KORROSIOON (0)

Eesti Merekool
KORROSIOON
Referaat
Koostaja : Riho Maidla
15VTS
Juhendaja : Õp. Merike Tamm
Tallinn 2014
Sisukord
Sissejuhatus..................................................................................................................3
Metallide korrosioon....................................................................................................4
Pindade ettevalmistamine............................................................................................5
Korrosiooni kaitse........................................................................................................6
Värvimine ...........................................................................................................6
Pinna katmine tsingiga ja kuumtsinkimine .........................................................6
Passiveerimine....................................................................................................7
Tinatamine..........................................................................................................7
Vasetamine ..........................................................................................................8
Nikeldamine........................................................................................................8
Kroomimine ........................................................................................................8
Prodektorkaitse...................................................................................................9
Kokkuvõte..................................................................................................................10
Kasutatud kirjandus...................................................................................................11
Sissejuhatus
Mis on korrosioon? - See nimetus tuleneb ladinakeelsest sõnast  corrodere , mis tähendab puruks närimist. Seega korrosioon on metallide hävimine ümbritseva keskkonna toimel. Igapäevaelus kohtame raud esemeid, mis on kaetud roosteplekkidega, punane vask on muutunud pruuniks või roheliseks ja hõbelusikad on muutunud mustaks ning kaotanud oma läike. Metallide muundumine kulgeb sageli väga kiiresti. Pruugib jätta märja rohu sisse läikiv raudese, kui juba mõne päeva pärast on esemele tekkinud pruunid roostelaigud. Aeglasemalt tuhmub läikiv vasepind. Korrosiooni puhul mõjutab metalli ümbritsev keskkond keemiliselt. Korrosioon on raua roostetamine, vase kattumine paatinakihiga, alumiiniumi tuhmumine , hõbeda tumenemine jne. Korrosioon kujutab endast redoksprotsessi, mille käigus metalli aatomid oksüdeeruvad. Korrosioon sõltub keskkonnast (õhus, vees, pinnases), mõjuteguritest ( mehaaniline pinge vedrudes, koormust kandvad terastrossid), temperatuurist (kõrgemal temperatuuril korrosioon kiireneb ), radioaktiivsest kiirgusest jm. Korrosiooni tulemusena metallid purunevad kas osaliselt või täielikult muutudes kasutamiskõlbmatuteks. Korrosioonile alluvad kõik metallid ja sulamid ning muutuvad tagasi esialgseteks ühenditeks millest neid saadi. Keemiline korrosioon esineb siis, kui metallid puutuvad kokku keemiliselt agressiivsete ainetega. Keemiline korrosioon tekib sisepõlemismootorite detailidel, elektrisoojendite kütteelementidel, summutites, heitgaasidetorustikes ja muud mitmesugused gaasid. Keemiliselt aktiivsed vedelikud on kõik naftasaadused , kemikaalide vesilahused , mineraalväetiste lahused , vasksulfaat , propaniidid ja muu selline. Sammuti tahked mineraalväetised põhjustavad teraste keemilist korrosiooni.
Metallide korrosioon
Korrosiooniks nimetatakse metallide ja nende sulamite hävimist ümbritseva keskkonna keemilise, elektrokeemilise või biokeemilise toime tõttu. Korrosiooni tulemusena metallid purunevad kas osaliselt või täielikult muutudes kasutamiskõlbmatuteks. Korrosioonile alluvad kõik metallid ja sulamid ning muutuvad tagasi esialgseteks ühenditeks millest neid saadi. Keemiline korrosioon esineb siis, kui metallid puutuvad kokku keemiliselt agressiivsete ainetega. Keemiline korrosioon tekib sisepõlemismootorite detailidel, elektrisoojendite kütteelementidel, summutites, heitgaaside torustikes jm mitmesugused gaasid. Keemiliselt aktiivsed vedelikud on kõik naftasaadused, kemikaalide vesilahused, mineraalväetiste lahused, vasksulfaat, propaniidid jms. Kaitseks korrosiooni eest kasutatakse metalseid ja mittemetalseid katteid . Metalsed katted on näiteks tsink , kroom , raud, mittemetalsed katted on värvid, plastid , fosfaadid. Elektrokeemiline korrosioon tekib metallidel nende kokkupuutel voolu juhtivate vedelikega (elektrolüütidega). See korrosioon sarnaneb oma olemuselt galvaanielemendi protsessiga. Terase pinnal moodustub elektrolüüdiga kokkupuutel galvaanielement , mille anoodiks on ferriit ja katoodiks süsinik. Anoodi- ja katoodireaktsioonide tulemusena ferriit lahustub ning moodustab elektrolüüdi ainetega korrosiooniprodukti rooste . Elektrokeemiline korrosioon tekib õhus, vedelikes ja pinnases. Mullad sisaldavad orgaanilisi happeid , mis kahjustavad terast, vaske, tsinki, pliid . Väga agressiivsed on leetemullad ja soomullad. Biokorrosioon tekib bakterite, seente ja vetikate poolt eritatavate ainete toimel. Bakterite elutegevusest tekkivad orgaanilised happed ja sulfolipiidid kahjustavad isegi roostevabu teraseid. Bakterid ja seened kahjustavad ka maa sees olevaid torustikke. Kõige parem elukeskkond on bakteritele ja seentele pinnaveed , muld , turvasmuld , reoveed. Hallitusseened tekitavad metalli pinnale sidrunhapet ja oblikhapet. Happed põhjustavad omakorda elektrokeemilist ja keemilist korrosiooni. Biokorrosioon kahjustab põllumajanduses kasutatavat tehnikat ja eriti elektriseadmeid. Biokorrosioon kahjustab ka ehitiste metallkonstruktsioone, mille tõttu need tehakse tsingitud konstruktsiooniterastest.
Pindade ettevalmistamine
Värvitav pind tuleb puhastada vanast värvist, korrosioonist, tagist, aluste, hapete ja muude kemikaalide jääkidest. Vana värvkate eemaldatakse mehaaniliselt või keemiliste lahuste abil. Kõige paremini eemaldab vana värvi naatriumhüdroksiidi kuum vesilahus. Rasv eemaldatakse pindadelt leeliseliste või orgaaniliste lahustega . Väga hästi eemaldab pinnalt rasva 150°C kuum aurujuga. Peale rasva eemaldamist paljud metallid hakkavad kohe korrodeeruma. Roostet ja korrosiooni eemaldatakse pindadelt mehaaniliselt smirgelpaberi või smirgelkäiaga. Efektiivne on rooste ja korrosiooni eemaldamine liivajoaga. Kasutatakse 0,8…1,5 mm tera läbimõõduga kvartsliiva. Suurema läbimõõduga liivaosake riku pinnasileduse. Paljud ettevõtted kasutavad pindade puhastamisel haavlijuga. Haavlite läbimõõt 0,3…1,5 mm, õhurõhk 0,5…0,6 MPa. Haavliteks sobivad sõelutud metallipuru või valmistatud terashaavlid. Haavlid kogutakse kokku ja kasutatakse korduvalt. Haavlijoa düüs valmistatakse metallkeraamilisest sulamist. Puhastatud pindade passiveerimine on vajalik teha peale pindade puhastamist kui ei ole võimalik kohe kruntida. Passiveerimise lahus valmistatakse naatriumnitritist või trinaatriumfosfaadist. Need lahused kaitsevad puhast metalli pinda korrosiooni eest 2…3 päeva. Neil juhtudel, kui ei ole võimalik pinnalt roostet eemaldada töödeldakse pinda roostemuunduriga. Roostemuundur kantakse pinnale, kus ei ole lahtist roostet ja lastakse seal mõjuda. Enamikul juhtudel kestab muundumine 24 tundi. Peale rooste muundamist võib pindasid kohe kruntida. Kasutatakse ka kruntroostemuundureid, mis peale kuivamist tugevasti nakkuvad metallipinnaga.

Korrosiooni kaitse

Mõned metallid on rohkem vastupidavamad korrosioonile, kui teised. Samuti on 4 moodust kaitsta metalle korrosiooni eest: metalli pinna katmine värviga, pinna katmine tsingiga, kuumtsinkimine või nende kasutamine koos.

Värvimine

Värvid on peeneks jahvatatud pigmendist ja sideainest koosnevad kattematerjalid, millega kaitstakse metalle korrosiooni eest. Värvid sisaldavad peale pigmendi ja sideaine veel täiteaineid , lahusteid, plastifikaatoreid , sikatiive, tahkesteid jt lisandeid. Metalli pinna katmisel värviga moodustub barjäär, mis ei lase metallil korrodeeruda. Värvimine on eelistatud juhul, kui pinna väljanägemine on oluline, sest ta ei ole püsiv kõigis välitingimustes. Värvimisviisi valik sõltub värvist, eseme kujust , nõutavast kvaliteedist ja olemasolevatest seadmetest. Värvimisviisist sõltub otseselt värvikulu ja tööjõudlus. Masinate ja seadmete värvimisel kasutatakse järgmisi värvimisviise: pintsliga värvimine, õhuvoolus pihustamine , survepihustamine , elektriväljas pihustamine, elektriväljas sissekastmine, ülevalamine. Enne värvimist tuleb värvitav pind ja värv tööks ette valmistada. Kõik värvid enne kasutamist tuleb hoolikalt segada. Segamise käigus lisatakse lahustid ja vedeldid, et saavutada värvile vajalik viskoossus . Värvi viskoossus määratakse värvi viskosimeetriga.
Pinna katmine tsingiga ja kuumtsinkimine
Kuumtsinkimisel pannakse metall vanni, kus on üles sulatatud tsink ning mis on kuumutatud 460 °C-ni. Õhu kätte sattudes reageerib tsink õhus oleva hapnikuga, tekitades ZnO, mis reageerib õhus oleva süsihappegaasiga ning tekib halli värvi ZnCO3, mis on tugev materjal ning takistab mitmetel tingimustel korrosiooni. Elektrolüüsil kasutatakse aluselisi või happelisi elektrolüüte. Kuna aluseline elektrolüüt sisaldab tsüaniidi on protsess mürgine. Happeline elektrolüüt ei ole mürgine, kuid ei taga ühtlast pinnakatet. Elektrolüüs toimub 20…40°C juures voolutihedus 100…600 A/m². Peale vajaliku paksusega katte saamist tsingi pind passiveeritakse kroomhappe või selle soolade lahusega. Enne passiveerimist tsingitud pind helestatakse lämmastikhappe, väävelhappe või kroomtrioksiidi vesilahustes. Kui soovitakse tsingitud pinnalt suurt vastupidavust siis pind kaetakse värvi või lakiga või fosfaaditakse.

Passiveerimine

Metalli passiveerimiseks nimetatakse metalli pinna katmist õhukese korrosioonivastase kihiga ehk passiivse kihiga, mis koosneb korrosiooni saadustest. Kihi keemiline koostis ning mikrostruktuur peavad erinema metallist, millele kiht kantakse. Tüüpiline kihi paksus, mis metalli peale kantakse on alla 10  nanomeetri . Passiivsel kihil on iseloomulik omadus ennast uuesti taastada, kui kiht peaks mingil põhjusel hävinema või viga saama. Passivatsioon looduslikus keskkonnas nagu õhk, vesi ja maapind keskmise pH juures on märgatud alumiiniumil, roostevabal terasel , titaanil ning ränil. Näiteks puhas  alumiinium  olles hapnikuga kontaktis, moodustab alumiiniumoksiidi kihi, mis takistab alumiiniumi edasisise korrodeerumise. Alumiiniumi sulamid aga vastavat oksiidikihti ei tekita, mistõttu tuleb neid passiveerida. Metalli passivatsioon on määratud  metallurgia - ning keskkonnateguritest. pH mõju passivatsioonile on kokku võetud Pourbaix'i diagrammides, kuigi paljude teiste faktorite mõjud on tähtsamad. Näiteks, keskkonna kõrge pH takistab alumiiniumi ning tsingi passiveerimist, madal pH või kloori ioonide olemasolu mõjutab roostevaba terast ning kõrge temperatuur titaani, kuna kõrgel temperatuuril  oksiid  lahustub pigem titaani, mitte elektrolüüti.
Tinatamine
Väävelvesinik ja väävelhappe vesilahus tina ei kahjusta. Õhu käes tina kattub
tinaoksiidiga ja õhuga edasi ei reageeri. Leelised kahjustavad tina pinda ja reaktsiooni tulemusena eraldub keskkonda vesinik . Tina kiht ei kaitse terast korrosiooni eest, kuna on terasele katoodiks. Tinaga kaitstakse vaske väävli kahjuliku mõju eest. Galvaanisel teel metalli pinnale kantud kiht ei ole eriti vastupidav ja seetõttu on soovitav tina pind üle kuumutada. Tina pinna parendamiseks tuleb galvaaniliselt kaetud pind või ese üle kuumutada glütseriinis 250…270°C. Heade omadustega on tina- vismuti sulamist kaitsekate. Veel võib tina või tina-plii sulami metalli pinnale kanda kuumalt sulas olekus. Tinatatav pind tuleb kõigepealt puhastada räbustiga. Seejärel kuumutada jootelambiga. Kuumale pinnale võib puistata tina puru või valada sulatatud tina. Mõõtmetelt väikesi detaile saab tinaga katta sula tina vannis sissekastmise teel.
Vasetamine
Vasetamine on kasutusel seal, kus soovitakse terast katta nikli või kroomi kihiga. Vask ei kaitse terast korrosiooni eest, kuna on rauale katoodiks. Enne kroomimist või nikeldamist vasetamine on väga levinud, kuna siis saadakse püsivam kate. See vasetamisprotsess on väga mürgine, kuna elektrolüüsil kasutatakse tsüaniide. Vaske on väga kerge poleerida ja saada väga ilus läikiv kate ja seda kasutatakse näiteks vaskpillide ilusamaks tegemisel.
Nikeldamine
Nikeldamine on kasutusel seal, kus soovitakse saada ilusat läikivat katet . Nikkel on terasele katoodiks ja poorse katte korral ei kaitse pinda korrosiooni eest. Kui nikeldatud pind saab mehaaniliselt kahjustatud hävineb teraspind kiiremini tavalisest . Hästi aitab olukorrast välja vask, mis kantakse enne nikeldamist terasele. Elektrokeemilisel teel sadestatud nikkel on suure kõvadusega. Kui nikeldamisel kasutatakse elektrolüüdis lisandeid fosforit ja boori saadakse korrosioonikindel ja ühtlase paksusega niklikiht. Alumiiniumi tuleb enne nikeldamist söövitada kroomhappe ja väävelhappe seguga . Vase ja vasesulamite nikeldamisel peab detailide ühendamisel vooluringi kasutama nikkeltraati.
Kroomimine
Kroomimine on levinud terase katmise viis, kuid ilma aluskihita ei kaitse kroom terast korrosiooni eest. Kroomiga kaetakse terastetaile, et vähendada neis sisepingeid. Veel võib kroomiga katta terast mitmekihiliselt, selle menetluse abil viiakse mõõtu näiteks laagripindasid ja kulunud liugelaagreid. Kui kroomitakse terast ilu pärast kasutatakse aluskihiks vaske või niklit. Kroom sobib hästi vasesulamite, alumiiniumisulamite ja tsingi katteks. Kroomimisel on elektrolüüdid keeruka koostisega ja kroomimise puuduseks on suur voolutihedus. Voolutihedus on vahemikus 500… 30000 A/m. Veel on elektrolüüsil puuduseks see, et vannid peavad olema jahutusega sest töötemperatuur on 18…20°C, suurte voolude kasutusel voolu juhtiv elektrolüüt kuumeneb. Kuumas keskonnas elektrolüüsi protsess aeglustub või ei toimu üldse.
Prodektorkaitse
Prodektorkaitse puhul kinnitatakse korrodeeruva metalli külge aktiivsemast metallist plaadike: moodustub galvaanielement, millest korrodeerub aktiivsem metall. Sel juhul metallplaat korrodeerub, põhimetall aga säilib. Prodektorkaitset rakendatakse näiteks laevakere kaitseks: rauast laevakerele kinnitatakse Zn – prodektor.
Kokkuvõte
Korrosiooniga on kokku puutunud iga inimene. Kui asjale läheneda mõistusega, saab ära hoida hullema. Autod hakkavad peale talve roostetama, kuna libeduse ära hoidmiseks soolatatakse teid. Laevad seilavad meredel, mille kõrge soolsus paneb rauast kere roostetama. See on paratamatu, kuid saab hõlpsasti ära hoida metalli täieliku hävinemise. Kõige lihtsam ja odavam viis on roostekolde ning vana värvi eemaldamine mehaaniliselt. Lamell kettaga relakas või liivaprits on selle töö jaoks suurepärased tööriistad . Pori ja rasv on eemaldatavad lahustiga. Puhastatud pinnale kanda peale krunt värv, seda vähemalt kaks kihti. Suurepärane oleks kui esimene kiht on happekrunt. Kuna kruntvärv on poorne ja ei kaitse metalli, tuleb sinna peale kanda põhivärv . Kogemusel näitavad, et auto põhja kaitseks võib veel peale kanda mastiksi, mis jääb kuivades elastseks ja kaitseb värvipinda kivi täkete eest. Meremehed puutuvad korrosiooniga kokku iga päev, selleks on laevadel eraldi värvi ruum, mille aroomidega peab olema ettevaatlik.
Kasutatud kirjandus
https://sites.google.com/site/terased/5-metallide-korrosioon-ja-korrosioonitorje-pinnakatted
http://web.zone.ee/metallityy/METALLID/yldteavetmetallidest_5.html
www.wikipedia.ee
10