На сегодня существует несколько методов предотвращения коррозии.
Отделение металла от агрессивной среды - покраска, смазка маслами, покрытие неактивными металлами или эмалью (И). Приведение поверхности металлов в контакт с более активными металлами (II). Использование веществ, замедляющих коррозию (ингибиторы коррозии) и сплавов, устойчивых к коррозии (III).
I. Самый простой способ защитить сталь от коррозии - это изолировать металл от атмосферного воздуха. Это можно сделать с помощью масляного, жирового смазки или нанесения защитного слоя. Сейчас широко применяют покрытия из органических полимеров. Покрытие можно делать разных цветов, и это достаточно гибкое решение проблемы коррозии. Даже беглый взгляд на вещи, которые окружают нас в быту, дает массу примеров такого решения холодильник, сушилка для посуды, поднос, велосипед и т.п..
II. Иногда железо покрывают тонким слоем другого металла. Некоторые производители изготавливают кузова автомобилей из стали с гальваническим цинковым покрытием. При такой обработке образуется прочно сцепленный с основой слой окиси цинка, и если гальваническое покрытие не повреждено, оно хорошо защищает от ржавчины.
Даже если такое покрытие имеет недостатки, стальной корпус машины все же защищен от быстрого разрушения, так как в этой системе преимущественно корродирует цинк, а не железо, поскольку цинк более активный металл, чем железо. В данном случае цинк приносят в жертву. Одна из первых предложений по использованию протекторных («жертвенных») металлов была сделана в 1824 году для защиты от коррозии металлической обшивки корпусов морских судов.
Сегодня цинковые блоки используют для защиты от коррозии нефтедобывающих платформ в море: коррозия из дорогих сложных стальных конструкций переводится на куски металла, которые легко заменить. В чем же заключается принцип такой защиты? Аналогичный принцип используется для защиты железобетонных конструкций жилых домов, в которых все железные прутья соединены друг с другом и соединяются с куском магния, зарытым в землю.
III. Очень распространенным решением проблемы защиты от коррозии является использование нержавеющей сплавов. Многие из стальных изделий, используемых в быту, особенно те, которые находятся в постоянном контакте с водой: кухонная посуда, ложки, вилки, ножи, бак стиральной машины и т.д. - изготовлены из нержавеющей стали, которая не требует дополнительной защиты.
Нержавеющая сталь изобрел в 1913 году химик из Шеффилда Гарри Бриарли. Он исследовал быстрый износ нарезки оружейных стволов и решил попробовать сталь с высоким содержанием хрома, чтобы посмотреть, нельзя таким образом продлить жизнь оружию.
Обычно при проведении анализа стали вроде растворяли в кислоте. Бриарли, проводя такой анализ, столкнулся с неожиданными трудностями. Его сталь с высоким содержанием хрома, НЕ растворялась. Он также заметил, что оставленные в лаборатории образцы сохраняли первоначальный блеск. Бриарли сразу же сообразил, что он изобрел сталь, стойкую к коррозии.
Изобретение Гарри Бриарли наткнулся на некоторые предрассудки. Один из главных производителей металлической посуды в Шеффилде считал саму идею Бриарли такой, «что противоречит природе», а другой заявил, что «устойчивость к коррозии - не такое уж и большое достоинство ножей, которые по своему назначению требуют чистки после каждого использования». Сегодня мы воспринимаем как должное то, что посуда сохраняет свой блеск и не поддается воздействию кислот, содержащихся в пище.
Нержавеющая сталь не подвергается коррозии том, что на ее поверхности образуется пленка хром (Ш) оксида. В отличие от ржавчины, на этот оксид бездействует вода, и он крепко сцепленный с металлической поверхностью. Имея толщину всего несколько нанометров, оксидная пленка невидимая для невооруженного глаза и не скрывает естественный блеск металла. При этом она непроницаема для воздуха и воды и защищает металл. Более того, если соскоблить поверхностную пленку, она быстро восстановится.
К сожалению, нержавеющая сталь дорога, и мы вынуждены учитывать это при выборе стали для использования. В современной технике чаще используют нержавеющей стали следующего состава: 74% железа, 18% хрома, 8% никеля.
Поскольку использование нержавеющей стали не всегда экономически оправдано, как и использование защитных слоев масел и красок, то сегодня достаточно часто используют покрытия железных изделий тонким слоем цинка (оцинкованное железо) или олова (луженые железо). Последнее очень часто используют при изготовлении консервов.
Метод защиты консервов покрытием внутренней металлической поверхности оловом предложил англичанин Питер Дюранд. С такой защитой консервы течение длительного времени остаются пригодными для еды. К сожалению, производство продуктовых консервов и напитков не лишено трудностей. Различные продукты создают внутри банки разное среду, по-разному действует на металл и может вызвать коррозию.
В банках с консервированными фруктами являются органические кислоты, например лимонная кислота. В растворе эти кислоты способствуют связыванию ионов олова Sn2 + и тем самым увеличивают скорость растворения оловянного покрытия, поэтому в консервированных фруктах (персиках и др.) преимущественно корродирует олово. Ионы олова, которые попадают таким образом в пищу, нетоксичны. Они не изменяют существенно вкусовые качества консервированных фруктов, разве что придают им островатые привкуса. Однако если такую банку хранить слишком долго, могут возникнуть проблемы. Тонкий слой олова, который окисляется, наконец разрушится и под воздействием органических кислот начнет достаточно быстро корродировать железный слой.