Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный технический университет
АПРОБАЦИЯ Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный технический университет Балаковский институт техники, технологии и управления КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химия» для студентов технических направлений всех форм обучения
Балаково
Цель работы: изучить коррозионные процессы, протекающие под влиянием различных сред. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Коррозией называется процесс самопроизвольного разрушения металлов под влиянием внешней среды. Например, ржавление железа на воздухе, образование окалины при высокой температуре, растворение металлов в кислотах и т.д. Вред, наносимый коррозией, велик: около 20% ежегодной выплавки металлов расходуется на коррозию. Первопричиной коррозии является химическая неустойчивость большинства металлов на воздухе, т.е. энергия, затраченная при получении металлов из руд, в процессе коррозии выделяется в связи с получением устойчивых оксидов с меньшим запасом энергии. Коррозию, учитывая механизм и условия, при которых она происходит, делят на два вида: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия обусловливается взаимодействием металлов с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрического тока. К этому виду коррозии относят образование окалины на железе при высокой температуре и коррозию других металлов под действием агрессивных газов (газовая коррозия). Механизм газовой коррозии железа состоит в образовании оксидных пленок различного химического состава с изменением температуры. Так, на железе, уже при 250-300°С появляется видимая пленка оксидов (ZnO), при 600°С и выше поверхность металла покрывается слоем окалины, состоящей из смеси оксидов (Fe2O3 и Fe2O4). Окалина, в отличие от первоначального оксидного слоя (FeO) не защищает железо от коррозии, т.е. сплошность слоя нарушена, появляются трещины, которые уже не могут препятствовать проникновению кислорода к металлу. Образующиеся на металлах оксидные пленки часто препятствуют их окислению и повышают устойчивость, но, чтобы такая пленка защищала металл, она должна быть сплошной и отношение молекул оного объема оксида к одному объему металла > 1. Для щелочных и щелочно-земельных металлов это условие не соблюдается, у них - V оксида /V металла < 1, такие пленки не защищают металл. Сплошные и устойчивые оксидные слои образуются на пассивирующихся металлах, например, алюминии, олове и др., а также - d элементах d- семейства: Fe, Ni и др. Толщина образующихся оксидных пленок, прямо зависит от времени образования и температуры. Электрохимическая коррозия - разрушение металла при соприкосновении с электролитом и возникновение в системе электрического тока. В атмосферных условиях роль электролита играет водная пленка на металлической поверхности. Электродами являются сам металл и содержащиеся в нем примеси. Сочетание электролита и микрогальванопар (металл + примеси) напоминает работу гальванического элемента, поэтому электрохимическую коррозию называют иногда «гальванической». В качестве примера можно рассмотреть коррозию железа в контакте с медью в растворе соляной кислоты. При этом возникает гальванический элемент: (-) Fe |HC1| Cu (+) Более активный металл - железо окисляется, посылая электроны атома меди, и переходит в раствор в виде ионов Fe2+, а ионы водорода разряжаются (восстанавливаются) на меди Fe° - 2е - Fe2 Н+ + 2е -> При коррозии следует различать анодный процесс и катодную деполяризацию. Деполяризация - это процесс нейтрализации электронов различными деполяризаторами из окружающей среды; она бывает водородная, кислородная и окислительная. Водородная деполяризация происходит в кислых средах за счет нейтрализации электронов катионами водорода: 2Н+ + 2е → Н2 Кислородная деполяризация происходит, например, при атмосфер- ной коррозии в нейтральной среде за счет ионизации кислорода: О2 + 4е + 2Н2О → 4OН- Примером коррозии с кислородной деполяризацией может служить коррозия технического железа: 2Fe - 4е → 2Fe2+ (на аноде) О2 + 2Н2О + 4е → 4OH- (на катоде) В растворе образуется Fe2+ + 2 OН- → Fe(OH)2 под влиянием кислорода воздуха окисление Fe(OH)2 продолжается: 4 Fe(ОН)2 + О2 + 2Н2О → Fe(OH)3 Отщепляя частично воду, Fe(OH)3 образует соединение, примерно отвечающее составу ржавчины: Fe(OH)3 = Fe - OH + H2O Интенсивность коррозии зависит от разности потенциалов анодных и катодных участков: чем эта разность выше, тем активнее протекает процесс. Однако, не всегда можно определить, какой металл сплава будет разрушаться в процессе коррозии, исходя только из величин электродных потенциалов, т.к. на процесс оказывает большое влияние состав электролита и рН (водородный показатель) среды. Так, стандартные электродные потенциалы А1 и Zn соответствуют , , а в растворе NaCl они принимают значения (-0,53В) и (0,77В), т.е. потенциал Al в растворе NaCl оказывается больше, чем у цинка в отличие от стандартных потенциалов.
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
Большое разнообразие методов защиты металлов от коррозии можно разделить на 3 основных: защитные покрытия (металлические и неметаллические), электрохимическая защита и ингибиторная защита.
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 204; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |