Билет 32. Коррозия металлов: её разновидности и причины возникновения. Общие подходы к устранению коррощии

Билет 31. Электролиз водных растворов. Какие процессы возможны на катоде и аноде? Какова последовательность разряда ионов на электродах при электролизе раствора из смеси электролитов? Закон Фарадея.

Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении постоянного электрического тока, подаваемого от внешнего источника, через раствор или расплав электролита. При этом энергия постоянного электрического тока превращается в химическую, осуществляется процесс, обратный по характеру процессу, происходящему в гальваническом элементе. Таким образом, сущность электролиза, состоит в том, что за счет электрической энергии осуществляются химические реакции восстановления на катоде и окисления на аноде; при этом катод отдает электроны, а анод принимает.Ячейка, состоящая из двух соединенных с внешнем источником постоянного тока электродов, помещенных в электролит, в котором осуществляется процесс электролиза, называется электролизером. Для исключения взаимодействия продуктов электролиза, образующихся на катоде и аноде, применяют электролизеры с диафрагмами или мембранами. Наиболее эффективны ионообменные мембраны, проницаемые только для ионов одного знака, что обеспечивает высокую чистоту продуктов электролиза. При этом конструкция электролизера олжна иметь равномерное распределение тока по поверхности электродов и малые омические (закон Ома) потери на всех участках электрической цепи. Обычно катоды изготавливают из графита, стали, Hg, Pt, Ni, аноды – из Pt, Ni, нержавеющей стали, а также графита.

Законы Фарадея. Взаимосвязь между количеством прошедшего через электроды электричества и массой веществ, подвергшихся превращению на каждом из электродов, устанавливается законами Фарадея. Первый закон: масса веществ, образующихся в результате катодной или анодной реакции, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролизер , где m – масса выделившегося вещества (г); q – количество электричества, прошедшее через электрохимическую систему; K – коэффициент пропорциональности. Второй закон: При прохождении одного и того же количества электричества через растворы или расплавы разных электролитов масса веществ, выделяющихся на электродах, пропорциональны их молярным массам химических эквивалентов. Третий закон: Для выделения 1 моль – эквивалента любого вещества необходимо пропустить через электролизер 96500 Кл электричества. Это количество электричества называется числом Фарадея и обозначается буквой F. Для расчетов принимают F=96500 Kл/моль-экв. Все эти законы можно выразить обобщенной формулой: .

Коррозией называют самопроизвольный необратимый процесс разрушения материалов вследствие их физико-химического взаимодействия с окружающей средой, которая получила название коррозионной или агрессивной среды. В результате взаимодействия металлов с коррозионной средой образуются химические соединения, называемые продуктами коррозии. Коррозия сопровождается выделением энергии и рассеиванием продуктов коррозии в окружающую среду. По некоторым данным коррозия ежегодно «съедает» до 20% выплавляемого в мире металла.

Характер разрушения поверхности металла или изменения его физико-химических свойств определяется в первую очередь свойствами самого металла и свойствами коррозионной среды. Если разрушению подвергается вся поверхность изделия, то такой вид называется сплошной коррозией, если разрушаются отдельные участки поверхности, то – локальной коррозией. Последняя более опасна, так как процесс может проникать на большую глубину, снижая прочностные свойства материала. Сплошная коррозия бывает равномерной и неравномерной. Разрушения, происходящие при селективной, межкристаллитной и внутрикристаллитной коррозии принадлежат к микроскопическим дефектам.

Селективная коррозия – разрушения, которые начинаются на поверхности металла и сплава, затем переходят под поверхность металла, где и сосредотачиваются продукты коррозии, вызывая вспучивание и расслоение металла. При этом происходит преимущественное разрушение одного или нескольких компонентов сплава. Межкристаллитная коррозия осуществляется по границам зерен металла. Этот тип коррозии опасен тем, что вследствие разрушения металла по границам кристаллов связь между ними нарушается, что приводит к резкому снижению механических свойств – его прочности и пластичности. Внутрикристаллитная коррозия осуществляется непосредственно по зернам кристаллитов под действием механических напряжений и приводит к развитию трещин. Последние два вида коррозионных разрушений особенно опасны из-за невозможности их визуального обнаружения и своевременного принятия необходимых мер по их предотвращению.

Это комплекс мер, закладывающихся на стадии конструирования, осуществляемых в процессе изготовления и эксплуатации различных машин и установок. Выбор того или иного способа защиты определяется его эффективностью и экономической целесообразностью. Все способы защиты как от газовой, так и электрохимической коррозии можно подразделить на следующие направления: а) рациональное конструирование изделий; б) легирование металлических материалов; в) изменение свойств коррозионной среды; г) электрохимическая защита; д) защитные покрытия.

Дата добавления: 2015-04-24