Восьмой класс → Металлы и неметаллы ↓
Коррозия и ее предотвращение
Коррозия — это естественный процесс, который медленно разрушает материалы, особенно металлы, в результате химических или электрохимических реакций с окружающей средой. Хотя мы часто думаем о металлах, когда обсуждаем коррозию, некоторые неметаллы также могут подвергаться подобной деградации. Понимание коррозии, ее причин и методов предотвращения важно для сохранения материалов, используемых в зданиях, машинах и повседневных продуктах.
Что такое коррозия?
Коррозия — это процесс, в котором материалы, особенно металлы, медленно разрушаются в результате реакции с элементами окружающей среды, такими как кислород, вода, кислоты или соли. Эта реакция образует нежелательные соединения и в конечном итоге ослабляет материал, что приводит к его разрушению.
Пример коррозии железа
Наиболее распространенным примером коррозии является ржавление железа или стали. Железо реагирует с кислородом в присутствии воды, образуя оксид железа, более известный как ржавчина. Химическая реакция описана ниже:
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3Ржавчина появляется в виде шелушащегося, коричневого слоя на поверхности железных предметов и продолжает расползаться, пока не будет остановлена.
Причины ржавчины
Многие факторы окружающей среды способствуют коррозии, включая, но не ограничиваясь, следующие:
- Влага: Вода играет важную роль в процессе ржавления. Она ускоряет ржавление в влажной среде.
- Кислород: Наличие кислорода, особенно в воздухе и растворенного в воде, способствует окислению металлов.
- Соль: Солевая вода, обнаруженная в прибрежных районах, действует как электролит, ускоряющий процесс коррозии.
- Кислоты и загрязнители: Кислотные условия увеличивают скорость коррозии. Загрязнители, такие как диоксид серы, могут образовывать кислоты в присутствии влаги.
Типы коррозии
Коррозия может проявляться в разных формах в зависимости от условий окружающей среды и используемых материалов. Некоторые из распространенных типов:
Равномерная коррозия
Это наиболее распространенная форма, при которой ржавчина равномерно распространяется по поверхности. Со временем это равномерно ослабляет весь материал.
Ячеистая коррозия
Ячеистая коррозия возникает, когда на поверхности металла образуются крошечные отверстия или ячейки. Эта локальная атака может нанести серьезный ущерб, не нанося видимого повреждения поверхности.
Гальваническая коррозия
Это происходит, когда два разных металла соприкасаются друг с другом в присутствии электролита. Более реактивный металл (анод) корродирует быстрее, чем менее реактивный металл (катод).
Коррозия под напряжением
Когда металл под напряжением подвергается коррозионной среде, он может неожиданно сломаться. Комбинация растяжения и коррозии вызывает образование трещин.
Коррозия в неметаллах
Хотя с коррозией чаще всего ассоциируются металлы, неметаллы также могут подвергаться разрушению, хотя и не всегда теми же механизмами. Например, резина может трескаться при воздействии кислорода, а пластмассы могут разрушаться под действием ультрафиолетового (УФ) излучения.
Предотвращение ржавчины
Предотвращение коррозии важно для поддержания целостности и долговечности конструкций и изделий. Вот некоторые распространенные методы:
Защита покрытиями
Нанесение защитного покрытия, такого как краска, может изолировать металл от факторов окружающей среды. Это создает барьер для предотвращения реакции влаги и кислорода с металлом.
Оцинковка
Оцинковка — это покрытие железа или стали слоем цинка. Цинк действует как жертвенный металл, который ржавеет первым вместо железа. Он обеспечивает как барьерную защиту, так и гальваническую защиту.
Катодная защита
Этот метод заключается в подключении защищаемого металла к более реактивному металлу. Например, магниевые или цинковые стержни используются для защиты железной конструкции. Эти жертвенные аноды будут ржаветь вместо железа.
Металлические сплавы
Устойчивость к коррозии можно улучшить, используя сплавы вместо чистых металлов. Нержавеющая сталь является примером этого, содержащая хром, который образует защитную оксидную плёнку.
Железо + Хром (12% или более) → Нержавеющая стальИзменения в конструкции
Улучшение конструкции для предотвращения накопления воды и загрязнений может помочь снизить коррозию. Обеспечение хорошего дренажа и избегание острых углов могут уменьшить участки, подверженные коррозии.
Контроль окружающей среды
Контроль окружающей среды, в которой хранятся материалы, также может продлить их срок службы. Снижение количества влаги, кислотности или солёности в окружающей среде помогает замедлить коррозию.
Регулярное обслуживание
Регулярный осмотр и обслуживание могут выявить коррозию на ранних стадиях и предотвратить её распространение. Чистка, перекрашивание или замена деталей могут быть частью мероприятий по обслуживанию.
Заключение
Коррозия — это значительная проблема, затрагивающая как металлы, так и некоторые неметаллы. Её воздействие может быть дорогостоящим с точки зрения безопасности и экономических факторов. Понимание причин и внедрение мер по предотвращению может существенно снизить её эффекты и увеличить срок службы материалов и конструкций.
Комментарии