COROZIUNEA - METODE DE PREVENIRE A COROZIUNII

COROZIUNEA

Coroziunea este o reactie chimic, electrochimica sau biochimica sub actiunea mediului inconjurator prin care o substanta este distrusa, dizolvata sau micsorata partial sau complet. Termenul coroziune este in special folosit pentru a defini actiunea treptata asupra metalelor a unor agenti naturali, cum ar fi aerul sau apa sarata.

Cel mai intalnit exemplu de coroziune este ruginirea fierului, o reactie chimica complexa in care fierul se combina si cu oxigen si cu apa pentru a forma oxid de fier. Oxidul este un solid care mentine aceeasi forma generala a metalului din care a fost format, dar mai poros si mai voluminous, fiind slab si fragil.

Se pot folosi trei metode pentru a preveni ruginirea fierului>

Crearea unui aliaj din fier care sa reziste coroziunii

2. Adaogarea unui strat dintr-un material care sa reactioneze cu substantele corozive mult mai rapid decat fierul, astfel pe masura ce acel strat se consuma, fierul este protejat.

3. Acoperirea cu un strat impermeabil in asa fel incat aerul si apa sa nu ajunga la fier.

Crearea unui aliaj din fier este cea mai buna metoda de protectie dar si cea mai scumpa. Un exemplu ar fi otelul inoxidabil care se obtine prin combinarea cromiului sau a cromiului si nickelului cu fierul. Acest aliaj nu este absolut inoxdabil dar rezista chiar si sub actiunea unor substante corozive puternice, cum ar fi acidul azotic.

A doua metoda, protejarea cu un metal activ, este si ea satisfacatoare dar scumpa. Cel mai intalnit exemplu este metoda galvanizarii, in care fierul este acoperit cu un strat de zinc. :n prezenta solutiilor corozive, un potential electric apare intre fier si zinc, cauzand dizolvarea zincului si protejarea fierului pe toata perioada existentei zincului.

A treia metoda, si anume protectia suprafetei fierului cu un strat impermeabil, este cea mai ieftina dintre toate si de aceea cea mai des intrebuintata. Ea satisface cerintele de protectie a fierului atata timp cat nu apare nici o fisura pe strat. Odata ce stratul este crapat, ruginirea incepe cel putin la fel de rapid decat daca nu ar fi avut nici o protectie. Daca stratul protector este format dintr-un metal inactiv, cum ar fi cositor sau crom, un potential electric se creaza, protejand stratul de protectie dar daunand fierului, permitand ruginei sa actioneze cu o mai mare viteza. Cele mai eficiente straturi de protectie sunt cele cu smalt, iar cele mai ieftine sunt vopselele speciale, cum ar fi plumbul rosu.

Unele metale, cum ar fi aluminiul, chiar daca sunt foarte active din punct de vedere chimic, nu prezinta urme de coroziune sub conditii normale de atmosfera. De fapt, aluminiul se oxideaza repede,si un strat subtire, continuu si transparent de oxid se formeaza pe metal, protejandu-l de la o extindere rapida a ruginei. Plumbul si zincul, chiar daca sunt mai inactive decat aluminiul sunt protejate similar de aceste straturi subtiri de oxid. Cuprul insa, un metal comparativ, este oxidat incet de catre aer si apa in prezenta unor acizi slabi, cum ar fi acidul carbonic, producand o substanta verde si poroasa care nu este altceva decat carbonat de cupru. Aceste produse verzi ale coroziunii, supranumite si cocleli, apar pe aliajele din cupru cum ar fi alama sau bronzul, si de asemenea pe cupru pur.

Unele metale, numite si metale nobile, sunt asa de inactive chimic incat nu sufera de coroziune din atmosfera. Printre ele se numara paladiul, aurul si platina. O combinatie de apa cu aer si sulfat de hidrogen actioneaza asupra argintului, care este un metal semi-nobil, dar cantitatea de sulfat de hidrogen prezenta in atmosfera este asa de mica incat gradul de coroziune este neglijabil, exceptand pierderea lustrului si schimbarea in negru a culorii, care este cauzata de formarea sulfatului de argint.

Coroziunea metalelor este o mai mare problema decat a altor materiale. Sticla se corodeaza sub actiunea unor solutii alkaline, iar betonul sub actiunea solutiilor rezistente la sulfati. Rezistenta aceastor materiale se poate mari semnificativ modificandu-le compozitia.

Datorita rezistentei la coroziune si a duritatii a materialelor ceramice, fabricantii folosesc des smaltul pentru acoperirea metalului si protejarea lui. Ei reusesc acest lucru prin injectare de gaz comprimat care contine praf ceramic in flacara unei torte de hidro-carbon oxigenat care arde cu o caldura de 2500 grade Celsius. Particulele de praf semi-topit adera la metal, si dupa racire formeaza un strat tare de smalt. Aparatele electro-casnice, cum ar fi frigiderele, cuptoarele, masinile de spalat si uscatoarele sunt des acoperite cu un strat de smalt.

METODE DE PREVENIRE A COROZIUNII

Camasuirea este un process metalurgic de legare a straturilor ale acelorlasi sau diferite metale. Combinatia rezultata, care de multe ori se realizeaza la preturi mici, poate avea proprietati de duritate, conductivitate si rezistenta impotriva coroziunii care nu pot fi intalnite intr-un metal pur. Un exemplu de metal de acest gen este asa-numitul aur suflat, care consista din nucleu de alama sau otel acoperit de un strat de aur la suprafata. Componentele camasuite ale unui avion pot avea un strat gros de aliaj de aluminiu dur in interior si apoi straturi subtiri de foi de aluminiu pur care este rezistent la coroziune. Straturile diferite de metal sunt de obicei incalzite si rulate una peste alta. Alte metode de camasuire includ> sudarea sau turnarea metalului topit in jurul nucleului intarit. :nafara de foi si dungi, metalele camasuite sunt produse si sub forma de fire, bari si tuburi.

Electrometalizarea (placarea metalelor) este un process electrochimic de depozitare a unui strat subtire de metal pe un alt element, de obicei de origine metalica si acesta. Obiectele sunt electrometalizate pentru a preveni coroziunea, pentru a obtine o suprafata dura sau o finisare atractiva, pentru purificarea metalelor sau pentru separarea metalelor pentru analiza cantitativa. Cadmiul, cromul, cuprul, aurul, nickelul, argintul si cositorul sunt metalele cele mai des folosite in electrometalizare. Cele mai intalnite produse realizate prin aceasta metoda sunt tacamurile argintate, accesoriile de masina cromate, oalele placate cu cositor.

:n procesul de electrometalizare, obiectul care trebuie acoperit este pus intr-o baie de solutie a sarii metalului cu care va fi placat si conectat la capetele negative a unei surse externe de energie. Un curent stabil de voltaj redus, de obicei intre 1 si 6 volti, este necesar pentru acest process. Cand curentul trece prin solutie, atomii metalului cu care va fi placat ies din solutie si se depun pe catod, electrodul negativ. Acesti atomi sunt inlocuiti in solutie de atomi de la anod, daca e compus din metalr cum ar fi cuprul sau argintul. Altfel, adica in momentul cand se foloseste aur sau crom, atomii sunt inlocuiti de adaugari periodice a sarii din solutie. :n ambele cazuri se creeaza un echilibru intre atomii metalului care ies solutie si atomii metalului care intra in solutie pana la terminarea procesului de electrometalizare. Materialele neconductoare pot fi placate prin acoperirea lor mai intaI cu un strat de grafit. :n acest fel sunt placate matricile discurilor de inregistrat.

Pentru a asigura a legatura stransa si durabila intre obiectul placat si materialul de placat, obiectul trebuie curatat in intregime cu ajutorul unui acid sau a sodei caustice. Pentru a elimina iregularitati pe suprafata obiectului si pentru a asigura calitatea acesteia care contribuie la netezime, densitatea actuala si temperatura trebuie controlate foarte atent. Coloid sau alte substante speciale compuse pot fi adaogate bai de solutie pentru imbunatatirea uniformitatii suprafetei pentru electrometalizat. Unele metale, mai ales cromul, au tendinta sa placheze mai mult pe proeminente, lasand fisuri sau chiar parti ale anodului neacoperite.

Smaltuirea in industrie este folosit in mod obisnuit pentru protectia suprafetelor impotriva coroziunii sau frecarii. Smaltuirea a fost introdusa in Statele Unite acum jumatate de secol pentru a inlocui placarea cu cositor, atunci fiind cea mai intalnita metoda de placare a metalelor. Smaltuirea este considerata a fi mai practica decat cealalta metoda, mai ieftina si mult mai atractiva pentru consumator.

:n industrie, smaltuirea este intrebuintata pe fier turnat sau pe folii de otel care au fost mai intaI matritate in forma dorita. Pentru orice fel de smaltuire industriala se folosesc materii prime ca borax, silicon, fluorina si feldspat care sunt amestecate intr-o proportie bine definita si apoi topite la caldura. Acea substanta rosie, fierbinte, numita topitura, este trecuta prin apa, transformandu-se intr-o substanta sub forma de pulbere. Acest proces se numeste calcinare. Smaltuirea industriala se realizeaza in doua metode, umed sau uscat. :n procesul de smaltuire uscat pulberea rezultata este amestecata cu apa, clei si pigmenti si este aplicata suprafetei metalului prin inmuiere sau stropire cu pulverizatorul. Apoi, smaltul este fuzionat cu metalul intr-un furnal. Straturi aditionale pot fi adaogate repetand acest process. Primul strat, care are contact direct cu metalul, este cateodata amestecat special pentru a avea o mai mare aderenta. Celelalte straturi sunt amestecate in asa fel pentru a obtine un model sau o anumita culoare.

:n smaltuirea uscata, metalul primeste primul strat cu ajutorul procesului umed, dar fara a mai fi racit. Calcinarea este preparata prin macinare, iar pulberea uscata este cernuta peste suprafata fierbinte a primului strat de smalt. Obiectul este apoi pus din nou in furnal pentru ca stratul uscat sa fuzioneze si el. Mai mult de o smaltuire este de obicei necesara. Smaltuirea uscata este intrebuintata de obicei la articolele din fonta a grupului sanitar, cum ar fi cazile de baie. Procesul umed este mai des intalnit si este folosit pentru smaltuirea obiectelor de bucatarie.

Datorita nenumaratelor operatii implicate in smaltuire, producatorii experimenteaza producerea unui singur strat subtire. Acest unic strat ar reduce costurile de productie, ar avea o mai mare rezistenta si ar permite o gama mai larga de forme.

Galvanizarea este procesul de acoperire a unui metal, cum ar fi fierul sau otelul, cu un strat subtire de zinc pentru a-l proteja de actiunea coroziunii. Zincul este intrebuintat cu mai multa usurinta decat alte metale de protectie cum ar fi cositorul, cromul, nickelul sau aluminiul. Stratul de zinc protejeaza metalul chiar si in locurile unde s-au format fisuri sau mici gauri pe invelis, pentru ca oxigenul reactioneaza mai mult cu zincul decat cu metalul care trebuie protejat. Cea mai intrebuintata metoda de galvanizare este procesul de inmuiere la cald. Fierul sau alt element pe baza de metal este cufundat in acid pentru curatarea de praf, mizerii sau grasimi. Apoi este spalat si inmuiat in zinc topit. :n alt proces galvanic, obiectul metallic este acoperit cu praf de zinc si incalzit intr-un spatiu ingust la o temperatura ce variaza intre 300 si 420 grade Celsius. Alte metode de galvanizare includ depunerea electrolitica a zincului pe metal sau aplicarea zincului topit cu ajutorul unui pulverizator. Exemple de produse galvanizate in mod current sunt> cosuri de gunoi, folii ondulate pentru acoperis, tevi din fier si sarma

BIBLIOGRAFIE> I.R RI{AVI , GH. DUMITRU , D.TOMESCU

-CHIMIE SI PROBLEME DE CHIMIE-