Metalų paruošimas ir cheminės savybės. Korozija. Metalų cheminės savybės Planuojami studijų rezultatai

Metalo korozija(corrosio – korozija) – tai fizinė ir cheminė metalų ir lydinių reakcija su aplinka, dėl kurios jie praranda savo savybes. Korozija pagrįsta reakcija ties fazių riba tarp medžiagos ir aplinkos: 3Fe+2O2=Fe3O4.

Pagal atsiradimo sąlygas korozija skirstoma į: 1) kontaktas; 2) lizdas; 3) išilgai vaterlinijos; 4) purslų vietose; 5) kintamo drėkinimo zonose; 6) vykstant rūgščių garų kondensacijai; 7) radiacija; 8) atsirandantys šilumos perdavimo metu; 9) susidarę klaidžiojančių srovių.

Korozijos tipai:

Cheminė arba dujų korozija (nesant drėgmės, metalai ir lydiniai sunaikinami sąveikaujant su deguonimi, vandeniliu ir kitomis dujomis).

Elektrocheminė korozija (metalo ar lydinio kontakto atsiradimas elektrolito tirpale).

Cheminė korozija. Jį vaizduoja metalo oksidacijos ir korozijos agento (dažniausiai deguonies) redukcijos procesai: 2Me + O2 = 2MeO.

Svarbų vaidmenį atlieka dujų korozija – metalų korozija aukštoje temperatūroje sausose dujose (kuro degimo produktai ir kt.).

Dujų korozijos greitį įtakojantys veiksniai:

1) metalo (lydinio) pobūdis;

2) dujų aplinkos sudėtis;

3) susidarančių korozijos produktų (oksido plėvelių) mechaninės savybės;

4) temperatūra.

Elektrocheminė korozija dažniau tai apima metalo oksidacijos ir korozinės medžiagos redukcijos procesus, vykstančius atskirai elektrolitų aplinkoje (druskų, rūgščių tirpalai, dirvožemis ir kt.).

Elektrocheminės korozijos eiga yra dviejų konjuguotų reakcijų derinys: anodinės reakcijos (oksidacijos) Me = Mez+ + ze- ir katodinės reakcijos (redukcijos) D + ze-+ (Dze-), kur D– depoliarizatorius (oksidatorius), jungiantis metalo (deguonies, vandenilio jonų ir kai kurių metalų) elektronus.

Geležies rūdijimo procesas: 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe2++ 4OH-.

Anglies pliene dažnai pasitaiko katodo-anodo galvaninių elementų. Taip atsitinka dėl plieno paviršių diferencijavimo į sritis su skirtingu elektroniniu potencialu.

Elektrocheminė korozija, priklausomai nuo korozinės aplinkos, skirstoma į:

1) atmosferos; 2) dirvožemis; 3) mikrobiologinis; 4) skystis.

Korozijos intensyvumas priklauso nuo metalo (jo lydinių) cheminės sudėties, priemaišų ir paties oksidatoriaus kiekio, jo koncentracijos ir oro drėgmės.

50. Metalų apsauga nuo korozijos

Metalų ir lydinių apsauga nuo korozijos agresyvioje aplinkoje grindžiama:

1) padidinti pačios medžiagos atsparumą korozijai; 2) aplinkos agresyvumo mažinimas; 3) užkirsti kelią medžiagos sąlyčiui su aplinka naudojant izoliacinę dangą; 4) apsaugoto gaminio elektrodo potencialo reguliavimas tam tikroje aplinkoje.

Apsaugai nuo galvaninės korozijos naudojami metodai:

1) chemiškai atsparių lydinių naudojimas; 2) metalo ar lydinio paviršiaus apsauga dengiant; 3) korozinės aplinkos aktyvumo mažinimas; 4) elektrocheminiai metodai.

Labiausiai chemiškai atsparūs lydiniai yra nerūdijantys (13 % chromo) ir rūgštims atsparūs (18 % chromo, 8-10 % nikelio) plienai.

Metalams padengti naudojamos įvairių tipų dangos - metalinės, nemetalinės, dangos, susidarančios elektrocheminio ir cheminio metalų paviršiaus apdorojimo metu. Metalinės dangos– chromas, nikelis, cinkas, kadmis, aliuminis, alavas ir kt. Jie naudojami galvanizavimo metodais.

Nemetalinės dangos– lakai, dažai, emaliai, fenolio-formaldehido dervos ir kt.

Dangos, gautos apdirbant metalą, – oksido arba druskos plėvelės (aliuminio oksidacija).

Aplinkos agresyvumo mažinimo metodas yra efektyviausias gaminiams, naudojamiems nedideliais kiekiais skysčio. Dažniausios agresyvios terpės yra vanduo, vandeniniai šarmų ir rūgščių tirpalai, dirvožemis ir atmosfera. Vandens aplinkos agresyvumas priklauso nuo ištirpusio deguonies ir anglies dioksido koncentracijos. Fiziškai deguonį ir anglies dioksidą galima pašalinti kaitinant vandenį sumažintame slėgyje, chemiškai praleidžiant jį per plieno ar geležies drožlių sluoksnį arba apdorojant redukuojančiu agentu. Vandeninės aplinkos agresyvumas taip pat pašalinamas naudojant korozijos inhibitorius. Anodiniai inhibitoriai– hidroksidas, karbonatas, fosfatai, nitritai ir natrio benzoatas. Katodo inhibitoriai– cinko sulfatai, natrio bikarbonatas.

Geriausias poveikis pasiekiamas kartu su katodiniais inhibitoriais. Organiniai inhibitoriai naudojami rūgščioje aplinkoje. Yra inhibitorių-pasyvatorių - jie perkelia metalą į pasyvią būseną (peroksido tipo oksidatoriai, tauriųjų metalų junginiai).

Atmosferos agresyvumas priklauso nuo jos drėgmės ir ploto (pramonės, kaimo ir kt.). Atmosferos įtaka priklauso nuo metalo korozijos produktų ir dulkių dalelių ant paviršiaus higroskopiškumo. Plieno korozijos gaminių higroskopiškumas sumažinamas legiruojant variu nedideliais kiekiais. Dirvožemio korozinį agresyvumą lemia O2 kiekis, drėgmė, elektrinis laidumas ir pH.

Korozija paprastai vadinamas savaiminis metalų sunaikinimas dėl jų cheminės ir elektrocheminės sąveikos su išorine aplinka ir virsmo į stabilius junginius (oksidus, hidroksidus, druskas).

Griežtai tariant, korozija yra redokso procesų visuma, atsirandanti, kai metalai liečiasi su agresyvia aplinka, dėl kurio metalo gaminiai sunaikinami. Agresyvia aplinka turime omenyje oksidinę atmosferą (deguonies buvimas Žemės atmosferoje oksiduojasi), ypač esant vandens ar elektrolitų tirpalams.

Remiantis proceso mechanizmu, išskiriama cheminė ir elektrocheminė metalų korozija. Cheminė korozija yra įprasta cheminė reakcija tarp metalo atomų ir įvairių oksiduojančių medžiagų. Cheminės korozijos pavyzdžiai yra metalų oksidacija aukštoje temperatūroje deguonimi, aliuminio paviršiaus oksidacija ore, metalų sąveika su chloru, siera, vandenilio sulfidu. H 2 S ir kt.

Elektrocheminė korozija atsiranda tirpaluose, tai yra daugiausia metalams kontaktuojant su elektrolitų tirpalais, ypač tais atvejais, kai metalai liečiasi su mažiau aktyviais metalais. Korozijos greitis labai priklauso nuo metalų aktyvumo, taip pat nuo priemaišų koncentracijos ir pobūdžio vandenyje. Gryname vandenyje metalai beveik nerūdija, o kontaktuodami su aktyvesniais metalais net elektrolitų tirpaluose nerūdija.

Metalo korozijos priežastis

Daugelis metalų, įskaitant geležį, randami žemės plutoje oksidų pavidalu. Perėjimas nuo metalo prie oksido yra energetiškai palankus procesas, kitaip tariant, oksidai yra stabilesni junginiai nei metalai. Norint apsukti procesą ir išgauti metalą iš rūdos, reikia eikvoti daug energijos, todėl geležis linkusi vėl virsti oksidu – kaip sakoma, geležis rūdija. Rūdys yra korozijos terminas, kuris yra metalų oksidacijos procesas veikiant aplinkai.

Metalų ciklą gamtoje galima pavaizduoti naudojant šią diagramą:

Metalo gaminiai rūdija, nes plienas, iš kurio jie pagaminti, reaguoja su atmosferoje esančiu deguonimi ir vandeniu. Geležies ar plieno korozijos metu susidaro hidratuotos įvairios sudėties ferum(III) oksido formos.(Fe 2 O 3 ∙ xH 2 O). Oksidas yra pralaidus orui ir vandeniui, nesudaro apsauginio sluoksnio ant metalinio paviršiaus. Todėl po susidariusiu rūdžių sluoksniu tęsiasi metalo korozija.

Kai metalai liečiasi su drėgnu oru, jie visada yra korozijos paveikti, tačiau daugelis veiksnių turi įtakos rūdijimo greičiui. Tarp jų yra šie: priemaišų buvimas metale; rūgščių ar kitų elektrolitų buvimas tirpaluose, kurie liečiasi su geležies paviršiumi; deguonies, esančio šiuose tirpaluose.

Metalo paviršiaus elektrocheminės korozijos mechanizmas

Daugeliu atvejų korozija yra elektrocheminis procesas. Metalo paviršiuje susidaro elektrocheminės ląstelės, kuriose skirtingos sritys veikia kaip oksidacijos ir redukcijos sritys.

Žemiau pateikiamos dvi redoksinio rūdijimo proceso reakcijos:

Bendrą geležies korozijos reakcijos lygtį galima parašyti taip:

Schematiškai procesai, vykstantys geležies ar plieno paviršiuje, kai jis liečiasi su vandeniu, gali būti pavaizduoti taip:

Vandens laše ištirpusio deguonies koncentracija lemia, kurios metalo paviršiaus vietos yra redukcijos, o kurios – oksidacijos.

Lašo pakraščiuose, kur ištirpusio deguonies koncentracija didesnė, deguonis redukuojamas į hidroksido jonus.

Elektronai, reikalingi deguoniui redukuoti, juda iš lašo centro, kur jie išsiskiria geležies oksidacijos metu ir kur yra maža ištirpusio deguonies koncentracija. Geležies jonai patenka į tirpalą. Išlaisvinti elektronai juda metaliniu paviršiumi iki lašo kraštų.

Tai paaiškina, kodėl korozija yra stipriausia vandens lašo centre arba po dažų sluoksniu: tai yra vietos, kuriose deguonies tiekimas yra ribotas. Čia susidaro vadinamieji „apvalkalai“, kuriuose geležis patenka į tirpalą.

Rūdys savaime atsiranda dėl antrinių procesų sekos tirpale, į kurį iš metalo paviršiaus difunduoja geležies ir hidroksido jonai. Apsauginis sluoksnis ant paviršiaus nesusidaro.

Deguonies redukcijos reakcijos aktyvumas priklauso nuo aplinkos rūgštingumo, todėl rūgščioje aplinkoje korozija greitėja. Bet kokios druskos priemaišos, pavyzdžiui, natrio chloridas jūros vandens purškime, prisideda prie rūdžių susidarymo, nes padidina vandens laidumą elektrai.

Korozijos problema niekada negali būti visiškai išspręsta, o geriausia, ko galima tikėtis, yra ją sulėtinti, o ne sustabdyti.

Apsaugos nuo korozijos metodai

Šiandien yra keletas būdų, kaip išvengti korozijos.

Metalo atskyrimas nuo agresyvios aplinkos - dažymas, tepimas aliejumi, dengimas neaktyviais metalais arba emaliu (I), Metalų paviršiaus sąlytis su aktyvesniais metalais (II). Korozijos inhibitorių (korozijos inhibitorių) ir korozijai atsparių lydinių (III) naudojimas.

I. Paprasčiausias būdas apsaugoti plieną nuo korozijos – izoliuoti metalą nuo atmosferos oro. Tai galima padaryti naudojant aliejų, tepalą arba padengiant apsauginį dažų sluoksnį.

Šiais laikais plačiai naudojamos apsauginės dangos iš organinių polimerų. Danga gali būti įvairių spalvų ir yra gana lankstus korozijos problemos sprendimas. Net ir greitas žvilgsnis į kasdieniame gyvenime mus supančius daiktus pateikia daugybę tokio sprendimo pavyzdžių: šaldytuvas, indų džiovintuvas, padėklas, dviratis ir t.t.

II. Kartais lygintuvas padengiamas plonu kito metalo sluoksniu. Kai kurie gamintojai automobilių kėbulus gamina iš cinkuoto cinkuoto plieno. Šio apdorojimo metu susidaro tvirtai prie pagrindo prigludęs cinko oksido sluoksnis, o jei galvaninė danga nepažeista, ji gerai apsaugo nuo servizo.

Net jei tokia danga turi trūkumų, mašinos plieninis korpusas vis tiek yra apsaugotas nuo greito sunaikinimo, nes šioje sistemoje cinkas labiau rūdija, o ne geležis, nes cinkas yra reaktyvesnis metalas nei geležis. Šiuo atveju aukojamas cinkas. Vienas iš pirmųjų siūlymų naudoti aukojamuosius ("aukojimo") metalus buvo pateiktas 1824 m., siekiant apsaugoti jūrų valčių korpusų metalinę apkalą nuo korozijos.

Šiandien cinko blokeliai naudojami jūrinių naftos platformų apsaugai nuo korozijos: brangių, sudėtingų plieninių konstrukcijų korozija pereina į lengvai pakeičiamus metalo gabalus. Koks yra tokios apsaugos principas? Pavaizduokime tai naudodami diagramą.

Tam tikrais intervalais išilgai visos atramos, kuri yra jūroje, tvirtinami cinko blokeliai. Kadangi cinkas yra aktyvesnis už geležį (esantis elektrocheminės įtampos serijoje kairėje), cinkas daugiausia oksiduojasi, o geležies paviršius daugiausia lieka nepaliestas. Iš esmės bet koks metalas, esantis kairėje nuo geležies elektrocheminės įtampos serijoje, gali būti naudojamas plieno gaminiams apsaugoti.

Panašiu principu saugomos ir gyvenamųjų pastatų gelžbetoninės konstrukcijos, kuriose visi geležiniai strypai sujungti vienas su kitu ir sujungti su į žemę įkastu magnio gabalėliu.

III. Labai dažnas apsaugos nuo korozijos problemos sprendimas yra korozijai atsparių lydinių naudojimas. Daugelis plieno gaminių, naudojamų kasdieniame gyvenime, ypač tie, kurie nuolat liečiasi su vandeniu: virtuvės reikmenys, šaukštai, šakutės, peiliai, skalbimo mašinos kubilas ir kt. - pagamintas iš nerūdijančio plieno, kuriam nereikia papildomos apsaugos.

Kietąjį plieną 1913 metais išrado Šefildo chemikas Harry Brearley. Jis ištyrė greitą ginklų vamzdžių šautuvų susidėvėjimą ir nusprendė išbandyti plieną su dideliu chromo kiekiu, kad pamatytų, ar tokiu būdu galima pratęsti ginklo tarnavimo laiką.

Paprastai, analizuojant plieną, mėginys buvo ištirpintas rūgštyje. Brearley, atlikdamas tokią analizę, susidūrė su netikėtais sunkumais. Jo plienas, kuriame yra daug chromo, netirpo. Jis taip pat pastebėjo, kad laboratorijoje palikti mėginiai išlaikė savo pirminį blizgesį. Brearley iškart suprato, kad išrado korozijai atsparų plieną.

Hario Briarlio išradimas susidūrė su tam tikrais išankstiniais nusistatymais. Vienas iš pirmaujančių Šefildo metalinių indų gamintojų manė, kad Briarley idėja yra „prieš gamta“, o kitas teigė, kad „atsparumas korozijai nėra didelis privalumas peiliams, kuriuos reikia išvalyti po kiekvieno naudojimo“. Šiandien mes laikome savaime suprantamu dalyku, kad indai išlaiko savo blizgesį ir nėra veikiami maiste esančių rūgščių.

Nerūdijantis plienas nerūdija, nes ant jo paviršiaus susidaro chromo(III) oksido plėvelė. Skirtingai nuo rūdžių, šio oksido neveikia vanduo, jis tvirtai prilimpa prie metalinio paviršiaus. Vos kelių nanometrų storio oksido plėvelė yra nematoma plika akimi ir neslepia natūralaus metalo blizgesio. Tuo pačiu metu jis nepraleidžia oro ir vandens bei apsaugo metalą. Be to, jei nubraukite paviršiaus plėvelę, ji greitai atsigaus.

Deja, nerūdijantis plienas yra brangus, ir mes turime į tai atsižvelgti renkantis, kokį plieną naudoti. Šiuolaikinėse technologijose dažniausiai naudojamas labai atsparus plienas, kurio sudėtis: 74% geležies, 18% chromo, 8% nikelio.

Kadangi ne visada ekonomiškai pagrįstas nerūdijančio plieno naudojimas, kaip ir apsauginių tepalų bei dažų sluoksnių naudojimas, šiandien gana dažnai geležies gaminiams dengti naudojamas plonas cinko (cinkuoto geležies) arba alavo (alavuotas geležis) sluoksnis. Pastarasis labai dažnai naudojamas konservų gamyboje.

Konservuotų maisto produktų apsaugos būdą, padengiant vidinį metalinį paviršių skarda, pasiūlė anglas Peteris Durandas. Esant tokiai apsaugai, konservai ilgai išlieka valgomi. Deja, konservų ir gėrimų pramonė neapsieina be iššūkių. Skirtingi gaminiai skardinės viduje sukuria skirtingą aplinką, kuri skirtingai veikia metalą ir gali sukelti koroziją.

XX amžiaus pradžioje pradėtas gaminti konservuotas alus. Tačiau naujasis produktas iš karto nebuvo sėkmingas, o to priežastis buvo ta, kad bankai buvo naikinami iš vidaus. Plonas skardos sluoksnis, kuriuo buvo dengti stiklainiai, labai retai išeidavo vientisas. Dažniausiai turėjo smulkių defektų. Vandeniniame tirpale geležis oksiduojasi greičiau nei alavas (dėl didesnio aktyvumo). Geležies jonai Fe 2+ ištirpo aluje (o tai apskritai yra geras vaistas nuo mažakraujystės) ir suteikė gėrimui metalo skonį, be to, sumažino jo skaidrumą. Tai sumažino alaus konservų populiarumą. Tačiau gamintojams pavyko įveikti šią problemą po to, kai jie pradėjo dengti skardinių vidų specialiu inertiniu organiniu laku.

Konservuotuose vaisiuose yra organinių rūgščių, tokių kaip citrinos rūgštis. Tirpale šios rūgštys skatina alavo jonų jungimąsi Sn 2+ ir taip padidina alavo dangos tirpimo greitį, todėl konservuotuose vaisiuose (persikuose ir kt.) alavas daugiausia rūdija. Alavo jonai, kurie tokiu būdu patenka į maistą, yra netoksiški. Konservuotų vaisių skonio jie iš esmės nepakeičia, tik suteikia salos poskonį. Tačiau jei toks stiklainis laikomas per ilgai, gali kilti problemų. Plonas alavo sluoksnis, kuris yra oksiduotas, ilgainiui subyrės veikiamas organinių rūgščių ir gana greitai pradės ėsdinti geležies sluoksnį.

„Metalų apsaugos nuo korozijos metodai“ – Galvaninė aukų apsauga. Cheminė korozija. Korozijos atsiradimo mechanizmas. Daugelis metalų korozuoja. Anodas sugadintas. Uždengia rūdis. Fosfatavimas. Korozijos procesas. Nugalėti. Paviršiai. Korozinis įtrūkimas. Elektrocheminė korozija. Apsauga nuo korozijos. Šaltasis cinkavimas.

„Metalų korozija ir jos rūšys“ – Korozijos tipų klasifikacija. Pažintinės užduotys. Mėgintuvėliai. Laboratorinė patirtis. Korozijos procesą provokuojantys veiksniai. Korozija. Katoduose vykstantys procesai. Korozijos procesas. Korozijos intensyvumas. Apsaugos nuo korozijos metodai. Metalo gaminių apsaugos pavyzdžiai. Išradinga užduotis. Užduotys.

„Metalų korozija“ – kam reikalingi metalai? Metalų ir lydinių sunaikinimas veikiant aplinkai vadinamas korozija. Fizikinės metalų savybės. Metalų korozija Metalų gavimo būdai. Elektrolizė. Metalinė jungtis. Iš dviejų metalų aktyvesnis korozuoja. Bendrosios fizinės metalų savybės. Metalų cheminės savybės.

„Metalų korozijos tipai“ – elektrocheminė metalų įtempių serija. Elektrocheminė korozija. Korozija. Apsaugos nuo korozijos rūšys. Cheminė korozija. Paminklai. Surūdijusi žiurkė. Apsaugos nuo korozijos metodai. Korozijos tipai. Metalų korozija. Pavojus.

„Metalų korozijos procesas“ – antrinių pogrupių metalai. Metalų korozija. Metalų korozijos savybės. Korozija – raudona žiurkė, graužianti metalo laužą. Spontaniškas metalų ir lydinių sunaikinimas. Apsaugos nuo korozijos metodai. Elektrocheminė korozija. Korozijos tipai. Cheminė korozija. Reduktoriai yra metalai. Aliuminis.

„Metalų korozija“ – Praktinis etapas. Apsaugos nuo korozijos metodai. Galvaninei korozijai palankios sąlygos. Temperatūros padidėjimas. Istorinis etapas. Elektrocheminės korozijos mechanizmas. Kuo metalas aktyvesnis, tuo jis jautresnis korozijai. Koroziją sukeliantys veiksniai. Korozija neigiamai veikia žmonių gyvenimą ir sveikatą.

Iš viso yra 9 pristatymai

Metalinės medžiagos, veikiamos cheminiu ar elektrocheminiu aplinkos poveikiu, sunaikinamos, tai vadinama korozija. Metalo korozija atsiranda, dėl ko metalai pereina į oksiduotą formą ir praranda savo savybes, todėl metalinės medžiagos tampa netinkamos naudoti.

Yra 3 charakteristikos korozija:

• Korozija– Cheminiu požiūriu tai yra redokso procesas.
• Korozija yra savaiminis procesas, atsirandantis dėl termodinaminės sistemos metalo – aplinkos komponentų nestabilumo.
• Korozija yra procesas, kuris vystosi daugiausia metalo paviršiuje. Tačiau gali būti, kad korozija gali prasiskverbti giliai į metalą.

Metalo korozijos rūšys

Dažniausios yra šios metalo korozijos rūšys:

1. Vienodas – tolygiai padengia visą paviršių
2. Netolygus
3. Rinkimų
4. Vietinės dėmės – atskiros paviršiaus sritys yra korozijos
5. Opinė (arba duobė)
6. Vieta
7. Tarpkristalinis – plinta palei metalinio kristalo ribas
8. Įtrūkimai
9. Požeminis paviršius

Korozijos proceso mechanizmo požiūriu galima išskirti du pagrindinius korozijos tipus: cheminė ir elektrocheminė.

Cheminė metalų korozija

Cheminė metalų korozija - tai yra tokių cheminių reakcijų, kurių metu sunaikinus metalo jungtį, susidaro metalų atomai ir atomai, kurie yra oksidatorių dalis, rezultatas. Šiuo atveju tarp atskirų metalinio paviršiaus sekcijų elektros srovė nevyksta. Šio tipo korozija būdinga terpėms, kurios negali praleisti elektros srovės - tai dujos ir skysti neelektrolitai.

Cheminė metalų korozija gali būti dujinė arba skysta.

Dujinė metalų korozija – tai yra agresyvios dujų ar garų aplinkos poveikio metalui aukštoje temperatūroje rezultatas, nesant drėgmės kondensacijos ant metalo paviršiaus. Tai, pavyzdžiui, deguonis, sieros dioksidas, vandenilio sulfidas, vandens garai, halogenai. Tokia korozija kai kuriais atvejais gali sukelti visišką metalo sunaikinimą (jei metalas yra aktyvus), o kitais atvejais ant jo paviršiaus gali susidaryti apsauginė plėvelė (pavyzdžiui, aliuminio, chromo, cirkonio).

Skysta metalų korozija – gali atsirasti neelektrolituose, tokiuose kaip alyva, tepalinės alyvos, žibalas ir kt. Tokio tipo korozija, esant net ir nedideliam kiekiui drėgmės, gali lengvai įgyti elektrocheminį pobūdį.

Dėl cheminės korozijos metalo irimo greitis yra proporcingas greičiui, kuriuo oksidatorius prasiskverbia į metalo oksido plėvelę, dengiančią jo paviršių. Metalo oksido plėvelės gali turėti arba nepasižymėti apsauginėmis savybėmis, kurias lemia tęstinumas.

Tęstinumas manoma, kad toks filmas Pilling-Badwords faktorius: (α = V gerai / V Me) susidariusio oksido ar bet kurio kito junginio tūrio ir metalo, sunaudoto šiam oksidui susidaryti, tūrio atžvilgiu

α = V gerai /V Ме = М gerai ·ρ Ме / (n · A Me ·ρ gerai),

čia V ok – susidariusio oksido tūris

V Me yra metalo tūris, sunaudotas oksidui susidaryti

M ok – susidariusio oksido molinė masė

ρ Me – metalo tankis

n – metalo atomų skaičius

A Me yra metalo atominė masė

ρ ok – susidariusio oksido tankis

Oksido plėvelės, kurios α < 1 , nėra tęstiniai o per juos deguonis lengvai prasiskverbia į metalo paviršių. Tokios plėvelės neapsaugo metalo nuo korozijos. Jie susidaro oksiduojantis šarminiams ir šarminių žemės metalams (išskyrus berilį) deguonimi.

Oksido plėvelės, kurios 1 < α < 2,5 yra kieti ir gali apsaugoti metalą nuo korozijos.

Su vertybėmis α > 2,5 tęstinumo sąlyga nebetenkinama, ko pasekoje tokios plėvelės neapsaugo metalo nuo sunaikinimo.

Žemiau pateikiamos vertės α kai kuriems metalų oksidams

Elektrocheminė metalų korozija

Elektrocheminė metalų korozija yra metalų sunaikinimo įvairiose aplinkose procesas, kurį lydi elektros srovės atsiradimas sistemos viduje.

Dėl šio tipo korozijos atomas pašalinamas iš kristalinės gardelės dėl dviejų susietų procesų:

• Anodas – metalas jonų pavidalu patenka į tirpalą.
• katodinis – anodinio proceso metu susidarę elektronai surišami depoliarizatoriumi (medžiaga yra oksidatorius).

Elektronų pašalinimo iš katodo vietų procesas vadinamas depoliarizacija, o pašalinimą skatinančios medžiagos vadinamos. depoliarizatoriai.

Labiausiai paplitęs metalų korozija su vandenilio ir deguonies depoliarizacija.

Vandenilio depoliarizacija atliekami prie katodo elektrocheminės korozijos metu rūgščioje aplinkoje

2H + +2e - = H2 vandenilio jonų iškrova

2H 3 O + +2e - = H2 + 2H 2 O

Deguonies depoliarizacija atliekami prie katodo elektrocheminės korozijos metu neutralioje aplinkoje

O 2 + 4H + +4e - = H 2 O ištirpusio deguonies mažinimas

O 2 + 2H 2 O + 4e - = 4OH -

Visi metalai, atsižvelgiant į jų ryšį su elektrocheminė korozija, galima suskirstyti į 4 grupes, kurios nustatomos pagal jų reikšmes:

1. Aktyvūs metalai (didelis termodinaminis nestabilumas) – tai visi metalai, esantys šarminių metalų – kadmio (E 0 = -0,4 V) diapazone. Jų korozija galima net neutralioje vandeninėje aplinkoje, kurioje nėra deguonies ar kitų oksiduojančių medžiagų.
2. Vidutinio aktyvumo metalai (termodinamikos nestabilumas) – yra tarp kadmio ir vandenilio (E 0 = 0,0 V). Neutralioje aplinkoje, kai nėra deguonies, jie nerūdija, bet yra veikiami korozijos rūgščioje aplinkoje.
3. Mažai aktyvūs metalai (tarpinis termodinaminis stabilumas) – yra tarp vandenilio ir rodžio (E 0 = +0,8 V). Jie yra atsparūs korozijai neutralioje ir rūgštinėje aplinkoje, kurioje nėra deguonies ar kitų oksiduojančių medžiagų.
4. Taurieji metalai (didelis termodinaminis stabilumas) – auksas, platina, iridis, paladis. Jie gali būti korozijos paveikti tik rūgščioje aplinkoje, esant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms.

Elektrocheminė korozija gali atsirasti įvairiose aplinkose. Atsižvelgiant į aplinkos pobūdį, išskiriami šie elektrocheminės korozijos tipai:

• Korozija elektrolitų tirpaluose- rūgščių, bazių, druskų tirpaluose, natūraliame vandenyje.
• Atmosferos korozija– atmosferos sąlygomis ir bet kokioje drėgnų dujų aplinkoje. Tai labiausiai paplitęs korozijos tipas.

Pavyzdžiui, kai geležis sąveikauja su aplinkos komponentais, kai kurios jos sekcijos tarnauja kaip anodas, kur vyksta geležies oksidacija, o kitos – kaip katodas, kur vyksta deguonies redukcija:

A: Fe – 2e – = Fe 2+

K: O2 + 4H + + 4e - = 2H2O

Katodas yra paviršius, kuriame deguonies srautas yra didesnis.

• Dirvožemio korozija– priklausomai nuo dirvožemio sudėties, taip pat nuo jo aeracijos, korozija gali vykti daugiau ar mažiau intensyviai. Rūgščios dirvos yra agresyviausios, o smėlingos – mažiausiai.
• Aeracinė korozija— atsiranda, kai netolygiai patenka oras į skirtingas medžiagos dalis.
• Jūrinė korozija– atsiranda jūros vandenyje dėl jame ištirpusių druskų, dujų ir organinių medžiagų .
• Biokorozija– atsiranda dėl bakterijų ir kitų organizmų, gaminančių dujas, tokias kaip CO 2, H 2 S ir kt., kurios prisideda prie metalų korozijos, veiklos.
• Elektrokorozija– atsiranda veikiant klaidžiojančioms srovėms požeminiuose statiniuose, eksploatuojant elektrinius geležinkelius, tramvajaus linijas ir kitus mazgus.

Apsaugos nuo metalo korozijos metodai

Pagrindinis metalo apsaugos nuo korozijos būdas yra apsauginių dangų kūrimas– metalinis, nemetalinis arba cheminis.

Metalinės dangos.

Metalo danga ant metalo, kurį reikia apsaugoti nuo korozijos, padengiamas kito metalo sluoksniu, kuris tokiomis pačiomis sąlygomis atsparus korozijai. Jei metalinė danga pagaminta iš metalo su daugiau neigiamo potencialo ( aktyvesnis ) nei saugomas, jis vadinamas anodinė danga. Jei metalinė danga pagaminta iš metalo su daugiau teigiamo potencialo(mažiau aktyvus) nei apsaugotas, tada jis vadinamas katodo danga.

Pavyzdžiui, padengiant geležies cinko sluoksnį, jei pažeidžiamas dangos vientisumas, cinkas veikia kaip anodas ir bus sunaikintas, o geležis yra apsaugota, kol visas cinkas bus sunaudotas. Šiuo atveju yra cinko danga anodinis.

katodas lygintuvą apsauganti danga gali būti, pavyzdžiui, vario arba nikelio. Jei pažeidžiamas tokios dangos vientisumas, apsaugotas metalas sunaikinamas.

Nemetalinės dangos.

Tokios dangos gali būti neorganinės (cemento skiedinys, stiklinė masė) ir organinės (didelės molekulinės masės junginiai, lakai, dažai, bitumas).

Cheminės dangos.

Šiuo atveju apsaugotas metalas yra chemiškai apdorojamas, kad ant paviršiaus susidarytų korozijai atspari jo junginio plėvelė. Jie apima:

oksidacija – stabilių oksidų plėvelių (Al 2 O 3, ZnO ir kt.) gavimas;

fosfatavimas – apsauginės fosfatų plėvelės gavimas (Fe 3 (PO 4) 2, Mn 3 (PO 4) 2);

azotavimas – metalo (plieno) paviršius prisotintas azoto;

mėlynavimas – metalo paviršius sąveikauja su organinėmis medžiagomis;

cementavimas – metalo paviršiaus sujungimas su anglimi.

Techninio metalo sudėties keitimas taip pat padeda padidinti metalo atsparumą korozijai. Šiuo atveju į metalą įvedami junginiai, kurie padidina jo atsparumą korozijai.

Korozinės aplinkos sudėties pokyčiai(korozijos inhibitorių įvedimas arba nešvarumų pašalinimas iš aplinkos) taip pat yra metalo apsaugos nuo korozijos priemonė.

Elektrocheminė apsauga yra pagrįstas apsaugotos konstrukcijos prijungimu prie išorinio nuolatinės srovės šaltinio katodo, dėl kurio ji tampa katodu. Anodas yra metalo laužas, kuris sunaikintas apsaugo konstrukciją nuo korozijos.

Protektoriaus apsauga – vienas iš elektrocheminės apsaugos rūšių – yra toks.

Aktyvesnio metalo plokštės, vadinamos gynėjas. Apsauga – neigiamą potencialą turintis metalas – yra anodas, o apsaugota konstrukcija – katodas. Apsaugos ir saugomos konstrukcijos sujungimas su srovės laidininku veda prie apsaugos sunaikinimo.