Rýchlosť korózneho ničenia kovu je charakterizovaná indexom hmotnosti alebo hĺbky. Prvý vyjadruje zmenu hmotnosti vzorky v dôsledku korózie, vztiahnutú na jednotku kovového povrchu a jednotku času. Druhá ukazuje hĺbku koróznej deštrukcie vzorky kovu, vyjadrenú v lineárnych jednotkách a vztiahnutú na jednotku času.

Použitie iba jedného z týchto indikátorov často neposkytuje správne informácie o riziku korózie pre konštrukciu. Takže napríklad pri vývoji lokálnej korózie môže byť indikátor hmotnosti nevýznamný a konštrukcia môže byť v havarijnom stave; naopak, pri rovnomernej korózii sa môžu celkové korózne straty ukázať ako veľké a zároveň sa zvýši riziko úrazu konštrukcie koróziou s jej pomalým vývojom do hĺbky a s dostatočnou hrúbkou výrobku. byť menej. Pre úplnejší obraz o rýchlosti a povahe korózie by sa preto mali použiť oba ukazovatele.

Riziko zničenia konštrukcie v pôde je tým väčšie, čím menej rovnomerne je korózia rozložená po povrchu konštrukcie. V prípade vývoja lokálnej korózie budú najnebezpečnejšie tie z korozívnych lézií, ktoré majú najmenšia plocha, pretože sa vyvíjajú rýchlejšie ako iné do hĺbky steny konštrukcie v dôsledku koncentrácie anodického rozpúšťania kovu v obmedzenej oblasti.

Povaha, rýchlosť korózie a vlastnosti jeho distribúcie po povrchu konštrukcie sú dané vlastnosťami samotného kovu a vonkajšími podmienkami. V závislosti od kombinácie vonkajších podmienok sa kvantitatívne ukazovatele korózie pre ten istý kov môžu výrazne líšiť.

Skutočná korózna odolnosť konkrétneho kovu je preto relatívna. Nemôžeme ho vyjadriť ako absolútne opatrenie bez komplexného zváženia podmienok, v ktorých sa korózny proces vyvíja. Preto by v ideálnom prípade malo byť stanovenie rozsahu a typu ochranných opatrení založené na dôkladnej štúdii a analýze celého súboru vonkajších a vnútorných koróznych faktorov.

Korózna odolnosť - schopnosť materiálov odolávať korózii, ktorá je určená rýchlosťou korózie za daných podmienok. Na hodnotenie rýchlosti korózie sa používajú kvalitatívne aj kvantitatívne charakteristiky. Zmena vzhľad kovový povrch, zmeny v jeho mikroštruktúre sú príkladmi kvalitatívneho hodnotenia rýchlosti korózie.

Na vyčíslenie môžete použiť:

• · Čas, ktorý uplynul pred objavením sa prvého korózneho centra;
• · Počet koróznych ohniskov vytvorených za určité časové obdobie;
• · Zníženie hrúbky materiálu za jednotku času;
• · Zmena hmotnosti kovu na jednotku povrchu za jednotku času;
• · Objem plynu uvoľneného (alebo absorbovaného) počas korózie jednotky povrchu za jednotku času;
• · Hustota prúdu zodpovedajúca rýchlosti daného korózneho procesu;
• · Zmena akýchkoľvek vlastností po určitý čas korózie (napríklad a iný elektrický odpor, odrazivosť materiálu, mechanické vlastnosti).

Rôzne materiály majú rôznu odolnosť proti korózii, čo sa zvyšuje špeciálnymi metódami. Takže zvyšovanie odolnosť proti korózii možné legovaním (napríklad nehrdzavejúcim oceliam), nanášaním ochranných náterov (chrómovanie, niklovanie, lakovanie), pasiváciou

1. Základné pojmy, pojmy a definície

Odolnosť proti korózii- schopnosť materiálu odolávať pôsobeniu agresívnych médií (korózia).

Korózia (dt lat, Corrosio - korózia) je zničenie materiálov v dôsledku chemickej alebo elektrochemickej interakcie s prostredím.

Stavebné materiály a predovšetkým ich povrchy sa počas dlhodobej prevádzky ničia hlavne v dôsledku dvoch druhov nárazov: korozívne, spojené s vplyvom vonkajšieho, agresívneho prostredia na materiál a erozívne, spôsobené mechanickými nárazmi.

Erozívna deštrukcia postupuje intenzívne pomerne rýchlo
pri premiestňovaní média alebo materiálu. Erozia je obzvlášť vysoká, keď materiál prichádza do styku s tavením kovov a trosky, ako aj s plynnými oxidantmi atď.

Fenomény korózie a erózie sú často navzájom spojené, a preto nie je vždy možné ich oddeliť. Vo vede o stavebných materiáloch sa tieto javy posudzujú osobitne. Procesy erózie sa berú do úvahy pri štúdiu úžitkových vlastností podláh, povrchov ciest atď.

2. Druhy korózie stavebných materiálov

Korózia stavebných materiálov sa líši podľa typu korozívneho prostredia, povahy ničenia a procesov v nich prebiehajúcich:

Korozívne prostredie:

Plyn

Inertný plyn;

Reaktívny plyn;

Kvapalina:

Kyslý;

Soľ;

Alkalické;

Morské;

v tavenine:

kovy;

kremičitany;

2) povaha zničenia:

Uniforma;

Nerovnomerné:

Volebný;

Povrchné;

Praskanie;

Miestne;

Interkryštalický;

3) typy vplyvov (procesy);

Chemické;

Elektrochemický;

Biologický;

Organogénne.

Druhy korozívneho prostredia:

Korózia plynov predstavuje koróziu v plynnom prostredí pri úplnej absencii kondenzácie vlhkosti na povrchu materiálu. Tento typ korózie je citlivý na materiály pracujúce za určitých podmienok vysoké teploty v prostredí suchého plynu (keramika).

Korózia plynov sa týka procesov chemickej degradácie. Jeho rýchlosť závisí; z povahy materiálu, jeho štruktúry a vlastností novotvarov na jeho povrchu.

Kvapalná korózia materiály z prírodného a umelého kameňa, ktoré sa vyskytujú pri pôsobení roztokov elektrolytov a neelektrolytov, ako aj rôznych tavenín, majú hlavne chemický charakter, aj keď v závislosti od typu a vlastností kvapaliny sa líšia v mnohých znakoch .

Najdôležitejšou vlastnosťou kvapalín je prítomnosť intermolekulárnych interakčných síl v nich. Môžu za to dve vlastnosti tekutého skupenstva: molekulárny tlak a s ním spojené povrchové napätie.

Povrchové napätie kvapaliny má veľký vplyv na rýchlosť deštrukcie materiálu, ktorá je tiež určená zmáčacími vlastnosťami kvapaliny.

Povaha zničenia:

Rovnomerná korózia vzniká v dôsledku pôsobenia agresívneho prostredia s dostatočnou hrúbkou výrobku a rovnomerným rozložením tlakových, ohybových alebo ťahových napätí. Korózia tohto typu má na rozdiel od iných oveľa menší vplyv na pevnostné vlastnosti materiálu.

Nerovnomerná alebo lokalizovaná korózia(škvrny, vredy, škvrny) sa vyskytuje pri rôznych koncentráciách agresívneho prostredia v určitých oblastiach alebo heterogenite samotného materiálu (jeho zloženia a štruktúry). Takže v dôsledku nerovnomerného rozloženia kryštalickej a sklovitej fázy v keramickom materiáli dochádza k deštrukcii korózie v jeho jednotlivých oblastiach rôznymi rýchlosťami. Navyše v sklovitej fáze sa proces vyvíja oveľa rýchlejšie ako v kryštalickej fáze. Prítomnosť nehomogénnej pórovitosti v materiáli tiež prispieva k tvorbe nerovnomernej korózie v materiáli.

Selektívna korózia charakteristická pre materiály, v ktorých jedna zo zložiek vytvára ľahko rozpustné zlúčeniny počas formovania štruktúry. Počas prevádzky môžu tieto zlúčeniny prechádzať do roztoku a vytvárať takzvané „výkvety“ na povrchu materiálu.

Medzikryštalická korózia nastáva v dôsledku zničenia materiálu pozdĺž hraníc zŕn a rýchlo sa šíri hlboko do materiálu, čím sa prudko znižujú jeho vlastnosti. Tento typ korózie je obsiahnutý v niektorých vypaľovacích materiáloch, pri ktorých sa pri spekaní vytvárajú nové fázy, tuhé roztoky atď., A následne sa vytvárajú rozhrania.

Korozívne pôsobenie môže mať vo všeobecnosti dva zásadne odlišné mechanizmy: chemickú interakciu a rozpúšťanie.

Chemická interakcia sa redukuje na reakciu medzi médiom a materiálom s tvorbou nových zlúčenín. V prítomnosti nečistôt v agresívnych médiách a prísad v materiáli môžu medzi všetkými interakčnými prvkami prebiehať chemické reakcie.

Pretože kamenné materiály sú dielektrika a ich interakcia s agresívnym prostredím nie je sprevádzaná výskytom elektrických prúdov, proces deštrukcie materiálov sa nazýva chemická korózia.

Pri vystavení agresívnym médiám na kovoch existuje elektrochemický proces prenosu elektrónov z kovovej vrstvy s nižším elektrickým potenciálom do vrstvy s vyšším potenciálom a spätného získavania elektropozitívnych iónov s následnou deštrukciou povrchovej vrstvy. Tento proces ničenia sa zvyčajne nazýva elektrochemická korózia.

Biologická korózia- zničenie materiálu pod priamym vplyvom rastlinných a živočíšnych organizmov, ako aj mikroorganizmov.

1. Vyššie rastlinné organizmy ( koreňový systém, stonky, listy, semená atď.) v procese životného produktu rôzne druhy látky, z ktorých väčšina je agresívna vo vzťahu k stavebným materiálom.

2. Živé organizmy spôsobujú biologické poškodenie materiálov buď priamo mechanickým pôsobením (hlodavce, vtáky atď.), Ako aj produktmi ich vitálnej činnosti.

3. Nižšie rastlinné organizmy a mikroorganizmy (riasy, lišajníky, machy, huby, baktérie atď.) Ničia povrchové vrstvy betónu a vytvárajú podmienky pre tlejúce drevené konštrukcie.

Korózia spôsobená vystavením stavebných materiálov produktom technologického spracovania organická hmota biogénny (ovocie, zelenina, rastlinné oleje, krv, džúsy, tuky atď.) a nebiogénneho pôvodu (olej, uhlie, bridlica, škrupinový vápenec, výfukové plyny, sadze atď.), je organogénnou koróziou akceptovaný.

Čo sa volá odolnosť proti korózii materiály? Aké sú spôsoby zvýšenia odolnosti proti korózii

Zničenie výrobkov z rôzne materiály pod vplyvom fyzikálno-chemických a biologických faktorov dostal názov korózia (z latinského slova, čo znamená korodovať).

Schopnosť materiálov odolávať korozívnym účinkom vonkajšieho prostredia sa nazýva odolnosť proti korózii.

V dôsledku korozívneho ničenia strojov a prístrojov, stavebných konštrukcií a rôznych kovových výrobkov sa asi 12% taveného kovu nenávratne stratí v rôznych priemyselných odvetviach Národné hospodárstvo... Predĺženie životnosti výrobkov a zariadení ušetrí milióny ton kovu a súčasne zníži náklady na jeho výrobu.

Metódy na zvýšenie odolnosti proti korózii:

* Použitie kovov odolných voči korózii. Najbežnejšie z tejto skupiny sú chróm (13 - 30%), chrómnikel (až 10 - 12%, takzvaná „nehrdzavejúca oceľ“), chrómnikel-molybdén a ďalšie ocele. Tieto ocele si zachovávajú svoju koróznu odolnosť pri teplotách do 300 - 400 ° C. Takéto materiály sa používajú vo vlhkej atmosfére, vo vodovodnej a riečnej vode, v dusičných a organických kyselinách. Zliatina s molybdénom Mo, zirkónom 2g, berýlium Be, mangánom Mn tiež zvyšuje odolnosť proti korózii.

* Aplikácia pasivačných materiálov, ktoré na povrchu vytvárajú ochranný film. Medzi také materiály patria: titán a ich zliatiny.

* Bronz a mosadz sú odolné proti kavitačnej korózii (zničenie pri kombinovanom pôsobení rázových zaťažení a elektrochemickom pôsobení).

Použitie nekovových materiálov odolných proti korózii:

* Silikátové materiály - zlúčeniny kremíka získané tavením alebo spekaním skaly... Tavené horniny (čadič), kremeň a kremičité sklo, keramické materiály odolné voči kyselinám, cementy a betóny.

* Plasty (polypropylén, pvc, textolit, epoxid).

* Guma (guma).

Aplikácia kovových povlakov:

* Pozinkované povlaky (pozinkovanie, cínovanie, pokovovanie kadmiom, niklovanie, postriebrenie, zlatenie).

* Plášť je proces ochrany proti korózii základného kovu alebo zliatiny s iným kovom odolným voči agresívnemu prostrediu.

* Metóda spoločného valcovania dvoch kovov si našla najväčšie uplatnenie. Ako obkladové materiály sa používajú nehrdzavejúce ocele, hliník, nikel, titán, tantal atď.

* Metalizácia striekaním. Používajú sa na ochranu proti korózii veľkých kontajnerov: železničné mosty, pilóty, lodné potrubia. Nastriekajte zinok, hliník, olovo, volfrám.

Aplikácia nekovových povlakov:

Farby a laky (sušiace oleje, laky, farby, emaily, základné nátery, tmely, syntetické živice). Farby a laky sa nanášajú na povrch výrobkov valcovaním, striekaním, máčaním, nalievaním, štetcom, elektrostatickou metódou.

Príklad: Na pokožku morských plavidiel sa nanáša špeciálna farba proti znečisťovaniu, ktorá ich chráni pred znečistením škrupinami morských organizmov. Za jeden rok zanášajúca vrstva v južných moriach dosahuje 0,5 m, t.j. 100 - 150 kg / m2. Zvyšuje sa tak odolnosť proti pohybu plavidla, ktorá spotrebuje až 8% výkonu motora, a zvyšuje sa spotreba paliva. Je veľmi ťažké odstrániť takúto vrstvu z povrchu. Preto je podmorská časť plavidla pokrytá antivegetatívnou farbou, ktorá obsahuje oxid ortuťnatý, živice, zlúčeniny arzénu.

Polymérové ​​povlaky (polyetylén, polypropylén, fluórplasty, polystyrén, epoxidové živice a pod.). Živica sa nanáša vo forme taveniny alebo suspenzie štetcom, máčaním, striekaním. Fluoroplasty sú odolné voči morskej vode, anorganické kyseliny, s výnimkou oleja a kyseliny dusičnej, majú vysoké elektrické izolačné vlastnosti.

Gumovanie - poťahovanie chemických zariadení, potrubí, nádrží, kontajnerov na prepravu a skladovanie chemických výrobkov atď. Gumou a ebonitom. Mäkké gumy sa používajú na gumovacie zariadenia vystavené nárazom, výkyvom teploty alebo obsahujúce suspenzie a pre zariadenia pracujúce pri konštantnej teplote, ktoré nie sú vystavené mechanickému namáhaniu, sa používajú tvrdé gumy (ebonity).

Silikátové smaltované povlaky (sklovitá látka). Zariadenie pracujúce pri zvýšených teplotách, tlakoch a vo vysoko korozívnom prostredí je vystavené smaltovaniu.

Nátery tukmi a pastami. Antikorózne mazivá sa pripravujú na báze minerálnych olejov (strojový olej, vazelína) a voskových látok (parafín, mydlo, mastné kyseliny).

Použitie elektrochemickej ochrany (katódovej a anodickej). Vonkajšia silná anóda je pripevnená ku kovovým konštrukciám z vonkajšej strany (zdroj priamy prúd), ktorá spôsobuje katódovú polarizáciu elektród na povrchu kovu, ktorý má byť chránený, v dôsledku čoho sa anodické časti kovu menia na katódové. A # znamená, že sa nezrúti kov konštrukcie, ale pripevnená anóda.

Laboratórne práce č

Účel práce: oboznámenie sa s mechanizmami a rýchlosťami korózneho ničenia kovov.

1. Metodické pokyny

Korózna deštrukcia kovov je spontánny prechod kovu do stabilnejšieho oxidovaného stavu pôsobením prostredie... V závislosti od povahy životného prostredia sa rozlišuje medzi chemickou, elektrochemickou a biokoróziou.

Elektrochemická korózia je najbežnejším typom korózie. Korózia kovové konštrukcie v prírodných podmienkach - v mori, na pevnine, v podzemná voda, pri kondenzácii alebo adsorpcii majú filmy vlhkosti (v atmosférických podmienkach) elektrochemickú povahu. Elektrochemická korózia je zničenie kovu sprevádzané vzhľadom elektrický prúd ako výsledok práce mnohých makro a mikro galvanických párov. Mechanizmus elektrickej korózie je rozdelený do dvoch nezávislých procesov:

1) anodický proces - prechod kovu do roztoku vo forme hydratovaných iónov a zanechanie ekvivalentného množstva elektrónu v kove:

(-) A: Me + mH20 → 1+ + ne

2) katódový proces - asimilácia prebytočných elektrónov v kove akýmikoľvek depolarizátormi (molekulami alebo iónmi roztoku, ktoré sa dajú na katóde redukovať). Pri korózii v neutrálnom prostredí je depolarizér zvyčajne korózia pre kyslík rozpustený v elektrolyte:

(+) K: 02 + 4e + 2H20 → 4OH

Na koróziu v kyslom prostredí - vodíkový ión

(+) K: H · H20 + e → 1 / 2H2 + H20

Makrogalvanické výpary vznikajú kontaktom rôznych kovov. V tomto prípade je kovom so zápornejším potenciálom elektródy anóda a podlieha oxidácii (korózii).

Ako katóda slúži kov s pozitívnejším potenciálom. Zohráva úlohu vodiča elektrónov z kovovej anódy do častíc prostredia, ktorý je schopný tieto elektróny prijímať. Podľa teórie mikrov pár je príčinou elektrochemickej korózie kovov prítomnosť mikroskopických skratovaných galvanických článkov na ich povrchu, vznikajúcich z nehomogenity kovu a jeho kontaktu s prostredím. Na rozdiel od galvanických článkov špeciálne vyrobených v technológii, vznikajú spontánne na kovovom povrchu. O 2, CO 2, SO 2 a ďalšie plyny zo vzduchu sú rozpustené v tenkej vrstve vlhkosti, ktorá vždy existuje na povrchu kovu. To vytvára podmienky pre kontakt kovu s elektrolytom.

Na druhej strane rôzne časti povrchu daného kovu majú rôzny potenciál. Existuje veľa dôvodov, napríklad potenciálny rozdiel medzi rôzne upravenými časťami povrchu, rôznymi štruktúrnymi zložkami zliatiny, nečistotami a základným kovom.

Oblasti tvarovaného povrchu so zápornejším potenciálom sa stávajú anódami a rozpúšťajú sa (korodujú) (obrázok 1.1).

Niektoré uvoľnené elektróny sa prevedú z anódy na katódu. Polarizácia elektród však zabraňuje korózii, pretože elektróny zostávajúce na anóde tvoria dvojitú elektrickú vrstvu s kladnými iónmi prenesenými do roztoku, rozpúšťanie kovu sa zastaví. V dôsledku toho môže dôjsť k elektrickej korózii, ak sa elektróny z miest anódy kontinuálne odoberajú na katóde a potom sa z miest katódy odoberajú. Proces odstraňovania elektrónov z katódových miest sa nazýva depolarizácia a látky alebo ióny, ktoré spôsobujú depolarizáciu, sa nazývajú depolarizátory. Ak dôjde ku kontaktu ľubovoľného kovu so zliatinou, získa zliatina potenciál zodpovedajúci potenciálu najnegatívnejšieho kovu obsiahnutého v jej zložení. Keď sa mosadz (zliatina medi a zinku) dostane do kontaktu so železom, bude mosadz korodovať (v dôsledku prítomnosti zinku v nej). So zmenou prostredia sa môže dramaticky zmeniť elektródový potenciál jednotlivých kovov. Chróm, nikel, titán, hliník a ďalšie kovy, ktorých normálny elektródový potenciál je výrazne negatívny, sú za normálnych atmosférických podmienok silne pasivované a pokryté oxidovým filmom, v dôsledku čoho sa ich potenciál stáva pozitívnym. V atmosférických podmienkach a sladkej vode bude fungovať nasledujúci galvanický článok:

(-) Fe | H20, O2 | Al203 (Al) +

(-) A: 2Fe - 4e = 2Fe 2+

(+) K: 02 + 4e + 2H20 = 4OH

Výsledkom je: 2Fe 2 + 4OH · = 2Fe (OH) 2

4Fe (OH) 2 + 02 + 2H20 = 2Fe (OH) 3

Avšak v kyslom, zásaditom prostredí alebo v neutrálnom prostredí obsahujúcom ióny chlóru (napríklad v morskej vode), ktoré ničia oxidový film, sa hliník v kontakte so železom stáva anódou a podlieha korozívnemu procesu. V roztoku NaCl a morskej vode bude fungovať nasledujúci elektrochemický článok:

(-) A: Al - 3e = Al 3+

(+) K: 02 + 4e + 2H20 = 4OH

4Al 3 + 12OH · = 4Al (OH) 3

Veľmi často dochádza k elektrochemickej korózii v dôsledku iného prevzdušňovania, to znamená nerovnakého prístupu kyslíka vo vzduchu do jednotlivých oblastí kovového povrchu. Obrázok 1.2. zobrazuje prípad korózie železa a kvapky volov. V blízkosti okrajov kvapky, kde je ľahší prienik kyslíka, sa objavujú oblasti katódy a v strede, kde je väčšia hrúbka ochrannej vrstvy vody a do ktorej kyslík preniká ťažšie, oblasť anódy.

Vzhľad korozívnych galvanických článkov je ovplyvnený rozdielom v koncentrácii rozpusteného elektrolytu, rozdielmi v teplote a osvetlení a ďalšími fyzikálnymi podmienkami.

Ochrana proti korózii

Príčin korozívneho ničenia kovov je veľa. Metódy ochrany proti korózii sú tiež rôzne:

spracovanie externého prostredia;

ochranné nátery;

elektrochemická ochrana;

výroba špeciálne zliatin odolných voči korózii.

Liečba vonkajšieho prostredia spočíva v odstránení alebo znížení aktivity niektorých látok v ňom, ktoré spôsobujú koróziu. Napríklad odstránenie kyslíka rozpusteného v jóde (odvzdušnenie) Do roztoku sa niekedy pridávajú špeciálne látky inhibujúce koróziu, ktoré sa nazývajú inhibítory alebo inhibítory (urotropín, tiomočovina, anilín a ďalšie).

Časti, ktoré sú vystavené ochrane za atmosférických podmienok, sa umiestnia spolu s inhibítormi do nádoby alebo do papiera, vnútorná vrstva impregnovaná inhibítorom a vonkajšia vrstva parafínom. Inhibítor sa odparuje a adsorbuje sa na povrchu časti, čo spôsobuje inhibíciu procesov elektródy.

Úloha ochranných povlakov sa redukuje na izoláciu kovu od účinkov ochranného prostredia. To sa dosiahne nanášaním lakov, farieb, kovových povlakov na kovový povrch.

Kovové povlaky sa delia na anodické a katodické. V prípade povlaku ANODE je potenciál elektródy krycieho kovu zápornejší ako potenciál chráneného kovu. V prípade KATODICKÉHO povlaku je potenciál elektródy krycieho kovu pozitívnejší ako potenciál základného kovu.

Pokiaľ ochranná vrstva úplne izoluje základný kov od okolitého prostredia, nie je medzi anodickým a katodickým povlakom zásadný rozdiel. Ak dôjde k porušeniu celistvosti povlaku, nastávajú nové podmienky. Katódový povlak, napríklad cín na železe, prestáva nielen chrániť základný kov, ale svojou prítomnosťou zvyšuje aj koróziu železa (vo výslednom galvanickom článku je železom anóda).

Kedy elektrochemická ochrana zníženie alebo úplné zastavenie korózie sa dosiahne vytvorením vysokého elektronegatívneho potenciálu na chránenom kovovom produkte. Za týmto účelom je výrobok, ktorý sa má chrániť, pripojený ku kovu, ktorý má negatívnejší elektródový potenciál, je schopný ľahšie darovať elektróny (ochranná ochrana), alebo k zápornému pólu externý zdroj prúd (katódová elektrická ochrana).

Anodický povlak, napríklad zinok na železe, naopak, ak dôjde k porušeniu celistvosti krycej vrstvy, dôjde k jej zničeniu, čím dôjde k ochrane základného kovu pred koróziou (vo výslednom galvanickom článku je zinok anódou).

Výroba špeciálnych zliatin odolných voči korózii, nehrdzavejúcich ocelí atď. sa redukuje na zavedenie prísad rôznych kovov do nich.

Tieto prísady ovplyvňujú mikroštruktúru zliatiny a prispievajú k vzhľadu v nej takých mikrogalvanických prvkov, v ktorých sa celkový EMF v dôsledku vzájomnej kompenzácie blíži k nule. Takéto užitočné prísady, najmä pre oceľ, sú chróm, nikel a iné kovy.

1. Vykonanie práce

Cvičenie 1

Uskutočňovanie vysokokvalitných chemických reakcií, ktoré umožňujú detekciu kovových iónov, ktoré prešli do roztoku počas procesu anodickej korózie.

Zariadenia a reagenty: roztoky ZnSO 4, FeSO 4 a K 3, sada skúmaviek.

Postup práce: Nalejte 1-2 ml soľného roztoku do skúmaviek:

a) ZnS04 a niekoľko kvapiek K3;

b) FeSO a niekoľko kvapiek K 3.

Všimnite si zrážky. Zodpovedajúce reakcie napíšte v molekulárnej a iónovej forme.

Zadanie úlohy 2

Štúdium mechanizmu korózie kovov priamym kontaktom v neutrálnom prostredí.

Pokus sa vykonáva na zariadení znázornenom na obr. 1.7

Nalejte 5-10 ml vodného roztoku NaCl do U-skúmavky. Padajú do nej plechy, ktoré sú navzájom spojené svorkami.

Kovové platne musia byť dôkladne očistené šmirgľovou handričkou a miesto kontaktu medzi platňou a svorkou je mimo roztoku. Pri vykonávaní experimentu je potrebné poznamenať zmenu farby roztoku na katóde a anóde.

Napíš:

1) procesy anodickej a katódovej korózie

2) zodpovedajúce reakcie, pomocou ktorých sa v roztoku detegoval ión kovu

3) obvod galvanického článku.

1. Dosky Zn a Fe sú spustené.

Do roztoku, kde je umiestnená zinková elektróda, pridajte niekoľko kvapiek K 3, kde je umiestnená železná elektróda, niekoľko kvapiek fenolftaleínu.

2. Fe a Cu platne sú spustené,

Do roztoku, kde je umiestnená železná elektróda, pridajte niekoľko kvapiek K 3, kde je umiestnená medená elektróda, niekoľko kvapiek fenolftaleínu.

Porovnajte správanie železa v obidvoch prípadoch a vyvodte príslušné závery.

Zadanie úlohy 3

Štúdium mechanizmu korózie kovov pri ich priamom kontakte v kyslom prostredí.

Pokus sa vykonáva na zariadení znázornenom na obr. 1.8.

Nalejte 10% roztok HCl do porcelánového pohára. Ponorte do roztoku dva kovy Al a Cu a sledujte správanie kovov. Ktorý kov produkuje vodíkové bubliny? Napíš príslušné reakcie. Prinášajte navzájom čestné kovy. Na ktorom z kovov sa pri kontakte kovov uvoľňujú vodíkové bubliny? Na jeho elektródach nakreslite schému galvanického článku a elektródových procesov. Napíšte celkovú reakčnú rovnicu.

3. Príklady riešenia problémov

Príklad 1

Zvážte proces korózie pri kontakte železa s olovom v roztoku HCl

V roztoku elektrolytu (HCl) je týmto systémom galvanický článok, vo vnútornom obvode ktorého je Fe anóda (E ° = 0,1260). atómy železa, prenášajúce dva elektróny na olovo, prechádzajú do roztoku vo forme iónov. Elektróny na olovu znižujú ióny vodíka v roztoku, pretože

HCl = H + + Cl

Anodický proces Fe 0 - 2e = Fe 2+

Katódový proces 2H + + 2e = 2H 0

Príklad 2

Proces korózie pri kontakte Fe s Ph v roztoku NaCI. Pretože roztok NaCl má neutrálnu reakciu (soľ tvorená silnou zásadou a silnou kyselinou), potom

Anodický proces Fe - 2e = Fe 2+,

Katódový proces O 2 + 4e + 2H20 = 4OH

Chlorid sodný (NaCl) sa nezúčastňuje koróznych procesov; na diagrame je znázornený iba ako látka schopná zvýšiť elektrickú vodivosť roztoku elektrolytu.

Príklad 3

Prečo je chemicky čisté železo odolnejšie proti korózii ako technické železo? Vytvorte elektronické rovnice anodických a katódových procesov prebiehajúcich počas korózie technického železa.

Rozhodnutie

Proces korózie technického železa sa urýchľuje v dôsledku tvorby mikro a submikrogalvanických prvkov v ňom. V mikrogalvanických parách spravidla slúži ako anóda obecný kov, t.j. železo. Katódy sú inklúzie v kovu, napríklad zrná grafitu, cementu. Na anódových miestach idú kovové ióny do roztoku (oxidácia).

A: Fe - 2e = Fe 2+

Na katódových miestach sú elektróny, ktoré tu prešli z anódových miest, viazané buď vzdušným kyslíkom rozpusteným vo vode, alebo vodíkovými iónmi. V neutrálnom prostredí dochádza k depolarizácii kyslíka:

K: O 2 + 4 e + 2 H 2 O = 4 OH

V kyslom prostredí (vysoká koncentrácia H - iónov) je bežná depolarizácia

K: 2H + + 2e = 2H 0

Príklad 4

Volací, katódový alebo anodický je zinok a povlak na železnom výrobku? Aké procesy budú prebiehať, ak dôjde k narušeniu celistvosti povlaku a ak je výrobok vo vlhkom vzduchu?

Rozhodnutie

Algebraická hodnota potenciálu zinkovej elektródy je nižšia ako potenciál železnej elektródy; povlak je preto anodický. V prípade porušenia celistvosti zinkovej vrstvy sa vytvorí korozívny galvanický pár, v ktorom bude zinok anódou a železo katódou. Anodický proces spočíva v oxidácii zinku:

Zn 2+ + 2OH = Zn (OH) 2

Katódový proces prebieha na železe. Vo vlhkom vzduchu dochádza hlavne k depolarizácii kyslíka.

K (Fe): O2 + 4e + 2H20 = 4OH

Príklad 5

Kadmiové a niklové platne ponorené v zriedenej kyseline sírovej sa v nej rozpúšťajú za vývoja vodíka. Čo sa zmení, ak obidve naraz vložíte do nádoby s kyselinou a ich konce spojíte drôtom?

Rozhodnutie

Ak spojíte konce dosiek kadmia a niklu drôtom, vytvorí sa kadmium, niklový elektrochemický článok, v ktorom je kadmium ako aktívnejším kovom anóda. Kadmium bude oxidovať:

A: Cd - 2e = Cd 2+,

Prebytočné elektróny sa prenesú na niklovú dosku, kde prebehne proces redukcie iónov vodíka:

K (Ni): 2H + 2e = 2H 0.

Rozpúšťaniu je teda vystavené iba kadmium, nikel sa stane iba vodičom elektrónov a sám sa nerozpustí. Vodík sa bude uvoľňovať iba na niklovej platni.

Príklad 6

Ako ovplyvňuje pH média rýchlosť korózie hliníka?

Rozhodnutie

Zníženie PH média, t.j. zvýšenie koncentrácie iónov H prudko zvyšuje rýchlosť korózie niklu, pretože kyslé prostredie zabraňuje tvorbe ochranných vrstiev hydroxidu niklu, v kyslom prostredí dochádza k aktívnej oxidácii niklu

A: Ni - 2e = Ni 2+

Pokles koncentrácie H-iónov, t.j. zvýšenie koncentrácie OH podporuje tvorbu vrstvy hydroxidu nikelnatého:

Ni 2+ - 2OH · = NI (OH) 2

Hydroxid hlinitý má amfotérne vlastnosti, t.j. rozpúšťa sa v kyselinách a zásadách:

Al (OH) 3 + 3HCl = AlCl3 + 3H20

Al (OH) 3 + NaOH = Na AlO2 + 2H20

Presnejšie povedané, táto reakcia prebieha takto:

Al (OH) 3 + NaOH = Na

Najnižšia miera korózie niklu je teda v alkalickom prostredí a hliník v neutrálnom prostredí.

4. Úlohy

1. Železná doska ponorená v kyseline chlorovodíkovej uvoľňuje vodík veľmi pomaly, ale ak sa ho dotknete zinkovým drôtom, okamžite je zakrytý vodíkovými bublinami. Vysvetlite tento jav. Aký kov ide v tomto prípade do riešenia?

2. Železný výrobok obsahuje časti vyrobené z niklu. Ako to ovplyvní koróziu železa? Ak je položka vo vlhkej atmosfére, zapíšte si príslušné anodické a katódové procesy.

3. V akom prostredí je vyššia miera deštrukcie železa? Aké prostredie podporuje anodickú oxidáciu zinku? Napíš príslušné reakcie.

4. Ako dôjde k atmosférickej korózii pocínovaného železa a pocínovanej medi, keď je porušená celistvosť povlaku? Vytvorte elektronické rovnice anodických a katódových procesov.

5. Meď nevytláča vodík zo zriedených kyselín. Prečo? Ak sa však zinková doska dotkne medenej dosky, potom na medi začne prudký vývoj vodíka. Vysvetlite to vytvorením elektronických rovníc katodického a anodického procesu.

6. V roztoku elektrolytu obsahujúcom rozpustený kyslík boli ponorené zinková platňa a zinková platňa čiastočne pokrytá meďou. Kedy je proces korózie zinku intenzívnejší? Vytvorte elektronické rovnice katódových a anodických procesov.

7. Čo sa môže stať, ak výrobok, v ktorom je technické železo v kontakte s meďou, ponechaný vo vzduchu pri vysokej vlhkosti? Zapíšte rovnice zodpovedajúcich procesov.

8. Hliník je nitovaný železom. Ktorý kov bude korodovať? Aké procesy budú prebiehať, ak sa produkt dostane do morská voda?

9. Prečo pri kontakte železných výrobkov s hliníkovými podliehajú železné výrobky intenzívnejšej korózii, hoci hliník má negatívnejší štandardný elektródový potenciál?

10. Železné platne sú vynechané:

a) do destilovanej vody

b) do morskej vody

Kedy je proces korózie intenzívnejší? Motivujte svoju odpoveď.

11. Vytvorte rovnice procesov prebiehajúcich počas korózie hliníka ponoreného do roztoku:

a) kyseliny

b) zásady

12. Prečo technický zinok interaguje s kyselinou intenzívnejšie ako chemicky čistý zinok?

13. Doštička sa spustí do roztoku elektrolytu:

b) meď, čiastočne pokrytá cínom

kedy je proces korózie intenzívnejší?

Motivujte odpoveď

14. Prečo sú pri poniklovaní železných výrobkov potiahnuté najskôr meďou a potom niklom?

Vytvorte elektronické rovnice reakcií prebiehajúcich v koróznych procesoch, keď je pokovený nikel.

15. Železný produkt bol potiahnutý kadmiom. O aký povlak sa jedná - anodický alebo katódový?

Motivujte svoju odpoveď. Aký kov bude korodovať, ak dôjde k poškodeniu ochrannej vrstvy? Vytvorte elektronické rovnice zodpovedajúcich procesov (neutrálne prostredie).

16. Ktorý z kovov:

b) kobalt

c) horčík

môže byť ochrancom zliatiny na báze železa. Vytvorte elektronické rovnice zodpovedajúcich procesov (kyslé prostredie).

17. Aké procesy prebiehajú na zinkových a železných doskách, ak sú všetky ponorené osobitne do roztoku síran meďnatý? Aké procesy nastanú, ak sú vonkajšie konce, ktoré sú v roztoku dosiek, spojené vodičom? Tvorte elektronické rovnice

18. Hliníkový plech znížený

a) do destilovanej vody

b) v roztoku chloridu sodného

kedy je proces korózie intenzívnejší? Vytvorte rovnice procesov anodickej a katódovej korózie komerčného hliníka v neutrálnom prostredí.

19. Ak je klinček zatĺkaný do mokrého stromu, potom je časť, ktorá je vo vnútri stromu, pokrytá hrdzou. Ako sa to dá vysvetliť? Je táto časť nechtovej anódy alebo katódy?

20. Nedávno boli iné kovy potiahnuté kobaltom kvôli ochrane proti korózii. Je kobaltový povlak z ocele anodický alebo katodický? Aké procesy prebiehajú vo vlhkom vzduchu, keď je narušená celistvosť povlaku?

© 2015-2019 web
Všetky práva patria ich autorom. Táto stránka si nenárokuje na autorstvo, ale poskytuje bezplatné použitie.
Dátum vytvorenia stránky: 2016-04-11

Strana 4

Korózna odolnosť kovov pri rýchlosti korózie 0,5 mm / rok a vyššej sa hodnotí podľa skupín odolnosti a pri rýchlosti korózie pod 0,5 mm / rok - podľa bodov.

Korózna odolnosť kovov však významne závisí od ich tepelného spracovania. Najprijateľnejšia teplota na tepelné spracovanie ocele obsahujúcej 17% chrómu (stupeň XI7) je 760 - 7,0 С.

Meradlom koróznej odolnosti kovov a zliatin je rýchlosť korózie v danom prostredí za daných podmienok.

Posúdenie koróznej odolnosti kovov pri rýchlosti korózie 0,5 mm / rok a vyššej sa vykonáva podľa skupín odolnosti - a pri rýchlosti korózie pod 0,5 mm / rok - podľa bodov.

Vyhodnotenie koróznej odolnosti kovov z hľadiska úbytku hmotnosti a priepustnosti je použiteľné iba pre rovnomernú koróziu. V prípade nerovnomernej a lokálnej korózie charakterizujú tieto ukazovatele iba priemernú rýchlosť korózie, zatiaľ čo v niektorých oblastiach sa táto miera líši od tejto hodnoty. Je obzvlášť ťažké posúdiť koróznu odolnosť kovov počas interkryštalickej korózie. V týchto prípadoch sa možno uchýliť k určeniu mechanickej pevnosti vzoriek pred a po korózii.

Kritériom pre koróznu odolnosť kovu počas atmosférických skúšok je najčastejšie zmena vzhľadu vzoriek, zmena ich hmotnosti a mechanické vlastnosti... Pri hodnotení odolnosti kovu alebo povlaku proti korózii zmenou vzhľadu sa porovnanie vykonáva s počiatočným stavom povrchu, preto sa musí pred skúškou starostlivo zaznamenať jeho stav. Za týmto účelom sa vzorky skúmajú voľným okom a niektoré oblasti sa skúmajú cez binokulárnu lupu. Čím Osobitná pozornosť venujte pozornosť chybám: a) na základnom kove (škrupiny, hlboké ryhy, preliačiny, vodný kameň, jeho stav atď.) Výsledky pozorovaní sa zaznamenávajú alebo fotografujú. Spočiatku sa vzorky pozorujú každý deň, aby sa zistili prvé ložiská korózie. Následne sa kontrola opakuje po 1, 2, 3, 6, 9, 12, 24 a 36. mesiacoch. Pri pozorovaní sa venuje pozornosť nasledujúcim zmenám: 1) pošpinenie kovu alebo náteru a zmena farby; 2) tvorba koróznych produktov kovu alebo povlaku, farba koróznych produktov, ich distribúcia na povrchu, sila priľnavosti ku kovu; 3) druh a veľkosť centier korózie hlavného chráneného kovu. Kvôli jednotnosti pri opise vykonaných pozorovaní sa odporúča používať rovnaké pojmy: sfarbenie, film a hrdza. Pojem tarnishing sa používa, keď je vrstva produktu veľmi tenká, keď dôjde len k miernemu zafarbeniu povrchu vzorky, výrazom film sa charakterizujú hrubšie vrstvy koróznych produktov a výrazom rust sa označuje hrubé, dobre viditeľné vrstvy korózie. Produkty. Navrhuje sa opísať povahu vrstiev koróznych produktov z hľadiska: veľmi hladkého, hladkého, stredného, ​​hrubého, veľmi hrubého, hustého a sypkého.

Meradlom koróznej odolnosti kovu bola hodnota maximálneho objemu vodíka uvoľneného počas 3 dní testovania z povrchu 1 dm2 pri 20 2 C.

Zvýšenie koróznej odolnosti kovu so zvýšením koncentrácie tak vysoko agresívneho elektrolytu, ako je napr kyselina chlorovodíková dá sa pravdepodobne vysvetliť chemisorpčnou interakciou zložiek pr s prvkami zliatiny; zrejme sú nenasýtené zlúčeniny nachádzajúce sa v pr veľmi dôležité.

Posudzovanie koróznej odolnosti kovov pri rýchlosti korózie 0,5 mm / rok a vyššej sa vykonáva podľa skupín odolnosti, a.

Zvýšenie koróznej odolnosti kovu so zvýšením koncentrácie tak vysoko agresívneho elektrolytu, ako je kyselina chlorovodíková, možno pravdepodobne vysvetliť chemisorpčnou interakciou zložiek s prvkami zliatiny; Zdá sa, že nenasýtené zlúčeniny nájdené Tv majú veľký význam.