Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Коррозионные методы защиты/
Антикоррозионная защита – как предохранить металл от ржавления?
Методы защиты от коррозии металлов и сплавов
Как защитить металлические изделия от коррозии?
Под коррозией понимают повреждение металла в результате протекающей на его поверхности химической реакции с компонентами среды. В отличие от механического износа коррозия представляет собой химический процесс, в результате которого атомы металла из металлического состояния переходят в химические соединения. По механизму протекания коррозионного процесса следует различать два типа коррозии: Химическая коррозия подчиняется основным законам чисто химической кинетики гетерогенных реакций и относится к случаям коррозии, не сопровождающимися возникновением электрического тока например, коррозия в неэлекторолитах или сухих газах. Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия особенно усиливающаяся при высоких температурах , т. При газовой коррозии разрушаются такие ответственные узлы и детали, как лопатки газовых турбин, сопла реактивных двигателей, арматура печей. В производственных условиях чаще всего сталкиваются с окислением металлов, в случае сплавов на основе железа — с образованием окалины. Защитные свойства металлов от окисления обусловлены образованием сплошных оксидных пленок на их поверхности. Для обеспечения сплошности пленок необходимо, чтобы объем оксида V ок был больше объема металла V мет , из которого он образовался: В противном случае получается прерывистая пленка, не способная эффективно защитить металл от коррозии. Помимо сплошности, оксидные пленки должны обладать высокими механическими свойствами, хорошо сцепляться с металлом и иметь достаточную толщину, обеспечивающую высокие защитные характеристики. Этим требованиям удовлетворяет пленка оксида хрома Cr 2 O 3 , что обусловливает высокую устойчивость против коррозии сталей и жаростойких сплавов с высоким содержанием хрома. Под электрохимической коррозией металла подразумевают разрушение металла, происходящего в результате электрохимического взаимодействия внешней среды. Явление коррозии металла представляет собой протекающую на поверхности электрохимическую гетерогенную реакцию, вследствие которой металл переходит в окисленное ионное состояние. Наука о коррозии металлов базируется в основном на двух научных дисциплинах: Явление взаимодействия металла с электропроводными растворами — электролитами — существенно отличается от химической коррозии при взаимодействии металла с сухими газами или неэлектролитами. Рассмотрим типичный случай электрохимической коррозии — растворение технического цинка в разбавленной серной кислоте. Общая реакция взаимодействия такова:. Можно показать, что чисто химический подход оказывается недостаточным для объяснения данного процесса. Так кривая коррозия-время , характеризующая растворение цинка в серной кислоте, имеет совершенно другой вид, отличный от подобных кинетических кривых для химической коррозии. В случае химической коррозии при образовании пленок без защитных свойств при полном отсутствии защитных пленок например, при образовании летучих продуктов газовой коррозии график имеет прямолинейный характер, а во всех остальных случаях будет иметь параболическая или логарифмическая кривая с выпуклостью, обращенной кверху, что указывает на торможение коррозии во времени. В данном же случае кривая указывает на сильное увеличение скорости по прошествии некоторого отрезка времени так называемого инкубационного периода коррозии. Явление инкубационного периода нельзя достаточно убедительно объяснить с точки зрения чисто химического механизма коррозии. Установлено, что примеси, накапливающиеся в виде темной пористой губки на поверхности растворяющегося в кислоте цинка, сильно ускоряют коррозионный процесс. Если снять эту губку — скорость коррозии уменьшится, если снова нанести ее на поверхность цинка — скорость растворения цинка снова увеличится. Кроме того, скорость растворения цинка в кислоте сильно зависит от имеющихся в нем загрязнений, особенно от примесей железа и меди. Простой контакт цинка с другим находящемся в том же растворе металлом, например с железом, медью, платиной, также может сильно увеличить скорость коррозии цинка в кислоте. Все эти факты, необъяснимые с точки зрения чисто химического взаимодействия, получают свое полное истолкование при анализе их на основании электрохимического механизма коррозии. Первое и основное отличие электрохимического механизма коррозии от чисто химического состоит в том, что общая реакция химического взаимодействия реагента с металлом при электрохимической коррозии разделяют на два в значительной мере самостоятельно протекающих процесса:. Возможность такого разделения общей реакции коррозии является следствием существования ионов металла в растворе и свободных электронов в металле. Наличие электронной проводимости у металлов и ионной проводимости у раствора, позволяет, кроме того, анодным и катодным процессам протекать также и территориально раздельно — на различных участках поверхности раздела металла и раствора. Это условие не обязательно для протекания электрохимического процесса, так как в некоторых условиях коррозии катодные и анодные процессы могут протекать на одной т той же поверхности, чередуясь во времени. Однако пространственное разделение анодной и катодной реакции оказывается энергетически более выгодным, так как анодные т катодные реакции могут локализоваться на тех участках, где их протекание будет более облегчено. Поэтому в большинстве практических случаев протекание электрохимической коррозии обычно характеризуется локализацией анодного и катодного процессов на различных участках, - это второй, важный признак, отличающий электрохимический механизм коррозионного процесса от чисто химического. На схеме одного и того же процесса коррозии — взаимодействия металла с кислородом и образования окисла металла — для случая, когда этой процесс протекает с химическим механизмом и когда протекает электрохимическим путем. Осуществление реакции электрохимическим путем может трактоваться как суммарный результат работы гальванического элемента. Поэтому механизм и теория процессов электрохимической коррозии в значительной мере основываются на изучении общих законов работы коррозионных гальванических элементов и, в частности, на изучении электродных потенциалов и кинетики электродных реакций. Возможные причины возникновения скачков потенциала на границе фаз могут быть весьма разнообразными. В случае адсорбции какого-либо поверхностно-активного вещества на границе двух фаз появляется так называемый адсорбционный скачок потенциала. Механизм образования его состоит в том, что молекулы поверхностно-активного вещества, представляющие собой диполи с положительной и отрицательной группами, адсорбируются поверхностью, например поверхностью воды, одной стороной дипольной молекулы. Правильно выстроенные диполи в результате суммирования их электрических полей дают двойной электрический слой с положительной обкладкой наружу и отрицательной - внутрь. В зависимости от концентраций диполей на поверхности и дипольного момента молекул скачок потенциала может иметь различную величину. На границе металла с вакуумом также устанавливается скачок потенциала, причем поверхность металла оказывается заряженной отрицательно относительно его внутренних слоев. Этот скачок потенциала называется термоионной рабочей функцией. Рабочая функция определяет сродство металла к электрону. Произведение рабочей функции, выраженной в вольтах, на заряд электрона дает работу вырывания электрона из металла, выраженную в электрон-вольтах. На границе с воздухом на металле возникают скачки потенциала, подобные тем, которые устанавливаются в вакууме. Для разных металлов значения рабочих функций могут сильно различаться по своей величине. На границе соприкосновения двух металлов устанавливается так называемый контактный потенциал Вольта. Контактный потенциал образуется вследствие перехода электронов от металла с меньшей рабочей функцией меньшим сродством к электрону к металлу, для которого термоионная функция сродство к электрону больше. Например, при контакте двух металлов А и В в вакууме контактная разность потенциалов будет равна разнице их термоионных функций рис. По степени смещения потенциала при протекании тока определенной плотности через электрод то есть по степени поляризуемости электрода мы можем судить о легкости протекания электродного процесса. Если смещение потенциала на единицу повышения плотности тока то есть поляризуемость электрода — небольшое, то это значит, что электродный процесс мало тормозится, протекает почти беспрепятственно. Наоборот, при сильной поляризуемости большом смещении потенциала при повышении плотности тока на единицу происходит большое торможение электродного процесса. О кинетике электродного процесса мы можем, следовательно судить по зависимости между смещением потенциала электрода и плотностью протекающего через электрод тока. Подобная зависимость потенциала электрода от плотности проходящего тока, выраженная графически, называется поляризационной кривой. Крутой ход поляризационных кривых соответствует большой поляризуемости электрода скорость электродной реакции мало возрастает при смещении потенциала. Наоборот, пологий ход кривых указывает на малую поляризуемость электродный процесс идет беспрепятственно. Производные потенциала по плотности тока представляют истинную поляризуемость катода и анода при данной плотности тока и равна тангенсам угла наклона касательной в данной точке поляризационной кривой. Обратная величина будет служить мерой легкости протекания электродного процесса и может быть названа истинной эффективностью электродного катодного и анодного процесса при данной плотности тока. Рассмотрим отдельные ступени анодного процесса и выясним степень их участия в торможения общего анодного процесса. Торможение электродного процесса за счет затруднений в протекании электродной реакции в общем называется химической поляризацией электрода. В частном случае, если электродным процессом является анодное растворение металла, то есть процесс перехода металла в раствор с образованием гидратированного иона ионизация металла по реакции:. Концентрационная поляризация , то есть повышение концентрации собственных ионов металла непосредственно у поверхности электродов вследствие отставания процесса диффузии ионов металла в глубину раствора. Так как растворимость продуктов коррозии технических металлов, особенно в нейтральных средах, невелика, то значительной поляризационной концентрационной поляризации анода коррозионного элемента ожидать не приходится. В некоторых случаях коррозии введение в коррозионный раствор комплексообразователей, связывающих ионы растворяющегося металла в комплекс и сводящих концентрацию собственных ионов почти к нулю, может вызвать заметное уменьшение анодной поляризации. За счет этого также значительно ускоряются процессы коррозии. Многие металлы при наличии в растворе окислителей и в отсутствии активных ионов способны образовывать защитные пленки — становится пассивными. Анодная поляризация в определенных условиях может облегчать образование защитных пленок и, следовательно, будет способствовать переходу металла в пассивное состояние. При возникновении пассивного состояния первоначальный анодный процесс перехода металла в ионное состояние тормозится образовавшейся пассивной пленкой. Потенциал анода при этом сильно смещается в положительную сторону. Величина наблюдаемых смещений потенциала для железного электрода может превышать 1 в. Торможением анодного процесса вследствие наступающего явления анодной пассивности объясняется малая скорость коррозии ряда металлов и сплавов и, в частности, нержавеющих сталей. Катодная поляризация — это смещение потенциала катода в отрицательную сторону при прохождении катодного тока. Протекание катодной реакции могут тормозить два основных процесса:. Химическая поляризация катода, то есть торможение за счет трудности протекания самой реакции соединения деполяризатора D с электроном, например задержка в протекании реакции:. Затруднение протекания катодного процесса по этой причине также называется перенапряжением реакции катодной деполяризации. Торможение в процессе подвода к катодной поверхности деполяризатора [ D ] или отвода от катодной поверхности продуктов восстановления деполяризатора [e - D ]. Затруднение катодного процесса по этой причине называется концентрационной поляризацией катода. Всякий процесс ассимиляции электрона на катоде, то есть всякий процесс восстановления какого-либо вещества, может является катодной деполяризирующей реакцией. Возможные виды реакций катодной деполяризации при коррозионных процессах классифицируются следующим образом:. В результате катодной реакции происходит образование анионов, например, ионизация кислорода или галогенов. Из всех перечисленных возможных реакций катодной деполяризации в практике коррозии наибольшее значение имеет, несомненно, реакция с использованием в качестве деполяризатора кислорода воздуха. Некоторые вещества, добавляемые в коррозионную среду даже в относительно небольших количествах, могут при некоторых условиях, вызывать значительное снижение скорости коррозии. Такие вещества называются замедлителями или ингибиторами коррозии. В практике борьбы с коррозией замедлители находят широкое применение главным образом в системах, работающих с постоянным или мало обновляемым объемом раствора, например в некоторых химических аппаратах, системах охлаждения, паровых котлах и т. В этих случаях правильно составленные растворы для травления , хорошо растворяя ржавчину или окалину, почти не действует на металл. Это обстоятельство может считаться косвенным указанием на электрохимическую природу действия большинства замедлителей, то есть тормозящее их действие на катодные и анодные процессы при растворении металла и сравнительно малое влияние их на химический процесс растворения окалины. Эффективность действия замедлителя часто выражается величиной ингибиторного эффекта Z , который представляет отношение скорости растворения металла в неингибиторной коррозионной среде S 0 к скорости растворения того же металла и при тех же условиях, но в ингибиторной коррозионной среде S , то есть По механизму своего тормозящего действия на электрохимический процесс коррозии ингибиторы делят на анодные, катодные и экранирующие , то есть изолирующие активную поверхность металла. По составу ингибиторы делят на органической и неорганической природы. По условиям, в которых они применяются, их можно разделить на ингибиторы для растворов и летучие ингибиторы , дающие защитный эффект в условии атмосферной коррозии. Так как эффективность действия ингибитора сильно зависит от значения рН среды, то можно их разделить также на кислотные, щелочные и ингибиторы для нейтральных сред. Механизм действия значительного числа ингибиторов заключается в адсорбции ингибитора на корродирующей поверхности и последующем торможении катодных и анодных процессов. К органическим замедлителям, помимо органических коллоидов типа агар-агара, декстрина, сульфированного органического клея, относятся многочисленные органические вещества, содержащие в молекуле полярные группы, как, например, амины и их соли, ряд других азотистых органических соединений, а также альдегиды, гетероциклические соединения, тиомочевина, меркаптаны, натриевые соли ароматических карбоксиловых кислот, соли высокомолекулярных алифатических кислот и др. Многие из них дают хороший эффект торможения коррозии железа и других металлов, однако для подавляющего числа ингибиторов этот эффект оказывается значительным только в кислых средах. Механизм их действия, по-видимому, сводится к адсорбции на металлических катодах и возрастанию величины перенапряжения водорода, а для некоторых классов этих замедлителей — к адсорбции на анодах и торможению анодного процесса. Кроме того, ряд органических замедлителей ингибирует коррозию за счет гидрофобизации поверхности, на которой молекулы замедлителя удерживаются силами адсорбции. Несмотря на большой объем проведенных в этой области исследований, механизм действия органических замедлителей различных классов не вполне выяснен. Органические ингибиторы находят широкое применение при кислотном травлении металлов, способствуя растворению оскалины и сильно замедляя разрушение основного металла, для защиты металлических емкостей при хранении и перевозке кислот и в последнее время для защиты парокотельных установок от коррозии под действием питательной воды и пара. Наиболее основанной и развитой теорией пассивного состояния является пленочная теория пассивности, объясняющая пассивное состояние возникновением тончайшей часто невидимой, защитной пленки продуктов взаимодействия среды с металлом. Чаще всего эта тончайшая пленка представляет собой какое-то кислородное соединение металла. В большинстве случаев установления пассивного состояния удается определить наличие тончайших пленок. Возникновение пассивного состояния металла, как правило, отмечается в тех средах, где можно предположить существование нерастворимых продуктов взаимодействия металла и среды. Можно указать на три причины появления коррозионной устойчивости вследствие экранирования поверхности защитными пленками. Устойчивость из-за полной изоляции металлической поверхности от коррозионной среды. Электродный потенциал металла при этом уже не может быть измерен обычными методами. Устойчивость в основном за счет торможения катодного процесса. Электродный потенциал при этом мало изменяется, или даже смещается несколько в отрицательную сторону. Устойчивость в основном из-за торможения анодного процесса уменьшение активности анодной поверхности и облегчение пассивирования. Подобное действие кроющих пленок вызывает заметное облагораживание потенциала. Из выше сказанного следует, что далеко не всякая окисная пленка вызывает пассивное состояние. Возникновение пассивного состояния связано лишь с возможностью образования нерастворимых пленок непосредственно на анодных участках при протекании на них анодного процесса. Только такие защитные пленки избирательно тормозить анодный процесс и, следовательно, являться в полной мере пассивирующими пленками. Тонкие, невидимые сплошные пленки чаще удовлетворяют этому условию и, как правило, оказываются более защитными, чаще обеспечивающими пассивное состояние, чем толстые рыхлые слои вроде вторичных выделений продуктов коррозии. Смещение потенциала в положительную сторону под влиянием образования пассивной пленки может также являться некоторым критерием степени пассивного состояния металла в данных условиях. Различные металлы показывают индивидуальные изменения потенциала зачистке пленки под раствором непосредственно во время измерения потенциала. В щелочных растворах 0,1M NaOH многие металлы склонны давать нерастворимые окисные и гидроокисные пленки. В связи с этим заметное разблагораживание потенциала при зачистке или, что то же, облагораживание потенциала при образовании пленки будет наблюдаться у многих металлов. В растворах соляной кислоты 0,1М , наоборот, для большинства металлов не образуется нерастворимых пленок и в связи с этим нет заметного изменения потенциала при зачистке — эти среды не пассивируют большинство металлов. Для работы использовались образцы Ст3 сталь3 в количестве 7 штук. Все образцы зачищались шлифовальной бумагой, взвешивались, также определялась площадь каждого образца, за исключением тех ,которые были предназначены для оксидирования. Два образца были зачистили наждачной бумагой, обезжирили, промыли дистиллированной водой и завесили в стакан со смесью для оксидирования. Нагрели до кипения и поддерживали слабое кипение в течение 30 минут. После этого обогрев прекратили, образцы вынули, тщательно промыли дистиллированной водой и высушили фильтром. При этом один из образцов дополнительно прокипятили в дистиллированной воде в течение 10 — 15 минут, затем вынули и снова тщательно просушили фильтром. Для определения пористости оксидной плёнки брали 2 образца: Накладывали на высушенные образцы фильтр, смоченный соответствующим раствором. Затем выдержали в течение некоторого времени, в течение которого синие точки не появились. Из этого можно сделать вывод о том, что полученный оксидный слой на одном из образцов не пористый. Поверхность оксидированного и неоксидированного образца парафинировали. В парафине делали отверстие и помещали туда каплю необходимого реактива, включали секундомер и замечали время изменения окраски всей капли. С течением времени капля должна была приобрести окраску красного цвета. Защитные свойства считают высокими, если это время изменения окраски больше 5 минут. В нашем случае это время составило: На основе этого сделать вывод о том, что защитные свойства полученного нами покрытия высокие у оксидированного образца прокипяченного 2 раза. На одном из образцов определяли распределение анодно-катодных зон, используя соответствующий раствор. Через некоторый промежуток времени мы наблюдали изменение окраски в 2 цвета, что и свидетельствовало о распределение анодно-катодных зон: В рабочий раствор дистиллированная вода завесили шесть образцов для коррозионных испытаний из расчёта определения изменения массы через 1 неделю, 2 недели. При этом мы брали 2 раствора без добавки ингибитора и один с добавкой органического ингибитора. По прошествии указанного выше времени, мы вытащили образцы из растворов и взвесили их. Сначала с образовавшимися на пластинках продуктами, затем без них. Данные записали в таблицу ниже:. При этом надо заметить, что масса образцов, завешанных в раствор с ингибитором, уменьшилась. Это говорит о том, что все образовавшиеся продукты на пластинках растворимы. В данной работе использовали потенциостат марки П — , к нему подключали ячейку с тремя электродами: В них снимали анодную и катодную поляризационные кривые. В бестоковом условии, когда не подавали ток на ячейку, установился коррозионный потенциал стального электрода относительно хлорсеребряного - mB. Снимая катодную кривую, мы навязывали боле отрицательные значения потенциала, то есть мы подавали более положительные значения потенциала и смещались в положительную сторону. Все полученные данные мы занесли в таблицы:. На основе этого можно сделать вывод ,что в данном процессе лимитирующей стадией является перенос заряда. На основе полученного результата можно сделать вывод, что лимитирующей стадией в данном процессе я является перенос заряда и диффузия из-за большого наклона кривой. В проделанной нами работе была получена оксидная пленка щелочным методом. Как показали результаты, данный метод защиты от коррозии является благоприятным. Опыты показали, что полученный нами оксидный слой обладает высокими защитными свойствами. Это подтверждалось тем, что полученная оксидная пленка непористая отсутствие синих точек на фильтре. Методом защиты от химической коррозии является применение ингибитора в нашем случае это органический ингибитор. Введение ингибитора в рабочий раствор, с которым контактировал наш образец, замедлило процесс коррозии. В ходе работы также были получены и изучены поляризационные катодные и анодные кривые. Были определены скорость коррозии, ток коррозии и лимитирующая стадия. Кинетика химических и электрохимических процессов. Методическое пособие под науч. Авиация и космонавтика Административное право Арбитражный процесс 23 Архитектура Астрология 4 Астрономия Банковское дело Безопасность жизнедеятельности Биографии Биология Биология и химия Биржевое дело 68 Ботаника и сельское хоз-во Бухгалтерский учет и аудит Валютные отношения 50 Ветеринария 50 Военная кафедра ГДЗ 2 География Геодезия 30 Геология Геополитика 43 Государство и право Гражданское право и процесс Делопроизводство 19 Деньги и кредит ЕГЭ Естествознание 96 Журналистика ЗНО 54 Зоология 34 Издательское дело и полиграфия Инвестиции Иностранный язык Информатика Информатика, программирование Исторические личности История История техники Кибернетика 64 Коммуникации и связь Компьютерные науки 60 Косметология 17 Краеведение и этнография Краткое содержание произведений Криминалистика Криминология 48 Криптология 3 Кулинария Культура и искусство Культурология Литература: Плохо Средне Хорошо Отлично. Банк рефератов содержит более тысяч рефератов , курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому. Методы защиты металлов от коррозии Название: Методы защиты металлов от коррозии Раздел: Рефераты по химии Тип: Методы защиты металлов от коррозии. Результаты и их обсуждение. Общая реакция взаимодействия такова: Первое и основное отличие электрохимического механизма коррозии от чисто химического состоит в том, что общая реакция химического взаимодействия реагента с металлом при электрохимической коррозии разделяют на два в значительной мере самостоятельно протекающих процесса: Возникновение электрических скачков потенциала на металлах. Анодная поляризация — это смещение потенциала анода в положительную сторону при анодного тока. В частном случае, если электродным процессом является анодное растворение металла, то есть процесс перехода металла в раствор с образованием гидратированного иона ионизация металла по реакции: Протекание катодной реакции могут тормозить два основных процесса: Химическая поляризация катода, то есть торможение за счет трудности протекания самой реакции соединения деполяризатора D с электроном, например задержка в протекании реакции: Возможные виды реакций катодной деполяризации при коррозионных процессах классифицируются следующим образом: По механизму своего тормозящего действия на электрохимический процесс коррозии ингибиторы делят на анодные, катодные и экранирующие , то есть изолирующие активную поверхность металла. Рабочие растворы и материалы. Сделай паузу, студент, вот повеселись: Виктора в группе звали Вием, потому что препод на лекции, когда тот привычно в наглую спал сидя на первом ряду столов, сказал одногруппникам: Кстати, анекдот взят с chatanekdotov. Где скачать еще рефератов? Кто еще хочет зарабатывать от рублей в день "Чистых Денег"? Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?
Оля и вадим играют в кости
Как можно загрузить видео в ютуб
Сколько времени варить щавельв супе
2 метода защиты от коррозии металлов
Характеристики на пеноплекс комфорт
Как вылечить паркинсон
Инвестиционный план пример с расчетами
Коррозия: виды коррозии, способы защиты
Солнце значение в отношениях
Контрреформаторский курс в истории россии
Курсовая работа: Методы защиты металлов от коррозии
Каталог эйвон 10 2017 ютуб
Как делают белую бумагу
Как сделать деревянную кроватьсвоими руками чертежи
Методы защиты металлов от коррозии
Степени гипертонической болезни