Литейное оборудование

Коррозия художественных изделий

Различают химический и электрохимический тилы коррозии.

Химическая коррозия определяется окислением, причем окислением даже в сухом воздухе. В этих условиях на поверхности металлоизделия появляется окисная пленка. При нагреве коррозия усиливается. Окалина на раскаленной поверхности металла - химическая коррозия.

Электрохимическая коррозия образуется из-за физико-химической неоднородности металлов в присутствии жидкости, которая проводит электричество.

Оба типа коррозии практически не разграничивают, так как в воздухе всегда имеются пары, которые легко конденсируются на поверхности изделия, и одна коррозия (химическая) переходит в другую (электрохимическую). Для того чтобы началась электрохимическая коррозия, необходимо наличие двух разнообразных металлов, контакт между ними, присутствие электролита.

В связи с тем, что в воде всегда растворены соли, кислоты или щелочи, то электролит подвергается диссоциации, т. е. идет распад на ионы, несущие положительные и отрицательные заряды. Установлено, что все металлы обладают химической активностью, которая характеризуется электродным потенциалом, измеренным относительно водорода (потенциал Н 2 = 0).

Приводим электрический ряд напряжений металлов, наиболее часто употребляемых в художественной промышленности: К, Na , Mg , Mn , Zn , Cr , Fe , Cd , Ко, Sn . Pb , Sb , Ag , Hg , Au .

Каждые два металла дают гальваническую пару, при этом сила у них тем больше, чем дальше в раду электрохимических напряжений они стоят друг от друга. Это происходит потому, что ЭДС = разности потенциалов обоих металлов. Например, если взять С u и Fe , у которых потенциалы равны 0,34 и 0,44 соответственно, то их разность [0,34 - (- 0,44)] будет равна 0,78, а пары железо и цинк (- 0,76) будут равны соответственно [0,32 (- 0,44 - (-0,76)]. Следовательно, коррозия между Си и Fe будет протекать интенсивнее, чем между С u и Zn примерно в 2 раза. Причем, в первом случае разрушится железо, а во втором - цинк.

Тот металл, который в паре имеет меньший электронный потенциал, называется анодом (он и подвергается коррозии), а обладающий большим потенциалом - катодом, т. е. в первом случае Fe -анод, а во втором случае Zn - анод. Кроме разности потенциалов интенсивность коррозии увеличивается от повышения температуры и концентрации электролита. Коррозия замедляется благодаря поляризации электролитов (скоплен ие ио нов анодного потенциала вблизи анода). Скоплен ие ио нов анодного потенциала затрудняет доступ электролита к аноду и ослабляет его растворение. Это уменьшает его ЭДС и замедляет коррозию. Существует равномерная местная интеркристаллическая и растрескивающая коррозия.

Равномерная коррозия возникает в случае, когда потенциалы зерен металла разнятся между собой или они Одинаковы. Этот вид коррозии происходит на поверхности образца, т. е. разрушает поверхность металла, и коррозия не происходит внутри образца. Примером может послужить образование А12О3 на алюминиевом образце.

Местная коррозия наблюдается в случае разных потенциалов у зерен. В случае местной коррозии поверхность изделия (если на него попадает вода) становится как бы моноэлектродным элементом, в котором ряд зерен служит анодами, а ряд других катодами. Примером может служить латунь. В ней пара зерен может образовать гальванопару и сплав может быть подвергнут коррозии, т. е. разрушению и растворению. Процесс идет внутрь образца, поскольку появляются новые пустоты. Эта коррозия опасна.

Интеркристаллическая коррозия - наиболее опасный вид коррозии. Она образуется, когда зерна образца имеют неодинаковый потенциал. Например, грани зерен имеют меньший потенциал, чем внутри зерна. Подразумевается периферийная часть образца. Этот вид коррозии встречается в хромоникелевых сталях при нарушении их изготовления и при неправильной термической обработке.

Растрескивающаяся коррозия возникает в деформированных металлах в результате образования гальванопары нагартованными или ненагартованными участками. Они становятся анодами и разрушаются. Кроме того, в образцах, подвергнутых деформации, возникают напряжения, которые, действуя вместе с коррозией, создают трещины и разрывы. Например, при клепаных соединениях, заклепки всегда деформированы. Они и служат анодами, создавая электрохимическую коррозию. В результате их действия на соединяемые узлы происходит разрушение.

Для защиты художественных изделий от коррозии (архитектурных сооружений, памятников, изделий, подвергаемых реставрации, и пр.) применяют: рациональное конструирование; устранение возможности коррозии при производстве, транспортировке и хранении; технологические методы защиты.

Первая зашита сводится к подбору металла с близкими потенциалами; к применению прокладок между деталями из металлов с различными электродными потенциалами; к конструированию таких форм, в которых не задерживается влага.

Вторая защита сводится к соблюдению технологии литья в момент очистки изделия от формовочной смеси, сушки и очистки отливок.

В механических цехах - в правильном подборе охлаждающих эмульсий или смазок. В сварочных участках - в очистке изделий от флюсов (после сварки), поскольку последние имеют кислую реакцию и разъедают металлы. В принципе любое паяное или сварное соединение - это гальванопара и поэтому наличие следов флюса здесь неизбежно.

Лучше всего противостоят коррозии шлифованные или полированные поверхности, поэтому нужно тщательно следить, чтобы не было царапин, трещин и других дефектов.

При транспортировке и хранении художественные изделия следует смазывать защитными составами - смазками, имеющими нейтральную реакцию, и транспортировку изделий следует производить в водонепроницаемой таре.

Технологические методы защиты сводятся к :

тщательной художественной отделке, например, изготавливать материалы из не просто углеродистых сталей, а из хромоникелевых;

- легированию;

- оксидированию - искусственному образованию (химический прием) стойких пленок, защищающих изделия от коррозии;

- нанесению металлических покрытий - хромированию, никелированию, золочению и пр.;

- нанесению на изделия неметаллических покрытий. Эти покрытия изолируют металлические изделия от внешней среды и тем самым препятствуют возникновению и развитию коррозии.