Коррозия сплавов (примеры)

Задача

Составить уравнение, которое идет при коррозии медно-цинкового сплава в нейтральной среде. рН=7.

U_Cu2+/Cu=0,06 В (K)

U_Zn2+/Zn=-0,78 В (A)

U_02/OH-=0,81 В

U_H+/H2=-0,23 В

1) U выд.водорода = U_H+/H2 – dU_Cu = -0,23 – 0,48 = -0,71 В

U ион.кислорода = U_02/OH- - dU_Cu = 0,81 – 1,05= -0,24 В

2) Сравниваем, полученные потенциалы с потенциалом анода Ua<Uk.

-0,78 < -0,71, -0,23 < -0,24.

Zn^0-2e = Zn^2+

2H2O+2e=H2+2OH^-

(A) Zn| H2O,O2|Cu (K)

№33.

Катодные процессы при электрохимической коррозии металлов

Процесс катодной деполяризации электрохимической коррозии металлов может осуществляться:

1) ионами:

H +H2О + e = H + H2О = ½ H2 + H2О (332)

Ag +mH2О + e = Ag + mH2О (333)

Cu 2+mH2О + e = Cu +mH2O (334)

Cu +mH2O + e = Сu + mН2О (335)

Fe 3+mH2O + е = Fe 2+mH2O (336)

S2O82- + 2e = S2O84- = 2SO82- (337)

2HSO3- + 2Н + + 2е = S2O42- + 2H2O (338)

NO3- + 3H + + 2e = HNO2 + H2O (339)

2HNO2 + 4H + + 4e = H2N2O2 + 2H2O (340)

Cr2O72- + 14Н + + 6e = 2Cr 3+ + 7H2O (341)

2) нейтральными молекулами:

O2 + 4e + 2H2O = 4OH - (342)

H2O2 + 2e = 2OH - (343)

Cl2 + 2e = 2Сl - (344)

I2 + 2e = 2I - (345)

Br2 + 2e = 2Вr - (346)

3) нерастворимыми пленками:

CuО + 2е + Н2O = Сu + 2OН - (347)

Fe3O4 + 2е + Н2O = 3FeO + 2OH - (348)

Fe(ОН)3 + е = Fe(OH)2 + ОН - (349)

4) органическими соединениями:

RO + 2е + 4Н + = RН2 + Н2O (350)

R + 2е + 2Н + = RН2 (351)

где R - радикал или органическая молекула.

Обратимые окислительно-восстановительные потенциалы катодных реакций (Vк) oбр = (Vо-в) oбр характеризующие возможность протекания последних, выражаются уравнением

где (Vк) oбр = (Vок-в) oбр - стандартный окислительно-восстановительный (обратимый окислительно-восстановительный потенциал при), см. таблицу 28;

aок и aв - активность окислителя и восстановителя соответственно;

р и q - стехиометрические коэффициенты окислителя и восстановителя соответственно в окислительно-восстановительной реакции. Наибольшее значение в большинстве конкретных случаев электрохимической коррозии металлов имеют катодные реакции: (342) - кислородная деполяризация и (332) - водородная деполяризация (деполяризация водородными ионами).

электрохимическое саморастворение (коррозия) металла является сложным процессом, но собственно коррозия (растворение) реализуется в анодном процессе ионизации металла. Анодные и катодные участки могут быть территориально разделены, так, как и металл, и раствор являются проводниками; первый обладает электронной проводимостью, второй — ионной проводимостью. Ток между анодом и катодом протекает в результате движения электронов в металле и ионов в растворе в соответствии со знаком заряда. При электрохимической коррозии разрушение металла происходит только на анодных участках, тогда как на катоде потерь металла не обнаруживается. Процесс коррозии может замедляться в результате поляризации анода и катода. Поляризация проявляется в уменьшении разности потенциалов анода и катода, приводящем к уменьшению силы тока. Анодная поляризация возникает вследствие того, что ионы металла не успевают диффундировать в глубину электролита и накапливаются у поверхности анода. Катодная поляризация вызывается в основном торможением процессов подвода к катоду ионов, способных восстанавливаться, и отвода от него продуктов реакции.

№34.

Антикоррозионная защита — нанесение на поверхность защищаемых конструкций слоев защитных покрытий на основе органических и неорганических материалов, в частности, лакокрасочных материалов, металлов и сплавов.

Химические покрытия (получение защитных пленок на поверхности металла с использованием химических реакций)

Металлические покрытия - покрытия органическими материалами(лаком), протекторная защита (достигается добавлением в материал покрытия порошков более стойких к коррозии металлов, чем защищаемый. Для железа это цинк, магний, алюминий. Под действием агрессивной среды происходит растворение порошка-добавки, а защищаемый металл консервируется и не корродирует.

Ингибиторы - этовещества, замедляющие коррозию.

Оксидирование — создание оксидной плёнки на поверхности изделия или заготовки в результате окислительно-восстановительной реакции. Оксидирование преимущественно используют для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования диэлектрических слоёв.

Фосфатирование -создание на поверхности защищаемого изделия слоя малорастворимых фосфатов железа, цинка или марганца. Фосфатированию подвергаются: чугун, низколегированные, углеродистые стали, кадмий, цинк, медь, сплавы меди, алюминий. Фосфатированию плохо поддаются высоколегированные стали. Изделия, подвергшиеся фосфатированию, эксплуатируются даже в тропиках. Фосфатная пленка не боится органических масел, смазочных, горячих материалов, толуола, бензола, всех газов, кроме сероводорода. Под воздействием щелочей, кислот, пресной, морской воды, аммиака, водяного пара покрытие довольно быстро разрушается. Непродолжительный срок службы покрытия также связан с его низкой эластичностью и прочностью. Процесс фосфатирования нашел широкое применение в автомобильной промышленности. Фосфатная пленка – наилучший грунт. Стальной корпус автомобиля перед покраской подвергают фосфатированию, а далее окрашивают эмалями.

Металлические покрытия могут изготавливаться путем погружения в расплавленный металл (метод погружения в расплав), путем напыления жидкого металла или путем гальванической металлизации (гальванизации). В методе погружения в расплав детали погружаются в жидкий металл, как, например, в цинк при температуре 450 °С (огневая оцинковка). При этом тонкий слой покрывающего металла крепко удерживается на поверхности детали.

Для защиты железных конструкций от коррозии наиболее часто применяют металлическое покрытие из цинка или олова. В первом случае цинк является более активным восстановителем, чем железо. Поэтому при нарушении покрытия в коррозионных микрогальванических элементах цинк будет анодом и разрушаться, а железо катодом – местом, для осуществления процессов восстановления окислителей среды. Поскольку в данном процессе цинк является анодом, то цинковое покрытие железа называется анодным покрытием.

При нарушении сплошности покрытия луженого железа коррозия будет осуществляться в паре железо – олово так же, как и в паре металлов железо – медь, поскольку олово, как и медь, менее активный восстановитель, чем железо. Разрушению будет подвергаться несущая железная конструкция. В данном случае олово служит катодом и называется катодным покрытием.

Катодное покрытие - покрытие основного металла, например железа, более электроположительным металлом

Анодное покрытие - покрытие основного металла более электроотрицательным металлом. Само покрытие играет роль анода. Более защищает от коррозии.

Дата добавления: 2015-05-08