16. Коррозия металлов. В каком случае цинк быстрее подвергается коррозии

Коррозия металлов — Знаешь как

Рис. 129. Схема коррозии алюминия, находящегося в контакте с медью

Почти все металлы, приходя в соприкосновение с окружающей их газообразной или жидкой средой, более или менее быстро подвергаются с поверхности разрушению. Причиной его является химическое взаимодействие металлов с находящимися в воздухе газами, а также с водой и растворенными в ней веществами.

Всякий процесс химического разрушения металлов под действием окружающей среды называется коррозией.

Проще всего протекает коррозия при соприкосновении металлов с газами. На поверхности металла образуются соответствующие соединения: окислы, сернистые соединения, основные соли угольной кислоты, которые нередко покрывают поверхность плотным слоем, защищающим металл от дальнейшего воздействия тех же газов.

Иначе обстоит дело при соприкосновении металла с жидкой средой — водой и растворенными в ней веществами. Образующиеся при этом соединения могут растворяться, благодаря чему коррозия распространяется дальше вглубь металла. Кроме того, вода, содержащая растворенные вещества, является проводником электрического тока, вследствие чего постоянно возникают электрохимические процессы, которые являются одним из главных факторов, обусловливающих и ускоряющих коррозию.

Чистые металлы в большинстве случаев почти не подвергаются коррозии. Даже такой металл, как железо, в совершенно чистом виде почти не ржавеет. Но обыкновенные технические металлы всегда содержат различные примеси, что создает благоприятные условия для коррозии.

Чтобы понять, почему примеси влияют на коррозию металлов, посмотрим, что происходит, когда два различных металла соприкасаются друг с другом, находясь во влажном воздухе.

Положим, например, что в медном листе находится алюминиевая заклейка (рис. 129). Так как все твердые тела адсорбируют на своей поверхности влагу из воздуха, то и поверхность наших металлов будет покрыта тончайшей пленкой воды. Но вода, как известно, диссоциирует, хотя и в ничтожной степени, на ионы Н• и ОН’; кроме того, растворенный в воде углекислый газ образует угольную кислоту, диссоциирующую по уравнению:

Н2СО3 ⇄ Н• + НСО3

Следовательно, медь и алюминий будут как бы погружены в раствор, содержащий ионы H•, ОН’ и НСО3‘. Получается гальванический элемент, в котором отрицательным электродом служит алюминий, а положительным — медь. Ввиду тесного соприкосновения обоих металлов элемент этот замкнут и непрерывно работает: алюминий посылает свои ионы в раствор, а избыточные электроны переходят к меди, у поверхности которой они разряжают ионы водорода. В растворе ионы Аl••• соединяются с ионами ОН’, образуя Аl(ОН)3, выделяющийся у поверхности алюминия:

2Аl—6е— = 2Аl••• 6Н• + 6e— = 3Н2

2Аl••• + 6OН’ = 2Аl(ОН)3

Таким образом, алюминий довольно быстро подвергается коррозии.

Несколько сложнее происходит коррозия железа, находящегося в контакте с каким-нибудь менее активным металлом, например с той же медью. Железо посылает в раствор двухвалентные ионы Fe••, которые, соединяясь с гидроксильными ионами, превращаются в Fе(ОН)2. В то же время электроны железа переходят к меди и разряжают у ее поверхности ионы водорода.

Растворение в кислотах химически чистого цинка при контакте с медной или платиновой проволочкой

Рис 130. Растворение в кислотах химически чистого цинка при контакте с медной или платиновой проволочкой.

В присутствии кислорода воздуха и воды Fe(ОН)2 окисляется в гидрат окиси железа Fe(OH)3, образующий ржавчину:

4Fe(OH)9 + 2Н2О + О2 = 4Fe(OH)3

В разобранных нами случаях причиной коррозии алюминия и железа являлся контакт с менее активным металлом — медью. Такую же роль, как и медь, играют различные примеси, всегда содержащиеся в технических металлах и обусловливающие их коррозию. Например, обыкновенная сталь при исследовании ее под микроскопом оказывается состоящей из мелких зерен чистого железа, тесно перемешанных с зернами карбида железа — цементита Fe3C — и других примесей. Получается бесконечное множество так называемых гальванических пар, в которых зерна цементита играют роль положительных электродов, а зерна железа — отрицательных. При соприкосновении с влажным воздухом возникают гальванические токи, вызывающие коррозию стали. Аналогичным образом примеси способствуют коррозии и других металлов.

Коррозия алюминия, цинка, железа и вообще металлов, стоящих в ряду напряжений слева от водорода, сводится по существу к вытеснению ионов водорода из раствора и переходу самого металла в раствор в виде ионов. Ускоряющее влияние контакта с менее активным металлом при таких процессах можно наглядно иллюстрировать следующим опытом.

В пробирку с разбавленным раствором кислоты бросим кусочек химически чистого цинка. Выделения водорода почти не наблюдается. Отсутствие реакции объясняется тем, что начинающие переходить в раствор ионы Zn•• гидратируются и образуют вокруг цинка слой положительно заряженных ионов. Этот слой не дает возможности ионам водорода подходить вплотную к поверхности цинка и получать от него электроны, вследствие чего дальнейшее растворение цинка приостанавливается. Но стоит только коснуться поверхности цинка платиновой или медной проволочкой, как вследствие образования гальванической пары тотчас же начинается энергичное выделение водорода у поверхности проволочки. Электроны переходят от цинка к платине (или меди) и с нее на ионы водорода, а цинк постепенно растворяется, посылая новые ионы в раствор (рис. 130).

Такой же эффект вызывает прибавление к раствору кислоты нескольких капель раствора сернокислой меди CuSO4. Цинк вытесняет медь и покрывается с поверхности рыхлым слоем металлической меди. Получается гальваническая пара цинк —медь, работающая, как в элементе Вольта. Поэтому «омедненный» цинк энергично вытесняет водород из кислоты, но выделение водорода происходит у поверхности меди, а не у поверхности цинка (рис. 131).

Продажный цинк, содержащий примеси, действует аналогичным образом.

На скорость растворения металла в кислоте, помимо примесей, влияют и другие факторы: структура металла, способ его обработки, свойства кислоты и т. п. Но во всех случаях процесс растворения может быть замедлен прибавлением к кислоте некоторых веществ, главным образом органических, получивших название ингибиторов (замедлителей коррозии).

Рис. 131. Схема растворения омедненного цинка в серной кислоте

Действие ингибиторов иногда настолько эффективно, что некоторые металлы и сплавы становятся практически нерастворимыми в кислотах, к которым прибавлен соответствующий ингибитор.

Замедляя растворение металла, ингибиторы в то же время совершенно не влияют на скорость растворения окислов металлов, их гидроокисей и других веществ. Поэтому прибавление ингибиторов позволяет освобождать с помощью кислот поверхность металла от покрывающих ее соединений (например, удалять ржавчину с железа, накипь со стенок котлов), почти не затрагивая самого металла.

Так как элементы расположены в ряду напряжений по убывающей активности, то следовало бы ожидать, что чем левее стоит элемент в ряду напряжений, тем легче он будет подвергаться корро-зии. В действительности это не всегда имеет место. Например, алюминий, стоящий недалеко от начала ряда, довольно хорошо сопротивляется атмосферной коррозии. Причиной такой устойчивости является образование на поверхности алюминия тонкой, но очень плотной и эластичной пленки окиси алюминия, предохраняющей алюминий от соприкосновения с окружающей средой. И действительно, стоит только тем или иным способом уничтожить эту пленку, как алюминий начинает быстро корродировать.

Смочим хорошо вычищенную наждачной бумагой алюминиевую пластинку раствором сулемы HgCl2. Алюминий вытесняет ртуть, которая образует с ним сплав — ртутную амальгаму, препятствующую возникновению защитной пленки. Поэтому оставленная на воздухе пластинка быстро покрывается рыхлыми хлопьями гидрата окиси алюминия — продуктом коррозии алюминия.

В данном случае коррозия усиливается еще и вследствие контакта алюминия с малоактивным металлом — ртутью.

Понятно, что образующийся на поверхности металла слой окислов или каких-либо других соединений может служить защитой только в том случае, если он является достаточно плотным, прочным и нерастворимым в воде. В противном случае он не может помешать коррозии. Так, например, появляющаяся на железе ржавчина совершенно не защищает его от дальнейшей коррозии, так как слой ее оказывается очень рыхлым, хрупким и слабо пристающим к поверхности металла.

Вещества, способствующие возникновению на металле защитной пленки, носят название пассивирующих агентов. Таковыми для большинства металлов являются сильные окислители. Для железа хорошим пассивирующим агентом служат также ионы ОН’.

Как уже указывалось раньше , многие довольно активные металлы становятся пассивными после обработки их концентрированной азотной кислотой вследствие образования на поверхности металла тончайшего невидимого слоя окиси, препятствующего дальнейшему окислению. Существование таких «оксидных пленок» доказано различными методами: поляризацией отраженного света, рентгенографическим путем и др. Теория «оксидных пленок» была подробно развита в начале нынешнего столетия В. А. Кистяковским (1865—1952), работы которого имели большое значение для борьбы с коррозией.

Некоторые вещества разрушают или ослабляют защитную пленку металла, тем самым способствуя коррозии. Такие вещества называются активирующими агентами или активаторами.

Наиболее энергичным активатором для всех металлов является ион Cl. Быстрое разрушение подводных металлических частей морских судов объясняется главным образом присутствием ионов Сl’ в морской воде. Очень энергичными активаторами для многих металлов являются ионы водорода. Кислород, растворенный в воде, также сильно ускоряет коррозию, связывая первичные продукты реакции (например, окисляя Fe(OH)2 в Fe(OH)3 в случае коррозии железа) и тем самым предотвращая возможность обратной: реакции.

Убытки, причиняемые коррозией металлов, огромны. Вычиc-лено, например, что вследствие коррозии ежегодно гибнет такое количество железа, которое равно приблизительно 1/4 всей мировой его добычи за год. Поэтому изучению процессов коррозии и отысканию наилучших средств ее предотвращения уделяется очень много внимания.

Способы борьбы с коррозией чрезвычайно разнообразны. Наиболее простой из них заключается в защите поверхности металла от непосредственного соприкосновения с окружающей средой путем покрытия масляной краской, лаком, эмалью или, наконец,, тонким слоем другого металла. Особенный интерес с теоретической точки зрения представляет покрытие одного металла другим. Посмотрим, к каким результатам оно приводит.

Так как коррозия всегда возникает на поверхности металла, то до тех пор, пока слой защищающего металла является сплошным, изделие ведет себя так, как если бы оно целиком состояло из защищающего металла. Но если в защитном слое появляются царапины, трещины и т. п., обнажающие поверхность защищаемого металла, то в этих местах сейчас же создаются условия, благоприятствующие коррозии. Однако процесс коррозии будет протекать совершенно различно в зависимости от относительного положения обоих металлов в ряду напряжений.

Разберем сперва случай так называемого катодного покрытия, когда защищающий металл стоит в ряду напряжений правее защищаемого. Типичным примером может служить коррозиялуженого, т.е. покрытого оловом, железа (белая жесть).

Олово само по себе очень устойчиво и хорошо защищает металл, пока слой его на железе является сплошным. При нарушении целостности защитного слоя и соприкосновении обнаженного места с влагой образуется гальваническая пара, в которой положительным электродом (катодом) служит олово , а отрицательным (анодом) —железо. Поток электронов направляется от обнаженной поверхности железа к олову и здесь разряжает ионы водорода, а железо подвергается разрушению, посылая все новые и новые ионы в раствор (рис. 132, а). Таким образом, в месте повреждения луженое железо ржавеет гораздо быстрее, чем нелуженое.

Рис. 132. Схема коррозии: а — луженого к б — оцинкованного железа

Совершенно иначе протекает коррозия, если защищающий металл стоит в ряду напряжений левее защищаемого, как, например, при покрытии железа цинком (анодное покрытие). В этом случае при повреждении защитного слоя тоже получается гальваническая пара, но теперь железо служит катодом, а анодом — цинк, и электроны переходят от цинка к железу; поэтому цинк разрушается, а железо остается защищенным (рис. 132, б). Защита действует до тех пор, пока не будет разрушен весь слой цинка, на что потребуется довольно много времени.

Из сказанного ясно, что для защиты от коррозии целесообразнее покрывать поверхность металла слоем более активного металла, чем слоем менее активного. Однако другие соображения нередко заставляют применять также покрытия из менее активных металлов.

На практике чаще всего приходится принимать меры к защите железа, как металла, особенно подверженного коррозии. Кроме цинка, из более активных металлов для этой цели иногда применяют кадмий, действующий подобно цинку. Из менее активных металлов для покрытия железа чаще всего применяют олово, медь и никель.

Покрытые никелем железные изделия имеют красивый вид, чем объясняется широкое распространение никелирования.

При повреждении слоя никеля коррозия происходит менее-интенсивно, чем при повреждении слоя меди (или олова), так как разность потенциалов для пары никель — железо гораздо меньше, чем для пары медь — железо.

Из других способов борьбы с коррозией упомянем еще о способе, протекторов, заключающемся в том, что защищаемый металлический объект приводится в контакт с большой поверхностью более активного металла. Так, в паровые котлы вводят листы цинка, находящиеся в контакте со стенками котла и образующие с ними гальванический элемент.

199 200 201

Вы читаете, статья на тему Коррозия металлов

znaesh-kak.com

Цинковые покрытия коррозия в атмосфере

Эксплуатационный срок службы цинковых покрытий в атмосферных условиях пропорционален их толщине. Скорость коррозии цинковых покрытий в атмосфере промышленных районов составляет примерно 0,094 — 0,1 г/м -24 ч, что соответствует 0,0048 — 0,005 мм/год в морской атмосфере она равна 0,026 — 0,037 г/м -24 ч или 0,0013 — 0,0019 мм/год [c.113]

В атмосфере сухого воздуха на поверхности цинкового покрытия образуется слой окиси цинка, переходящий в присутствии влаги в гидроокись, а затем в карбонаты и сульфаты. Результаты рентгеноструктурно-гй анализа показали, что преобладающими компонентами в продуктах коррозии цинка являются соединения типа [c.53]

Скорость коррозии цинкового покрытия в чистой атмосфере растет с увеличением продолжительности испытания тем значительнее, чем выше влажность атмос- зависимость устойчивости феры. При толщине цинкового слоя ленки и скорости коррозии цинка 39 мкм скорость коррозии составляет от pH среды [c.53]

Под воздействием атмосферы на поверхности покрытия образуется слой карбоната, который замедляет дальнейшую коррозию цинка. Скорость коррозии цинка в атмосфере примерно в 20 раз меньше скорости коррозии стали. Для внешней атмосферы целесообразно цинковое покрытие массой 400—500 г-м- , т. е. толщиной 57—71 мкм, или цинковое покрытие массой 350 г-м , т. е. толщиной примерно 50 мкм, с последующим нанесением лакокрасочного покрытия или хроматированием. Толщина цинкового покрытия, на которое воздействует проточная вода, должна составлять примерно 130 мкм, т. е. иметь массу около-1000 гм-2 [15]. [c.76]

Они растворяются и удаляются с поверхности дождем, приводя к дальнейшей свободной коррозии цинка. В атмосфере сельской местности и морских условиях основными продуктами коррозии являются карбонаты и хлориды. Эти соли менее растворимы, чем сульфаты это и обусловливает некоторое снижение скорости коррозии. Образование слаборастворимых гидрокарбонатов и хлоридов свидетельствует об ограниченной степени разрушения анодного цинкового покрытия, что позволяет продлить срок службы стали, обработанной горячим цинкованием, в тех случаях, когда на нее воздействуют природные воды. [c.72]

Исследование защитных пленок на алюминии (99,5%), анодированном на толщину 10 мкм, показало, что в течение 9 месяцев пленка как на воздухе, так и в атмосферном павильоне сохранилась в хорошем состоянии. Однако уже через год поверхность образцов на воздухе была поражена на 30%, а через 2 года — на 60%. В павильоне на образцах были обнаружены отдельные очаги коррозии серого цвета. Хроматированное цинковое покрытие толщиной 7 мкм в открытой атмосфере начинает корродировать через год, а через 2 года около 20% поверхности подвержено коррозии. В павильоне жалюзийном коррозия цинкового покрытия протекает медленнее (через 6 месяцев — около 2% поверхности поражено коррозией, а через два года — около 3%). [c.78]

Прекрасной коррозионной стойкостью цинка в морских атмосферах объясняются и высокие защитные свойства цинковых покрытий на железе. В коррозионных испытаниях в Ки-Уэсте, где условия очень агрессивны, на оцинкованных с двух сторон стальных пластинах (плотность цинкового покрытия от 4,6 до 7,9 г/дм ) после 32-летней экспозиции не наблюдалось ржавчины. Установившаяся скорость коррозии цинкового покрытия была такова, что при его плотности порядка 6 г/дм (это соответствует толщине слоя цинка около 90 мкм) покрытия должно хватить на 79 лет [122]. В местах, где оцинкованные поверхности тюд-вергаются ударному воздействию прибоя, скорости коррозии ципка должны быть выше. [c.166]

В условиях тропиков цинковое покрытие нестойко. Особо значительна скорость коррозии 2п в атмосфере промышленного города. [c.161]

Высокая стойкость цинка в условиях атмосферной коррозии объясняется образованием плотного защитного слоя гидроксида цинка. Эффективность антикоррозионной защиты зависит от климатических условий, прежде всего от количества осадков и содержания в атмосфере диоксида серы. Годовое уменьшение защитного цинкового покрытия в среднем составляет примерно 1 мкм для морского и материкового климата и [c.135]

При такой коррозии с цинковых пассивированных поверхностей хроматы постепенно исчезают, и на металле формируются коррозионные очаги, содержащие карбонаты и гидроокись цинка. Затем при действии атмосферы они превращаются в окись цинка (белая ржавчина), в результате чего разрушается цинковое покрытие и начинается коррозия стальной подложки. Для предотвращения нитевидной коррозии алюминий, цинк и другие металлы рекомендуется покрывать акри-латными красками. [c.9]

Алюминий — цинк. Соединение алюминия с цинком, несмотря на значительную разность потенциалов между этими металлами, вполне допустимо. Объясняется это, очевидно, значительной поляризуемостью электродов. Цинк в такой комбинации чаще всего является анодом, хотя возможны и обратные случаи. Контактирование оцинкованных деталей с частями из алюминиевых сплавов никогда не приводило к серьезным осложнениям. В относительно агрессивных атмосферах цинковое покрытие может быть разрушено и оголенная часть стали будет усиливать коррозию алюминия. В таких случаях следует, по мнению Годарда [52], контакт дополнительно окрасить. [c.136]

В чистой и морской атмосферах цинк достаточно стоек, так как покрывается слоем продуктов коррозии из гидратов и основных углекислых солей цинка. В загрязненных кислыми примесями (ЗОг, 50з, НС1) индустриальных атмосферах устойчивость цинка и цинковых покрытий сильно снижается. Это определяется, с одной стороны, неустойчивостью цинка в кислых растворах, с другой, — сильной гиг- [c.293]

Исследования Е. В. Ганушкиной [2] показали, что ускоренные испытания цинковых покрытий во влажной атмосфере и в камере при распылении раствора хлористого натрия не отражают поведения металлических покрытий в естественных условиях главным образом потому, что в последнем случае образуются растворимые продукты коррозии, а при ускоренных испытаниях — защитные слои продуктов коррозии. [c.171]

Рекомендация указанного метода определения устойчивости цинкового покрытия основывается па выборе такой концентрации кислоты для обрызгивания, при которой скорость коррозии соответствовала бы определенному сроку испытания в естественных условиях. На наш взгляд, этот метод не совсем оправдан, ибо серная кислота должна сильно изменять характер коррозионного процесса. Цинк в атмосферных условиях корродирует, как правило, с кислородной деполяризацией. Изменение характера деполяризации катодного процесса может исказить результаты. Применение кислых электролитов при ускоренных испытаниях оправдано в тех случаях, когда изделие работает в сильно-загрязненной промышленной атмосфере, где конденсирующийся на поверхности покрытия электролит приобретает вследствие абсорбции сернистого газа слабокислую реакцию. [c.172]

В условиях промышленной атмосферы [23] покрытия сплавом d—Zn с 10% Zn несколько лучше защищают сталь от коррозии, чем цинковые покрытия, и значительно лучше, чем кадмиевые. [c.193]

Цинк является электроотрицательным активным металлом, поэтому цинковые покрытия электрохимически защищают железо и сталь от коррозии. В коррозионной среде образуется гальваническая пара цинк — железо, в которой железо является катодом, и поэтому не разрушается, пока есть слой цинка. При наличии пор и оголенных мест в покрытии происходит разрушение цинка. Защитная способность цинкового покрытия пропорциональна его толщине. Коррозия цинка может замедляться, если поверхность его покрывается нерастворимыми продуктами коррозии. Скорость коррозии в атмосфере зависит от наличия влаги и промышленных загрязнений. [c.145]

Химические свойства кадмия аналогичны свойствам цинка, однако он более устойчив в кислых, нейтральных и щелочных растворах. В паре е железом кадмий также является анодом, и поэтому кадмий относится к категории защитных покрытий, особенно в условиях воздействия хлоридов и сульфатов (морская атмосфера). На поверхности кадмия в атмосферных условиях образуются продукты его коррозии в виде пленки толщиной 5—10 мк 1, которая, как и в случае цинкового покрытия, несколько тормозит коррозионный процесс. Проведенные исследования коррозионной устойчивости кадмиевых покрытий в различных районах показали, что они менее устойчивее цинковых (за исключением морской атмосферы). Кадмий быстро разрушается при контакте о изделиями, содержащими олифу, топливные и смазочные материалы, а также с пластмассовыми деталями. При выборе покрытия следует учитывать также высокую 102 [c.95]

Цинковые покрытия широко применяются для защиты изделий из черных металлов от коррозии в различных климатических зонах и в атмосфере, загрязненной промышленными газами, для защиты от непосредственного влияния [c.159]

Гальваническое цинкование применяется как защитное покрытие для предохранения стальных изделий от коррозии в обычных атмосферных условиях, в условиях повышенной влажности и при работе деталей в пресной воде. В гальванической паре цинк—железо слой цинка является анодом по отношению к железу и поэтому защищает основу не только механически, но и электрохимически. В сухом воздухе цинковое покрытие почти не изменяется во влажной атмосфере, загрязненной различными промышленными газами, слой цинка, будучи анодом, постепенно растворяется, защищая основной металл от коррозии до тех пор, пока не оголится от покрытия значительная часть поверхности изделия. [c.131]

Цинк, стандартный потенциал которого = —0,763 в, применяется в основном при производстве латуней, а также для протекторов и в качестве материала для защитных покрытий (оцинкованное кровельное железо и т. п.). Цинк весьма энергично растворяется с выделением водорода в минеральных кислотах, в окисляющих средах не пассивируется. В растворах хрома-тов на поверхности цинка образуется защитная пленка из хромата цинка. В нейтральных растворах корродирует в основном с кислородной деполяризацией. В щелочах не стоек (см. рис. 17). Скорость коррозии в воде мала. Она несколько возрастает в интервале температур 55—65° С, в воде при 100° С цинк стоек. В чистой и морской атмосферах стоек, однако при содержании в обычной атмосфере загрязнений SO2, НС1, SO3 стойкость цинка сильно снижается. Цинковые покрытия на железе создают анодную защиту. Из сплавов на цинковой основе известен сплав, из которого получают изделия литьем под давлением. Он легирован медью (1,5—2,5%) и алюминием (0,5—4,5%). Коррозионная стойкость этого сплава в воде и по отношению к водяному пару невысокая. [c.59]

Первые опыты покрытия цинком горячим способом были произведены во Франции в 1741 г. Цинковое покрытие на железе является электрохимической защитой основного металла от коррозии в атмосфере, воде и в некоторых нейтральных растворах солей. Покрытию цинком подвергаются трубы, резервуары, детали машин, стальные листы, проволока и т. п. В сухом воздухе цинк почти не изменяется. Цинковые покрытия стойки в атмосфере, загрязненной углекислотой, а также стойки против действия ряда органических сред бензина, масла и т. п. В кислотах и щелочах эти по- [c.173]

Цинковое покрытие защищает железо электрохимически от коррозии в атмосфере, воде и в ряде нейтральных растворов солей. В сухом воздухе цинк почти не изменяется. Цинком, покрывают трубы, резервуары, детали машин, стальные листы, проволоку и т. п. [c.147]

В условиях высокой влажности воздуха при значительных колебаниях температуры с обильным выпадением росы (в тропических широтах) скорость коррозии сильно возрастает, и применение цинковых покрытий нецелесообразно. Морская вода также быстро разрушает цинковое покрытие. Анодный характер защиты стали цинковым покрытием не сохраняется, если в качестве среды используется горячая вода с температурой выше 70 °С (котельные установки, автоклавы). Защитное действие цинкового покрытия значительно ослабляется в атмосфере, содержащей продукты органического происхождения (синтетические смолы, олифу, хлорированные углеводороды). [c.163]

Кадмиевые покрытия не могут быть рекомендованы для защиты от коррозии в атмосфере, загрязненной сернистым газом, от действия бензина и масла, а также для защиты водопроводных труб и предметов домашнего обихода, соприкасающихся с пресной водой. Во всех этих случаях следует применять цинковые покрытия. [c.172]

Осадки сплава 2п—N1, содержащие — 2% никеля, и цинковые покрытия подвергались сравнительному испытанию на коррозию во влажной атмосфере с переменной температурой и в атмосфере с постоянной влажностью при температуре 18—25° С. [c.54]

N1, осажденный из цианистого раствора, оставался светлым и не темнел более длительное время, чем цинковое покрытие, в атмосфере с постоянной повышенной влажностью. На покрытии с 25—28% N1, полученном в аммиакатном электролите, не обнаружено следов коррозии в течении 20 дней при испытании в тумане 3%-ного раствора N301, однако это покрытие является катодным по отношению к стали. При легировании цинка никелем твердость покрытия повышается в 2 раза при содержании в сплаве около 2% N1 и в 6—7 раз при содержании 12—28% N1. [c.57]

Полярность покрытия в значительной степени зависит от состава среды, и в процессе коррозии в результате поляризации или других факторов может произойти изменение полярности покрытия. Исследование алюминиевых покрытий различной толщины и пористости в жесткой промышленной атмосфере Москвы, отличающейся высоким содержанием сернистых газов, показало, что в пористом покрытии (10-12 мкм) очаги коррозионных поражений концентрируются в местах наличия пор и происходит значительное язвенное разрушение стали. Такой же характер разрушения бьш на образцах с тонким пористым алюминиевым покрытием, испытанных в районе Уфимского нефтеперерабатьшающего завода и Оренбургского ГПЗ, атмосфера которых отличается высоким содержанием Нз 8 и ЗОз Толстые алюминиевые покрытия обнаруживали в этих условиях эффект намного выше, чем у цинковых той же толщины. Об этом свидетельствуют также сравнительные испытания, в промышленных атмосферах предприятий химической и нефтеперерабатьша-ющей промышленности алюминированной стали и цинковых покрытий, полученных различными методами и имеющими толщину слоя 50 мкм (из расплава), 25 мкм (гальваническое с хроматированием), 25 мкм (вакуумное), 100-120 мкм (термодиффузионное), 200-250 мкм (металлизационное). Характеристика промышленных атмосфер и скорость коррозии покрытий, полученных различными методами, приведена в табл.15. [c.59]

В ряде сред, в частности в морской атмосфере, коррозионная стойкость цинка н его сплавов недостаточна Лакокрасочные покрытия значите ть-но повышают коррозионную стойкость цинка пли оцинкованных педе-лкй Однако адгезия лакокрасочных покрытий к цинку н цинковым покрытиям иизка. Применение фосфатнровйния в зтом случае повышает Едгсзйю лакокрасочных покрытий и обеспсчисает защиту от коррозии работающих в этих условиях изделий. [c.261]

ТТП9 распространяется на защитные и цинковые покрытия, наносимые газопламенным напылением, металлизацией, распылением на изделия из стали и чугуна. Покрытия предназначены для защиты от коррозии в атмосферах со степенями коррозионной агрессивности 4 и 5 и в водах всех видов. Согласно стандарту ЧСП03 8551 выделены три степени агрессивности воды (табл. 16). [c.126]

Кадмиевые покрытия в субтропической атмосфере не обнаружили особых преимуществ по сравнению с цинковыми. В начале испытаний у хроматиро-ванного кадмиевого покрытия толщиной 7 мкм хотя и не происходит заметных изменений блеска, однако после 6 месяцев коррозия поразила от 2 до 10%, а через два года — от 50—70% поверхности. Увеличение толщины кадмиевого покрытия до 30 мкм не намного улучшает противокоррозионные свойства, так как уже через 6 месяцев в открытой атмосфере происходит потеря блеска на 10%, а через два года — примерно до 70%, В атмосферном павильоне за 6 месяцев не были обнаружены изменения, коррозия покрытия началась лишь через 9 месяцев, а через 2 года коррозия занимала 40—60% всей поверхности. Таким образом, увеличение толщины кадмиевого покрытия как на воздухе, так и в жалюзийном павильоне не приводит к заметным улучшениям. Увеличение толщины цинкового покрытия приводит в субтропическом климате Батуми к лучшим результатам. При толщине цинкового покрытия 7 мкм в открытой атмосфере потеря блеска у образцов наблюдается через год на незначительной части поражения поверхности (0,5%), в то время как у кадмиевого покрытия при той же толщине за этот период испытания потеря блеска происходит на 20% поверхности, через 2 года у цинкового покрытия толщиной 7 мкм — на 20%, а у кадмиевого такой же толщины — на 40%. Что же касается коррозии основы, то при сравнении образцов с покрытием из 2п и Сс1 толщиной 30 мкм в лучшем состоянии оказались образцы, покрытые цинком отдельные очаги коррозии стали с цинковым покрытием занимали 3%, а с кадмиевым — 40% поверхности через 6 месяцев испытания. Через 2 года коррозия образцов, покрытых цинком, занимала 5% поверхности, а у образцов с кадмиевым покрытием за этот же [c.78]

Иные результаты получены на образцах с покрытием горячего цинкования (70 мкм), а также с покрытием, полученным методом металлизации (200 мкм). Образцы с такими покрытиями через 2 года имели лишь слабое потускнение. Наиболее эффективным оказалась металлизация цинком толщиной 200 мкм. Через 2 года в открытой атмосфере были обнаружены точечные продукты коррозии сероголубоватого цвета диаметром 0,5—1 мм, а на образцах, размещенных в атмосферном павильоне, никаких изменений на поверхности обнаружено не было. Аналогичное положение наблюдалось в отношении металлизации алюминием (200 мкм). Таким образом, в условиях влажного субтропического климата цинковые покрытия, полученные методом горячего цинкования или металлизацией, являются более надежными, чем электролитические покрытия. [c.79]

Ранее установлено, что цинковое покрытие, нанесенное методом металлизации, наиболее эффективно предохраняет сталь от щелевой коррозии, возникающей в местах контакта металла со строительными материалами. И. Л. Розеифельд показал, что скорость атмосферной коррозии в зазоре и вне его зависит от характера атмосферы и природы сплавов, в связи с чем разрушение металла в щелях не всегда сильнее, чем на открытой поверхности. В частности, в результате накапливания в щелях продуктов коррозии, подкисляющих в других случаях электролит, и невозможности процесса их гидролиза, скорость щелевой коррозии на железных конструкциях со временем замедляется. [c.87]

Защитные свойства металлических покрытий определяются как коррозионной стойкостью самого материала покрытия, так и качеством покрытия (пористостью, сплошностью, толщиной и др.) Наибольшее применение для защиты стальных конструкций в атмосферных условиях нашли цинковые и кадмиевые покрытия. Результаты многочисленных натурных и ускоренных испытаний позволили Л. А. Шувахиной рекомендовать справочные данные о скорости коррозии (или сроках службы) кадмиевых и цинковых покрытий на стали в различных климатических зонах при наличии в атмосфере оксидов серы и хлор-ионов (табл. 13) [92]. Из приведенньих данных следует, что скорость коррозии цинкового покрытия может изменяться в зависимости от климатического района в сотни раз. [c.93]

Электролитический сплав 5п—2п, содержащий 80% 5п и 20% 2п, отличается высокими защитными свойствами в условиях атмосферной коррозии. В промышленной атмосфере оловянно-цинковые покрытия разрушаются меньше, чем цинковые покрытия. Этот сплав проявляет анодный характер защиты стали от коррозии и обладает меньшей пористостью, чем покрытия чистым оловом. При малом срдержании цинка в сплаве ( 10%), так же как и при содержании его более 50 %, покрытие сплавом теряет свои преимущества перед покрытием чистыми металлами. Важным достоинством этого сплава является способность к пайке, которая сохраняется длительное время [5, 53, 54]. В соответствии с ГОСТ 14623-69 этот сплав может применяться в очень жестких условиях эксплуатации. Имеются сведения о применении в США автоматических линий [55] для электроосаждения сплава 2п— 5п. Практическое применение получил щелочно-цианистый электролит, в котором оба металла присутствуют в виде комплексных соединений олово в виде станната, а цинк в виде цианистой соли. [c.213]

С тех пор как была показана возможность получения дешевых цинковых покрытий, роль противокоррозионного кадмирования существенно снизилась. Однако вопрос о том, какой из этих двух металлов обеспечивает лучшую защиту, все еще иногда поднимается. Так, Шикор считает, что большая потеря веса кадмия в естественной атмосфере обусловлена его высоким атомным весом. Кадмий имеет ряд преимуществ перед цинком он легче паяется, имеет меньшее электрическое сопротивление (контакты), металлический блеск его устойчивее, он более стоек против щелочей (промывной щелок). Сравнивая кадмий и цинк, Вейгельт [54] пришел к выводу, что противокоррозионные свойства у обоих металлов идентичны, причем при грубой оценке можно считать, что блестящее цинковое покрытие толщиной 10—12 мк и слой кадмия толщиной 6—8 мк создают равную защиту от коррозии. [c.705]

Длительные испытания, проведенные Американским обществом гальваностегов, показали, что покрытия, содержащие около 10% С(1 и 90% 2п, защищают от коррозии в условиях промышленной атмосферы дольше, чем отдельно кадмиевые и цинковые покрытия. [c.51]

chem21.info

Цинк коррозия в атмосфере - Справочник химика 21

Коррозия начинается с поверхности металла и при дальнейшем развитии этого процесса распространяется вглубь. Металл при этом может частично пли полностью растворяться (например, цинк в соляной кислоте) или же могут образоваться продукты коррозии в виде осадка на металле (например, ржавчина при коррозии железа во влажной атмосфере, гидрат окисла при коррозии цинка в воде). Иногда коррозионные процессы протекают с изменением физико-мехаиических свойств металлов и сплавов (потерей металлического звука, резким снижением механической прочности вследствие нарушения связи по границам кристаллитов). [c.5]

Атмосферная коррозия — возникает под влиянием газов атмосферы (Ог, N2, СО2) и случайных примесей. Водяные пары (составная часть атмосферы) образуют на поверхности металла тонкую пленку влаги, благоприятную для развития коррозии. Атмосферная коррозия таких металлов, как цинк, литий и железо, может быть выражена соответственно следующими уравне- ниями [c.400]

Атмосферная коррозия протекает с превалирующей кислородной деполяризацией. При этом такие металлы, как алюминий, железо, цинк, которые корродируют при полном погружении в достаточно кислые растворы с водородной деполяризацией, под тонкой пленкой влаги даже в сильно загрязненной кислыми газами атмосфере корродируют со значительной долей кислородной деполяризации. [c.5]

Цинк стоек к коррозии в нейтральных средах, поэтому он обеспечивает надежную защиту стали от атмосферной коррозии, в природных водах и нейтральных растворах. Коррозионная стойкость цинка связана с формированием на его поверхности малорастворимых продуктов. Уменьшение срока службы цинковых покрытий в сильно загрязненной промышленной атмосфере объясняется повышенной кислотностью конденсирующейся влаги. [c.38]

Цинк — это мягкий металл с низкой прочностью, который свободно, но сравнительно медленно корродирует в атмосфере с относительно постоянной скоростью. Скорость коррозии в атмос- [c.121]

Этот недостаток особенно ярко проявляется в том случае, когда разбрызгивание нейтральной соли показывает, что для защиты стали лучше использовать кадмий, а не цинк. Известно, что в атмосфере промышленной среды цинк обеспечивает лучшую коррозионную защиту, чем кадмий, а в морских условиях целесообразность применения того или иного покрытия зависит от окружающей среды. Причины этих очевидных аномалий, вероятно, связаны с разной природой данных металлов и растворимостью продуктов коррозии, образующихся в различных условиях. Обильное количество электролита хорошей проводимости, обеспечиваемое при испытаниях на атмосферную коррозию, препятствует какому-либо защитному действию продуктов коррозии, которое может проявляться лишь при высыхании и повторном увлажнении, происходящих естественным путем. Кроме того, переоценивается эффективность действия протекторной защиты, создаваемой анодными покрытиями этого типа. [c.157]

Изменение метеорологических условий и наличие в воздухе частичек морских солей способствует выпадению на поверхности металла агрессивных агентов, которые разрушают существующие на нем защитные пленки и ускоряют процесс коррозии. Коррозионная стойкость металлических поверхностей зависит также от характера атмосферы. Скорость коррозии железа в морской атмосфере равна 60—70 жкл/год, в промышленной — 40— 160 мкм/тоц. Цинк, свинец, медь, никель в морских условиях корродируют медленнее, чем в промышленных, причем скорость коррозии цинка в первом случае колеблется в довольно широких пределах — 2,4—15,3 жкл/год. [c.6]

Цинк в субтропической атмосфере при достаточной толщине электрохимически защищает железо и сталь. Олово не обнаружило каких-либо защитных свойств. При малейшем повреждении покрытия железо корродировало во много раз сильнее, чем в отсутствие покрытия. Поэтому в приморской и промышленной атмосферах такие контакты не должны применяться. Дополнительные защитные меры, в частности пассивирование луженых деталей в сильных окислителях с последующим применением масел и смазок или ингибиторов, уменьшали контактную коррозию. [c.84]

Было установлено, что свинцовые пигменты при контакте со сталью могут восстанавливаться до металлического свинца. Для этого необходимо, чтобы в данной среде потенциал стали был отрицательнее стационарного потенциала свинца. При сочетании свинцовых пигментов с цинковой пылью в результате сдвига потенциала стали цинком в сторону отрицательных значений происходит ускоренное восстановление свинцовых пигментов до металлического свинца. На основании этого явления была разработана грунтовка ЭП-060, в которой 20% цинковой пыли заменено свинцовым суриком. При эксплуатации в атмосфере или в электролитах покрытия из грунтовки ЭП-060, нанесенной на сталь, наблюдалось постепенное восстановление сурика и образование на поверхности стали пленки металлического свинца. К моменту, когда цинк перестает действовать в качестве протектора, на стальной поверхности уже имеется достаточно плотный свинцовый слой, который продолжает защищать подложку от коррозии. Свинец, образующийся при восстановлении сурика, не только не препятствует контакту цинка с железом, но даже улучшает его. [c.148]

В чистой и морской атмосферах цинк стоек, так как покрывается слоем продуктов коррозии из гидроксидов и основных углекислых [c.217]

Как показывают длительные испытания, в морской агрессивной атмосфере легирование меди алюминием, цинком, никелем и оловом повышало их сопротивляемость коррозии и поэтому алюминиевые бронзы, томпак, сплавы меди с никелем и цинком, сплавы с никелем и оловом оказываются более стойкими, чем чистая медь. Алюминий оказывает благотворное влияние также в субтропической морской и в сельской атмосферах. Алюминиевые бронзы в этих условиях обнаружили более высокую стойкость. В других атмосферах, и в особенности в промышленных, легирование меди положительных эффектов не давало. Более того, оно часто приводило к понижению стойкости основного компонента сплава. Высокопрочные латуни, содержащие, кроме меди, цинк (20—24%), марганец (2,5—5,0%), алюминий (3—7%) и железо (2—4%), оказались во много раз менее стойкими по сравнению с чистой медью более подробно о коррозионных свойствах различных медных сплавов см. в гл. V). [c.253]

Цинк в обычной атмосфере корродирует медленно и равномерно. В значительном числе случаев не наблюдается глубокой точечной коррозии. К такому же выводу пришел и Андерсон [2011 в результате 10-и 20-лет-него изучения этого вопроса. [c.302]

ВНИИавтогенмаш для защиты стали от коррозии в промышленной агрессивной атмосфере, щелочных растворах, а также в пресной и морской воде рекомендует композиционные цинк-алюминиевые покрытия, отличающиеся более высокой стойкостью в этих условиях, чем цинковые или алюминиевые. Получают такие покрытия методом электрометаллизации, путем одновременного распыления цинка и алюминия. [c.31]

Если обратиться к атмосфере сельской местности (табл. 19), то хотя по абсолютной величине коррозия металлов в контакте ниже, чем в промышленных районах, степень увеличения коррозии за счет контакта значительна и в сельской местности контакт с более благородным металлом усиливает коррозию отрицательного сплава от 2 до 125 раз. В открытой атмосфере полярность не меняется. Наиболее сильно, как и в других атмосферах, увеличивает коррозию магниевого сплава МЛ5 оцинкованная и кадмированная сталь. В меньшей степени влияют алюминиевые сплавы. Нет разницы во влиянии оцинкованной и кадмированной поверхности. Из трех металлов, контактирующих с оцинкованной сталью, наиболее опасным является хромированная сталь с медным и никелевым подслоем. Сплавы Д16 (анодированный) и АМц слабее разрушают цинк. Весьма опасным является контакт анодированного сплава Д16 с посеребренной латунью. [c.124]

Кадмиевое покрытие также имеет протекторный характер по отношению к железу, но возникающая разность потенциалов меньше, чем между железом и цинком. Кадмий, по-видимому, лучше, чем цинк, противостоит коррозии в морских условиях хлорид кадмия менее растворим и поэтому, вероятно, обладает лучшими защитными свойствами. Стойкость кадмиевых покрытий в промышленных атмосферах хуже, чем цинковых в этой среде основной формой продуктов, коррозии являются сульфаты (см. разд. 2.7), а сульфат кадмия более растворим. Кадмиевые покрытия превосходят цинковые во влажных условиях внутри помещений их коррозия в этих средах подчиняется параболическому закону, а цинковых — линейному закону. [c.151]

Контакт графита и активированного угля с такими металлами, как цинк, алюминий и железо, вызывает сильную коррозию металлов. Это обусловлено развитой поверхностью графита, способствующей сильной адсорбции кислорода и сернистого газа, являющихся катодными деполяризаторами. Положение усугубляется еще низким перенапряжением для реакции восстановления сернистого газа и кислорода на графите и высокой их концентрацией на поверхности. Все эти факторы способствуют развитию сильной коррозии на металлах, находящихся к контакте с графитом. Подобных контактов следует избегать в любой открытой атмосфере. [c.143]

Степень ускорения коррозионного процесса в присутствии SO2 различна и зависит от характера покрытия металла и от концентрации SO2. Концентрацию SO2 в камере выбирают в пределах 0,01—2,0 % (объемн.). Выбор той или иной концентрации определяется поставленной задачей слишком малые количества SO2 дают незначительное увеличение скорости коррозии, слитном большие не позволяют выяснить разницу в коррозионной стойкости покрытий. Для определения сравнительной устойчивости покрытий в промышленной атмосфере во влажную камеру обычно вводят 0,1% SO2. При проведении испытаний, основное назначение которых — выявить качество покрытия и наличие отклонения от технологического процесса их нанесения, концентрацию сернистого газа в камере увеличивают. При стандартных испытаниях по немецким нормам DIN 50 0 18 предусматривается введение 0,8% SO2 и 0,8% СО2. Дополнительное введение СО2 основывается на том, что некоторые металлы, например цинк и свинец, очень чувствительны к наличию в воздухе этого газа, поскольку в присутствии СО2 образуются продукты коррозии защитного характера. [c.173]

Защитные свойства у пленок продуктов коррозии, например, проявляются в том, что потери массы образцов цинка находившихся в течение 28 суток в промышленной атмосфере, сильно зависели от влажности среды и условий увлажнения в течение первых 5 суток испытания и в значительно меньшей степени при последующей выдержке [4]. Подобные результаты были получены для стали при этом все испытываемые образцы выдерживали в течение 12 мес., но испытания начинали в разное время года [5]. В зимнее время на поверхности металла больше накапливались присутствующие в атмосфере продукты сгорания. Это вызывало ухудшение защитных свойств образующихся в начале испытания продуктов коррозии и заметным образом влияло в дальнейшем на скорость коррозии. Шикорр [6, 7] показал, что цинк в атмосфере г. Берлина или г. Штутгарта в зимнее время корродирует намного быстрее, чем летом. По его данным, скорость коррозии железа также больше зимой однако в отличие от цинка у железа в очень холодные периоды времени скорость коррозии понижается либо вследствие замерзания раствора Ре504 на поверхности металла, [c.135]

Одним нз наиболее важных свойств продуктов коррозии является их гигроскопичность. Так, на поверхности меди в атмосфере, загрязненной сернистым газом, выкристаллизовываются продукты коррозии (сернокислая медь), которые интенсивно поглощают влагу и тем самым способствуют усилению коррозии. Гигроскопичны также продукты коррозии никеля, образующиеся при действии на него сернистой кислоты. Хлористый цинк, быстро образующийся на цинке в атмосфере, загрязненной парами соляной кислоты, также весьма гигроскопичен. Р1аоборот, продукты коррозии алюминия, образующиеся в промышленной атмосфере, хорошо предохраняют металл от разрушения даже при наличии в атмосфере сернистого газа. [c.180]

В атмосферном павильоне с жалюзими испытывали сплавы системы Л1-М2-Си А1-Мд Zп-Al-Mg, а также цинк (99,8%), электролитическую медь (99,9%), алюминий (99,5%) и электролитические и химические покрытия. Результаты испытаний металлов представлены в табл. V. 6. Для сравнения приведены данные о коррозии этих же металлов на воздухе в Батуми. В течение первых 3 месяцев с начала эксперимента метеорологические условия были следующими средняя месячная температура воздуха колебалась от -1-21,1 до +24,2 °С, относительная влажность — от 78 до 80%, количество осадков — от 81,1 до 335,5 мм, продолжительность смачивания — от 115 до 192 ч. Как видно из данных, скорость коррозии стали в открытой субтропической атмосфере намного выше, чем в павильоне ( в 20 раз). То же характерно и для цинка и меди. С алюминием происходит следующее вначале испытаний скорость коррозии алюминия в открытой атмосфере несколько меньше, чем в павильоне жалюзийном со временем она увеличивается и далее вновь падает. В конечном счете скорость коррозий алюминия в павильоне больше, чем в открытой атмосфере. Таким образом, в сильно агрессивных атмосферах коррозия металлов и сплавов на воздухе выше, чем в павильоне жалюзийном. Отсюда следует, что в тропических и субтропических районах изделия и оборудование следует хранить под навесом, брезентами или в складах. [c.77]

Цинк. Хотя ЦИНК используется в основном в виде гальванического покрытия для защиты стали от коррозии в морской атмосфере, интересно исследовать и коррозионное поведение самого цинка. В течение первых лет экспозиции в морской атмосфере коррозия цинка постепенно замедляется, затем происходит с определенной стационарной скоростью. Например, посла 10- и 20-летней экспозиции в Ла-Джолле (Калифорния) стационарная скорость атмосферной коррозии прокатанных образцов составила 1,75 мкм/год [122]. При испытаниях в Ки-Уэсте (Флорида) установившаяся скорость коррозии была еще меньше — 0,56 мкм/год. В табл. 65 представлены результаты коррозионных испытаний, проведенных в четырех разных местах. В слабо агрессивной сельской атмосфере Стейт-Колледжа (Пенсильвания) скорость коррозии цинка оказалась вдвое выше, чем в Ки-Уэсте, но в полтора раза меньше, чем в Ла-Джолле. [c.165]

Защита от коррозии осуществляется различными способами — окраской, нанесением покрытий из других металлов, осущением атмосферы и т.п. Очень эффективным методом предотвращения коррозии железа является создание электрохимического элемента, в котором железо играет роль катода. Анодом в этом элементе является металл более электроположительный, чем железо, например цинк или магний. Железо может быть также катодом в электролизном устройстве, где электрическое напряжение обеспечивается генератором, аккумулятором или выпрямителем от электросиловой линии. [c.299]

Кадмий имеет более близкий потенциал к железу, чем цинк. Характер защиты кадмием зависит от коррозионной среды. Во влажной атмосфере и в присутствии хлор-ионов потенциал кадмия становится электроотрицательнее потенциала железа и кадмий электрохими-чес1си защищает металл от коррозии. [c.269]

Био.логически эффективные летучие фунгициды, нанример фе-нилизотпоцианат, дифенил и о-нитрофенол, не повреждают ни одного из пяти типов пластических масс (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, полиамид и бакелит), наиболее часто употребляющихся в качестве конструкционных материалов в оптической и электротехнической промышленности [5]. Приведенные вещества не изменяют ни внешнего вида, ни механических свойств пластических масс, например предела прочности при растяжении и удлинении. Сталь, медь, цинк и алюминий в присутствии паров упомянутых фунгицидов не в большей мере повреждаются коррозией, чем в нормальной влажной атмосфере. Наблюдалось ингибирующее коррозию действие, нанример фенилизотиоцианата [5] [c.204]

Из последнего следует, что применение цинка в качестве защитного покрытия в атмосферах, загрязненных сернистым газом, мало эффективно и экономически невыгодно. Прямая связь между коррозией цинка и загрязнением атмосферы согласуется с выводом, сделанным Шикором, о том, что в атмосферах, загрязненных сернистым газом, цинк и другие цветные ме- [c.187]

С увеличением относительной влажности воздуха коррозия многих металлов увеличивается. В атмосфере, насыщенной водяными парами (Я = 100%), цинк, алюминий, нержавеющая сталь (18-8) и сплав авиаль корродируют примерно с такой же скоростью, как и при 80—90%-ной влажности, в то время как железо, медь, цинк, никель и латунь подвергаются очень сильной коррозии (рис. 131). Особенно чувствительным к повышению влажности оказалось железо. [c.197]

Наиболее агрессивнЕлми из атмосфер по отношению к медным сплавам оказались промышленные, в них коррозия выше, чем в морской и сельской. Алюминиевьк бронзы (Р), сплавы медь — никель — цинк (Р), а также медь — никель—олово (0, обладающие обычно высокой противокоррозионной стойкостью в морской воде, обнаружили также незначительную коррозию и в промышленно-морской атмосфере. [c.296]

Серьезной проблемой являются контакты, включающие магниевые сплавы. Лабораторные эксперименты, а также результаты естественных испытаний, изложенные выше, показывают, что магниевые сплавы должны подвергаться усиленной коррозии в агрессивных атмосферах, в контакте с большинством металлов. Только алюминий, цинк и олово, защищенные хорошими органическими покрытиями, не вызывают усиленной коррозии магниевых сплавов. Правда, высказываются сомнения, что при такой высокой разности потенциалов и значительных коррозионных токах обычные органические покрытия вряд ли способны пода-130 [c.130]

Выше были рассмотрены только черные металлы. Цветные металлы также нуждаются в ингибиторной защите. Во многих случаях была установлена эффективность тех же ингибиторов. Хро-маты, силикаты и полифоо )аты защищают цинк, и, кроме того, первые два применяются для защиты алюминия. В качестве заключительной операции при нанесении полуды производится хро-матная обработка погружением. Для других металлов используются только узко специфические ингибиторы. Ионы фторидов ингибируют коррозию магния, а натриевая соль меркаптобензо-тиз[Зола — коррозию меди. Последний ингибитор в сочетании с боратным буфером применяется в некоторых антифризах. Он также используется для пропитывания оберточной бумаги в качестве парофазного ингибитора для защиты меди от потускнения при комнатных температурах в агрессивных влажных атмосферных условиях. Парофазные ингибиторы находят широкое применение в условиях хранения и для временной защиты. Они часто применяются для пропитывания оберточного материала или упаковываются вместе с изделиями. Чрезвычайно эффективно защищают сталь не-ко орые амины или органические сложные эфиры, например нитрит дициклогексиламмония. Алюминий иногда обертывают бумагой, пропитанной хроматами. Содержащаяся в бумаге и в атмосфере влага способствует образованию очень тонкого слоя водного раствора хромата на поверхности металла. Ввиду этого хро-МЗ[Т не представляет собой парофазного ингибитора. Имеется много [c.144]

Большое народнохозяйственное значение имеет борьба с коррозией железа, очень важного, но легко ржавеющего технического металла. Иа многочисленных способов защиты шелеза от коррозии рассмотрим широко применяемое покрытие его цинком (один-кование) и оловом. Олово обладает высокой устойчивостью к корродирующему действию атмосферы. Поэтому железные листы, покрытые тонким слоем олова,—белую жесть гфименяют для изготовления консервных банок, чайников, бидонов и т. д. Цинк—более [c.337]

chem21.info

Процесс коррозии железа. Химическая коррозия, электрохимическая коррозия, элетрокоррозия

Процесс коррозии железа чаще всего сводится к его окислению кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, и превращению его в оксиды. Коррозия металлов (ржавление) вызывается окислительно-восстановительными реакциями, протекающими на границе металла и окружающей среды. В зависимости от механизма возникновения, различают такие виды коррозии железа, как: химическая, электрохимическая и электрическая.

Процесс химической коррозии железа

Окислительно-восстановительные реакции в данном случае проходят через переход электронов на окислитель. В процессе коррозии такого типа кислород воздуха взаимодействует с поверхностью железа. При этом образуется оксидная пленка, которая называется ржавчиной:

3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO•Fe2O3)

В отличие от плотно прилегающих оксидных пленок, которые образуются в процессе коррозии на щелочных металлах, алюминии, цинке, рыхлая оксидная пленка на железе свободно пропускает к поверхности металла кислород воздуха, а также другие газы и пары воды. Это способствует дальнейшей коррозии железа.

Процесс электрохимической коррозии

Этот вид коррозии проходит в среде, которая проводит электрический ток. Металл в грунте подвергается, преимущественно, электрохимической коррозии. Процесс коррозии такого типа – это результат химических реакций с участием компонентов окружающей среды. Также электрохимическая коррозия возникает в случае контакта металлов, находящихся в ряду напряжений на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего возникает гальваническая пара катод-анод.

Атмосферный и грунтовый процесс коррозии выражается схемой:

Fe + O2 + h3O → Fe2O3 · xh3O

В результате образуется ржавчина различной расцветки, что обусловлено тем, что образуются различные окислы железа. Какое именно вещество образуется в процессе коррозии железа, зависит от давления кислорода, влажности воздуха, температуры, длительности процесса, состава железного сплава, состояния поверхности изделия и т. д. Скорость разрушения разных металлов различна.

Процесс коррозии металла в растворах электролитов – это результат работы большого количества микроскопических гальванических элементов, у которых в качестве катода выступают примеси в металле, а в качестве анода – сам металл. В результате чего возникают микроскопические гальванические элементы.

Также атомы железа на разных участках имеют различную способность отдавать электроны (окисляться). Участки металла, на котором протекает этот процесс, выступают в роли анода. Остальные участки – катодные, на которых происходят процессы восстановления воды и кислорода:

h3O + 2e– = 2OH– + h3↑

O2 + 2h3O + 4e– = 4OH–

Результат – из ионов железа (II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа (II). Далее идет его окисление до гидроксида железа (III) – основного компонента ржавчины:

Fe2+ + 2OH– = Fe(OH)2Fe(OH)2 + O2 + h3O → Fe2O3 · xh3O

Для того чтобы гальванический элемент работал, необходимо наличие двух металлов различной химической активности и среды, которая проводит электрический ток, – электролита. При контакте железа и другого металла (например, цинка) коррозия железа замедляется, а более активного металла (цинка) – ускоряется. Это обусловлено тем, что поток электронов идет от более активного металла (анода) к менее активному металлу (катоду). Так, при контакте железа с менее активным металлом, коррозия железа ускоряется.

Процесс электрической коррозии

Такой вид разрушения металлических подземных конструкций, кабелей и сооружений могут вызывать блуждающие токи, исходящие от трамваев, метро, электрических железных дорог и различных электроустановок с постоянным током.

Ток с металлических конструкций выходит в грунт в виде положительных ионов металла – происходит электролиз металла. Участок выхода токов – это анодные зоны. Именно в них и протекают активные процессы электрической коррозии железа. Блуждающие токи могут достигать 300 А и действовать в радиусе нескольких десятков километров.

Блуждающими токами, исходящими от источников переменного тока, вызывается слабая коррозия подземных стальных конструкций, и сильная – конструкций из цветных металлов. Защита металлических конструкций от коррозии является очень важной задачей, так как она причиняет огромные убытки.

notehspb.ru

Коррозия

Коррозия металлов - процесс химического разрушение металлов и сплавов при их взаимодействии с внешней средой: воздухом, водой, растворами электролитов и тому подобное. Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

1. Разновидности коррозии

Химическая коррозия происходит в средах, которые не проводят электрического тока. Она обусловливается действием на металлы неэлектролитов ( спирта, бензина, минеральных масел и др.) и сухих газов ( кислорода, оксидов азота, хлора, хлороводорода, сероводорода и др..) при высокой температуре (так называемая газовая коррозия).

В результате взаимодействия металлов с внешней средой их поверхность покрывается тонким слоем (пленкой) различных химических соединений (продуктов коррозии): оксидов, хлоридов, сульфидов и т. д. Иногда этот слой такой плотный, что сквозь него не может проникать агрессивная среда. В таких случаях со временем скорость коррозии уменьшается, а то и вовсе прекращается. Например, алюминий в атмосфере воздуха корродирует значительно медленнее железа, хотя по своим химическим свойствам он активен от железа. Это объясняется тем, что поверхность алюминия покрывается сплошной, достаточно плотной и прочной оксидной пленкой, которая изолирует металл от доступа кислорода, а оксидная пленка железа, наоборот, является хрупкой и ломкой, содержит много пор и трещин, через которые кислород воздуха через нее легко проникает к поверхности железа, и тем обусловливается непрерывное его разрушения.

Электрохимическая коррозия более распространена и наносит гораздо больший вред, чем химическая. Она возникает при контакте двух металлов в среде водных растворов электролитов. В отличие от химической электрохимическая коррозия сопровождается перемещением валентных электронов с одного участка металла на другую, т.е. возникновением местных электрических токов вследствие образования на корродирующей поверхности так называемых гальванических пар.

Для лучшего понимания механизма электрохимической коррозии рассмотрим подробнее процесс растворения металла в растворе электролита с выделением водорода, например растворения цинковой пластинки в разбавленной серной кислоте без контакта и в контакте с медной пластинкой. Корозиометрия - это наука на стыке теории коррозии и математического моделирования.

Двойной электрический слой на границе металл-электролит

При погружении цинковой пластинки в кислоту атомы цинка с ее поверхности постепенно переходят в раствор в виде ионов Zn 2 +, а их валентные электроны остаются на поверхности металла. Вследствие этого на границе металл-электролит образуется двойной электрический слой. Внутреннюю обкладку этого слоя образуют отрицательные заряды избыточных электронов (обозначенных знаком -), а внешнюю обкладку - положительные заряды ионов цинка (обозначенных знаком +). Вследствие взаимного притяжения между противоположными зарядами ионы цинка, переходят в раствор, содержатся вблизи поверхности металла. Дальнейшее процесс растворения цинка становится возможным только благодаря тому, что ионы водорода подходят к поверхности цинка и присоединяют избыточные электроны. При этом ионы цинка перестают удерживаться в двойном электрическом слое отрицательными зарядами и свободно диффундируют в глубину раствора, а на их место с поверхности металла переходят новые ионы цинка и т. д. Таким образом, присоединение избыточных электронов с поверхности металла ионами водорода электролита обеспечивает непрерывный переход ионов цинка в раствор, то есть его растворения, (кородування).

Из этого следует, что процесс растворения цинка в кислоте состоит из двух параллельных процессов: с отдачи атомами цинка валентных электронов (окисление цинка) и перехода ионов-цинка в раствор:

(Металл) 2e 0 -> Zn 2 + (р)

и по присоединению избыточных электронов ионами водорода (восстановления ионов водорода) и выделение свободного водорода:

(Металл) второй + 2Н + -> 2Н ? -> Н 2 ↑

Оба эти процессы происходят на поверхности того же металла - на цинковой пластинке. Но при определенных условиях их можно пространственно разъединить. Так, когда рядом с цинковым пластинкой погрузить в раствор медную и обе пластинки соединить металлическим проводником, то первый процесс (растворение цинка) будет происходить на цинковой пластинке, а второй (восстановление ионов водорода) - на медной.

Медь, как известно, с разведенной серной кислотой не взаимодействует. Поэтому ионы меди не переходят в раствор и на ее поверхности не будет излишков электронов. Но когда обе пластинки соединить медной проволокой, то концентрация избыточных электронов, (цинковой пластинки) начнет выравниваться на обоих пластинках и электроны с цинковой пластинки начнут перемещаться на медную. Если в систему включить гальванометр, то он покажет наличие электрического тока. Однако концентрация электронов, на обоих пластинках не может быть одинаковой. Это объясняется тем, что ионы водорода легче разряжаются (присоединяют электроны) на поверхности меди, чем на поверхности цинка. Поэтому процесс восстановления ионов водорода и выделения свободного водорода будет происходить практически только на медной пластинке, а на цинковой; почти полностью прекратится. Но скорость растворения цинка при этом значительно увеличится, поскольку избыточные электроны с поверхности цинка будут быстро перемещаться на медную пластинку и там присоединяться ионами водорода.

Пример растворения цинка, находящегося в контакте с медью в растворе серной кислоты является примером образования и работы гальванических пар, которые лежат в основе электрохимической коррозии. Гальванические пары можно образовывать из любых двух металлов, которые контактируют между собой и погружены в раствор электролита. При этом скорость кородування активного металла значительно увеличивается, а менее активный металл совсем не корродирует. На нем происходит только восстановление ионов водорода теми электронами, прибывающих с поверхности активного металла.

Электрохимическая коррозия металлов возникает не только в присутствии сильных, но и слабых электролитов и даже тонкого слоя влаги, которой покрываются металлические конструкции в атмосфере воздуха. Будучи очень слабым электролитом, вода тоже распадается, образуя ионы Н + и ОН -, хотя и в незначительном количестве. Но при растворении в ней различных солей, содержащихся в воздухе в виде пыли и газов - CO 2, SO 2 и др.., Концентрация различных ионов, в том числе и ионов водорода, увеличивается и становится достаточной для возникновения и течения электрохимической коррозии.

Схема коррозии железа в контакте с медью

Как пример электрохимической коррозии в присутствии влаги, воздуха рассмотрим процесс кородування железной конструкции с медными заклепками. Когда такая конструкция покрывается слоем влаги (раствором электролита), то железные и медные участки ее поверхности образуют гальванические пары. При этом атомы железа как более активного металла переходят в раствор в виде двухвалентных ионов Fe 2 +, а потерянные ими валентные электроны перемещаются на медь и там присоединяются катионами водорода, восстанавливая их до свободного водорода. Процесс кородування железа в контакте с медью схематически можно изобразить следующим уравнением:

диссоциация воды: $2H_2O \; \ overrightarrow {\ leftarrow} 2H ^ + + 2OH ^ -$
потеря атомами железа валентных электронов и переход ионов в раствор (Металл) второй 0 -> Fe 2 + (р)
восстановление катионов водорода (на поверхности меди) и выделение свободного водорода: 2Н + + 2е -> 2Н ? -> Н 2 ↑;
образования дигидроксиду железа: Fe 2 + + 2OH -> Fe (OH) 2;
окисления двухвалентного железа до трехвалентного растворенным кислородом воздуха: 4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O -> 4Fe (OH) 3;
частичная потеря воды тригидроксидом железа и превращения его в гидроксид-оксид железа:

В результате этих реакций железо покрывается слоем ржавчины, которая состоит главным образом из FeO (OH), а также гидроксидов железа Fe (OH) 2 и Fe (OH) 3.

Гальванические пары на корродирующей поверхности могут образовываться не только при контакте двух металлов с большими поверхностями, но и при контакте основного металла с нерастворимыми в нем примесями других металлов, которые всегда содержатся в технических металлах. В таких случаях на корродирующей поверхности металла образуется множество небольших по размерам так называемых микро-гальванических пар, работой которых обусловливается электрохимическое кородування основного металла. Как при контакте двух разных металлов (образовании макрогальваничних пар), так и при наличии в основном металле нерастворимых примесей других металлов (образовании микрогальваничних пар) поток электронов (электрического тока) направлен от более активного металла к менее активного. Более активный металл корродирует (разрушается), а менее активен не корродирует. На нем только восстанавливаются ионы водорода теми электронами, прибывающих от атомов активного металла. Скорость электрохимической коррозии тем больше, чем больше образуется на корродирующей поверхности гальванических пар, т.е. чем больше есть контактов основного металла с другими менее активными металлами или чем больше он загрязненный менее активных металлов. Чем чище металл, тем меньше он подвержен коррозии, а очень чистые металлы почти не корродируют.

Скорость электрохимической коррозии зависит также от разности активности металлов, образующих гальванические пары. Чем более отдаленные эти металлы друг от друга в электрохимическом ряду напряжений, тем больше скорость коррозии. На скорость коррозии влияет также электролит и температура. Чем сильнее электролит, т.е. чем больше содержится в нем ионов, в частности ионов водорода, и чем выше температура, тем больше скорость электрохимической коррозии. Борьба с коррозией. Коррозия металлов наносит огромный ущерб народному хозяйству. Вследствие коррозионного разрушения теряется около 10% ежегодной добычи металлов. Поэтому меры борьбы с коррозией уделяется значительное внимание. Способов борьбы с коррозией много и они разнообразны.

Биокоррозии - коррозия металлов, вызываемая микроорганизмами или продуктами их жизнедеятельности.

2. Борьба с коррозией

Одним из самых распространенных способов борьбы с коррозией является покрытие металла (главным образом железа) масляными красками. Защитное действие краски основано на том, что олифа, подвергаясь полимеризации, образует на поверхности металла сплошную эластичную пленку, которая изолирует металл от воздействия атмосферных химических агентов. Иногда для защиты металла от коррозии (например, алюминия и некоторых стальных изделий) искусственно создают оксидную пленку обработкой их поверхности сильными окислителями.

Схема коррозии оцинкованного железа

Значительное распространение получил также способ покрытия одного металла другим. Например, кровельное железо покрывают тонким слоем цинка. С этой целью железные листы погружают на короткое время в расплавленный цинк. Сам по себе цинк в атмосфере воздуха не подвергается коррозии, поскольку на его поверхности образуется достаточно устойчивая защитная оксидная пленка ZnO. При повреждении цинкового слоя (трещины, царапины и т.п.) цинк с железом в присутствии влаги воздуха образует гальваническую пару. При этом электрохимическом коррозионному разрушению подвергается цинк как активный металл, а железо не разрушается, пока не будет разрушен весь защитный слой цинка.

На этом же принципе основывается и так называемый протекторный способ защиты металлов от коррозии. Суть этого способа заключается в том, что металлическую конструкцию соединяют металлическим проводником с активным металлом, который подвергается коррозионному разрушению. Например, в паровые котлы иногда вводят письма цинка, которые соединяют железными стержнями со стенками котла. При этом образуется в среде воды гальваническая пара, в результате чего цинк, как активный металл разрушается, а железные стенки котла не поддаются коррозии. Так же можно защищать и подземные трубопроводы.

Схема коррозии луженого железа

Иногда металлические изделия покрывают защитным слоем менее активного металла. Примером этого может служить белая жесть, из которой производят консервные банки. Ее получают погружением на короткое время железных листов в расплавленное олово. Олово очень хорошо защищает железо до тех пор, пока его слой сплошной. Но когда защитный слой повреждается и железо приходит в касание с агрессивной средой, оно с оловом образует гальваническую пару и железо как активный металл подвергается коррозионному разрушению. При этом железо корродирует значительно быстрее, чем в том случае, когда оно не покрыто слоем олова.

Достаточно распространенным является гальванический способ покрытия одного металла другим (путем электролиза). Этим способом покрывают никелем (никелирование), хромом (хромирование), медью (меднения), серебром (серебрение), золотом (золочение) и другими металлами. Гальваническим способом можно наносить очень тонкий и равномерный слой защищающего металла. Гальванические покрытия не только защищают металлические изделия от коррозии, но и оказывают им красивого внешнего вида.

Для борьбы с коррозией в среде жидкостей применяют специальные добавки, так называемые ингибиторы, то есть замедлители коррозии. Ингибиторами могут быть различные вещества: хромат натрия, дихромат калия, фосфат натрия и др., а также желатин, клей и другие органические вещества. Ингибиторы способствуют образованию на корродирующей поверхности металла прочной защитной пленки, в результате чего скорость коррозии может уменьшаться в десятки и сотни раз. Особенно важную роль играют ингибиторы при взаимодействии металлов с кислотами. Так, например, если добавить некоторые ингибиторы к соляной кислоты, то ее можно хранить в стальной таре, хотя хлоридная кислота с железом вообще реагирует весьма энергично. Кроме того, в последнее время стали широко применять сплавы с высокими антикоррозийными свойствами. Такие сплавы получают путем добавок к основному металлу других металлов - никеля, кобальта, хрома и др.. Примером антикоррозионных сплавов может служить сталь с содержанием 15-20% Со. Такая сталь вполне устойчива к воздействию кислот. Из нее изготовляют различную химическую аппаратуру.

См.. также

Литература

Ф. А. Деркач "Химия" Л. 1968
П. М. Сопрунюк, В. М. Юзевич.Диагностика материалов и сред. Энергетические характеристики поверхностных слоев. - Львов : ФМИ им. Г. В. Карпенко НАН Украины, изд-во "внизу". - 2005. - 292 с.

nado.znate.ru

7.4. Коррозия металлов и методы защиты от коррозии

Коррозия металлов – это физико-химическое взаимодействие металла со средой, ведущее к разрушению металла. При этом происходит гетерогенное окисление металла и восстановление одного или нескольких компонентов (окислителей) среды.

Если среда, в которой корродирует металл, не проводит электрический ток, то может возникать химическая коррозия. Например, коррозия в среде окислительного газа (кислорода, галогенов и т. п.).

. (47)

Реакция (1) возможна, если G  0 . Энергию Гиббса реакции окисления металлов рассчитывают по уравнению:

где G0 – стандартная энергия Гиббса реакции;

–относительное парциальное давление кислорода.

Как правило, коррозия металлов во всех средах, особенно имеющих ионную проводимость, называется электрохимической. Она сопровождается протеканием как минимум двух сопряженных электрохимических реакций:

анодная реакция – окисление металла Ме - nе  Ме n+ ; (48)

катодная реакция – восстановление окислителя (O2, F2, Cl2, H+, NO3- и др.).

Наиболее часто встречаются процессы:

а) в кислой среде рН  7

2Н+ + 2е  Н2 (49)

или 4Н+ + О2 + 4е  2Н2О; (50)

б) в нейтральной или щелочной среде рН  7

2Н2О + 2е  Н2 + 2ОН- (51)

или 2Н2О + О2 + 4е  4ОН-. (52)

Потенциал электрода

Е, В

+ 1,2

+ 0,8

+ 0,4

- 0,4

- 0,8

+ 1,2

+ 0,8

+ 0,4

- 0,4

- 0,8

0 2 4 6 7 8 10 12 рН

Рис 2. Зависимость потенциалов водородного и кислородного

электродов от рН среды.

Зависимость потенциалов водородного () и кислородного () электродов от рН припредставлена на рис. 2 и уравнениями= – 0,059 рН , (53)

= 1,23 – 0,059 рН . (54)

По диаграмме (рис. 2) можно установить коррозионную стойкость металлов в растворах с различным значением рН и судить о возможной последовательности протекания процессов при электрохимической коррозии.

Если потенциал металла положительнее(область 3), то коррозия металла с процессами восстановления по уравнениям (49)–(52) невозможна. Если потенциал металлаположительнееи отрицательнее(область 2), то коррозия металла возможна, когда окислителем является кислород. В этой области (2) вода не может быть окислителем. В области 1 окислителями могут быть вода и ионы водорода. Это условно называется “коррозия с водородной деполяризацией”, которая происходит с активными металлами. В области 1 при наличии в растворе растворенного кислорода окислителем будет и кислород по реакции (52). Это условно называется “коррозия с кислородной деполяризацией”. Таким образом, в области 1 окислителями могут выступать все вышеперечисленные вещества: кислород, ионы водорода, вода (реакции (49)–(52)).

Пример 1. Какие металлы могут корродировать с кислородной деполяризацией в растворе с рН = 7,0 и давлением кислорода = 1,0?

Решение. По уравнению (54) рассчитаем потенциал кислородного электрода

= 1,23 – 0,059 рН = 0,817 В.

Таким образом, в заданных условиях могут корродировать металлы, электродный потенциал которых меньше 0,817 В, например медь, железо, цинк и др.

Пример 2. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с медью в нейтральном и кислом растворах? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763 В), чем медь (0,34 В), поэтому он является анодом, а медь катодом.

Анодный процесс: Zn – 2e = Zn2+;

Катодный процесс: в кислой среде 2Н+ + 2е = Н2,

в нейтральной среде 1/2О2 + Н2О + 2е = 2ОН-.

Так как ионы цинка Zn2+с ОН--группами образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(ОН)2.

Пример 3. Составление схемы гальванического элемента, образующегося при коррозии металла. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии в среде соляной кислоты? Составьте уравнения реакций и схему образующегося гальванического элемента.

Решение. Исходя из положения металлов в ряду стандартных электродных потенциалов находим, что хром – более активный металл (Е0 = –0,744 В) и в образующейся гальванопаре будет анодом; медь – катодом

(Е0 = 0,34 В).

Хромовый анод растворяется:

Cr – 3e = Cr3+.

На медном катоде выделяется водород:

2Н+ + 2е = Н2.

Схема работающего гальванического элемента:

(–) 2Cr  Cr3+  НС1  (Сu) 3Н2  6Н+ (+).

Пример 4. Вычисление массы металла, окисляющегося при коррозии. При нарушении поверхностного слоя медного покрытия на алюминии вследствие работы гальванопары будет коррозия:

(–) 2Al  Al3+  Н2SO4  (Сu) 3Н2  6Н+ (+).

За 45 с работы этой гальванопары на катоде выделилось 0,09 л водорода (при н.у.). Какая масса алюминия растворилась за это время и какую силу тока дает эта гальванопара?

Решение. Максимальная сила тока, вырабатываемая гальваническим элементом, определяется соотношением:

I = mF / M,

где I – сила тока, А;

m – масса растворившегося за 1 с вещества;

F – постоянная Фарадея;

M – молярная масса эквивалента вещества.

За 1 с на катоде выделяется 0,09 : 45 = 0,002 л Н2.

Гальванический элемент дает ток силой

I = (0,00296500) / 11,2 = 17,2 А.

Молярная масса эквивалента алюминия равна 27 / 3 = 9 г/моль. За 45 с растворилось следующее количество алюминия:

m Al = (917,245 ) / 96500 = 0,072 г.

ЗАДАЧИ

Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении сплошности покрытия? Составьте уравнения анодного и катодного процессов. Рассчитайте равновесные потенциалы при стандартных парциальных давлениях газов.
Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Объясните это явление, составив уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнения протекающей химической реакции.
Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте уравнения анодного и катодного процессов.
В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте уравнения анодного и катодного процессов.
В раствор соляной кислоты поместили две цинковые пластинки, одна из которых частично покрыта никелем. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив уравнения соответствующих процессов.
Какое покрытие металла называется анодным и какое катодным? Назовите металлы, которые можно использовать для анодного и катодного покрытия железа во влажном воздухе и в сильнокислой среде.
Железное изделие покрыли цинком. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении цельности покрытия во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении цельности покрытия во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Какой металл может служить протектором при защите железа от коррозии в водном растворе с рН 10 в контакте с воздухом? Напишите уравнения реакций протекающих процессов.
Объясните, почему в атмосферных условиях цинк корродирует, а золото нет. Объяснение подтвердите расчетами.
Возможна ли коррозия олова в водном растворе с рН 6 при контакте с воздухом? При каких значениях рН возможна коррозия с выделением водорода?
Магний корродирует в растворе хлорида натрия при контакте раствора с воздухом. Напишите уравнения реакций анодного и катодного процессов.
Железное изделие покрыли никелем. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты при нарушении цельности покрытия.
Приведите примеры анодных и катодных покрытий для кобальта. Составьте уравнения анодного и катодного процессов во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты при нарушении цельности покрытия.
Назовите металлы, которые могут корродировать с выделением водорода в водном растворе, имеющем рН: а) 2,0; б) 7,0; в) 10,0.
Назовите металлы, которые могут корродировать с поглощением кислорода в водном растворе, имеющем рН: а) 2,0; б) 5,0; в) 8,0.
Исходя из величины G0298 определите, какие из приведенных ниже металлов будут корродировать во влажном воздухе по уравнению

Ме + Н2О + О2 = Ме(ОН)2 (Ме – Mg, Cu, Au).

Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислотную среду? Составьте схему образующегося гальванического элемента, рассчитайте ЭДС и G0298.
Железо покрыто никелем. Какой из металлов будет корродировать в случае разрушения поверхности покрытия? Коррозия происходит в кислотной среде. Составьте схему образующегося гальванического элемента.
Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в щелочную среду? Составьте схему образующегося гальванического элемента, рассчитайте ЭДС и G0298.
При работе гальванического элемента

(–) 4Al  4Al3+ Н2О, О2  (Сr) 12ОН-  6Н2О, 3О2 (+),

образовавшегося при коррозии алюминия, который находится в контакте с хромом, за 1 мин 20 с его работы на хромовом катоде восстановилось 0,034 л кислорода. Определите, насколько уменьшилась масса алюминиевого электрода и чему равна сила тока, протекающего во внешней цепи гальванического элемента.

Гальванический элемент

(–) 2Cr  Cr3+ Н2SO4 (Pb) 3Н2  6Н+ (+),

образовавшийся при коррозии хрома, спаянного со свинцом, дает ток силой 6 А. Какая масса хрома окислится и сколько литров водорода выделится за 55 с работы этого элемента?

Медь покрыта оловом. При нарушении оловянного покрытия работает гальванический элемент

(–) Sn  Sn2+ НС1  (Сu) Н2  2Н+ (+),

который дает ток силой 7,5 А. Какая масса хрома окислится и сколько литров водорода выделится на медном катоде за 25 мин?

При работе гальванического элемента

(–) 2Fe  2Fe2+ Н2О, О2 (С) 4ОН-  2Н2О, О2 (+)

за 1,5 мин образовалось 0,125 г Fe(ОН)2. Вычислите объем кислорода, израсходованный на получение Fe(ОН)2. Сколько электричества протекло по внешней цепи гальванического элемента за это время?

При нарушении поверхностного слоя цинкового покрытия на железе вследствие работы гальванопары идет процесс коррозии

(–) Zn  Zn2+ Н2SO4  (Fe) Н2  2Н+ (+).

За 48 часов работы этой гальванопары через внешнюю цепь протекло 550 Кл электричества. Какая масса цинка растворилась при этом и какой объем водорода выделился на железном катоде?

107

studfiles.net

16. Коррозия металлов

При решении задач этого раздела см. табл. 5 приложения.

Коррозия – это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой.

По механизму протекания различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химической коррозией называется разрушение металла в результате его окисления в окружающей среде без возникновения электрического тока в системе. В этом случае происходит взаимодействие металла с составными частями среды – газами и неэлектролитами.

Наибольший вред приносит электрохимическая коррозия. Электрохимической коррозией называют разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока. В этом случае наряду с химическими протекают и электрические процессы (перенос электронов от одного участка к другому).

При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса: анодный – окисление металла: Ме0 – ne = Men+ и катодный – восстановление ионов водорода:

2Н+ + 2ē → Н2 (pH < 7)

или молекул кислорода, растворенного в воде:

О2 + 2Н2О + 4ē→ 4ОН- (pH ≥ 7).

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами. Коррозия, протекающая с выделением водорода, называется коррозией с водородной деполяризацией. В кислой среде деполяризатом является водород. Коррозия, протекающая с поглощением кислорода называется коррозией с кислородной деполяризацией. При атмосферной коррозии – коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре – деполяризатором является кислород.

Коррозия металлов причиняет огромный ущерб. Радикальным методом борьбы с коррозией является изыскание коррозионностойких металлов, устойчивых в данной агрессивной среде. А также замена их коррозионностойкими неметаллическими материалами. Однако полностью заменить металлы неметаллическими материалами невозможно, поэтому насущная задача заключается в резком уменьшении или сведении к минимуму коррозии посредством применения методов защиты металлов.

К основным видам защиты металлов от коррозии относятся следующие:

1. Изменение свойств коррозионной среды.

2. Изоляция металла от коррозионной среды. Защитные покрытия.

3. Электрохимические методы защиты.

Пример 1. Как происходит атмосферная коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральной и кислой средах. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение.

Цинк имеет более отрицательный потенциал (–0,763 В), чем кадмий (-0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий – катодом.

Анодный процесс: Zn0 - 2ē → Zn2+

катодный процесс:

в кислой среде 2Н++2ē→Н2 (рН<7),

в нейтральной или щелочной средах О2+2Н2О+4ē→4ОН-(рН≥7).

Так как ионы Zn2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(ОН)2.

Контрольные задания

451. Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

452. Ряд судовых конструкций содержат пары материалов, разнородных в электрохимическом отношении. Почему подобная практика не рекомендуется? Ответ проиллюстрируйте конкретными примерами.

453. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

454. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

455. Трущиеся поверхности гребных валов защищают от коррозии, применяя облицовки из бронзы (сплава меди с оловом). Составьте схему коррозии стального вала в морской воде при появлении в облицовке трещин.

456. Приведите примеры катодного и анодного покрытия для кобальта. Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты при нарушении целостности покрытия.

457. Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начинающееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку медной палочкой на последней начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

458. В чем заключается сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты никеля в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

459. Если на стальной предмет нанести каплю воды, то коррозии подвергается средняя, а не внешняя часть смоченного металла. После высыхания капли в ее центре появляется пятно ржавчины. Чем это можно объяснить? Какой участок металла, находящийся под каплей воды, является анодным и какой катодным? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов.

460. Если гвоздь вбить во влажное дерево, то ржавчиной покрывается та его часть, которая находится внутри дерева. Чем это можно объяснить? Анодом или катодом является эта часть гвоздя? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов.

461. В раствор соляной кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.

462. Почему химически чистое железо является более стойким против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в сильнокислой среде.

463. Какое покрытие металла называется анодным и какое катодным? Назовите несколько металлов, которые могут служить для анодного и катодного покрытия железа. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью во влажном воздухе и в сильнокислой среде.

464. Свинцовую и цинковую пластинки опустили в раствор нитрата серебра. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на этих пластинках. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?

465. Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

466. Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

467. Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?

468. В обычных условиях во влажном воздухе оцинкованное железо при нарушении покрытия не ржавеет, тогда как при температуре выше 70оС оно покрывается ржавчиной. Чем это можно объяснить? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии оцинкованного железа в первом и во втором случаях.

469. Одно железное изделие покрыли никелем, другое – оловом. Какие это покрытия? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия в кислой среде. В каком случае коррозия будет происходить активнее?

470. Если пластинку из чистого железа опустить в соляную кислоту, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Однако если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

471. Цинковую и железную пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?

472. Как влияет рН среды на скорость коррозии железа и цинка? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии этих металлов.

473. В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

474. Почему в конструкциях, омываемых водой, не следует одновременно применять детали из железа и алюминиевых сплавов? Приведите схему коррозии в случае небрежной эксплуатации таких деталей. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

475. В каком случае будет быстрее разрушаться цинковое покрытие: а) железного изделия; б) кобальтового изделия? Почему? Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии в кислой среде.

476. Железные бочки применяют для транспортировки концентрированной серной кислоты, но после освобождения от кислоты бочки часто совершенно разрушаются вследствие коррозии. Чем это можно объяснить? Что является анодом и что катодом? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов.

477. Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

478. Серебряную и цинковую пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на этих пластинках. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?

479. Приведите примеры защиты металлов от коррозии.

480. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары олово-медь. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

studfiles.net