Представиться системе:

Разделы


Коррозия художественных изделий


Слово коррозия происходит от лат. corrodere — разрушаться и означает разрушение металлов. Этот процесс по своей природе чрезвычайно сложен и до конца еще не разгадан. Например, крыша на здании английского Парламента покрыта уральским железом в 1820г.; с тех пор она ни разу не перекрывалась, не ремонтировалась и даже не красилась, так как на блестящих железных листах нет ржавчины!

Различают два типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия определяется чисто химическими процес­сами и главным образом окислением. Даже в среде сухого воздуха при комнатной температуре в результате воздействия кислорода воздуха на поверхности металлоизделий появляется тонкий слой окисла — окисная пленка, представляющая собой пример химиче­ской коррозии. При нагреве металла окисление усиливается. Окали­на, образующаяся на раскаленной поверхности металла, также отно­сится к явлению химической коррозии.

Электрохимическая коррозия в отличие от химической возникает при наличии физико-химической неоднородности металлов, в при­сутствии жидкости, способной проводить электрический ток.

Эти два типа коррозии не всегда можно разграничить, так как в воздухе всегда присутствует влага в виде водяных паров, которые легко конденсируются на поверхности изделия, и химическая корро­зия переходит в электрохимическую.

Процессы, протекающие при электрохимической коррозии, сход­ны с явлениями, происходящими в гальваническом элементе. Для того чтобы началась электрохимическая коррозия, необходимы сле­дующие условия: наличие двух разнородных металлов; контакт меж­ду ними; присутствие электролита.

Электролитом называется водный раствор солей, кислот или щелочей. Особенность таких растворов заключается в том, что молекулы солей, кислот или щелочей, растворяясь в воде, подвергают­ся диссоциации, т.е. распадаются на ионы, несущие положительные и отрицательные заряды.

В природе вода всегда содержит в растворенном состоянии те или иные химические вещества и является электролитом (только дистиллированная вода не может служить электролитом).

Установлено, что металлы обладают различной  химической  ак­тивностью,  которая  характеризуется э л е к т р о д н ы м потенциа­лом, измеренным относительно водорода (потенциал которого условно принят равным нулю).

В табл. 6 приведены электродные потенциалы металлов, наибо­лее часто употребляемых в художественных изделиях. Такое после­довательное расположение металлов в соответствии с их электрод­ным потенциалом носит название электрохимического ряда напряжений.

Каждые два металла образуют гальваническую пару; при этом электродвижущая сила у них тем больше, чем дальше в ряду элек­трохимических напряжений стоят друг от друга взятые металлы. Это происходит потому, что электродвижущая сила равна разности по­тенциалов обоих металлов.

Например, если взять медь и железо, то разность их потенциалов равна 0,34—(—0,44) = 0,78; а пары железо—цинк соответственно —0,44—(—0,76) = 0,32. Следовательно, коррозия в первом случае будет протекать интенсивнее, чем во втором, примерно в два с лишним раза. Причем в первом случае разрушится железо, а во    вто­ром случае цинк.

Металл, который в паре имеет относительно меньший электрод­ный потенциал и, следовательно, подвергается коррозии, называется анодом, а металл, обладающий относительно большим потенциа­лом,— катодом. Так, например, в первой паре медь — железо анодом является железо, а во второй паре железо — цинк анодом является цинк.

Кроме величины разности потенциалов на скорость коррозии влияет температура. С повышением температуры интенсивность кор­розии увеличивается. Кроме того, на скорость коррозии влияет и концентрация электролита — чем выше концентрация, тем скорость больше. Наоборот, коррозия замедляется благодаря поляриза­ции электродов, которая представляет собой скопление ионов анодного металла вблизи анода. Такое скопление ионов затрудняет доступ электролита к аноду и ослабляет его растворение. Это приво­дит к уменьшению электродвижущей силы, а следовательно, и за­медлению коррозии.

По форме различают следующие виды коррозии.

Равномерная коррозия, которая возникает в тех случаях, когда потенциалы зерен металла очень мало разнятся между собой или одинаковы. Равномерная коррозия неопасна, так как происходит только поверхностное разрушение металла и образование оксидных пленок, состоящих  из окислов  металла и  препятствующих  распрост­ранению коррозии вглубь.

Равномерная коррозия относится к химической коррозии; приме­ром может служить образование защитных оксидных пленок на алю­минии.

Местная коррозия, которая наблюдается у сплавов с разными потенциалами зерен.

Все сплавы состоят из зерен двух или нескольких металлов. Но, как уже отмечалось, и в чистых металлах, за исключением самых вы­соких марок, всегда присутствуют примеси. Поэтому поверхность почти любого металлического изделия, если на него попадает вода (электролит), представляет собой как бы многоэлектродный элемент, в котором одни из зерен служат анодами, а другие катодами. Примером такого сплава является латунь. В образовавшейся гальванопа­ре зерна различных металлов или растворов подвергаются разруше­нию и растворению. Появляются пустоты, в них вновь проникает электролит, и процесс идет в глубину, латунное изделие разруша­ется.

Интеркристаллическая коррозия — наиболее опасная форма. Она возникает в тех случаях, когда различные части зерен образующих сплавы, имеют неодинаковый потенциал. Например, грани зерен имеют меньший потенциал, чем центральные части зерен. В этом случае процесс коррозии протекает внутри зерен, причем разруша­ется их периферийная часть. Такой вид коррозии встречается иногда в алюминиевых сплавах и в хромоникелевых сталях при нарушении технологических норм их производства и термической обработки.

Растрескивающаяся коррозия, возникающая в деформированных металлах и являющаяся результатом образования гальванопары нагартованными и ненагартованными участками одного и того же ме­талла или сплава.

Нагартованные участки обладают меньшим потенциалом по срав­нению с недеформированными участками. Поэтому они становятся анодами и разрушаются. Кроме того, в деформированных изделиях всегда имеются внутренние напряжения, которые, действуя совместно с процессами коррозии, обусловливают образование трещин и разрывов. Например, клепаные изделия, в которых заклепки сделаны из того же металла, что и само изделие, все же подвергаются электрохимической коррозии; причем заклепки, как наиболее нагартованные, становятся анодом и разрушаются.

 

 

Источник: А. В. Флёров «Материаловедение и технология художественной обработки металлов»


Информация представлена на сайте исключительно для ознакомления.
Организаторы сайта не несут ответственности за последствия использования данных, указанных на сайте. Авторские права на статьи принадлежат их авторам. Мнения авторов статей необязательно совпадают с мнением и точкой зрения организаторов сайта.