Коррозия металлов

Студент: фамилия, и.,о.                                    группа

Лабораторная работа № 9.

Коррозия металлов

Цель работы: изучение важнейших процессов, протекающих при коррозии металлов; защита металлов от коррозии.

Краткие теоретические основы работы

Коррозия металлов – это процесс самопроизвольного разрушения металла при его физико-химическом взаимодействии со средой.

По механизму протекания различают: химическую и электрохимическую коррозию. По условиям протекания выделяют виды химической коррозии: газовую и в среде неэлектролита.

Химическая коррозия – это коррозия, при которой окисление металла и восстановление окислителя среды происходит в одном акте при непосредственном их контакте.  

Электрохимическая коррозия – это коррозия, при которой окисление металла и восстановление окислителя протекают в несколько актов на разных участках. Характерна для проводящих сред (растворы электролитов).    

Изменение термодинамических функций процесса коррозии: коррозия процесс самопроизвольный, изменение изобарно-изотермического потенциала реакции ∆rG < 0. Протекает с выделением теплоты, то есть ∆кH < 0 (процесс экзотермический).

Разрушение металла при электрохимической коррозии происходит в результате образования микрогальванического короткозамкнутого элемента.

Количественные характеристики процесса коррозии: скорость процесса коррозии характеризуют по следующим основным показателям:

-коррозионный ток

∆m = I,[pic 1]

Где ∆m – потеря массы металла, I – коррозионный ток; А – атомная масса металла; τ – время коррозии; n – число электронов, участвующих в анодном процессе; F – постоянная Фарадея.

- плотность коррозионного тока):

i = ,[pic 2]

где Sа – площадь корродирующей поверхности.

- объемные показатели коррозии: водородный КобъемнН2 или кислородный КобъемнО2, то есть объемы выделившегося при коррозии газа, отнесенный к единице поверхности металла и единице времени:

i = КобъемнН2*2,3896*10-3 А/см2;

i = КобъемнО2*4,7870*10-3 А/см2;

- глубинный показатель коррозии выражается через уменьшение толщины металла в единицу времени.

Коррозия с водородной деполяризацией – коррозионный процесс, в котором окислителями являются ионы водорода.

Коррозия с кислородной деполяризацией - коррозионный процесс, в котором окислителем является кислород.

Коррозия со смешанной деполяризацией – коррозия, которая протекает и с поглощением кислорода и с участием ионов водорода.

Условия протекания электрохимической коррозии: условием возможности самопроизвольного протекания коррозии является выполнение неравенства:

∆GT = -nF∆E < 0.

Здесь ∆GT – изменение свободной энергии Гиббса реакции, Дж/моль; n – количество электронов, участвующих в реакции; F – постоянная Фарадея; ∆E – ЭДС гальванического элемента, В.

∆Е = - ,[pic 3]

∆Е = Екат – Еан,

Соответственно при ∆Е>0 и ∆GT<0 коррозия термодинамически возможна.

Основные способы защиты металлов от коррозии:

Легирование – введение в состав сплава компонентов, вызывающих пассивацию основного металла (хром, никель, вольфрам и др).

Защитные покрытия – слои материалов, наносимые на поверхность металлического изделия для защиты от коррозии. Защитное покрытие может быть металлическим (анодным или катодным) и неметаллическим (полимерным, эмалированным, лакокрасочным и т.д).

Электрохимическая защита – защита, основанная на подключении защищаемого изделия к источнику внешнего тока и металлическому электроду-протектору (как правило, заземленному) с более отрицательным потенциалом. Внешняя поляризация может быть, как катодной, так и анодной.