea stratului de crom au loc urmdtoarele reacfii:K: Cr 6*+6e- -+Crzlt +2e- ->H2A: 4OIf -4e'--+Oz+ZHzODurata procesului de depunere depinde de grosimea stratului impus gi se calculeazd cu relalia:
t : 0,6d.y / K-.I.R* unde: t- durata deptrnderii ?n minute; d - grosimea stratului metalic, in pm; y -greutatea specifici a metalului depus, in g/cm3; K* - echivalentul electrochimic al metalului(cantitatea de metal depus[ de unitatea de cantitate de electricitate, in e//\h; I - densitatea de curent,
Y in A/dm2; Ro - randamenrul de curent (raportul dintre cantitatea de metal depusd la catod qi
cantitatea de metal care ar trebui s[ se depun[, conform legii lui Faraday), in o%.
Acoperirile de zinc se depun p. pi"r" din olel pentru a le proteja in condiliile coroziunii
atmosferiie, ?n prezenla umezelii qi a gazelor de ardere, in contact cu produsele petroliere sau cu
solulii alcaline de concentralie mic[ gi medie. Electrolilii cu cianuri asigur[ o microstructuri
cristalini fin6 a depunerii gi o grosime uniformi a stratuiui dar pot fi inlocuili cu electrolili pe baz[
de zincat care au o putere de pitrundere apropiatd-
Acoperirile ie cadmiu au proprietili asemdndtoare celor de zrnc . Au o rezisten!1 bun[ la
coroziune in atmosferd umed6, in upu de mare, in prezenla bioxidului de carbon, a hidrogenului
sulfurat gi a gazelor de ardere. Oepunerile de cadmiu se efectueazlin electroligi acizi qi cianurici.
Acopel.i.rite de nichel se utilizeazi pentm aspectul decorativ gi al rezistenfei la coroziune
atmosferic6. Depunerile de nichel suntputemic atacate de acidul clorhidric, sulfuric, azoljc, de clor
qi compuqii sulfului. Acoperirile de nichel se depun din electrolif de sulfat, clorurl qi fluoroborali.
Aciperirite de crom se caracterizeazlprin rezistenlE ?naltd la coroziune, coeficient mic de
frecare, duritate mare qi rezistenld lauzur6. Cromarea decorativ protectoare reprezintd un sistem de
acoperire cu mai multe straturi d.pure galvanic pe suprafefe de o!el: cupru-nichel-crom. Cromul se
depune catodic din solulii ale combinaliilor cromului hexavalen! prin electrolizd cu anozi insolubili
fabricali dintr-un aliaj plumb-stibiu.t.Z. Acoperirea prin imersare la cald - este metoda cea mai economici pentru oblinerea unei
depuneri relativ groase. Obiectul de acoperit, dupd o pregdtire preliminard (sablare, decapar;,
degresare) se imerseazd intr-o baie cu metal topit gi dupi scurt timp se scoate gi se r[ceqte in aer. In
timpul procesului, stratul superficial al metalului de acoperit formeazd o serie de aliaje cu metalul
protector ce asigurd aderenla stratului depus. Pe aceast[ cale' se obfn straturi din metalg ]$o.{. ,-
fuzibile: Zn, Sn, Cd, A1, Pb. Dezavantajele procesului sunt legate de obfinerba unor depiineri -:
neuniforme ca grosime, nu se pot pielucra piese de dimensiuni mari, repere cu orificii inguste sau cu
filet precum gi piese din ofeluri ce se modificd structural la temperatura de imersare.
1.3. Metalizarea prin pulverizare - se realizeazipnn pulverizarea metalului protector, sub
form6 de particule fine, pe suprafafa fierbinte a obiectului cu ajutorul aenrlui comprimat. Metalulpulverizat este relinut mecanic pe suprafala piesei sub forma unor depuneri aderente, grosiere 9ilipsitS de pori. inainte de acoperire, piesele se degreseaz[ gi se sableazd pentru a refine particulele
fine de metal. Metoda are avantajul c[ se poate aplica qi pe teren.1.4. Placarea - se realizeazdprin aplicarea de foi de metal rezistent la coroziune pe suprafala
ce trebuie protejati, aderenfa dintre cele doui metale se asiguri prin presare, laminare sau sudare.
lnainte de placare, suprafelele de contact trebuie degresate gi decapate. Sub influenla presiunii gi
temperaturii, aderarea celor dou[ suprafele este ridicati datoritd difuziei celor <ioui metale. Uneoriplacarea se face pe ambele par,ti ale obiectului (placare tip sandwich). Placarea este unul dintre cele
mai eficace procedee de protecpie, deoarece stratul metalic este neporos gi asigurd o bund rezistenldmecanici gi la coroziune. Ansamblul placat poate fi prelucrat ulterior.
15. Acoperirea prin difuzie (cementarea) - se face prin tratarea termochimicd a suprafelelormetalice , modificdndu-se compozilia chimici a metalului de bazi prin difuzia unui element
oarecare. (a se vedea tr. tch. de la $tiinla Metalelor).2. Straturi protectoare pe bazi de compugi anorganici - procedeul se bazeazdpe conversia
stratului metalic superficial in produqi greu solubili ai metalului (oxizi, fosfali, cromafi, nitruri) sau
prin placarea construcriilor metalice cu produse ceramice. Aceste straturi asiguri o bund rezistenld lacoroziune gi cresc proprietdlile fizico-mecanice ale suportului.
2.1. Oxidarea metalclor feroase pe cale chimicd (brunarea)- se realizeazdpirt reaclia dintre
aliaj qi hidroxidul de sodiu, in prezenla unui oxidant (NaNOz sau MnO2). Durata oxiddrii este cu atflt
mai scurti cu cit confinutul de carbon este mai mare. in urma tratamentului, pe suprafala pieselor se
formeaz[ o pelicul[ rmiformS, aderenti gi continuS, constituiti din oxizi din care predominant este
Fe:O+. Pe ogelul carbon pelicula este de culoare neagr6, pe font[ gi oplurile cu Si este maronie iar pe
olelurile aliate are nuanle violet ro$cat. Piesele brunate se pasiveazd prin imersie intr-o solulie
diluati de anhidridd cromici (1-2gnCro:).2.2. Straturi protectoare oblinute prin fosfota,Fe - se aplici pe ofel, zinco cadmiu, magneziu
gi aluminiu pentru:- obginerea unei pelicule protectoare;- ca substrat Pentru voPsire;- pentrt realizareaunei finis6ri decorative;
Procedeul const[ in formarea pe suprafafa meta]ici a unui strat de cristale fine de fosfalimetalici insolubili. Reaclia generald este urmltoarea:
Fe + 3Zn(H2PO+)z -->Zn:POq)z+ FeI{PO+ + 3H:PO+ + Hz
Acoperirea se realizeazd prin imersare, pulverizare sau pe cale electrochimicd. Stratul obpinut
este stabil, are duritate mare, este fragil gi rezisti la temperaturi de 200"C. Se fosfateaz[ cilindrii,segmenfii gi fusurile de arbori de la autovehicule gi avioane.
2.3. Straturile de enuil- sunt acoperiri ceramice foarte eficace. Emailul este o mas[ sticloasS,
deseori opac6, obfinut[ prin topireala I200-1300"C a rocilor naturale (nisip, argilS, feldspat) cu
fondanli gi oxizi metalici (de Cu, Ni, Cr) pentru culoarea dorit6. Stratul de email este rezistent lagaze fierbin1i, acizi minerali qi organici, solugii de sdruri gi solvenli organici..Se emaileazdpiese de
tipiil: autoclbve, reactoarJ, schimbltoare de clldurl pentru sulfonare, carbonatare, clorur[ri,polimeriziri, etc. Strahrl de email es:te-emant, nerezistent la gocuri mecanice gi termice, sub acliunea
clrora se fisureazi- Tehnologic, se aplicd mai intii un strat de email de bazd (grund) care aderd
perfect la stratul metalic suport qi suporti bine diferenga dintre coeficienlii de dilatare. Peste acesta se
aplicd un strat de email de acoperire, care asigur[ culoarea, rezistenla chimic6 gi rezistenla la uzur6.
Compozitia sa este diferitd de cea a grundului:60-69Yo SiOz, max. SYoB2Oz, diverse fluoruri gi TiO2pentru abginerea culorii iar ca fondanfi se adaugd oxizi alcalini gi alcalino-pdmAntoqi.
3. Sh'aturi protectoare pebazd de compupi organici -3.1. Acoperiri cu materiale peliculogene - din punct de vedere ai compoziliei sunt: uleiuri
vegetale, deriva,ti celulozici, raqini naturale gi sintetice, cauciucuri qi elastomeri. Lacurile suntderivali celulozici, rdqini naturale sau sintetice in solvenli organici volatili. Sunt incolore sau slab
colorate care dupd uscare dau pelicule transparente gi lucioase. Vopselele sunt sisteme disperse de
pigmengi gi materiale de umpluturd in diferite substanle peliculogene. Dupd natura lor pigmengri potfi:
- anorganici naturali (roci sau minereuri ca baritini, creti, etc.);- pigmenli metalici (oxid de zinc, TiOz, galben de crom, albastru de fier, miniu de
plumb, pulbere de aluminiu sau bronz, etc.);- pigmenli organici naturali qi sintetici (indigo, pigmenlr azoici, etc.).
Solvenlii sunt substanle organice Iichide gi volatile care dizolv[ substanfa peliculogeni qi se
evapori in timpul form5rii peliculei.Grundurile sunt dispersii de pigmenfi qi materiale de umpluturd in uleiuri sau lacuri. Ele
formeazd straturile de baz[ care realizeazi aderenla dintre suport qi celelalte straturi ale peliculeiaplicate. Tehnica de aplicare cea mai modernd a acestor materiale este "pulveizarea in c6.mp
electrostatic". Aceasta se bazeazd pe ionizarea in c0mp electrostatic a pulberii qi proiectarea ei pe
suprafata metalic[ incarcati cu sarcind electricd de semn contrar. in a doua fazd, sffatul pulverulent
adlrent'depus este topit qi rigidizat intr-un cuptor de ardere qi formeaz[ un strat de material plastic
omogen.3.2. Ciptugeli din materiale plastice - sunt folosite folii, pl6ci sau blocuri, care se aplic6 pe
suprafafa ^ridi.a cu ajutorul unor adezivi cu interire la cald sau rece. Materialele plastici sunt:
poii"lo*tu de vinil, polietilen4 polieter clorurat, polipropileni, rdqini fenolice, siliconice , teflon,
etc. Cdphqelile trebuie sI respecte urm[toarele condilii:bund aderen!6la metalul suPort;
- suprafatE neted6 9i rezistenld la abraziune;- si nu contamineze materialul sau substanla din recipient;
- duratS indelungat[ de funclionare;- cost de aplicare redus.
Foliile din policlorur[ de vinil sunt cele mai utilizate deoarece asigurl o buni rezistenli
chimici qi durabilitate la atacul acizilor, alcoolilor, sSrurilor dar o slabd rezistenlila solvenli.
4. Protec{ia anficorosivi prin tratarea mediului agresiv4.L. Modificanea valorii pl{-ului solu{iei agresive - influenleazd procesele de coroziune in
doui modun:- deplaseazd potenfialul de desc[rcare a ionilor de hidrogen spre valori mai electronegative 9i
ca o consecinld reaclia catodici este frAnatd;- creeazdcondilii favorabile pentru formarea de pelicule protectoare.
Pentru metalele nobile ca Au, Pt, viteza de coroziune este independenti de pH qi are o valoare
foarte mic6. in practicd se tinde si se menlinI pH-ul soluliilor in domeniul 7,A-'7,5 in care metalele
surit stabile. Menfinerea pH-ului in domeniul neutru pentru recipienli inchigi (cazute, relele de
termoficare) se realize az6"prrn ad[ugarea de reactivi chimici c0t qi prin eliminarea oxigenului qi COz
din ap[.4.2. indeplrtarea unor sirui din solu{ie - s5rurile pot intensifica dizolvarea metalelor
deoarece mlresc conductibilitatea mediului qi a curentului de coroziune. Prezen[a clorurilor in apa
cazanelor cu aburi este periculoasi deoarece aceste s5ruri pot duce la formarea acidului clorhidricputemic corosiv pentru olel:
MgClz + 2I{zO + Mg(OH)2 + zHClCaClz+ 2I+O +Ca(OH)2 + 2HClAcidul clorhidric reaclioneazi cu fieruI, form6nd clorura feroasi qi apoi hidroxidul feros:
Fe + 2HCl -+FeCl2 +I{2
FeClz + z}IzO -+Fe(OH)2 + zHClAcidul clorhidric foarte corosiv trebuie neutralizat cu carbonat de sodiu. Reducerea
conlinutului de sdruri se realizeazd p.in trata.rea apei cu carbonat de sodiu, tanini, fosfali, amidon,amine, produgi sulfona6i, etc. Un procedeu mai nou de dedurizare a apei este cel care utilizeazischimb[torii de ioni, procedeu mai scump dar mai eficient.
43. tndeplrtarea agentului agresiv - se poate realiza prin indepdrtarea gazelor corosive(oxigen, bioxid de carbon, hidrogen sulfurat, etc.) prin metode fizice sau chimice.
indepdnarea oxigenulu, - in cazul recipienlilor sub presiune mare, concentrafia oxigenului inapi trebuie sd fie zero. Eliminarea oxigenului se realizeazd prin dezaerare termici qi prin striparea cu
gaze inerte. Dezaerarea se bazeazi pe micgorarea solubilitnfii oxigenului in apa, odat6 cu creqterea
temperaturii soluliei, iar striparea constd in redistribuirea oxigenului confinut in apd infre o faz[lichidi qi una gazoasl. Pentru legarea oxigenului se utllizeazi substanle reducdtoare ca: sulfitul de
sodiu, hidrazina bioxidul de sulf, diferiteindep[rtarea totald a oxigenului din apd" ex:
NazSOg +7l2Oz-+NazSO+
amine, sulfatul feros, etc. Procesele chimice teahzeazd
Eliminarea bioxidului de carbon - indomeniul acid, prin dizolvarea sa in ap6:
COz +HzO -+HzCO:
apele industriale COz stabilizeazi valoarea pH-ului tn
in prezenga s5rurilor de calcir:, CO2 poate forma carbonagi
carbonatgl de calciu reactioneazd cu CO2, formdnd bicarbonat:
CaCO: + COz + H2O e Ca(HCO:)zBioxidul de carbon se eliminl odat[ cu oxigenul prin metodele de dezaerare termicl pAnd la
lppm. O alti cale este ridicarea pH-ului la valori peste 8,5 prin adiugarea de alcalii, credndu-se
intenlionat condilii pentru depunereaunei cruste de carbonali ce scade vitezade coroziune.'Eliminarea
hi.drogenulii sulfurat - Hidrogenul sulfurat este un agent agresiv puternic, produce
un atac intens asupra ol"trrtoi in special sub formi de pitting. Sulfura de fier care se formeazi se
depune pe suprafala -"iul rLri gl par,tile neacoperite sunt mai intens atacate. Eliminarea hidrogenului
suifurat-se rializeazeprin aerare, prin pulverizare, prin injectare fo4at[ de aer sau prin curgerea in
coloane. Tratarea apelor cu un confinut mare de hidrogen sulfurat int0mpini difucultl1i din cauz[ c6
pe misuri ce scade confinutul siu, in solulie pH-ul s[u creqte, determinind trecerea gazului sub
formi de sulfuri solubile.Aite solulii: utihzareade atmosfere protectoare gi utilizarea inhibitorilor de coroziune.
5. Protec{ia electrochimici a construc$ilor metalice5.1. Protec$a catodici - este metoda de micgorare a vitezei de coroziune la valori neglijabile,
prin deplasarea potenfialului stalionar al metalului de protejat la valori mai negative sau cel pugin
LgrI" cu potenlialul de echilibru al celei mai active zone anodice a suprafelei. Fumizarea curentului
electric pentru polarizare se realizeazd prin dou[ procedee:
- conectarea structurii ce trebuie protejati la polul negativ al unei surse de curent continuu 9i cu
ajutorul unui electrod auxiliar ce joaci rol de anod se inchide circuitul electric prin mediul corosiv
(procedeul cu sursd exterioari de curent);realizarea unei pile Volt4 prin legarea unui metal mai electronegativ (anod) la construcfia
protejatd (catod), - (procedeu cu anod de sacrificiu).5.1.1. Protecfia catodicfl cu sursi exterioari de curent - o suprafald metalici in contact cu
mediul corosiv este divizatl in zone catodice gi zone anodice gi poate fi privit6 ca un elementgalvanic in scurtcircuit.
bicarbonapi de calciu. La rdndul sdu,
5.3. lliagramrr de cor'oziirnr prntnl;rielplei[lr:a Fio.tectiei ct:totlice,
Fig- ;r.l:i. Schi':rra (!e plincipi[ a lnei irrsta-Iaiji rle pRrlrciil L':rtodici cll iulert eliieriol':,r .- :iiu:i:! rli. r_(rr{1t eent.jtllrlr 1-- i![.r.j ittl]i-i$-l ; J -- Str'ritir!'ri !lir )rolrjlLri l l --- r:;t[lttli
r i" r, .!li L{ar','{.
10
o
Curentul circulS de la sursl la anod gi de arci, prin mediul corosiv la structura de protejat, care
devine catod qi este polarizatd pane la valoarea de potenpial.
Potenlialul minim de protecfie este valoarea potenlialului la care procesul de coroziune
inceteazS" adic5, valoarea corespunzitoare unei concentralii minime de ioni metalici ?n solupie. Acest
potenpial poate fi calculat pentru 24"C, cu relalia lui Nemst:E =Eo +0p59/z log[M'*]Pentru fier, potenfialul minim de protecfie este:
E=A,443 +A,O|TD log 10-6 :0,62AYIntensitatea minimd de curent necesarl mentinerii unui potenlial de imunitate este dati de
relagia:
L: t-+p.R unde:P- capacitatea ce polarizare azonei catodice;R-rezistenfa mediului coroziv.Intensitatea curentului de proteclie va fi cu atit mai mare cu cit intensitatea curentului de
coroziune este mai ma.re, adic5, cu cit sunt mai agresive mediile care vin in contact cu metalul.Deasemeni, cu cit capacitatea de polarizare a catodului este mai micd gi suprafala lui este mai
mare, intensitatea curentului de proteclie trebuie si fie mai ridicat[.Protec{ia anodici -se bazeazi pe capacitatea anumitor metale de a deveni pasive atunci c6nd
li se aplicd un curent pozitiv, in timp ce potenlialul lor este menginut cu ajutorul unui potenfiostat
intr-un interval de valori, in care pelicula pasivl este stabil[. Metoda se aplic[ mediilor corosive cu o
conductibilitate mare, deoarece intreaga instalalie trebuie sd se polarizpze ctr un curent anodicaplicat. Protecfia anodici este eficienti in condifiile urmitoare:
- metalul trebuie s[ se pasivizezela,palaivare anodiciin lichidul agresiv;- densitate de curent mici pentru menlinerea stirii pasive;- repartizare uniform6 a curentului;- domeniu suficient de mare de potenliale in care metalul se afl6 in stare pasiv6.
11