Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Корозія металів - Хімія

Глава 1

Корозія металу

1. Основи теорії корозії

Термін корозія походить від латинського "corrosio", що означає роз'їдати, руйнувати. Цей термін характеризує як процес руйнування, так і результат.

Середа в якій метал піддається корозії (коррозирует) називається корозійної або агресивним середовищем.

У випадку з металами, кажучи про їх корозії, мають через небажаний процес взаємодії металу із середовищем. Фізико-хімічна сутність змін, які зазнає метал при корозії є окислення металу.

Будь корозійний процес є багатостадійним:

1) Необхідний підведення корозійної середовища або окремих її компонентів до поверхні металу.

2) Взаємодія середовища з металом.

3) Повний або часткове відведення продуктів від поверхні металу (в об'єм рідини, якщо середовище рідка).

Відомо що більшість металів (крім Ag, Pt, Cu, Au) зустрічаються в природі в іонному стані: оксиди, сульфіди, карбонати та ін., Називані звичайно руди металів.

Іонну стан більш вигідно, воно характеризується більш меншою внутрішньою енергією. Це помітно при одержання металів з руд та їх корозії. Поглинена енергія при відновленні металу із з'єднань свідчить про те, що вільний метал має більш високою енергією, ніж металеве з'єднання. Це призводить до того, що метал знаходиться в контакті з корозійно-активним середовищем прагне перейти в енергетично вигідне стан з меншим запасом енергії.

Корозійний процес є мимовільним, отже G = GG (G і G відносяться до початкового і кінцевого стану відповідно). Якщо G> G то G <0, тобто корозійний процес можливий; G> 0 корозійний процес неможливий; G = 0 система метал-продукт знаходиться в рівновазі. Тобто можна сказати, що першопричиною корозії металу є термодинамічна нестійкість металів в заданій середовищі.

1.1 Класифікація корозійних процесів.

1. По механізму процесу розрізняють хімічну і електрохімічну корозію металу.

Хімічна корозія - це взаємодія металів з корозійної середовищем, при якому окислюється метал і відновлюється окислювальні компоненти корозійної середовища протікають в одному акті. Так протікає окислення більшості металів у газових середовищах містять окислювач (наприклад, окислення в повітрі при підвищенні температури)

Електрохімічна корозія - це взаємодія металу з корозійної середовищем, при якому іонізація атомів металу і відновлення окисної компоненти середовища відбувається не водному акті, і їх швидкості залежать від електродного потенціалу

металу. За такого процесу протікають, наприклад, взаємодія металу з кислотами:

ця сумарна реакція складається з двох актів:

2. За характером корозійного руйнування.

Загальна або суцільна корозія при якій коррозирует вся поверхню металу. Вона відповідно ділиться на рівномірну (1а), що не рівномірну (1б) і виборчу (1в), при якій корозійний процес поширюється переважно з якої-небудь структурної складової сплаву.

Місцева корозія при якій коррозируют певні ділянки металу:

а) корозія виразками - корозійні руйнування у вигляді окремих середніх і великих плям (корозія латуні в морській воді)

б) межкрісталліческая корозія при ній процес корозії поширюється по межі метал-сплав (алюміній сплавляється з хромонікелем) та інші види корозії.

3. За умовами протікання процесу.

а) Газова корозія - це корозія в газовому середовищі при високих температурах. (Рідкий метал, при гарячої прокатки, штампування та ін.)

б) Атмосферна корозія - це корозія металу в природній атмосфері або атмосфері цеху (іржавіння покрівлі, корозія обшивки літака).

в) Рідинна корозія - це корозія в рідких середовищах: як в розчинах електролітів, так і в розчин не електролітів.

г) Підземна корозія - це корозія металу в грунті

д) Структурна корозія - корозія через структурної неоднорідності металу.

е) Мікробіологічна корозія - результат дії бактерій

ж) Корозія зовнішнім струмом - вплив зовнішнього джерела струму (анодна або катодного заземлення)

з) Корозія блукаючими струмами - проходження струму по непередбачуваних шляхах за проектом.

і) Контактна корозія - сполучення різнорідних електрохімічних металів у електропровідний середовищі.

к) Корозія під напругою - одночасний вплив корозійної середовища та механічного напруження.

1.2 Показник швидкості корозії.

Для встановлення швидкості корозії металу в даному середовищі зазвичай ведуть спостереження за зміною в часі будь-якої характеристики, об'єктивно відображає зміна властивості металу.

Найчастіше в корозійної практиці використовують наступні показники.

1) Показник зміни маси - зміна маси зразка в результаті корозії віднесений до одиниці поверхні металу S і до одиниці часу (наприклад, г / м ч) залежно від умов корозії розрізняють:

а) негативний показник зміни маси

К-m = m / S

де m - спад маси металу за час корозії після видалення продуктів корозії.

б) позитивний показник зміни маси

К + m = m / S

де m - збільшення маси металу за час внаслідок зростання плівки продуктів корозії.

Якщо склад продуктів корозії відомий, то можна зробити перерахунок від К до К і навпаки

К-m = К + m (nokA Me / n Me Aok)

де А і М - атомна і молекулярна маса Ме і окислювача відповідно; n і n валентність металу і окислювача в окислювальному середовищі.

2) Об'ємний показник корозії

К - обсяг поглиненого або виділився в процесі газу V віднесений до одиниці поверхні металу та одиницю часу (наприклад, см / см год).

К = об'.V / S

обсяг газу зазвичай приводять до нормальних умов.

Стосовно до електрохімічної корозії коли процес катодного деполяризації здійснюється за рахунок розряду іонів водню, наприклад, за схемою 2Н + 2е = Н, або іонізація молекул кисню О + 4е + 2НО = 4ОН; вводяться відповідно кисневий (К) і водневий (К) показник відповідно.

Водневий показник корозії - це обсяг виділився Н в процесі корозії, віднесений до Su.

Кисневий показник корозії - це обсяг поглиненого в процесі О, віднесений до Su.

3) Показник опору.

Зміна електричного опору зразка металу за певний час випробувань також може бути використаний як свідчення корозії (К).

КR = (R / Ro) 100% за час t

де RoіR електричний опір зразка відповідно до і після корозії.

У цього способу є певний недолік товщина металу в усі час випробувань повинна бути однаковою і з цієї причини найчастіше визначають питомий опір, тобто зміна електричного опору на одиницю площі зразка (см, мм) при довжині рівній одиниці. Цей метод має обмеження застосування (для листового металу не більше 3 мм). Найбільш точні дані отримують для дротяних зразків. Цей метод не придатний для зварних з'єднань.

4) Механічний показник корозії.

Зміна якого-небудь властивості металу за час корозії. Порівняно часто користуються зміною межі міцності. Міцнісний показник при цьому виражається:

Кo = (в / в) 100% за час t

гдеoізмененіе межі міцності при розтягуванні після корозії зразка протягом часу; вопредел міцності до корозії.

5) Глибинний показник корозії.

К - глибина руйнування металу П в одиницю часу (наприклад, мм / рік)

КП = п /

Глибина корозійного руйнування П може бути середньої або максимальної. Глибинний показник корозії можна використовувати для характеристики як рівномірної., Так і нерівномірного корозії (в тому числі і місцевої) металів. Він зручний для порівняння швидкості корозії металу з різними густиною. Перехід від масового, струмового та об'ємного до глибинного можливий при рівномірної корозії.

2. Електрохімічна корозія.

Електрохімічна корозія є найбільш поширеним типом корозії металів. За електрохімічного механізму отруйніметали в контакті з розчинами електролітів (морська вода, розчини кислот, лугів, солей). У звичайних атмосферних умовах і в землі метали коррозируют також по електрохімічного механізму, тому на їх поверхні є краплі вологи з розчиненими компонентами повітря і землі. Електрохімічна корозія є гетерогенним і

багатостадійним процесом. Її причиною є термодинамічна нестійкість металів в даній корозійної середовищі.

Вчення про електрохімічної корозії ставить головне питання - питання про швидкість корозії і тих чинників, які впливають на неї. З електрохімічної точки зору корозія металу це не просто процес окислення металу, тому цей перехід повинен

супроводжуватися сопряженно йде відновлювальних процесом. В результаті іонізації звільняються електрони і роль другого відновного процесу полягає в їх асиміляції відповідним окислювачем (Д), утворюючим стійке з'єднання.

Іонізація і процес асиміляції електронів яким або елементом середовища (зазвичай Н іони або О) являє собою На відміну хімічного, електрохімічні процеси контролюються (залежать) не тільки від концентрації реагуючих речовин, але і, головним чином, залежать від потенціалу поверхні металу.

Потенціал.

На межі розділу двох різнорідних фаз відбувається перехід заряджених частинок - іонів або електронів з однієї фази в іншу, отже, виникає різниця електричних потенціалів, розподілу упорядкованих електричних зарядів, тобто

утворення подвійного електричного шару. Виникнення міжфазового стрибка потенціалу можна пояснити такими основними причинами; але розглянемо тільки ті, які призводять до корозії металів, а точніше перехід катіонів металу з електроліту на метал (електродний потенціал) адсорбція аніонів електроліту на металі (адсорбційний потенціал) виникнення іонно-адсорбційного потенціалу за рахунок одночасної адсорбції поляризованого атома кисню і переходу

катіонів з металу в електроліт.

З відомих причин, абсолютне значення межфазовой різниці потенціалів виміряти не можна, цю величину можна виміряти щодо іншої величини і за точку відліку приймається стандартний водневий потенціал.

Наявність на межфазовой межі метал-розчин електроліту подвійного електричного шару робить істотний вплив на процес, а, зокрема, на швидкість корозії металів. При зміні концентрації (щільності) позитивних чи негативних частинок в розчині або металі може змінитися швидкість процесу розчинення металу. Саме їх цих міркувань електродний потенціал є однією з найважливіших характеристик, що визначають швидкість корозії металу.

2.1 Термодинаміка електрохімічної корозії металів.

Прагненням металів переходити з металевого стану в іонну для різних металів різна. Імовірність такого переходу залежить також від природи корозійної середовища. Таку ймовірність можна виразити зменшенням вільної енергії при протіканні реакції переходу в заданому середовищі за певних умов.

Але прямого зв'язку між термодинамічним поруч і корозією металів немає. Це пояснюється тим, що термодинамічні дані отримані для ідеально чистої поверхні металу, в той час як в реальних умовах корозійний метал покритий шаром (плівкою) продуктів взаємодії металу із середовищем.

Для розрахунків зміни вільної енергії реакції при електрохімічної корозії металу використовують величини електродних потенціалів. Відповідно до нерівністю процес електрохімічної корозії можливий, якщо

GT = - n ETF <0

де - е.р.с. гальванічного елемента, в якому оборотно здійснюється даний корозійний процес, В

- Зворотний потенціал катодного реакції, В

- Зворотний потенціал металу в даних умовах.

Отже, для електрохімічного розчинення металу необхідна присутність в розчині окислювача (деполяризатора, який би здійснював катодну реакцію асиміляції електронів), оборотний окислювально-відновний потенціал якого позитивніше оборотного потенціалу металу в даних умовах.

Катодні процеси при електрохімічної корозії можуть здійснюватися різними речовинами.

1) іонами

2) молекулами

3) оксидами і гідрооксидами (як правило малорозчинними продуктами корозії, утвореними на поверхні металів)

4) органічними сполуками

Оборотні окислювально-відновні потенціали катодних

процесів можна розрахувати за рівнянням:

(Vk) обр = (Vk) 0обр + (RT / nF) 2,303 lg (apok / agв)

де (Vk) обр = (Vk) 0обрстандартний окислювально-відновний потенціал при apok / agв = 1,

аu, а - активність (наближено концентрація окислювача і

восстановителя)

pu, q - стехіометричні коефіцієнти окислювача і відновлювача в реакції

У корозійної практиці в якості окислювачів-деполяризатора, що здійснюють корозію, виступають іони водню і молекули розчиненого в електроліті кисню.

Електродна реакція анодного розчинення металу (власне корозійні втрати металу) в загальному випадку протікають за схемою Me -> Me + ne

При збільшенні активності іонів металу (підвищення концентрації іонів металу в розчині), потенціал анода зростає, що призводить до гальмування розчинення металу. Зниження активності металу, навпаки, сприяє розчиненню

металу. У ході корозійного процесу змінюються не тільки властивості металевої поверхні, але і контактує розчину (зміна концентрації окремих його компонентів). При зменшенні, наприклад, концентрації деполяризатора, у катодного зони може виявитися, що катодна реакція деполяризації термодинамічно неможлива.

2.2 Гомогенні та гетерогенні шляху електрохімічної корозії.

Причину корозії металів в розчинах, що не містять однойменних іонів, пояснює теорія необоротних потенціалів. Ця теорія розглядає поверхню металів як однорідну, гомогенну. Основною і єдиною причиною розчинення (корозії) таких металів є термодинамічна можливість протікання анодного і катодного актів. Швидкість розчинення (корозії) буде визначатися кінетичними факторами. Але гомогенну поверхню металів можна розглядати як граничний випадок, який може бути реалізований, наприклад, в рідких металах. (Ртуть і амальгами металів). Для твердих металів таке допущення буде помилковим, хоча б тому що різні атоми сплаву (і чистого металу) займають різне положення в кристалічній решітці. Найбільш сильне відхилення від гомогенної конструкції буде спостерігатися при наявності в металі сторонніх включень, інтерметалідів, меж зерен і т.д. У цьому випадку, зрозуміло, поверхня є гетерогенної. Встановлено, що навіть за наявності на поверхні металу неоднорідностей в цілому поверхня залишається еквіпотенційної.

Таким чином неоднорідність поверхонь сплаву не може бути основною причиною загальної корозії металу. Найбільш суттєвою в подібних випадках є іонізація розчинення анодної складової поблизу катодного складової, це можливо, якщо на поверхні

Повний текст реферату

Основні риси перехідної до ринку економіки Росії
Зміст Оглавление... 1 Введення. Основи аналізу перехідної економіки ... ... 2 Основні критерії перехідної до ринку економіки та її закономірності ... 5 Від чого прагне позбутися російське общество?... 5 Мети перехідної економіки та трансформаційна криза в Росії ... ... 8 Державне регулювання

Податкова система світовий і російський досвід
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ТЮМЕНСЬКИЙ МІЖНАРОДНИЙ ІНСТИТУТ ЕКОНОМІКИ І ПРАВА Економічний факультет Кафедра економіки та світогосподарських зв'язків Податкова система: світовий і російський досвід Курсова робота з економічної теорії Виконали: студентка гр. 183 економічного

Дослідження автомобільного ринку Росії
В останні роки в економіці Росії відбулися кардинальні зміни: перехід на ринкові відносини, зростання інфляції і т. Д. Все це не могло не відіб'ється на автомобільній промисловості, а тим більше на ринку автомобілів. У цих умовах багато автомобільні заводи прийшли в критичний стан: ЗІЛ, АЗЛК,

Динаміка зростання долара і ваучера
Таблиця 1. Визначення середньої хронологічної моментного дінамічес- кого ряду курсу ваучера в листопаді 1992 р Дата Курс _ y (i) t (i) _ y (i) * t (i А 1 2 3 4 01.11.1992 03.11.1992 10.11.1992 13.11.1992 24.11.1992 01.12.1992 4692 4490 4244 4900 7500 6800 - 4591 4367 4572 6200 7150 - 2 7 3

Валютна політика держави
Пермський Державний Університет КОНТРОЛЬНА РОБОТА ПО КУРСУ МАКРОЕКОНОМІЧНЕ РЕГУЛЮВАННЯ ТЕМА "ВАЛЮТНА ПОЛІТИКА ДЕРЖАВИ" Здала студентка 3-егокурса экон.фак-та,з/про, гр. БУ-1 Громихалова Л.В. Перевірив Горщиків А.П. Пермь, 1997 ЗМІСТ ВВЕДЕННЯ 3 ПРОБЛЕМИ ВАЛЮТНОГО РЕГУЛЮВАННЯ 4 ПОЛІТИКА

Економіка. Основні поняття
Конкурентна Боротьба. Форми, методи, стратегія. Конкурентна поведінка підприємства. Конкурентна боротьба - суперництво суб'єктів ринкової ек-ки з приводу кращих умов пр-ва і реалізації товарів. Об'єктивні умови для ринкової конкурентної боротьби: всі суб'єкти відокремлені один від одного на

Економіка Південної Кореї
Державний Університет Управління Інститут Інформаційних систем управління. Спеціальність: Математичні методи та дослідження операцій в економіці. Реферат на тему: Економіка Кореї. Виконав: Печерицин А.В. Москва 2000 Зміст. 1. Короткий опис _ 3 2. Госсструктури _ 3 3. Макроекономіка

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати