Лабораторна робота №7

КОРОЗІЯ ТА ЗАХИСТ МЕТАЛІВ

Мета роботи: ознайомитись з особливостями проходження корозійних процесів та принципами захисту металів від корозії.

7.1. Загальні відомості

Корозія – руйнування (окиснення) металів внаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх з навколишнім середовищем, в результаті утворюються оксиди, гідроксиди або солі. Корозія – гетерогенний окислювально-відновний процес, який відбувається на поверхні поділу метал-газ, метал-розчин.

Іржавіння - корозія заліза та його сплавів з утворенням іржі – продуктів корозії.

Fe˚ = Fe² + 2eˉ

O₂ + 2H₂O + 4eˉ→ 4OHˉ

Fe² + 2OHˉ→ Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃

Fe(OH)₃ = FeO(OH) + H₂O

Процес корозії супроводжується зростанням ентропії системи і певним енергетичним ефектом.

За механізмом перебігу процесу руйнування металу розрізняють:

– хімічну(газову) корозію, яка відбувається внаслідок дії на метал сухих газів (O₂, N₂, Hal₂), за умов високих температур, окиснення металу протікає без виникнення електричного струму в системі;

– електрохімічну корозію, яка має місце при руйнуванні металів в атмосфері, на грунті, в водоймах, в розчинах кислот, лугів, солей; супроводиться виникненням електричного струму; за механізмом нагадує роботу гальванічних елементів, бо будь-який технічний метал містить домішки інших металів або неметалів; анодом такого гальванічного елементу є більш активний метал, який окислюється, тобто кородує. Вцілому корозійне руйнування металу в розчинах електролітів розглядається як наслідок роботи колосальної кількості мікроскопічних гальванічних елементів.

Електрохімічна корозія відбувається також й через дефекти кристалічних решіток, через контакти різних металів, в електролітах з різним значенням рН.

При корозії відбуваються процеси:

а) окиснення металу – анодний процес

Ме˚- neˉ→Meⁿ +

б) відновлення окислювача – катодний процес

O₂ + 2H₂O + 4eˉ→ 2OHˉ (киснева деполяризація)

2Н⁺ + 2еˉ→ Н₂˚ (воднева деполяризація)

Електрохімічна корозія відбувається під дією блукаючих струмів, виникаючих від сторонніх джерел (трамваї, метро, електрифікована залізниця, електролізні ванни, тобто такі установки, де використовують сталий струм). Корозія виникає в анодній зоні – ділянці виходу блукаючого струму з металу у вигляді глибоких виразок або навіть розривів у металевому виробі. Процес корозії прискорюється при підвищенні температури, в присутності хлорид-йонів, кисню у воді та інше.

Запобігання та усунення корозії:

• ізоляція металів від навколишнього середовища;

• зміна корозійного середовища;

• електрохімічні методи: катодний, протекторний захист;

• використання інгібіторів.

7.2. Завдання для самостійного розв’язання

7.2.1. Відповісти на запитання.

1. Пояснити відмінності механізмів хімічної та електрохімічної корозії.

2. Написати рівняння анодних та катордних процесів, які відбуваються під час корозії вуглецевої сталі у водному розчині хлоридної кислоти та нейтральному водному розчині натрій хлориду.

3. Що таке металічні захисні поверхневі покриття? Скласти рівняння процесів, які відбуваються при порушенні шару катодного та анодного покриття (оцинковане та луджене залізо).

4. Хром контактує зі сріблом. Який з металів кородує? Скласти рівняння катодних та анодних процесів у вологому повітрі та в кислому середовищі.

5. Який метал краще для протекторного захисту від корозії свинцевої оболонки кабелю: цинк, магній чи хром? Написати електронні рівняння анодного та катодного процесів корозії у вологому повітрі.

7.2.2 Виконати завдання

Для даного сплаву:

1. Визначити можливість корозії з певним значенням рН;

2. Написати рівняння реакції анодного та катодного процесів;

3. Запропонувати анодне покриття (киснева деполяризація), катодне покриття (воднева деполяризація) для даного сплаву;

4. Записати рівняння анодного та катодного процесів корозії за умов пошкодження покриття.