Protecţia catodică și protejarea muchiilor împotriva coroziunii pieselor metalice
1. Consideraţii generale Orice procedeu de protecţie împotriva coroziunii trebuie asigurat și verificat pentru a nu avea puncte slabe. Expresia “Orice lanţ cedează la veriga cea mai slabă” se aplică și în acest caz. Experienţa a dovedit că unele dintre cele mai problematice zone sunt cele ale micilor zgârieturi ce pot apărea în timpul transportului sau al asamblării pieselor din oţel.
Alte zone sensibile sunt marginile, colţurile și muchiile pieselor prelucrate, care pe de o parte sunt supuse unor tensiuni mecanice constante, iar pe de altă parte sunt sensibile la coroziune datorită formei și dimensiunii acestora. Din acest motiv, este necesară utilizarea unui sistem de protecţie anticorozivă care să asigure o protecţie suficient de puternică în aceste zone pentru a evita problemele ulterioare. Natura a dăruit straturilor de zinc proprietăţi care rezolvă aceste probleme.
2. Protecţia catodică
Toate metalele în contact cu un electrolit au așa-numitul “potenţial normal”, ce caracterizează proprietatea acestora de a se oxida, astfel eliberând ioni pozitivi. Această proprietate variază în funcţie de metal, iar caracterul electrochimic al acestora este reprezentat în Figura 1.
Metalele nobile, ce au caracter electropozitiv (Cu, Au, Ag etc.) sunt reprezentate de partea dreaptă a axei verticale ce reprezintă potenţialul zero al hidrogenului luat ca referinţă, iar metalele ce au caracter electronegativ (Mg, Al, Zn etc.) se află în partea stângă a axei. Se observă din figură faptul că, din punct de vedere electrochimic, zincul este mai puţin “nobil” decât Fe, o proprietate avantajoasă din punct de vedere al protecţiei împotriva coroziunii. În cazul în care apar în anumite zone deteriorări ce distrug stratul protector de zinc al unei piese zincate, ducând la expunerea metalului de bază, în prezenţa unei cantităţi suficiente de umezeală se formează o celulă galvanică.
Îmbinarea fierului cu zincul, de exemplu în cazul pieselor din oţel acoperite cu zinc, provoacă formarea unor zone anodice și catodice atunci când suprafaţa acestora este degradată. În general zincul constituie zona anodică, iar oţelul cea catodică. Datorită diferenţei de potenţial dintre zinc și fier, anodul eliberează continuu ioni de zinc, care formează săruri de zinc ce se depun pe catodul din Fe. Această reacţie electrochimică formează compuși de descompunere împiedicând extinderea sau chiar formarea ruginii pe zgârieturi sau julituri. Când stratul de zinc este deteriorat, zincul din stratul intact adiacent zonei afectate conferă protecţie anticorozivă printr-un efect de protejare la distanţă. Desigur, eficienţa acestui mecanism de protecţie nu trebuie supraestimată deoarece poate varia destul de mult, în funcţie de condiţiile de mediu ambiant, de umiditatea acestuia și de conductibilitatea electrolitului (umezeala din zonele afectate necesară formării pilei galvanice).
În practică această protecţie la distanţă rareori depășește dinstanţa de 5 mm, iar zgârieturile și microfisurile nu au dimensiuni limită. Cu alte cuvinte, pentru ca acest tip de protecţie anticorozivă să fie eficientă defectele stratului de zinc nu trebuie să depășească dimensiunea de 5 mm. Tabla tăiată din oţel, care este prelucrată ulterior zincării, deci marginile care nu au fost acoperite cu zinc beneficiază de asemenea de acest tip de protecţie. Un aspect maroniu al zonei afectate indică faptul că reacţia electrochimică este inhibată temporar (probabil cantitatea de electrolit este insuficientă). Acest fenomen este totuși nesemnificativ, adică nu înseamnă că protejarea catodică a eșuat în totalitate.
Deteriorările mai puternice trebuie remediate însă prin metode convenţionale, cum ar fi pulverizarea cu zinc sau aplicarea unei vopsele cu conţinut ridicat de zinc. Protecţia catodică are avantajul asigurării unei protecţii suplimentare în cazul micilor defecte (care nu sunt mereu observate) fără a necesita cheltuieli sau eforturi suplimentare.
3. Protejarea muchiilor
În domeniul coroziunii, protejarea muchiilor pieselor este mai problematică decât protecţia suprafeţelor netede. Faţă de celelalte zone ale piesei, muchiile pieselor sunt mai predispuse atacurilor mediilor corozive și degradărilor mecanice. Din acest motiv, aceste zone necesită protecţie suplimentară (cum ar fi aplicarea unor straturi de soluţii speciale pentru protejarea muchiilor
Unul dintre aspectele ce apar în cazul muchiilor este faptul că lichidul tinde să se retragă din zona marginilor datorită tensiunilor de suprafaţă existente, prin urmare stratul de lichid din zona muchiilor va fi întotdeauna mai subţire decât cel de pe suprafeţele netede adiacente muchiilor. Datorită faptului că eficienţa metodelor de protecţie anti corozivă este proporţională cu grosimea stratului protector, acest fapt poate constitui o problemă. În timpul zincării termice, zincul topit reacţionează cu oţelul, formând o serie de straturi de aliaj Fe-Zn.
Aceste straturi de aliaj se formează paralel cu suprafaţa piesei. În zona muchiilor piesei, acest strat se extinde sub formă de evantai, iar spaţiile libere sunt umplute cu zinc, astfel încât stratul protector din zona muchiilor este cel puţin la fel de gros ca și cel de pe restul piesei.
În acest caz, legile fizicii lucrează în avantajul straturilor de zinc care astfel nu au puncte slabe.
