1.
Cursul nr.6
Metode de protecţie a metalelor
împotriva coroziunii
Posibilităţile de bază pentru protecţia materialelor împotriva coroziunii
sunt: protecţia pasivă şi protecţie activă (tabelul 6.1).
6.1 Protecţie pasivă
Se realizează prin aplicarea de straturi protectoare. Straturile trebuie să fie
mai rezistente la coroziune în condiţiile date decât materialul pe care-l protejăm.
În domeniul protecţiei împotriva coroziunii alegerea raţională a
materialului este cea mai importantă metodă de protecţie. În tabelul 6.1 se
prezintă comportarea câtorva metale în diverse medii corozive.
6.1.1 Aplicarea depunerilor protectoare
Metoda constă în acoperirea suportului cu un strat de metal, oxid, fosfat,
silicat, sau cu un strat de natură organică rezistent la coroziune decât metalul-
suport.
 Straturi protectoare metalice
Depunerea straturilor protectoare metalice se poate realiza prin
electrodepunere (galvanizare), prin cufundarea la cald, prin pulverizare, prin
difuzie termică, sau prin placare.
Acoperiri anodice sunt acelea la care potenţialul metalului de bază este
mai electropozitiv. De exemplu acoperirile de zinc şi cadmiu pe fier şi oţel.
Metalul din stratul depus are potenţial mai electronegativ decât a
metalului de bază, şi în cazul existenţei unor discontinuităţi în stratul protector
(pori, zgârieturi, fisuri, exfolieri, etc.) se pot forma elemente în care stratul
metalic depus (mai electronegativ), joaca un rol de anod şi se dizolvă, iar stratul
de bază (piesa ) este catod.
Aceste acoperiri prezintă dezavantajul că în timp, aspectul lor se
înrăutaţeşte.
Acoperiri catodice. Stratul metalic depus este mai electropozitiv decât
metalul de bază. Aceste straturi protectoare numai dacă nu prezintă porozităţi,
zgârieturi, fisuri, deci sunt continue. Existenţa porilor sau a discontinuităţilor în
strat de orice natură, duce la formarea micropilelor, în care metalul piesei
funcţinează drept anod şi se dizolvă, iar metalul din strat de orice natură, duce la
formarea micropilelor, în care metalul piesei funcţionează drept anod şi se
dizolvă iar metalul din strat este catod.

2.
Tabelul 6.1
Comportarea câtorva metale în diverse medii corozive
Substanţa Rezistent la coroziune în:
f= foarte, p= putin
Nerezistent la coroziune
în:
Cuprul -în acizi care nu produc
oxidarea lui
- aer: CuO2 roşu brun
temperatură (CuO brun
închis)
- aer+ CO2, hidrocarburi
de cupru
- HCl, H2SO4- la
temperatură
- cianuri
- acizi organici (nitric)
- vapori de apă H2O+H2
(boala hidrogenului-
fragilitate Cu)
Aluminiul -datorită filmului de
Al2O3
- acid cianhidric
- acid clorhidric
- acid clorhidric
- acid nitric
- Cl, F la temperatură
ridicată
- NaOH
- Hg şi săruri de Hg
Nichelul - atmosferă
- aer uscat
- acizi
- atmosferă umedă
- CO
Fierul - soluţii oxidante
- alcaline
- apă dură
- ape dulci
- acizi
Cromul - HNO3
- aer rece şi cald
- oxigen, alte gaze
- soluţii alcaline
concentrate
- HCl, H2SO4
Plumbul - HCl, H2SO4
- atmosferă
- apă
- HNO3
Staniul - atmosferă
- mediu acid P
- HF
Wolframul
Molibdenul
- săruri acizi,
- soluţii alcaline la
temperaturi joase
- la temperatură este atacat
de majoritatea substanţelor
(necesită atmosferă
protectoare)
Titanul - aer, apă, apă de mare,
soluţii alcaline diluate
- acizi

3.
Tabelul 6.2
Caracteristicile straturilor protectoare
Felul depunerii Caracteristici
Catodică - continue
- lipsite de pori
- aderenţă bună la suprafaţa materialului suport
- rezistenţă mecanică
- rezistenţă la uzură
- grosime uniformă
Anodică - nu este necesar sa fie complet lipsită de pori,
deoarece metalul suport este catodul
De aceea ele se realizează în staturi suficient de groase de aproximativ
50μm, dar niciodată prea groase.
Caracterul anodic sau catodic al depunerilor metalice este influenţat de
mediul de coroziune şi de condiţiile de exploatare. În funcţie de temperatură şi
de pH-ul mediului, metalele îşi modifică potenţialul de electrod. Astfel zincul nu
mai protejează oţelul la temperatuir peste 70º- trecând un potenţial mai
electropozitiv. De asemenea, stratul de Sn pe oţel este o acoperire catodică
tipică, dar în mediu de acizi organici devine anodică deoarece staniul fornează
combinaţii complexe cu compuşii organici şi astfel potenţialul lui devine mai
electronegativ.
Straturi metalice depuse electrochimic
Se realizează prin electroliza soluţiilor apoase care conţin ionii metalului
de depunere. Piesa de acoperit constituie catodul, iar anodul poate fi din metalul
care urmează să fie depus (anod solubil) sau dintr-un material inert în condiţiile
de electropunere (anod insolubil). Piesa ce urmează să fie acoperită, după ce a
fost pregătită corespunzător (decapată, degresată, spălată, etc.), se introduce în
baie de electroliză la catod la densitatea de curent cerută de proces şi un timp
suficient pentru a realiza grosimea dorită. În funcţie de gradul de agresivitate al
mediului coroziv, grosimea stratului de depunere va fi diferită (tabelul. 6.3).
Durata procesului de depunere pentru obţinerea grosimii statului dorit se
calculează cu relaţia:
C
C R
D
K
d
t






60
(6.1)
Unde: d= grosimea depunerii;
γ= greutatea specifică a metalului depus;
Dc= densitatea de curent;
Rc= randamentul de curent;

4.
K= echivalentul electrochimic al metalului care de depune.
Tabelul 6.3
Grosimea straturilor protectoare in funcţie de agresivitatea mediului
Condiţii uşoare- exploatarea în încăperi cu temperatura de maxim 25ºC, şi
umiditatea relativă a aerului de aproximativ 65%
Condiţii medii- exploatarea în exterior, la climat tropical uscat sau rece
(regiuni subarctice).
Condiţii grele- exploatarea în exterior sau sub spaţii acoperite în climat
temperat neimpurificat sau în încăperi în care se produce condensarea vaporilor.
Condiţii foarte grele- exploatare în exterior sau sub spaţii acoperite în
climat tropical umed sau în orice climat cu atmosferă impurificată cu gaze
agresive (SO2, CO2) sau în climat marin (aerosoli de NaCl).
Zincarea este o protecţie anodică, conferă oţelului o protecţie foarte bună
în: aer uscat sau cu umiditatea moderată, în aer impurificat cu gaze de ardere sau
gaze sulfuroase, în contact cu apa potabilă, cu apa de răcire (până la 70ºC) sau în
prezenţa produselor petrolifere, atmosferă marină. Dacă stratul de zinc este
pasivat sau vopsit se mareşte rezistenţa la coroziune.
Cadmierea (depunere anodică) este utilizată pentru protejarea pieselor şi
a utilajelor ce lucrează în climat tropical umed şi în atmosferă marină. Este mai
costisitor decât zincul şi se aplică în straturi care apoi se pasivează.
Cuprarea nu se utilizează ca depunere anticorozivă independentă, ci se
foloseşte ca strat intermediar la nichelare, cromare, argintare la protecţie locală
împotriva carburării, în timpul tratamentului termic de cementare, ca strat
lubrifiant la trefilare sau ştanţare, la obţinerea bimetalului cupru- fier şi la
recondiţionarea pieselor uzate.
Nichelarea, fără straturi intermediare se utilizează la protecţia fierului în
soluţii alcaline, instrumente medicale, utilaje din industria alimentară, piese
expuse frecării (măreşte duritatea superficială). La atacul atmosferei nu rezistă

5.
decât aplicat în straturi suficient de groase şi neporoase sau pe strat intermediar
de cupru. Acoperiri de mare rezistenţă se obţin prin realizarea unui strat lucios şi
unul semilucios (nichelul Duplex). Pentru a-i mări duritatea şi îmbunătăţi
aspectul, peste nichel se depune crom. În strat foarte subţire se aplică oţel
înaintea cuprării în baie acidă.
Cromarea se utilizează pentru mărirea durităţii superficiale (cromare
dură), a măririi rezistenţei la uzură în condiţii de frecare (cromare dură şi
poroasă), recondiţionarea pieselor uzate. Conferă oţelului o bună protecţie în
atmosfera de CO2 şi SO2. Cromul depus pe strat intermediar de cupru şi nichel
se face în scop decorativ protector şi pentru mărirea coeficientului de reflexie al
suprafeţelor.
Stanarea se foloseşte la acoperirea pieselor în industria alimentară,
segmenţi de piston ai pistoanlor de aluminiu, ai contactelor electrice, ai
cablurilor de cupru. În contact cu soluţii de săruri anorganice sau cu apa
potabilă, depunerile de staniu trebuie protejate suplimentar prin pasivare sau
vopsire.
Plumbuirea se exacută pentru protecţia maşinilor şi aparatelor ce
lucrează în acid sulburic, sulfaţi, sulfuri, sau în atmosferele industriale de gaze
sulfuroase.
Argintarea protejează aparatura chimică împotriva soluţiilor alcaline, a
contactelor electrice, măreşte coeficientul de reflexie al suprafeţelor protectoare.
Aurirea se aplică pentru protecţia unor aparate ca: balanţele analitice,
bombele calorimetrice, etc.
În tabelul 6.4 se dau câteva reţete şi condiţiile de lucru pentru obţinerea
depunerilor prezentate.
Straturile metalice se pot depune şi prin scufundarea pieselor în topitura
de metal protector, prin trimiterea pe suprafaţa ce trebuie protejată a unui curent
de particule fine de metal topit, dispersat cu ajutorul aerului comprimat
(metalizare prin pulverizare), prin punerea în contact a piesei cu pulbere sau
vaporii de metal la temperaturi înalte (difuzie termică). Operaţiile de obţinere a
straturilor prin difuzie la cald a aluminiului, cromului şi siliciului poartă numele
de termoalitare, termocromare şi termosiliciere.
Straturi protectoare nemetalice organice
Peliculele de vopsele sunt formate din substanţe policulogene, cu divese
adaosuri (pigmenţi) dizolvate în solvenţi potriviţi şi care se aplică pe suprafaţa
de protejat. După uscare formează o peliculă aderentă cu proprietăţi protectoare.
Protecţia acestor pelicule nu constă într-i simplă izolare mecanică a metalului în
mediul coroziv.

6.
Tabelul 6.4
Electroliţii si condiţii de lucru pentru obţinerea unor straturi nemetalice
protectoare

7.
Oxidarea aluminiului şi aliajelor de aluminiu realizează o protecţie
anticorozivă, aspect decorativ, strat decorativ, strat izolator electric, rezistent la
uzură şi substrat pentru acoperiri ulterioare.
Straturi protectoare obţinute prin fosfatare. Pe suprafaţa metalului se
depune o peliculă protectoare de fosfaţi insolubili. Se utilizează la protejarea
fontei şi oţelurilor nealiate. Stratul de fosfaţi este aderent, are structură poroasă
şi proprietăţi absorbante de aceea este folosit şi ca înlocuitor de grund pentru
acoperirile cu vopsea. Aceste straturi nu oeră decât o slabă protecţie anticorozivă
pentru medii uşoare. Din acest motiv este necesar un tratament suplimentar de
pasivare al peliculei, de impregnare sau de acoperire cu lacuri şi vopsele. Pentru
pasivare se utilizează soluţie de bicromat sau lacuri şi vopsele. Pasivarea se face
în soluţie de bicromat de potasiu 50- 80 g/l, la temperatură de 70- 80ºC timp de
10- 15 minute. Impregnarea cu ulei se face prin imersia pieselor în ulei
anticoroziv cald timp de 10 -15 minute, după care este prevăzută o
dehidrogenare la temperatura de 180ºC.
Cromatarea reprezintă o metodă de protecţie a metalelor neferoase ca Zn,
Al, Mg, Cd, Cu cu un strat de cromaţi alcalini micşti de grosime 0,5- 1,0 μm.
Condiţii de obţinere a unor straturi anorganice protectoare sunt trecute în
tabelul 6.5.
Tabelul 6.5
Condiţii de obţinere a unor straturi protectoare metalice

8.
6.2 PROTECŢIA ACTIVĂ
Se referă la acţiunea de modificare a sistemului de coroziune, care
cuprinde: materialul, mediul atacant şi condiţiile de coordonare (temperatură,
pH, concentraţie în oxigen, presiune, durată, etc). Măsurile active de protecţie se
pot extinde asupra tuturor elementelor care compun sistemul (fig 6.1).
6.2.1 TRATAREA MEDIULUI, CU SCOPUL DE A MICŞORA
CARACTERUL LUI AGRESIV
Îndepărtarea agentului oxidant
Oxigenul, fiind principalul agent oxidant la coroziune în gaze şi la
temperatură înaltă, şi agentul depolarizant în cele mai multe procese de
coroziune electrochimice este necesar să fie îndepărtat din sistem pentru a
reduce coroziunea.
Degazarea termică. Prin aceasta se asigură îndepărtarea oxigenului,
aerului şi în general gazele dizolvate în lichide. Metoda se bazează pe variaţia
solubilităţii gazelor cu temperatura.
Dezoxigenarea chimică. Se realizează fie prin trecerea apei printr-un strat
de material capabil să lege oxigenul (schimbători de ioni cu proprietăţi redox,
aşchii de oţel), fie prin dizolvarea în apă (a cantităţii bine dozate) de substanţe
reducătoare care să reacţioneze cu oxigenul dizolvat (sulfit de sodiu sau potasiu,
bioxid de sulf, sulfat feros, hidrazină etc)
2Na2SO3+ O2→ 2Na2SO4
N2H4+ O2→ N2+ 2H2O
Dezoxigenarea electrochimică. Se trece apa printr-un sistem de celule de
electroliză, prevăzute cu electrozi bipolari de oţel. Oxigenul este consumat în
două procese:
- la catod O2+ 2H2O+ 4eˉ → 4OH ˉ
- la anod Fe+ 2OH ˉ→ Fe (OH)2 + 2eˉ
4Fe (OH)2 + O2+ 2H2O → Fe (OH)3
Se realizează o îndepărtare totală a oxigenului. Dezavantajul este că apa
trebuie filtrată înainte de utilizare.
Menţinerea unei atmosfere protectoare. Prin aceasta se realizează
protecţia pieselor metalice supuse tratamentelor termice şi prelucrării la

9.
Inhibitorii catodici nu înlătură coroziunea ci numai micşorează efectele ei
şi nu sunt periculoşi.
Inhibitorii de absorbţie. Sunt substanţe organice puternice polare, care se
absorb pe suprafaţa metalului şi frânează ambele procese de electrod. Aceştia
sunt foarte eficace în medii acide şi neutre dar nu se folodesc în mediu alcalin, în
tabelul 6.6 sunt trecuţi inhibitorii mai des utilizaţi.