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»

Коррозия художественных изделий
Пролистать наверх