Тема урока: "Понятие о коррозии металлов. Способы защиты от коррозии"

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Тема урока: "Понятие о коррозии металлов. Способы защиты от коррозии"

       При взаимодействии металлов с веществами окружающей среды на их поверхности образуются соединения, обладающие совершенно иными свойствами, чем сами металлы, например, ржавчина на изделиях из железа.

       Коррозия уменьшает прочность, пластичность, блеск, снижает электропроводность металлов, увеличивает трение между вращающимися деталями машин.

       Коррозия - это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды (от лат. corrosio - разъединение).

       По химической природе коррозия - это окислительно-восстановительный процесс.

В зависимости от среды, в которой он протекает, различают химическую и электрохимическуюкоррозии.

Виды коррозии

Химическая (газовая)

Fe + SO₂ + O₂

Электрохимическая

       Химическая коррозия - разрушение металлов в не токопроводящей среде.

Такой вид коррозии проявляется в случае взаимодействия металлов с сухими газами или жидкостями - неэлектролитами (бензином, керосином и др.). Такому разрушению подвергаются детали и узлы двигателей, газовых турбин, ракетных установок. Химическая коррозия часто наблюдается в процессе обработки металлов при высоких температурах.

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

2Fe + 3SO₂ + 3O₂ → Fe₂(SO₄)₃

2Zn + O₂ → 2ZnO

       На коррозию металлов большое влияние оказывает кислород. Скорость окисления многих металлов сильно возрастает при повышении температуры. Так, на железе уже при 250-300°С появляется видимая пленка оксидов. При 600°С и выше поверхность металла покрывается слоем окалины, состоящей из оксидов железа различной степени окисления: FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃. Окалина не защищает железо от дальнейшего окисления, т.к. содержит трещины и поры, которые не могут препятствовать проникновению кислорода к металлу.

       Химическая коррозия сопровождается без возникновения электрического тока в системе.

       Электрохимическая коррозия - это разрушение металла под действием электролита с возникновением электрического тока в системе.

Как правило, металлы или сплавы содержат включения различных примесей. При контакте с электролитами одни участки поверхности начинают выполнять роль анода (отдают электоны), а другие - роль катода (принимают электоны).

В контакте с Cu коррозия Fe усиливается, т.к. Cu является элементом менее активным, чем Fe. Медь подвергаться коррозии не будет, но усиливает коррозию железа. Коррозия металла тем выше, чем дальше в ряду напряжения стоят металлы друг от друга. Для защиты Fe от коррозии таким образом следует брать металлы более активные, чем железо (Al или Zn). Если электролитом являются кислоты, то на катоде будет выделяться Н₂ или О₂.

Рис. Электрохимическая коррозия металлов при контакте металлов в электропроводной среде:

а — Fe—Сu; б — Zn—Fe

В нейтральной и щелочной среде коррозия протекает по следующей схеме:

Fe⁰ - 2ē → Fe²⁺

Fe²⁺  + 2OH^- → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃

       Ржавчина - продукт взаимодействия внешней окислительной атмосферы с железом. Процесс ее образования называется ржавлением ( коррозия ). Термин «ржавчина» присущ только продуктам коррозии железа и его сплавов. Любые другие металлы могут корродировать, но не ржаветь!

       Ржавление железа — это электрохимический процесс, который начинается с переноса электронов от железа к кислороду. Скорость коррозии зависит от количества имеющейся воды, и ускоряется электролитами, о чём свидетельствуют последствия применения дорожной соли на коррозию автомобилей.

Ключевой реакцией является восстановления кислорода:
O₂ + 4ē + 2H₂O → 4OH^-
Поскольку при этом образуются ионы гидроксидов, этот процесс сильно зависит от присутствия кислоты. Действительно, коррозия большинства металлов кислородом ускоряется при понижении pH. Обеспечение электронов для вышеприведённой реакции происходит при окисления железа, которое может быть описано следующим образом:
Fe⁰ -  2ē → Fe²⁺

Это начальная стадия коррозии. На второй стадии катионы железа и гидроксид-ионы соединяются, образуя ржавчину:

Fe²⁺  + 2OH^- → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃

Упрощённо этот процесс можно выразить следующим уравнением химической реакции:

4Fe + 3O₂ + 6Н₂O = 4Fe(OH)₃

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры