Илья Мельников - Художественная обработка металла. Коррозия и термическая обработка
Обзор книги Илья Мельников - Художественная обработка металла. Коррозия и термическая обработка
Художественная обработка металла
Коррозия и термическая обработка металлов
Коррозия металла
Разрушение металлов и сплавов в результате химического или электрохимического воздействия на их поверхность внешней коррозионной среды называется коррозией.
Причиной тут является химическое взаимодействие. Металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции с веществами, находящимися в окружающей среде, при этом атомы металла окисляются и переходят в ионы.
Согласно статистики ежегодно от коррозии теряется 1-1.5% всего металла, накопленного используемого человечеством. При этом различают прямые и косвенные потери от коррозии.
Прямыми потерями называют стоимость потерянного металла, изготовления изделий, машин, оборудования, строительных сооружений, уменьшение срока службы механизмов. К прямым потерям относят и стоимость противокоррозионных мероприятий.
Косвенные потери связаны с выходом из строя оборудования и сооружений и его простоями, расходами на ремонт, получением некачественной продукции, увеличением расхода металла, нанесением ущерба окружающей среде. Косвенные потери в ряде случаев превосходят потери прямые.
Коррозионное разрушение является результатом взаимодействия металла с внешней средой, и интенсивность его зависит от свойств самого металла, а также от природы окружающей среды.
Разрушение металла усиливается при соприкосновении его с другим менее активным металлом, иначе говоря, расположенным в электрохимичеком ряду напряжений правее его.
Распоряжение металлов в соответствии с их электродным потенциалом.
Коррозия различается двумя типами: химическим и электрохимическим.
Химическая коррозия – это взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают в одном акте.
Химическая коррозия чаще всего наблюдается в тех случаях, когда коррозийная среда не является электролитом, при соприкосновении металлов с сухими газами при высоких температурах.
Самой распространенной газовой средой является воздух, единственный окисляющий компонент которого – кислород, поэтому продуктами газовой коррозии обычно бывают оксиды.
В качестве примера могут служить окисная пленка, которая появляется на поверхности металлических изделий в среде сухого воздуха в результате воздействия кислорода или окалина на раскаленной поверхности металла.
Электрохимическая коррозия – это разрушение металлов и сплавов при воздействии на них электролитов.
Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным типом коррозий. Для протекания электрохимической коррозии необходимы наличие двух разнородных металлов, контакт между ними и присутствие электролита.
Электролиты – это вещества, которые в растворенном или расплавленном состоянии обладают ионной проводимостью и проводят электрический ток. К ним относятся большинство солей, кислот, щелочей.
Электрохимическая коррозия происходит чаще всего от воздействия растворов электролитов. В воде это: соли, кислоты, щелочи. Вода в природе, технике, быту, вне зависимости от того, речная она, водопроводная, грунтовая, атмосферные осадки и т.д. – всегда является раствором электролита и вызывает электрохимическую коррозию. Поэтому различные металлические конструкции и изделия из металлов и их сплавов подвергаются главным образом электрохимической коррозии.
При этом нужно знать, что с ростом конденсации электролита и температуры скорость коррозии увеличивается.
Методы защиты от коррозии
Коррозия наносит художественным изделиям из металла и особенно архитектурным деталям огромный вред. Затраты на ремонт или замену деталей порой превышают стоимость металла, из которого они изготовлены. Для предупреждения коррозии применяются различные виды защиты. Очень большое значение имеет борьба с коррозией в деле охраны и реставрации художественных памятников искусства – барельефов, статуй, оград, ворот и т.д.
Для защиты от коррозии применяют следующие методы: использование химически стойких сплавов; защита поверхности металла покрытиями; электрохимические методы; обработка коррозийной среды и др.
Из химически стойких сплавов наибольшее применение имеют нержавеющие и кислотоупорные стали. Нержавеющая сталь содержит около 13 процентов хрома, кислотоупорная – 18 процентов хрома и до 10 процентов никеля.
Покрытия подразделяются на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла.
Для покрытия используют металлы, которые образуют на поверхности защитные пленки (хром, никель, цинк, кадмий, алюминий, золото, серебро, олово и некоторые другие). Наибольшее применение получил метод гальванотехники.
Неметаллическими покрытиями являются лаки, краски, эмали, формальдегидные и иные смолы. Для длительной защиты от атмосферной коррозии используют лакокрасочные покрытия.
При химической или электрохимической обработке металла покрытия представляют собой защитные оксидные или солевые пленки.
К электрохимическим методам относят катодную защиту и метод протекторов.
При катодной защите деталь или конструкция присоединяется к отрицательному полюсу источника электрического тока и становится катодом. В качестве анодов используются куски железа.
При соответствующей силе тока в цепи на защищаемом изделии происходит восстановление окислителя, процесс же окисления претерпевает вещество анода.
Метод протекторов заключается в присоединении к защищаемому изделию большего листа, изготовленного из другого, более активного металла – протектора (при защите стальных изделий используется цинк или сплавы на основе магния.
При хорошем контакте между металлами защищаемый металл (железо) и металл протектора (цинк) оказывают друг на друга поляризующее действие, в результате которого железо поляризуется катодно, а цинк – анодно. На железе идет процесс восстановления того окислителя, который присутствует в воде, а цинк окисляется. Протекторы и катодная защита возможны в средах, хорошо проводящих электроток.
Как правило, для защиты художественных изделий из металла применяют такие методы защиты от коррозии, которые одновременно являются и декоративной отделкой.
Поэтому благодаря применению того или иного приема защиты от коррозии художественные изделия не только не должны терять своего внешнего вида, а приобретать новые художественные качества, такие как блеск, цвет и др.
Одним из широко известных способов защиты художественных изделий являются сусальное золочение и серебрение, представляющее способ покрытия изделий драгоценными металлами.
Этот вид защиты заключается в том, что на поверхность изделия наклеиваются тончайшие листочки золота, серебра или двойника – двухслойного листочка из серебра и золота, а также потали – из серебра и меди.
В глубокой древности на Руси этим способом широко пользовались для золочения крыш, шпилей, церковных глав, крестов и других элементов архитектуры, выполненных из металлов, а также для золочения дерева и других неметаллических материалов.
Чтобы получить тончайшие листочки, золото или серебро расковывали между специальными прокладками, которые приготовляли из оболочки говяжьих внутренностей. Такие прокладки позволяли получать гладкие и очень тонкие листочки золота и серебра. Выделывание из золота тончайших листочков для золочения называли золотобойным мастерством, известно оно было с глубокой древности.
В изготовляемых "блокнотиках" или "книжечках" насчитывается 60 тончайших золотых листочков размером 6х12 см, между которыми проложена папиросная бумага, чтобы они не слипались между собой. Вес такой книжечки примерно 1,5 г. Золото можно довести до толщины, меньше 0,0001 мм и листок площадью в один квадратный дециметр будет весить всего 13 миллиграммов. Такое золото становится прозрачным и пропускает зеленые лучи, но для золочения оно применяется редко, так как становится непрочным. Обычно для получения желтого сусального золота применяется золото, лигатуренное медью от 930 до 990 пробы, но иногда для получения цветного зеленого золота, чтобы разнообразить оттенки позолоты, применяют 750 пробу, лигатуренную серебром.
Золочение может быть матовым морданным и блестящим полиментарным. Для того, чтобы получить матовую позолоту применяют специальный морданный лак, состоящий из старой натуральной олифы, мелко размолотого сурика и камеди (вишевого клея), который иногда разводят скипидаром. На подготовленное изделие наносят морданный лак, дают ему слегка просохнуть и на отлип кладут сусальное золото. Листочки берут при помощи специальной кисточки, слегка смазанной коровьим маслом. Золото пристает к кисточке, однако и к лаку липнет сильнее.
