Pensez-vous que la rouille est un problème pour les propriétaires de Zhiguli de 15 ans ? Hélas, les voitures sous garantie sont également couvertes de taches rouges, même si la carrosserie est galvanisée. Nous déterminons comment entretenir correctement le métal et s'il est possible de le protéger une fois pour toutes de la corrosion.
Qu'est-ce qu'un corps ? La construction mince tôle, avec différents alliages et avec de nombreux joints soudés. Et pourtant, il ne faut pas oublier que le corps est utilisé comme un "moins" pour le réseau de bord, c'est-à-dire qu'il conduit constamment du courant. Oui, il n'a qu'à rouiller ! Essayons de comprendre ce qui arrive à la carrosserie de la voiture et comment y faire face.
Qu'est-ce que la rouille ?
La corrosion du fer ou de l'acier est le processus d'oxydation d'un métal avec de l'oxygène en présence d'eau. La sortie est de l'oxyde de fer hydraté - une poudre libre que nous appelons tous la rouille.
La destruction de la carrosserie est classée comme exemples classiques corrosion électrochimique. Mais l'eau et l'air ne sont qu'une partie du problème. En plus des processus chimiques habituels, un rôle important y est joué par les paires galvaniques qui apparaissent entre des paires de surfaces électrochimiquement inhomogènes.
Je peux déjà voir comment une expression ennuyée apparaît sur les visages des lecteurs de sciences humaines. N'ayez pas peur du terme "couple galvanique" - nous ne sommes pas à une conférence sur la chimie et nous ne donnerons pas de formules complexes. Cette paire dans un cas particulier n'est qu'une combinaison de deux métaux.
Les métaux, ils sont presque comme les gens. Ils n'aiment pas que quelqu'un d'autre les embrasse. Imaginez-vous dans un bus. Un homme chiffonné s'est blotti contre vous, célébrant hier avec des amis une Journée d'un monteur en haute altitude. C'est ce qu'on appelle un couple galvanique inacceptable en chimie. Aluminium et cuivre, nickel et argent, magnésium et acier… Ce sont des « ennemis jurés » qui, en liaison électrique étroite, vont très vite se « dévorer ».
En fait, aucun métal ne peut durer longtemps en contact étroit avec un étranger. Pensez par vous-même: même si une blonde bien roulée (ou une femme élancée aux cheveux bruns, au goût) s'accrochait à vous, alors au début ce serait bien ... Mais vous ne resterez pas comme ça toute votre vie. Surtout sous la pluie. Et est-ce qu'il pleut ? Maintenant, tout deviendra clair.
Il y a beaucoup d'endroits dans la voiture où des couples galvaniques se forment. Pas invalide, mais "normal". Points de soudure, panneaux de carrosserie en métaux différents, fixations et assemblages divers, voire différents points sur une même plaque avec des finitions de surface différentes. Il y a toujours une différence de potentiel entre eux tous, ce qui signifie qu'en présence d'un électrolyte il y aura de la corrosion.
Attendez, qu'est-ce qu'un électrolyte ? Un automobiliste curieux se souviendra qu'il s'agit d'une sorte de liquide caustique qui est versé dans les batteries. Et il n'aura raison qu'en partie. Un électrolyte est généralement toute substance qui conduit le courant. Une solution d'acide faible est versée dans la batterie, mais il n'est pas nécessaire de verser de l'acide sur la voiture pour accélérer la corrosion. L'eau ordinaire fait un excellent travail de fonctions électrolytiques. Dans sa forme pure (distillée), ce n'est pas un électrolyte, mais l'eau pure n'existe pas dans la nature...
Ainsi, dans chaque paire galvanique formée, sous l'influence de l'eau, la destruction du métal commence du côté de l'anode - le côté chargé positivement. Comment vaincre ce processus ? Nous ne pouvons pas interdire aux métaux de se corroder les uns les autres, mais nous pouvons exclure l'électrolyte de ce système. Sans elle, des couples galvaniques "admissibles" peuvent exister longtemps. Plus long que la voiture.
Comment les fabricants gèrent-ils la rouille ?
Le moyen le plus simple de protéger est de recouvrir la surface métallique d'un film à travers lequel l'électrolyte ne pénétrera pas. Et si le métal est également bon, avec une faible teneur en impuretés favorisant la corrosion (par exemple, le soufre), le résultat sera tout à fait digne.
Mais ne prenez pas les mots au pied de la lettre. Le film est éventuellement en polyéthylène. Le type de film protecteur le plus courant est la peinture et l'apprêt. Il peut également être créé à partir de phosphates métalliques en traitant la surface avec une solution de phosphatation. Les acides contenant du phosphore inclus dans sa composition oxyderont la couche supérieure du métal, créant un film très résistant et mince.
En recouvrant le film de phosphate de couches d'apprêt et de peinture, vous pouvez protéger la carrosserie de la voiture pendant de nombreuses années, c'est selon cette «recette» que les carrosseries ont été préparées pendant des décennies et, comme vous pouvez le voir, avec beaucoup de succès - de nombreuses voitures fabriquées dans les années cinquante et soixante ont pu survivre à notre époque.
Mais pas tous, car avec le temps, la peinture a tendance à se fissurer. Au début, les couches externes ne résistent pas, puis les fissures atteignent le métal et le film de phosphate. Et en cas d'accidents et de réparations ultérieures, les revêtements sont souvent appliqués sans respecter la propreté absolue de la surface, laissant de petits points de corrosion dessus, qui contiennent toujours un peu d'humidité. Et sous la pellicule de peinture, un nouveau centre de destruction commence à apparaître.
Vous pouvez améliorer la qualité du revêtement, utiliser de plus en plus de peintures élastiques, dont la couche peut être un peu plus fiable. Peut être recouvert d'un film plastique. Mais il existe une meilleure technologie. Le revêtement de l'acier par une fine couche de métal ayant un film d'oxyde plus résistant est utilisé depuis longtemps. Le soi-disant fer-blanc - tôle d'acier recouverte d'une fine couche d'étain, est familier à tous ceux qui ont déjà vu une boîte de conserve au moins une fois dans leur vie.
L'étain n'a pas été utilisé pour couvrir les carrosseries de voitures depuis longtemps, bien qu'il y ait des histoires sur les carrosseries étamées. C'est un écho à la technologie de correction des défauts lors de l'emboutissage à chaud, lorsqu'une partie de la surface était recouverte manuellement d'une épaisse couche d'étain, et parfois les parties les plus complexes et les plus importantes de la carrosserie s'avéraient vraiment bien protégées.
Des revêtements modernes pour prévenir la corrosion sont appliqués en usine avant que les panneaux de carrosserie ne soient estampés, et le zinc ou l'aluminium sont utilisés comme "sauveteurs". Ces deux métaux, en plus de la présence d'un film d'oxyde fort, ont un autre qualité précieuse- moins d'électronégativité. Dans la paire galvanique déjà mentionnée, qui se forme après la destruction du film de peinture extérieur, ce sont eux, et non l'acier, qui joueront le rôle d'anode, et tant qu'il restera de l'aluminium ou du zinc sur le panneau, ils être détruit. Cette propriété peut être utilisée d'une autre manière, simplement en ajoutant un peu de poudre de tels métaux à l'apprêt dont le métal est enduit, ce qui donnera au panneau de carrosserie une chance supplémentaire d'avoir une longue durée de vie.
Dans certaines industries, lorsqu'il s'agit de protéger le métal, d'autres technologies sont également utilisées. Les structures métalliques sérieuses peuvent être équipées de plaques de protection spéciales en aluminium et en zinc, qui peuvent être modifiées dans le temps, et même de systèmes protection électrochimique. À l'aide d'une source de tension, un tel système transfère l'anode à certaines parties de la structure qui ne sont pas porteuses. Il n'y a pas de telles choses sur les voitures.
Un sandwich multicouche composé d'une couche de phosphates en surface d'acier ou de zinc, d'une couche de zinc ou d'aluminium, d'un primaire anti-corrosion au zinc et de plusieurs couches de peinture et de vernis, même en milieu très agressif comme le l'air de la ville avec de l'humidité, de la saleté et du sel, permet de conserver des panneaux de carrosserie sur une dizaine d'années.
Aux endroits où la couche de peinture est facilement endommagée (par exemple, sur le fond), des couches épaisses de mastics et de mastics sont utilisées, qui protègent en outre la surface de la peinture. Nous l'appelions "anticorrosion". De plus, des compositions à base de paraffine et d'huiles sont pompées dans les cavités internes, leur tâche est de déplacer l'humidité des surfaces, améliorant ainsi encore la protection.
Aucune de ces méthodes n'offre à elle seule une protection à 100 %, mais ensemble, elles permettent aux constructeurs d'offrir une garantie de huit à dix ans sur l'absence de corrosion traversante de la carrosserie. Cependant, nous devons nous rappeler que la corrosion est comme la mort. Son arrivée peut être ralentie ou reportée, mais elle ne peut être totalement exclue. En général, que dit-on de la rouille ? Correct : Pas aujourd'hui. Ou, pour paraphraser un classique moderne, "pas cette année".
a href="http://polldaddy.com/poll/8389175/"Avez-vous eu affaire à de la rouille sur la carrosserie ?/a
Qu'est-ce qu'un clou rouillé, un pont rouillé ou une clôture en fer qui fuit ont en commun ? Pourquoi les structures en fer et les produits en fer rouillent-ils en général ? Qu'est-ce que la rouille exactement ? Nous tenterons de répondre à ces questions dans notre article. Considérez les causes de la rouille des métaux et les moyens de se protéger contre ce phénomène naturel qui nous est nocif.
Causes de la rouille
Tout commence avec l'extraction des métaux. Non seulement le fer, mais aussi, par exemple, le magnésium - est extrait initialement sous forme de minerai. Les minerais d'aluminium, de manganèse, de fer, de magnésium ne contiennent pas de métaux purs, mais leurs composés chimiques : carbonates, oxydes, sulfures, hydroxydes.
Ce sont des composés chimiques de métaux avec du carbone, de l'oxygène, du soufre, de l'eau, etc. Les métaux purs dans la nature sont une fois, deux fois et comptés - platine, or, argent - métaux nobles - ils se trouvent sous forme de métaux à l'état libre, et ne tendent pas fortement à la formation de composés chimiques.
Cependant, la plupart des métaux dans conditions naturelles néanmoins, ils ne sont pas exempts, et pour les libérer des composés d'origine, il est nécessaire de fondre des minerais, réduisant ainsi les métaux purs.
Mais en fondant du minerai contenant du métal, même si nous obtenons du métal dans forme pure, c'est encore un état instable, loin de l'état naturel. Pour cette raison, le métal pur, dans des conditions environnementales normales, a tendance à revenir à son état d'origine, c'est-à-dire à s'oxyder, et c'est la corrosion du métal.
Ainsi, la corrosion est un processus naturel de destruction des métaux qui se produit dans des conditions d'interaction avec l'environnement. En particulier, la rouille est le processus de formation d'hydroxyde de fer Fe (OH) 3, qui se produit en présence d'eau.
Mais le fait naturel fait le jeu des gens que la réaction oxydative ne se déroule pas très rapidement dans l'atmosphère qui nous est familière, elle se déroule à très faible vitesse, de sorte que les ponts et les avions ne s'effondrent pas instantanément et que les pots ne s'effondrent pas avant notre yeux en une poudre rouge. De plus, la corrosion peut, en principe, être ralentie en recourant à quelques astuces traditionnelles.
Par exemple, l'inox ne rouille pas, bien qu'il soit composé de fer sujet à l'oxydation, il ne se recouvre pas pour autant d'hydroxyde rouge. Le point ici est que l'acier inoxydable n'est pas du fer pur, l'acier inoxydable est un alliage de fer et d'un autre métal, principalement du chrome.
En plus du chrome, l'acier peut contenir du nickel, du molybdène, du titane, du niobium, du soufre, du phosphore, etc. Addition aux alliages éléments supplémentaires, responsable de certaines propriétés des alliages obtenus, est appelé alliage.
Moyens de protection contre la corrosion
Comme nous l'avons noté plus haut, le principal élément d'alliage ajouté à l'acier ordinaire pour lui conférer des propriétés anti-corrosion est le chrome. Le chrome s'oxyde plus vite que le fer, c'est-à-dire qu'il encaisse le coup. À la surface de l'acier inoxydable, apparaît donc d'abord un film protecteur d'oxyde de chrome, de couleur foncée et moins lâche que la rouille normale du fer.
L'oxyde de chrome ne laisse pas passer les ions agressifs de l'environnement nocifs pour le fer et le métal est protégé de la corrosion, comme une combinaison de protection étanche solide. C'est-à-dire que le film d'oxyde dans ce cas a une fonction protectrice.
En règle générale, la quantité de chrome dans l'acier inoxydable n'est pas inférieure à 13%, l'acier inoxydable contient un peu moins de nickel et d'autres additifs d'alliage sont présents en quantités beaucoup plus faibles.
C'est grâce aux films de protection qui sont les premiers à assumer l'impact de l'environnement que de nombreux métaux résistent à la corrosion dans divers environnements. Par exemple, une cuillère, une assiette ou une casserole en aluminium ne brille jamais beaucoup, si vous regardez bien, elles ont une teinte blanchâtre. Il s'agit simplement d'oxyde d'aluminium, qui se forme lorsque l'aluminium pur entre en contact avec l'air, et protège ensuite le métal de la corrosion.
Le film d'oxyde apparaît tout seul et si vous nettoyez la casserole en aluminium avec du papier de verre, après quelques secondes de brillance, la surface redeviendra blanchâtre - l'aluminium sur la surface nettoyée s'oxydera à nouveau sous l'action de l'oxygène atmosphérique.
Étant donné que le film d'oxyde d'aluminium se forme dessus par lui-même, sans astuces technologiques particulières, on l'appelle un film passif. De tels métaux, sur lesquels se forme naturellement un film d'oxyde, sont dits passivés. En particulier, l'aluminium est un métal passivé.
Certains métaux sont transférés de force à un état passif, par exemple, l'oxyde de fer le plus élevé - Fe2O3 est capable de protéger le fer et ses alliages dans l'air à des températures élevées et même dans l'eau, ce que ni l'hydroxyde rouge ni les oxydes inférieurs du même fer ne peuvent se vanter de.
Il y a des nuances dans le phénomène de passivation. Par exemple, dans l'acide sulfurique fort, l'acier passivé instantanément résiste à la corrosion, et dans une solution faible d'acide sulfurique, la corrosion commencera immédiatement.
Pourquoi cela arrive-t-il? La réponse au paradoxe apparent est que dans un acide fort, un film de passivation se forme instantanément à la surface de l'acier inoxydable, car l'acide de concentration plus élevée a des propriétés oxydantes prononcées.
Dans le même temps, un acide faible n'oxyde pas l'acier assez rapidement et un film protecteur ne se forme pas, seule la corrosion commence. Dans de tels cas, lorsque le milieu oxydant n'est pas suffisamment agressif, afin d'obtenir l'effet de passivation, des additifs chimiques spéciaux (inhibiteurs, inhibiteurs de corrosion) sont utilisés pour aider à former un film passif sur la surface métallique.
Étant donné que tous les métaux ne sont pas sujets à la formation de films passifs à leur surface, même de force, l'ajout de modérateurs à un environnement oxydant conduit simplement à une rétention préventive du métal dans des conditions de réduction, lorsque l'oxydation est supprimée énergétiquement, c'est-à-dire dans le présence d'un additif dans un milieu agressif, il s'avère énergétiquement défavorable .
Il existe un autre moyen de maintenir le métal dans des conditions de réduction, s'il n'est pas possible d'utiliser un inhibiteur - d'appliquer un revêtement plus actif : un seau galvanisé ne rouille pas, car le zinc du revêtement se corrode au contact de l'environnement devant lui. le fer, c'est-à-dire qu'il prend le coup sur lui-même, étant un métal plus actif, le zinc est plus susceptible d'entrer dans une réaction chimique.
Le fond d'un navire est souvent protégé de la même manière: un morceau de bande de roulement y est attaché, puis la bande de roulement est détruite et le fond reste intact.
Protection anti-corrosion électrochimique services publics souterrains- également un moyen très courant de lutter contre la formation de rouille sur eux. Les conditions de récupération sont créées en appliquant un potentiel cathodique négatif au métal, et dans ce mode, le processus d'oxydation du métal ne peut plus se dérouler simplement énergétiquement.
On peut se demander pourquoi les surfaces à risque de corrosion ne sont tout simplement pas peintes avec de la peinture, pourquoi ne pas simplement émailler la partie vulnérable à la corrosion à chaque fois ? Pourquoi y a-t-il différentes manières ?
La réponse est simple. L'émail peut être endommagé, par exemple, la peinture de la voiture peut se détacher dans un endroit peu visible et le corps commencera à rouiller progressivement mais continuellement, car les composés soufrés, les sels, l'eau, l'oxygène de l'air s'écouleront à cet endroit et, par conséquent, le corps va s'effondrer.
Pour éviter un tel développement d'événements, ils ont recours à un traitement anti-corrosion supplémentaire de la carrosserie. Une voiture n'est pas une plaque émaillée qui, si l'émail est endommagé, peut simplement être jetée et une nouvelle peut être achetée.
Etat des lieux actuel
Malgré la connaissance et l'élaboration apparentes du phénomène de corrosion, malgré les méthodes de protection polyvalentes appliquées, la corrosion présente toujours un certain danger. Les pipelines sont détruits, ce qui entraîne des émissions de pétrole et de gaz, des avions tombent, des trains s'écrasent. La nature est plus complexe qu'il n'y paraît à première vue, et l'humanité a encore de nombreux aspects de la corrosion à explorer.
Ainsi, même les alliages résistants à la corrosion ne résistent que dans certaines conditions prévisibles pour lesquelles ils étaient initialement destinés. Par exemple, les aciers inoxydables ne tolèrent pas les chlorures et en sont affectés - des piqûres, des piqûres et une corrosion intercristalline se produisent.
Extérieurement, sans un soupçon de rouille, la structure peut s'effondrer soudainement si de petites lésions très profondes se forment à l'intérieur. Les microfissures pénétrant dans l'épaisseur du métal sont invisibles de l'extérieur.
Même un alliage qui n'est pas sujet à la corrosion peut soudainement se fissurer lorsqu'il est soumis à des contraintes mécaniques prolongées - une simple fissure énorme détruira soudainement la structure. Cela s'est déjà produit dans le monde entier avec des structures de construction métalliques, des machines et même des avions et des hélicoptères.
Andreï Povny
Pourquoi le fer rouille-t-il ?
Si vous laissez un objet en fer dans un endroit humide et humide pendant plusieurs jours, il rouillera, comme s'il avait été peint avec de la peinture rougeâtre.
Qu'est-ce que la rouille ? Pourquoi se forme-t-il sur les objets en fer et en acier ? La rouille est de l'oxyde de fer. Il se forme à la suite de la "combustion" du fer lorsqu'il est combiné avec de l'oxygène dissous dans l'eau.
Cela signifie qu'en l'absence d'humidité et d'eau dans l'air, il n'y a pas d'oxygène dissous dans l'eau et la rouille ne se forme pas.
Si une goutte de pluie tombe sur une surface de fer brillante, elle reste transparente pendant une courte période de temps. Le fer et l'oxygène de l'eau commencent à interagir et à former un oxyde, c'est-à-dire de la rouille, à l'intérieur de la goutte. L'eau devient rougeâtre et la rouille flotte dans l'eau sous forme de petites particules. Lorsque la goutte s'évapore, la rouille reste, formant une couche rougeâtre à la surface du fer.
Si la rouille est déjà apparue, elle se développera dans l'air sec. En effet, la plaque de rouille poreuse absorbe l'humidité de l'air - elle l'attire et la retient. C'est pourquoi il est plus facile de prévenir la rouille que de l'arrêter une fois qu'elle est apparue. Le problème de la prévention de la rouille est très important, car les produits sidérurgiques doivent être stockés pendant une longue période. Parfois, ils sont recouverts d'une couche de peinture ou de plastique. Que feriez-vous pour empêcher les navires de guerre de rouiller lorsqu'ils ne sont pas utilisés ? Ce problème est résolu à l'aide d'absorbeurs d'humidité. De tels mécanismes remplacent l'air humide dans les compartiments par de l'air sec. La rouille dans de telles conditions ne peut pas apparaître !
MOU École secondaire du village de Novopavlovka
District de Petrovsk-Zabaykalsky du kraï de Zabaïkalski
Travail de recherche sur le sujet :
Pourquoi l'eau est-elle rouillée ?
Le travail a été réalisé par un élève de 2e année
Ioninski Dmitri,
Novopavlovka
INTRODUCTION | |
Partie théorique | |
Qu'est-ce que la rouille | |
Le rôle des métaux dans la vie humaine | |
Partie pratique | |
EXPERIENCE 1. "Dans quelle eau les métaux rouillent-ils le plus vite" | |
EXPERIENCE 2. "Dans quel environnement les métaux rouillent-ils le plus vite" | |
EXPÉRIENCE 3. "Comment différents métaux résistent à la corrosion" | |
CONCLUSION | |
LISTE DE LA LITTÉRATURE UTILISÉE |
INTRODUCTION
J'ai remarqué que si l'eau n'est pas pompée du puits pendant un certain temps, elle devient alors de couleur jaunâtre. Je me demandais pourquoi l'eau devient jaune ? J'ai appris de mon père que c'était de la rouille.
Objectif: découvrez pourquoi la rouille se forme sur le fer, dans quelles solutions la rouille se forme et découvrez les méthodes de protection contre la rouille.
Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de résoudre un certain nombre de Tâches:
Apprenez ce qu'est la rouille, pourquoi elle se produit (théoriquement).
· Par expérience, obtenez de la rouille sur des clous de fer à la maison dans divers environnements.
· Analyser et comparer les résultats des observations de cette expérience et tirer des conclusions.
Objet d'étude: clou de fer dans des tubes à essai avec diverses solutions.
Méthodes de recherche:
étude de la littérature;
Observations
analyse des données obtenues ;
généralisation.
je mets en avant hypothèse: le fer est détruit, c'est-à-dire qu'il rouille, dans toutes les solutions.
Pour mener cette étude, mon professeur Lyudmila Sergeevna et moi avons étudié la littérature spécialisée (les auteurs sont répertoriés dans la liste des références). Avec la participation de ma famille, j'ai mis en place des expériences, observé, analysé et tiré des conclusions.
CONTENU PRINCIPAL
Partie théorique
Qu'est-ce que la rouille
Au départ, j'ai lu dans le dictionnaire explicatif d'Ozhegov qu'est-ce que la rouille?
RZAVCHINE, - s, f.
1. Plaque rouge-brun sur le fer, formée à la suite d'une oxydation et entraînant la destruction du métal, ainsi qu'une trace sur quelque chose. d'une telle attaque. Une sorte de rivière est apparue dans mon âme.(trad. : quelque chose de corrosif, de tourmentant).
2. Film brun sur l'eau des marais.
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La rouille se produit lorsque l'atmosphère interagit avec le fer. Le processus de sa formation est appelé rouille ou corrosion. La corrosion est la destruction spontanée des métaux à la suite d'une interaction avec l'environnement. Le processus de rouille du fer ne commence que lorsqu'il y a de l'humidité dans l'air. Lorsqu'une goutte d'eau frappe la surface d'un produit en fer, après un certain temps, vous pouvez remarquer un changement de sa couleur. La goutte devient trouble et vire progressivement au brun. Cela indique l'apparition de produits de corrosion du fer au point de contact de l'eau avec la surface.
Le rôle des métaux dans la vie humaine
À Vie courante les métaux sont utilisés partout. Nous vivons dans le monde des métaux. À la maison, dans la rue, dans le bus - partout, nous sommes entourés d'objets métalliques. Nous ne pouvons tout simplement pas imaginer notre vie sans eux.
Fer- élément chimique, métal blanc argenté. Dans sa forme pure, il n'est pratiquement pas utilisé en raison de sa faible résistance. En règle générale, des alliages à base de fer sont utilisés - acier et fonte.
Acier est le type le plus important d'alliages de fer. Il se distingue du fer pur par une teneur en carbone inférieure à 2 %, mais c'est cet ajout mineur qui donne à l'alliage une dureté que le fer n'a pas. Le niveau de développement technique et économique de l'État dépend dans une large mesure de la quantité d'acier fondue dans le pays par habitant.
Aluminium utilisé dans la construction aéronautique car il est très solide et léger. Contrairement au fer, l'aluminium n'a pas peur de l'humidité et ne rouille pas, de sorte que les produits fabriqués à partir de celui-ci n'ont pas besoin de revêtements protecteurs.
Zinc sert d'additif au cuivre, mais il est souvent utilisé sous sa forme pure. Le zinc a de bonnes qualités de moulage, de sorte que des pièces pour diverses machines en sont coulées. On voit généralement ce métal blanc bleuté avec un motif marbré caractéristique sur les nouvelles gouttières et seaux métalliques. Tous ces produits sont fabriqués à partir de ce qu'on appelle le fer à toiture - une tôle d'acier doux revêtue d'une fine couche de zinc. Il protège le métal de base de la rouille. Un tel fer est appelé galvanisé.
Le cuivre il est très plastique et il conduit mieux le courant électrique que les autres métaux (à l'exception de l'argent précieux). Ces qualités lui permettent d'être utilisé dans les fils électriques. Ici, il est considéré comme le métal numéro un.
Argent. Les anciens fondeurs, forgerons et bijoutiers appréciaient ce métal pour sa douceur et sa souplesse dans le traitement. Depuis l'époque de la Grèce antique jusqu'au début de ce siècle, la majeure partie de l'argent extrait servait à frapper des pièces de monnaie et le reste à la fabrication de bijoux, de couverts et d'ustensiles. Aujourd'hui, l'argent est également apprécié pour le fait qu'il conduit l'électricité mieux que n'importe quel métal. Par conséquent, il est largement utilisé en génie électrique. Une grande partie de l'argent va à la fabrication de batteries, mais plus encore - à la production de photographies et de films. Le métal a un autre avantage : il tue les microbes pathogènes. Par conséquent, des médicaments sont préparés sur sa base, avec lesquels les plaies purulentes sont lavées, du papier bactéricide imprégné de composés d'argent est appliqué sur le corps pour soigner les petites plaies. L'argent est également utilisé dans les miroiteries.
Les alliages à base de fer souffrent le plus de la corrosion. "La rouille mange le fer" est un vieux dicton vrai. Environ 10% du métal extrait est perdu à jamais. La corrosion est suivie par l'érosion - la destruction des produits métalliques. Après cela, le métal ne convient plus. Et pourtant, les 2/3 des métaux sont remis en production après avoir été refondus dans des fours à sole. C'est pourquoi il est important de ramasser la ferraille.
J'ai décidé d'expérimenter avec des clous en fer en les plaçant dans divers environnements.
Partie pratique
EXPERIENCE 1. Dans quelle eau les métaux rouillent-ils le plus rapidement ?
But de l'expérience: savoir dans quelle eau le fer rouille le plus vite
J'ai pris de l'eau de 4 sources (d'un puits, d'une rivière, distillée, neige) et y ai mis des clous de fer identiques. Les rives avec de l'eau étaient dans les mêmes conditions. Après 2 jours, l'eau est devenue jaune, après une semaine, de la rouille est apparue sur les ongles, après un mois, la couche de rouille a considérablement augmenté. De la rouille s'est formée sur tous les clous, quelle que soit la source d'eau dans laquelle ils se trouvaient.
Eau de puits | L'eau de la rivière | Eau distillée | ||
Mettez les ongles dans l'eau |
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L'eau est devenue jaune | L'eau est devenue jaune | L'eau est devenue jaune | L'eau est devenue jaune |
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Rouille sur l'ongle | Rouille sur l'ongle | Rouille sur l'ongle | Rouille sur l'ongle |
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La couche de rouille se développe | La couche de rouille se développe | La couche de rouille se développe | La couche de rouille se développe |
Sortir: la rouille se forme sur le fer dans n'importe quelle eau.
EXPERIENCE 2. "Dans quel environnement les métaux rouillent-ils le plus vite"
Cible vivre: savoir dans quel environnement le fer rouille le plus vite
J'ai décidé de découvrir dans quel environnement le fer rouille le plus rapidement. Pour ce faire, a pris 4 bidons d'eau du puits. J'ai ajouté du sel au premier, du sucre au second, du soda au troisième et du vinaigre au quatrième. Dans chaque bocal abaissé un clou de fer.
Après 2 jours:
un petit précipité jaune est apparu dans l'eau salée, la solution elle-même est restée transparente;
la solution avec du sucre a viré au jaune;
Une solution avec du vinaigre transparent sur les parois du pot fait des bulles.
Un mois plus tard:
une couche de cristaux de rouille et de sel sur l'ongle est apparue dans l'eau avec du sel;
La solution avec du sucre s'est éclaircie, il n'y a pas de rouille;
Il n'y avait aucun changement dans l'eau avec de la soude;
La solution de vinaigre est brun foncé, au fond du pot il y a des particules d'un ongle.
Eau avec sucre | Eau salée | Eau avec soda | Eau vinaigrée |
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Mettez les clous dans différentes solutions |
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La solution est devenue jaune | Petit précipité jaune, solution limpide | Aucun changement | La solution est transparente, il y a des bulles sur les parois du pot |
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La solution a éclairci, il n'y a pas de rouille | Une couche de cristaux de rouille et de sel est apparue sur l'ongle | Aucun changement | La solution est brun foncé, au fond du pot il y a des particules d'un ongle |
Sortir: la rouille ne se forme pas en milieu alcalin ; en milieu acide, le fer est détruit.
EXPÉRIENCE 3 . "Comment différents métaux résistent à la corrosion"
But de l'expérience: savoir si de la rouille se forme sur d'autres métaux
Je voulais savoir si de la rouille se formait sur d'autres métaux. J'ai pris 4 métaux différents (cuivre, aluminium, zinc, fer) et les ai mis dans l'eau. Mettez séparément un clou en fer peint dans l'eau. Après 2 jours, l'eau contenant du fer est devenue rouillée et la rouille ne s'est pas formée sur d'autres métaux même après un mois. L'eau avec un clou peint ne rouille pas.
Sortir: la rouille ne se forme que lorsque l'eau interagit avec le fer.
CONCLUSION
Au cours de mes recherches, j'ai essayé de savoir pourquoi la rouille se forme sur le fer, dans quelles solutions la rouille se forme et de trouver des méthodes de protection contre la rouille. L'exemple de l'étude montre que l'eau est un milieu favorable à l'apparition de la rouille, quelle que soit sa provenance. Un environnement alcalin est favorable pour protéger le fer de la rouille. Dans un environnement acide, le fer se décompose plus rapidement. Le fer peut être conservé s'il n'est pas autorisé à entrer en contact avec de l'eau, pour cela il est nécessaire d'effectuer une coloration.
LISTE DE LA LITTÉRATURE UTILISÉE
2. Grande encyclopédie "Pourquoi" - M.: "ROSMEN", 2006
3. Je connais le monde. AST, 1999
La corrosion des métaux, comme vous le savez, cause beaucoup de problèmes. N'est-ce pas à vous, chers automobilistes, d'expliquer ce qu'elle menace : laissez-lui le champ libre, ainsi seuls les pneus resteront de la voiture. Par conséquent, plus tôt la lutte contre cette catastrophe commencera, plus la carrosserie de la voiture vivra longtemps.
Pour réussir dans la lutte contre la corrosion, il est nécessaire de savoir de quel type de "bête" il s'agit et de comprendre les raisons de son apparition.
Aujourd'hui tu sauras
Y a-t-il un espoir ?
Les dommages causés à l'humanité par la corrosion sont colossaux. Selon diverses sources, la corrosion "mange" de 10 à 25 % de la production mondiale de fer. Se transformant en une poudre brune, elle est irrémédiablement dispersée sur la lumière blanche, à la suite de quoi non seulement nous, mais aussi nos descendants se retrouvent sans ce matériau structurel le plus précieux.
Mais le problème n'est pas seulement que le métal est perdu en tant que tel, non - les ponts, les voitures, les toits, les monuments architecturaux sont détruits. La corrosion n'épargne rien.
La Tour Eiffel, symbole de Paris, est en phase terminale. Fabriqué en acier ordinaire, il rouille et s'effondre inévitablement. La tour doit être peinte tous les 7 ans, c'est pourquoi sa masse augmente de 60 à 70 tonnes à chaque fois.
Malheureusement, il est impossible d'empêcher complètement la corrosion des métaux. Eh bien, sauf pour isoler complètement le métal de l'environnement, par exemple, placez-le dans le vide. 🙂 Mais à quoi servent de telles pièces "conserves" ? Le métal doit "travailler". Par conséquent, la seule façon de se protéger contre la corrosion est de trouver des moyens de la ralentir.
Dans les temps anciens, la graisse, les huiles étaient utilisées pour cela, plus tard, elles ont commencé à recouvrir le fer d'autres métaux. Tout d'abord, l'étain à bas point de fusion. Dans les écrits de l'historien grec ancien Hérodote (Ve siècle av. J.-C.) et du scientifique romain Pline l'Ancien, il existe déjà des références à l'utilisation de l'étain pour protéger le fer de la corrosion.
Un incident intéressant s'est produit en 1965 au Symposium international sur le contrôle de la corrosion. Un scientifique indien a parlé d'une société de lutte contre la corrosion, qui existe depuis environ 1600 ans, et dont il est membre. Ainsi, il y a un millier et demi d'années, cette société a participé à la construction des temples du Soleil sur la côte près de Konarak. Et malgré le fait que ces temples aient été inondés par la mer pendant un certain temps, les poutres en fer sont parfaitement conservées. Ainsi, même à cette époque lointaine, les gens en savaient beaucoup sur la lutte contre la corrosion. Donc, tout n'est pas si désespéré.
Qu'est-ce que la corrosion ?
Le mot "corrosion" vient du latin "corrodo" - ronger. Il y a aussi des références au latin tardif "corrosio - corrosif". Mais peu importe:
La corrosion est le processus de destruction du métal résultant d'une interaction chimique et électrochimique avec l'environnement.
Bien que la corrosion soit le plus souvent associée aux métaux, elle affecte également le béton, la pierre, la céramique, le bois et les plastiques. En ce qui concerne les matériaux polymères, cependant, le terme dégradation ou vieillissement est plus souvent utilisé.
La corrosion et la rouille ne sont pas les mêmes
Dans la définition de la corrosion dans le paragraphe ci-dessus, le mot « procédé » n'est pas en vain mis en avant. Le fait est que la corrosion est souvent identifiée avec le terme « rouille ». Cependant, ce ne sont pas des synonymes. La corrosion est précisément un processus, tandis que la rouille est l'un des résultats de ce processus.
Il convient également de noter que la rouille est un produit de corrosion exclusivement du fer et de ses alliages (tels que l'acier ou la fonte). Par conséquent, lorsque nous disons «l'acier rouille», nous voulons dire que le fer dans sa composition rouille.
Si la rouille ne s'applique qu'au fer, les autres métaux ne rouillent pas ? Ils ne rouillent pas, mais cela ne veut pas dire qu'ils ne se corrodent pas. Ils ont juste des produits de corrosion différents.
Par exemple, le cuivre, corrodant, est recouvert d'un beau revêtement verdâtre (patine). L'argent se ternit à l'air - il s'agit d'un dépôt de sulfure à sa surface, dont la fine pellicule donne au métal une couleur rosée caractéristique.
La patine est un produit de corrosion du cuivre et de ses alliages.
Le mécanisme du déroulement des processus de corrosion
La variété des conditions et des environnements dans lesquels les processus de corrosion se produisent est très large, il est donc difficile de donner une classification unique et complète des cas de corrosion qui se produisent. Mais malgré cela, tous les processus de corrosion ont non seulement résultat global- la destruction du métal, mais aussi une seule entité chimique - l'oxydation.
Simplifié, l'oxydation peut être appelée le processus d'échange d'électrons de substances. Lorsqu'une substance est oxydée (donne des électrons), l'autre, au contraire, est réduite (reçoit des électrons).
Par exemple, dans une réaction... 
… un atome de zinc perd deux électrons (s'oxyde), et une molécule de chlore les ajoute (se réduit).
Les particules qui donnent des électrons et sont oxydées sont appelées les agents réducteurs, et les particules qui acceptent les électrons et sont réduites sont appelées oxydants. Ces deux processus (oxydation et réduction) sont interdépendants et se produisent toujours simultanément.
De telles réactions, appelées réactions redox en chimie, sont à la base de tout processus de corrosion.
Naturellement, la tendance à l'oxydation dans différents métaux n'est pas la même. Pour comprendre lesquels ont le plus et lesquels ont le moins, rappelons-nous le cours de chimie de l'école. Il existait une série électrochimique de tensions (activité) de métaux, dans laquelle tous les métaux sont disposés de gauche à droite par ordre croissant de "noblesse".
Ainsi, les métaux situés dans la rangée de gauche sont plus susceptibles de donner des électrons (et donc de s'oxyder) que les métaux de droite. Par exemple, le fer (Fe) est plus sensible à l'oxydation que le cuivre plus noble (Cu). Certains métaux (par exemple, l'or) ne peuvent donner des électrons que dans certaines conditions extrêmes.
Nous reviendrons sur la série d'activités un peu plus tard, mais parlons maintenant des principaux types de corrosion.
Types de corrosion
Comme déjà mentionné, il existe de nombreux critères pour la classification des processus de corrosion. Ainsi, la corrosion se distingue par le type de distribution (solide, local), par le type de milieu corrosif (gaz, atmosphérique, liquide, sol), par la nature des effets mécaniques (fissuration par corrosion, phénomène de fretting, corrosion par cavitation) et ainsi de suite. sur.
Mais le principal moyen de classer la corrosion, qui permet d'expliquer au mieux toutes les subtilités de ce processus insidieux, est la classification selon le mécanisme d'écoulement.
Selon ce critère, on distingue deux types de corrosion :
- chimique
- électrochimique
Corrosion chimique
La corrosion chimique diffère de la corrosion électrochimique en ce qu'elle se produit dans des milieux qui ne conduisent pas le courant électrique. Par conséquent, avec une telle corrosion, la destruction du métal ne s'accompagne pas de l'apparition d'un courant électrique dans le système. C'est l'interaction redox habituelle du métal avec l'environnement.
L'exemple le plus typique de corrosion chimique est la corrosion gazeuse. La corrosion gazeuse est également appelée corrosion à haute température, car elle se produit généralement à des températures élevées, lorsque la possibilité de condensation d'humidité sur la surface métallique est complètement exclue. Ce type de corrosion peut inclure, par exemple, la corrosion d'éléments de réchauffeurs électriques ou de tuyères de moteurs de fusée.
Le taux de corrosion chimique dépend de la température - à mesure qu'elle augmente, la corrosion s'accélère. Pour cette raison, par exemple, lors de la production de métal laminé, des éclaboussures de feu se dispersent dans toutes les directions à partir de la masse chaude. Ce sont des particules de tartre qui sont ébréchées à la surface du métal.
Le tartre est un produit typique de la corrosion chimique, un oxyde résultant de l'interaction du métal chaud avec l'oxygène atmosphérique.
En plus de l'oxygène, d'autres gaz peuvent avoir de fortes propriétés agressives envers les métaux. Ces gaz comprennent le dioxyde de soufre, le fluor, le chlore, le sulfure d'hydrogène. Par exemple, l'aluminium et ses alliages, ainsi que les aciers à forte teneur en chrome (aciers inoxydables), sont stables dans une atmosphère contenant de l'oxygène comme principal agent agressif. Mais la situation change radicalement si du chlore est présent dans l'atmosphère.
Dans la documentation de certaines préparations anticorrosion, la corrosion chimique est parfois appelée "sèche" et électrochimique - "humide". Cependant, la corrosion chimique peut également se produire dans les liquides. Contrairement à la corrosion électrochimique, ces liquides ne sont pas des électrolytes (c'est-à-dire non conducteurs, comme l'alcool, le benzène, l'essence, le kérosène).
Un exemple d'une telle corrosion est la corrosion des pièces en fer d'un moteur de voiture. Le soufre présent dans l'essence en tant qu'impureté interagit avec la surface de la pièce, formant du sulfure de fer. Le sulfure de fer est très cassant et se décolle facilement, laissant une surface fraîche pour une interaction ultérieure avec le soufre. Et ainsi, couche par couche, le détail est progressivement détruit.
Corrosion électrochimique
Si la corrosion chimique n'est rien d'autre qu'une simple oxydation d'un métal, alors la corrosion électrochimique est une destruction due à des processus galvaniques.
Contrairement à la corrosion chimique, la corrosion électrochimique se déroule dans des milieux à bonne conductivité électrique et s'accompagne de l'apparition d'un courant. Pour « démarrer » la corrosion électrochimique, deux conditions sont nécessaires : couple galvanique et électrolyte.
L'humidité sur la surface métallique (condensat, eau de pluie, etc.) agit comme un électrolyte. Qu'est-ce qu'un couple galvanique ? Pour comprendre cela, revenons à la série d'activité des métaux.
Nous regardons. A gauche se trouvent les métaux les plus actifs, à droite les moins actifs.
Si deux métaux d'activité différente entrent en contact, ils forment une paire galvanique, et en présence d'un électrolyte, un flux d'électrons se produit entre eux, circulant de l'anode vers les sections cathodiques. Dans ce cas, le métal le plus actif, qui est l'anode du couple galvanique, commence à se corroder, tandis que le métal le moins actif ne se corrode pas.
Schéma d'une cellule galvanique
Pour plus de clarté, regardons quelques exemples simples.
Disons qu'un boulon en acier est fixé avec un écrou en cuivre. Qu'est-ce qui va se corroder, le fer ou le cuivre ? Regardons la ligne d'activité. Le fer est plus actif (vers la gauche), ce qui signifie qu'il sera détruit à la jonction.
Boulon en acier - écrou en cuivre (l'acier se corrode)
Et si l'écrou est en aluminium ? Examinons à nouveau la ligne d'activité. Ici, l'image change : déjà l'aluminium (Al), en tant que métal plus actif, va perdre des électrons et se décomposer.
Ainsi, le contact d'un métal "gauche" plus actif avec un métal "droit" moins actif favorise la corrosion du premier.
Comme exemple de corrosion électrochimique, on peut citer les cas de destruction et d'envahissement de navires dont la peau de fer était fixée avec des rivets en cuivre. A noter également l'incident survenu en décembre 1967 avec le minéralier norvégien Anatina, en route de Chypre vers Osaka. Dans l'océan Pacifique, un typhon a frappé le navire et les cales se sont remplies d'eau salée, ce qui a entraîné un important couple galvanique : concentré de cuivre + coque en acier du navire. Après un certain temps, la coque en acier du navire a commencé à se ramollir et il a rapidement émis un signal de détresse. Heureusement, l'équipage a été secouru par un navire allemand qui est venu à la rescousse, et Anatina elle-même a réussi à se rendre au port.
Étain et zinc. Revêtements "dangereux" et "sûrs
Prenons un autre exemple. Disons que le panneau de carrosserie est recouvert d'étain. L'étain est un métal très résistant à la corrosion, de plus, il crée une couche protectrice passive, protégeant le fer de l'interaction avec environnement externe. Donc le fer sous la couche d'étain est sain et sauf ? Oui, mais seulement jusqu'à ce que la couche d'étain soit endommagée.
Et si cela se produit, un couple galvanique apparaît immédiatement entre l'étain et le fer, et le fer, qui est un métal plus actif, commencera à se corroder sous l'influence du courant galvanique.
Soit dit en passant, il existe encore des légendes sur les corps en conserve soi-disant «éternels» de la «Victoire» parmi le peuple. Les racines de cette légende sont les suivantes : lors de la réparation des véhicules d'urgence, les artisans utilisaient des chalumeaux pour le chauffage. Et soudain, sans raison apparente, l'étain se met à couler sous la flamme du brûleur ! D'où la rumeur selon laquelle la carrosserie de la "Victory" était complètement étamée.
En fait, tout est beaucoup plus prosaïque. L'équipement de timbre de ces années était imparfait, de sorte que les surfaces des pièces se sont avérées inégales. De plus, les aciers de l'époque n'étaient pas adaptés à l'emboutissage profond et la formation de rides lors de l'emboutissage est devenue courante. Une carrosserie soudée mais pas encore peinte a dû être longuement préparée. Les renflements ont été lissés avec des meules d'émeri et les bosses ont été remplies de soudure à l'étain, en particulier près du cadre du pare-brise. Seulement et tout.
Eh bien, vous savez déjà si un corps en conserve est « éternel » : il est éternel jusqu'au premier bon coup avec une pierre tranchante. Et il y en a plus qu'assez sur nos routes.
Mais avec le zinc, le tableau est tout à fait différent. Ici, en fait, nous avons vaincu la corrosion électrochimique avec sa propre arme. Le métal protecteur (zinc) est à gauche du fer dans la série de tension. Cela signifie qu'en cas d'avarie, ce ne sera pas l'acier qui sera détruit, mais le zinc. Et seulement après que tout le zinc se soit corrodé, le fer commencera à se décomposer. Mais, heureusement, il se corrode très, très lentement, gardant l'acier pendant de nombreuses années.
a) Corrosion de l'acier étamé : lorsque le revêtement est endommagé, l'acier est détruit. b) Corrosion de l'acier galvanisé : lorsque le revêtement est endommagé, le zinc est détruit, protégeant l'acier de la corrosion.
Les revêtements fabriqués à partir de métaux plus actifs sont appelés " sûr", et des moins actifs -" dangereux". Les revêtements sûrs, en particulier la galvanisation, sont depuis longtemps utilisés avec succès pour protéger les carrosseries des voitures contre la corrosion.
Pourquoi le zinc ? Après tout, en plus du zinc, dans la série d'activités par rapport au fer, plusieurs autres éléments sont plus actifs. Voici le piège : plus deux métaux sont éloignés l'un de l'autre dans la série d'activité, plus la destruction du plus actif (moins noble) est rapide. Et cela, en conséquence, réduit la durabilité de la protection anti-corrosion. Ainsi pour les carrosseries automobiles, où, en plus d'une bonne protection du métal, il est important d'obtenir une longue durée de vie de cette protection, la galvanisation convient parfaitement. De plus, le zinc est disponible et peu coûteux.
Au fait, que se passera-t-il si vous recouvrez le corps, par exemple, d'or ? Tout d'abord, ce sera oh si cher ! 🙂 Mais même si l'or devenait le métal le moins cher, cela ne peut pas être fait, car cela rendrait un mauvais service à notre "morceau de fer".
Après tout, l'or est très loin du fer dans la série d'activités (la plus éloignée), et à la moindre égratignure, le fer se transformera bientôt en un tas de rouille recouvert d'une pellicule dorée.
La carrosserie de la voiture est exposée à la fois à la corrosion chimique et électrochimique. Mais le rôle principal est toujours attribué aux processus électrochimiques.
Après tout, c'est un péché de cacher des couples galvaniques dans une carrosserie de voiture et un petit chariot: ce sont des soudures, des contacts de métaux différents et des inclusions étrangères dans la tôle. La seule chose qui manque est un électrolyte pour « allumer » ces cellules galvaniques.
Et l'électrolyte est également facile à trouver - du moins l'humidité contenue dans l'atmosphère.
De plus, dans des conditions de fonctionnement réelles, les deux types de corrosion sont renforcés par de nombreux autres facteurs. Parlons plus en détail des principaux.
Facteurs affectant la corrosion de la carrosserie
Métal : composition chimique et structure
Bien sûr, si les carrosseries des voitures étaient faites de fer commercialement pur, leur résistance à la corrosion serait irréprochable. Malheureusement, ou peut-être heureusement, ce n'est pas possible. Premièrement, un tel fer est trop cher pour une voiture, et deuxièmement (plus important encore), il n'est pas assez solide.
Cependant, ne parlons pas d'idéaux élevés, mais revenons à ce que nous avons. Prenons, par exemple, la nuance d'acier 08KP, largement utilisée en Russie pour l'emboutissage des pièces de carrosserie. Lorsqu'on l'examine au microscope, cet acier se présente comme suit : grains fins de fer pur mélangés à des grains de carbure de fer et autres inclusions.
Comme vous l'avez peut-être deviné, une telle structure donne naissance à de nombreuses cellules microvoltaïques, et dès qu'un électrolyte apparaît dans le système, la corrosion commencera lentement son activité destructrice.
Fait intéressant, le processus de corrosion du fer est accéléré par les impuretés contenant du soufre. Il pénètre généralement dans le fer par houille dans les hauts-fourneaux de fusion des minerais. Soit dit en passant, dans un passé lointain, ce n'était pas la pierre, mais le charbon de bois, qui ne contenait pratiquement pas de soufre, qui était utilisé à cette fin.
Y compris pour cette raison, certains objets métalliques de l'Antiquité au cours de leur histoire séculaire n'ont pratiquement pas souffert de corrosion. Jetez un œil, par exemple, à ce pilier de fer, situé dans la cour du Qutub Minar à Delhi.
Il existe depuis 1600 (!) ans, et au moins quelque chose. Outre le faible taux d'humidité à Delhi, l'une des raisons de l'incroyable résistance à la corrosion du fer indien est tout de même la faible teneur en soufre du métal.
Alors, en raisonnant à la manière du « avant, le métal était plus propre et la carrosserie ne rouille pas depuis longtemps », il y a encore du vrai, et beaucoup.
Au fait, pourquoi les aciers inoxydables ne rouillent-ils pas alors ? Mais parce que le chrome et le nickel, utilisés comme composants d'alliage de ces aciers, côtoient le fer dans la série électrochimique des tensions. De plus, au contact d'un environnement agressif, ils forment un film d'oxyde solide à la surface, qui protège l'acier d'une corrosion supplémentaire.
L'acier au chrome-nickel est l'acier inoxydable le plus typique, mais il existe d'autres qualités d'acier inoxydable en plus. Par exemple, les alliages inoxydables légers peuvent comprendre de l'aluminium ou du titane. Si vous êtes allé au Centre panrusse des expositions, vous avez dû voir l'obélisque "Aux conquérants de l'espace" devant l'entrée. Il est doublé de plaques en alliage de titane et il n'y a pas un seul grain de rouille sur sa surface brillante.
Technologie de carrosserie d'usine
L'épaisseur de la tôle d'acier à partir de laquelle les éléments de carrosserie d'un véhicule moderne voiture de voyageurs, est généralement inférieur à 1 mm. Et à certains endroits du corps, cette épaisseur est encore moindre.
Une caractéristique du processus d'emboutissage des panneaux de carrosserie, et en fait de toute déformation plastique du métal, est l'apparition de contraintes résiduelles indésirables lors de la déformation. Ces contraintes sont négligeables si l'équipement de poinçonnage n'est pas usé et si les vitesses de déformation sont réglées correctement.
Sinon, une sorte de «bombe à retardement» est déposée dans le panneau de carrosserie: la disposition des atomes dans les grains de cristal change, de sorte que le métal dans un état de contrainte mécanique se corrode plus intensément que dans un état normal. Et, de manière caractéristique, la destruction du métal se produit précisément dans les zones déformées (plis, trous), qui jouent le rôle d'anode.
De plus, lors du soudage et de l'assemblage du corps en usine, de nombreuses fissures, chevauchements et cavités s'y forment, dans lesquels la saleté et l'humidité s'accumulent. Ne parlant pas de soudures, formant avec le métal de base tous les mêmes couples galvaniques.
Influence de l'environnement pendant le fonctionnement
L'environnement dans lequel les structures métalliques sont exploitées, y compris les voitures, devient chaque année de plus en plus agressif. Au cours des dernières décennies, la teneur en dioxyde de soufre, en oxydes d'azote et en carbone a augmenté dans l'atmosphère. Cela signifie que les voitures ne sont plus lavées à l'eau, mais aux pluies acides.
Puisqu'on parle de pluie acide, revenons encore une fois à la série électrochimique des tensions. Le lecteur attentif remarquera qu'il comprend également l'hydrogène. Question raisonnable : pourquoi ? Mais pourquoi : sa position montre quels métaux déplacent l'hydrogène des solutions acides, et lesquels ne le font pas. Par exemple, le fer est situé à gauche de l'hydrogène, ce qui signifie qu'il le déplace des solutions acides, tandis que le cuivre, qui est à droite, n'est plus capable d'un tel exploit.
Il s'ensuit que les pluies acides sont dangereuses pour le fer, mais pas pour le cuivre pur. Mais on ne peut pas en dire autant du bronze et des autres alliages à base de cuivre : ils contiennent de l'aluminium, de l'étain et d'autres métaux qui se trouvent dans la rangée à gauche de l'hydrogène.
Il a été observé et prouvé que dans les conditions grande ville les corps vivent moins. À cet égard, les données de l'Institut suédois de la corrosion (SHIK) sont indicatives, qui ont constaté que :
- dans campagne Suède, le taux de destruction de l'acier est de 8 microns par an, le zinc - 0,8 microns par an;
- pour la ville, ces chiffres sont respectivement de 30 et 5 microns par an.
Les conditions climatiques dans lesquelles la voiture est utilisée sont également importantes. Ainsi, en climat marin, la corrosion est activée environ deux fois.
Humidité et température
Quelle est l'importance de l'effet de l'humidité sur la corrosion, nous pouvons le comprendre par l'exemple de la colonne de fer mentionnée précédemment à Delhi (rappelez-vous que la sécheresse de l'air est l'une des raisons de sa résistance à la corrosion).
La rumeur veut qu'un étranger ait décidé de révéler le secret de ce fer inoxydable et ait d'une manière ou d'une autre cassé un petit morceau de la colonne. Quelle ne fut pas sa surprise lorsque, sur le bateau en partance des Indes, cette pièce se couvrit de rouille. Il s'avère que dans l'air marin humide, le fer indien en acier inoxydable s'est avéré finalement moins inoxydable. De plus, une colonne similaire de Konarak, située près de la mer, a été très durement touchée par la corrosion.
Le taux de corrosion à une humidité relative allant jusqu'à 65% est relativement faible, mais lorsque l'humidité dépasse la valeur spécifiée, la corrosion s'accélère fortement, car à une telle humidité, une couche d'humidité se forme sur la surface du métal. Et plus la surface reste humide longtemps, plus la corrosion se propage rapidement.
C'est pourquoi les principaux foyers de corrosion se trouvent toujours dans les cavités cachées de la carrosserie : elles sèchent beaucoup plus lentement que les pièces ouvertes. De ce fait, des zones stagnantes s'y forment, véritable paradis de la corrosion.
Soit dit en passant, l'utilisation de réactifs chimiques pour lutter contre la corrosion par la glace est également à portée de main. Mélangés à la neige fondue et à la glace, les sels antigivrants forment un électrolyte très puissant qui peut pénétrer n'importe où, y compris les cavités cachées.
En ce qui concerne la température, on sait déjà que son augmentation active la corrosion. Pour cette raison, il y aura toujours plus de traces de corrosion près du système d'échappement.
Accès aérien
Chose intéressante cette corrosion. Aussi intéressant qu'insidieux. Par exemple, ne vous étonnez pas qu'un câble en acier brillant, apparemment totalement épargné par la corrosion, puisse se révéler rouillé à l'intérieur. Cela est dû à l'accès inégal de l'air : dans les endroits où c'est difficile, la menace de corrosion est plus grande. Dans la théorie de la corrosion, ce phénomène est appelé aération différentielle.
Le principe de l'aération différentielle : l'accès inégal de l'air aux différentes parties de la surface métallique conduit à la formation d'une cellule galvanique. Dans ce cas, la zone intensément alimentée en oxygène reste indemne et la zone mal alimentée en oxygène se corrode.
Un exemple frappant : une goutte d'eau tombée à la surface d'un métal. La zone sous la goutte et donc moins alimentée en oxygène joue le rôle d'anode. Le métal dans cette zone est oxydé et le rôle de la cathode est joué par les bords de la goutte, plus accessibles à l'influence de l'oxygène. En conséquence, l'hydroxyde de fer, produit de l'interaction du fer, de l'oxygène et de l'humidité, commence à précipiter sur les bords de la goutte.
Soit dit en passant, l'hydroxyde de fer (Fe 2 O 3 nH 2 O) est ce que nous appelons la rouille. Une surface rouillée, contrairement à la patine d'une surface en cuivre ou d'un film d'oxyde d'aluminium, ne protège pas le fer d'une corrosion supplémentaire. Initialement, la rouille a une structure de gel, mais ensuite elle cristallise progressivement.
La cristallisation commence dans la couche de rouille, tandis que l'enveloppe extérieure du gel, qui est très lâche et cassante lorsqu'elle est sèche, se décolle et la couche de fer suivante est exposée. Et ainsi de suite jusqu'à ce que tout le fer soit détruit ou que le système manque d'oxygène et d'eau.
Revenant au principe de l'aération différentielle, on peut imaginer combien de possibilités existent pour le développement de la corrosion dans les zones cachées et mal ventilées du corps.
Rouille... tout !
Comme on dit, les statistiques savent tout. Nous avons mentionné précédemment un centre de lutte contre la corrosion aussi connu que l'Institut suédois de la corrosion (SHIK) - l'une des organisations les plus réputées dans ce domaine.
Une fois toutes les quelques années, les scientifiques de l'institut mènent une étude intéressante: ils prennent des carrosseries de voitures bien travaillées, en découpent les «fragments» les plus appréciés par la corrosion (sections de seuils, passages de roue, bords de porte, etc.) et évaluer le degré de leurs dommages par corrosion.
Il est important de noter que parmi les carrosseries étudiées il y a à la fois des carrosseries protégées (galvanisées et/ou anticorrosion) et des carrosseries sans aucune protection anticorrosion supplémentaire (pièces simplement peintes).
Ainsi, SHIK affirme que la meilleure protection pour une carrosserie de voiture n'est qu'une combinaison de "zinc plus anticorrosion". Mais toutes les autres options, y compris "juste la galvanisation" ou "juste l'anticorrosion", selon les scientifiques, sont mauvaises.
La galvanisation n'est pas une panacée
Les partisans du refus d'un traitement anti-corrosion supplémentaire se réfèrent souvent à la galvanisation en usine : avec elle, disent-ils, aucune corrosion ne menace la voiture. Mais, comme l'ont montré des scientifiques suédois, ce n'est pas tout à fait vrai.
En effet, le zinc peut servir de protection indépendante, mais uniquement sur des surfaces lisses et lisses, de surcroît non sujettes aux agressions mécaniques. Et sur les bords, les bords, les joints, ainsi que les endroits régulièrement exposés aux « bombardements » avec du sable et des cailloux, la galvanisation cède à la corrosion.
De plus, toutes les voitures n'ont pas de carrosserie entièrement galvanisée. Le plus souvent, seuls quelques panneaux sont revêtus de zinc.
Eh bien, il ne faut pas oublier que le zinc, bien qu'il protège l'acier, est inévitablement consommé dans le processus de protection. Par conséquent, l'épaisseur du "bouclier" de zinc diminuera progressivement avec le temps.
Ainsi, les légendes sur la longévité des carrosseries galvanisées ne sont vraies que dans les cas où le zinc fait partie de la barrière globale, en plus d'un traitement anticorrosion complémentaire régulier de la carrosserie.
Il est temps de terminer, mais le sujet de la corrosion est loin d'être épuisé. Nous continuerons à parler de la lutte contre celle-ci dans les articles suivants sous la rubrique "Protection anti-corrosion".
