Электрохимическое нанесение металлических покрытий

Электрохимическое нанесение металлических покрытий применяется для защиты от коррозии, декоративных целей, создания проводящих, отражающих, скользящих и других поверхностей с заданными свойствами, а также для восстановления изношенных деталей. Электролитическими методами можно наносить покрытия на катоде и на аноде. В качестве примеров катодных покрытий можно упомянуть хромирование и никелирование изделий из черных металлов, позолоту, серебрение и многое другое.

Интересным примером получения анодных защитных и декоративных покрытий может также служить анодирование алюминия — анодное окисление его поверхности, приводящее к образованию тончайших плотных цветных защитных пленок.

Электрохимическая защита металлов от коррозии.

При коррозии происходит гетерогенное окисление металла, сопровождаемое восстановлением какого-либо компонента среды, чаще всего — воды до водорода или растворенного кислорода до воды. Если среда электропроводна, как, например, поверхностная пленка влаги в контакте с загрязненной атмосферой, то этот процесс носит электрохимический характер, и мы имеем дело с электрохимической коррозией.

Коррозия — самопроизвольный процесс разрушения металлов иод влиянием внешней среды, который возвращает в окисленное состояние металл, с трудом восстановленный из руд.

Железо ржавеет в результате совместного действия кислорода воздуха и влаги, однако не подвергается коррозии в чистом сухом кислороде. Как показано на рис. 16.9, на одном из участков поверхности (анод) железо (или сталь) сначала окисляется в присутствии воды до иона Ре²⁺(водн):

Рис. 16.9. Электрохимическая коррозия железа.

Высвободившиеся электроны перемещаются внутри металла к другому участку поверхности (катод), где имеется хороший контакт между металлом и кислородом. Там идет катодное восстановление кислорода:

В полученной таким образом щелочной среде ионы Ре²⁺(водн) достаточно легко окисляются кислородом воздуха до FeO (OH) и других соединений Fe (III), образуя ржавчину.

Соответственно, для эффективной защиты металлов от коррозии возможно применение электрохимических методов. В отличие от защитных лакокрасочных и других покрытий, чисто механически изолирующих поверхность металла, в этом случае защищаемый металл выступает в роли катода в электрохимическом процессе, вызываемом коррозией. Реализовать катодную защиту можно двумя способами — либо покрытием данного металла другим, более активным металлом, который будет служить анодом, либо подачей на защищаемое заземленное изделие небольшого отрицательного потенциала.

Примером первого варианта может служить оцинкованное железо, на влажной поверхности которого будет «работать» самопроизвольный защитный процесс (рис. 16.10):

Цинк окисляется легче, чем железо, поверхность которого он покрывает. Цинк, окисляясь, выступает в качестве анода:

а железо — в качестве катода, на котором восстанавливается кислород:

Рис. 16.10. Схема катодной защиты от коррозии.

Железо при этом не окисляется.

Второй способ катодной защиты часто применяется для сохранения таких массивных изделий, как корпуса судов, паровые котлы или кузова автомобилей.