Реферат: Электрохимические методы защиты металлов от коррозии

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ

Химико-биолого-географическийфакультет

кафедра физической химии

Курсовая работа поэлектрохимии

Тема: «Электрохимическиеметоды защиты металлов от коррозии»

Выполнила студентка III курса

35-й группы ХБГ факультета

КоршуноваЮ.А.

Научный руководитель:

Столяров А.А.

1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

TOCo «1-3» СОДЕРЖАНИЕ… PAGEREF_Toc423777609 h 2

Понятиекоррозии.… PAGEREF_Toc423777610 h 3

Значение термина«коррозия»… PAGEREF _Toc423777611 h 3

Химическое иэлектрохимическое окисление металлов.… PAGEREF _Toc423777612 h 3

Общиеположения электрохимической теории коррозии.… PAGEREF_Toc423777613 h 4

Другие способыизображения коррозионных диаграмм… PAGEREF _Toc423777614 h 8

Методы защитыметаллов от коррозии.… PAGEREF_Toc423777615 h 8

Катодная защита… PAGEREF _Toc423777616 h 9

Явление пассивности.… PAGEREF _Toc423777617 h 12

Анодная защита.Использование пассивности в практике защиты от коррозии.… PAGEREF _Toc423777618 h 14

Покрытия, как методзащиты металлов от коррозии.… PAGEREF _Toc423777619 h 18

Ингибиторы.… PAGEREF _Toc423777620 h 20

Понятие коррозии.Значение термина «коррозия»

Самопроизвольное окисление металлов, вредное для промышленной практики(уменьшающее долговечность изделий), называется коррозией[1]

.Среда, в которой металл подвергается коррозии (корродирует),называется коррозионной, или агрессивной. При этом образуются продуктыкоррозии: химические соединения, содержащие металл в окисленной форме.

В тех случаях, когда окисление металла необходимодля осуществления какого-либо технологического процесса, термин «коррозия»употреблять не следует. Например, нельзя говорить о коррозии растворимого анода в гальванической ванне,поскольку анод должен окислятся, посылая свои ионы в раствор, чтобы протекалнужный процесс. Нельзя также говорить о коррозии алюминия при осуществлении алюмотермического процесса. Но физико-химическая сущностьизменений, происходящих с металлом во всех подобных случаях, одинакова: металлокисляется.

Следовательно,термин «коррозия» имеет не столько научное, сколько инженерное значение.Правильнее было бы употреблять термин «окисление», независимо от того вредноили полезно оно для нашей практики.

Коррозияявляется естественным процессом, обусловленным термодинамической нестойкостьюметаллов в условиях службы. Естественно поэтому, что изучение коррозии иразработка методов защиты металлов от нее представляют несомненныйтеоретический интерес и имеют большое народнохозяйственное значение.

Химическое и электрохимическое окисление металлов.

Кинетикапроцессов окисления зависит от природы среды, содержащий окислитель. Если средапредставляет собой электролит (очень частый случай), окисление протекает по электрохимическомумеханизму:

Me à

Mez+ + ze (1)

n ox + ze à

m red (2)

где ox-окислитель, а red-восстановленная форма его.

Реакции (1) и(2) протекают сопряженно на анодных и катодныхучастках, площадью <img src="/cache/referats/3264/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"><img src="/cache/referats/3264/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Если окислительне является электролитом, то обмен электронами совершается непосредственномежду металлом и окислителем:

m Me + n ox à

Mem(red)n

Здесьокисление протекает по химическому механизму.

Такимобразом, принято различать электрохимическую и химическую коррозию, хотя такоеразделение в некоторой степени условно.

Общие положения электрохимической теории коррозии.

Рассмотрим схемукоррозионного процесса. Сложность его заключается в том, что на одной и той жеповерхности происходят одновременно два процесса, противоположные по своемухимическому смыслу: окисление металла и восстановление окислителя. Оба процессадолжны протекать сопряженно, чтобы сохранялосьравенство числа электронов, отдаваемых металлом и присоединяющихся к окислителюв единицу времени. Только в этом случае может наступить стационарное состояние.

Электрохимическиймеханизм протекания процесса предполагает, что окисление и восстановлениеподчиняются свойственным им зависимостям между потенциалом и током, где токвыражает скорость процесса. Кинетика коррозии определяется кинетикой окисленияметалла и восстановления окислителя. Необязательно, чтобы эти два процессапроисходили на одной точке поверхности металла. Электрон, освобожденныйметаллом в одной точке, может переместиться в соседнюю и там присоединиться кокислителю. Перемещение электрона в пределах металла на малые расстоянияпроисходит практически беспрепятственно, вследствие высокой электронной проводимости.Точки, где осуществляются элементарные акты окисления и восстановления, могутмигрировать на поверхности металла, меняться местами и т. д., подчиняясьзаконам случайности. Под влиянием различных причин они могут быть фиксированына поверхности, вызывая местную коррозию. Это особенно свойственно полифазнымсплавам.

Рис. SEQ Рис. * ARABIC 1<img src="/cache/referats/3264/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"><img src="/cache/referats/3264/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> — равновесныепотенциалы металла и окислителя; <img src="/cache/referats/3264/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> — стационарныйпотенциал корродирующего металла.

Независимое, носопряженное протекание процессов окисления и восстановления позволяетрассматривать коррозию при помощи анодных и катодных поляризационных кривых. Нарис.1 показана коррозионная диаграмма для металла и окислителя. Чтобы окислениеметалла окислителем могло иметь место, <img src="/cache/referats/3264/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/3264/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

где Me-активный металл, который может окисляться; oxи red-окисленная и восстановленная форма окислителя; Me /-некоторый “гипотетический”инертный металл, который не может окисляться данным окислителем, но на которомкинетика процесса ox à

red такова же, как на активном металле Me.

Рис. SEQ Рис. * ARABIC 2mА– миллиамперметр, П – потенциометр.

Дляполучения коррозионной диаграммы необходимо построить электрическую цепь,изображённую на рисунке 2. Проведя несколько измерений, изменяя величинусопротивления, и соответственно наблюдая за изменением силы тока, а такжепотенциала в цепи, строят зависимость <img src="/cache/referats/3264/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

Приразомкнутой цепи мы измерили бы э.д.с. <img src="/cache/referats/3264/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1036"><img src="/cache/referats/3264/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1037"><img src="/cache/referats/3264/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1038"><img src="/cache/referats/3264/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1039">– количествоэлектричества, связанное с реакцией на электродах и числом молей компонентовравных стехиометрическим коэффициентам. При этом сила тока <img src="/cache/referats/3264/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1040"><img src="/cache/referats/3264/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1041">энтальпии[2]

.В этом отношении <img src="/cache/referats/3264/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1042">

Еслине пользоваться гальваническим элементом, а просто погрузить металл в раствор,содержащий окислитель, то стационарное состояние будет возможно только в томслучае, если скорость реакции окисления металла (1) будет равна скоростивосстановления окислителя (2).

Этоозначает, что при стационарном потенциале <img src="/cache/referats/3264/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1043"><img src="/cache/referats/3264/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1044"><img src="/cache/referats/3264/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1045"><img src="/cache/referats/3264/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1046"> и <img src="/cache/referats/3264/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1047"><img src="/cache/referats/3264/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1048"><img src="/cache/referats/3264/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1049"> случая условиестационарности можно выразить через <img src="/cache/referats/3264/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1050"> или через <img src="/cache/referats/3264/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1051"><img src="/cache/referats/3264/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1052">

Нарис.1 изображены анодная а и катодная к поляризационные кривые для данногометалла в растворе определенного состава и для данного окислителя наповерхности того же металла. Наклон кривых аи к определяет кинетику процесса.Таким образом, рисунок содержит сведения о термодинамической возможностикоррозии данного металла некоторым окислителем и о скорости этого процесса,определяемой кинетикой реакций (1) и (2), т.е. зависимостью их скоростей отсмещения соответствующих потенциалов от равновесного значения. Коррозиявозможна только в том случае, если <img src="/cache/referats/3264/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1053"><img src="/cache/referats/3264/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1054"> и <img src="/cache/referats/3264/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1055"> или <img src="/cache/referats/3264/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1056">

Рис. SEQ Рис. * ARABIC 3<img src="/cache/referats/3264/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1058"><img src="/cache/referats/3264/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> и коррозия металладанным окислителем невозможна.

Легкопонять, что при данном <img src="/cache/referats/3264/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> а и к идут с различными наклонами. Та кривая, которая отвечает болеевысокому перенапряжению (идет более полого), будет определять в основномскорость процесса. Так, при большом перенапряжении реакции (2) получим случайтак называемого катодного контроля, когда кинетика определяется скоростьюкатодной реакции; при этом <img src="/cache/referats/3264/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> близок к <img src="/cache/referats/3264/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1062"><img src="/cache/referats/3264/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1063"> <img src="/cache/referats/3264/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1064"> (рис.3).

Рис. SEQ Рис. * ARABIC 4

Рассматриваярис.1 и 3, мы видим, что окислитель, восстанавливаясь, заставляет потенциалметалла сдвинуться от равновесного в сторону более положительных значений.Можно, сказать, что металл поляризован окислителем, если под поляризациейпонимать навязывание электроду потенциала, отличного от равновесного. И несовсем понятно, почему в современной литературе, особенно коррозионной,окислитель часто называют деполяризатором. Так, коррозию в кислотах, когдаметалл окисляется ионами Н+, навязывающими ему потенциал болееположительный, чем равновесный, называют «коррозией с водороднойдеполяризацией», коррозию при окислении металла кислородом – «коррозией сводородной деполяризацией». Мы останавливаемся на этом мелком вопросе потому,что название «деполяризатор» вместо «окислитель» искажает химическую природуявления. Окислитель поляризует металл, сообщая ему сверх равновесногопотенциала некоторую величину <img src="/cache/referats/3264/image061.gif" v:shapes="_x0000_i1066"><img src="/cache/referats/3264/image061.gif" v:shapes="_x0000_i1067">деполяризует металл.

Другие способы изображения коррозионных диаграмм

Применяемый в этойглаве способ рассмотрения процессов коррозии при помощи поляризационныхдиаграмм весьма распространен. В том виде, в котором мы его использовали выше,он был предложен К. Вагнером и В. Траудом и подробноразработан А. М. Шультиным Способ этотхарактеризуется тем, что анодный и катодный токи, выражающие скоростьпротивоположных по химическому смыслу процессов, откладываются впротивоположные стороны от оси абсцисс. По оси абсцисс откладывается потенциал.

Однаковесьма распространен и другой метод, предложенный Ю. Р. Эвансом,при котором ток, измеряющий скорость окисления и восстановления, откладываетсяв одном направлении и принимается за аргумент (абсцисса). Потенциал (ордината)откладывается так, что иногда вверх растет положительное значение, а иногда –отрицательное

Легкоубедиться, что все способы изображения коррозионных диаграмм по существуравноценны. Дальше мы будем использоватьразличные способы изображения, для того чтобы научиться разбираться и в тех, ив других.

Методы защиты металлов от коррозии.

Взависимости от характера коррозии и условий ее протекания применяются различныеметоды защиты. Выбор того или иного способа определяется его эффективностью вданном конкретном случае, а также экономической целесообразностью. Любой методзащиты изменяет ход коррозионного процесса, либо уменьшая скорость, либопрекращая его полностью. Коррозионные диаграммы, наиболее полно характеризующиекоррозионный процесс, должны отражать и те изменения в ходе протекания, какиенаблюдаются в условиях защиты. Коррозионные диаграммы можно использовать,поэтому при разработке возможных путей предохранения металлов от коррозии. Онислужат основой для выяснения принципиальных особенностей того или иного метода.В связи с этим при рассмотрении существующих методов защиты поляризационныедиаграммы будут использованы в их несколько упрощенном виде (4). На такихдиаграммах постулируется линейная зависимость между плотностью и потенциаломкаждой частной реакции. Это упрощение оказывается вполне допустимым прикачественной оценке особенностей большинства методов

Эффективностьзащиты выражают через коэффициент торможения γ или степень защиты Z. Коэффициент торможения показывает, восколько раз уменьшается скоростькоррозии в результате применения данного способа защиты

где <img src="/cache/referats/3264/image065.gif" v:shapes="_x0000_i1069"><img src="/cache/referats/3264/image067.gif" v:shapes="_x0000_i1070"> применению этого метода:

или

Катодная защита

Извсех методов защиты основанных на изменении электрохимических свойств металлапод действием поляризующего тока, наибольшее распространение получила защитаметаллов при наложении на них катодной поляризации (катодная защита). Присмещении потенциала металла в сторону более электроотрицательныхзначений (по сравнению с величиной стационарного потенциала коррозии) скоростькатодной реакции увеличивается, а скорость анодной падает (см. рис. 4). Еслипри стационарном потенциале <img src="/cache/referats/3264/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1073">равенство

<img src="/cache/referats/3264/image073.gif" v:shapes="_x0000_i1074">,

то при более отрицательномзначении <img src="/cache/referats/3264/image075.gif" v:shapes="_x0000_i1075">

причем

<img src="/cache/referats/3264/image079.gif" v:shapes="_x0000_i1077">.

Рис. SEQ Рис. * ARABIC 5

Уменьшение скорости анодной реакции при катоднойполяризации эквивалентно уменьшению скорости коррозии. Коэффициент торможенияпри выбранном потенциале j

/ (см.рис.4) будет равен двум

а степень защиты достигает50%

Внешний ток <img src="/cache/referats/3264/image093.gif" v:shapes="_x0000_i1086">, необходимый для смещения потенциала до значения <img src="/cache/referats/3264/image075.gif" v:shapes="_x0000_i1087">

(его величина на рис.4выражена прямой ав).По мере увеличения внешнего тока потенциал смещается в более отрицательнуюсторону, и скорость коррозии должна непрерывно падать. Когда потенциал корродирующего металла достигает равновесного потенциалаанодного процесса <img src="/cache/referats/3264/image097.gif" v:shapes="_x0000_i1089"><img src="/cache/referats/3264/image099.gif" v:shapes="_x0000_i1090">), коэффициент торможения – бесконечности, а степеньзащиты 100%. Плотность тока, обеспечивающая полную катодную защиту, называетсязащитным током <img src="/cache/referats/3264/image101.gif" v:shapes="_x0000_i1091">.Еговеличине на рис.4 соответствует отрезок cd. Величина защитного тока не зависит от особенностейпротекания данной анодной реакции, в частности от величины сопровождающей ееполяризации, а целиком определяется катодной поляризационной кривой. Так,например, при переходе от водородной деполяризации к кислородной сила защитноготока уменьшается и становится равной предельному диффузному току (отрезок cd / на рис.4).

Защита металла катодной поляризацией применяется дляповышения стойкости металлических сооружений в условиях подземной (почвенной) иморской коррозии, а также при контакте металлов с агрессивными химическимисредами. Она является экономически оправданной в тех случаях, когдакоррозионная среда обладает достаточной электропроводностью, и потеринапряжения (связанные с протеканием защитного тока), а следовательно, и расход электроэнергии сравнительно невелик. Катоднаяполяризация защищаемого металла достигается либо наложением тока от внешнегоисточника (катодная защита), либо созданием макрогальваническойпары с менее благородным металлом (обычно применяются алюминий, магний, цинк иих сплавы). Он играет здесь роль анода и растворяется со скоростью, достаточнойдля создания в системе электрического тока необходимой силы (протекторнаязащита). Растворимый анод при протекторной защите часто называют “жертвенныманодом”.

Катодная защита обычно связана с защитой черных металлов,так как из них изготавливается подавляющая часть объектов работающих под землей и при погружении вводу, например трубопроводы, свайные основания, пирсы, эстакады, суда и др. Вкачестве материала для расходуемых анодов-протекторов во всем мире широкоприменяется магний. Обычно он используется в виде сплавов с содержанием 6%алюминия, 3% цинка и 0,2% марганца; эти добавки предотвращают образованиепленок, которые снижают скорость растворения металла. Выход защитного тока всегда меньше 100%, так как магний корродирует и на нем выделяется водород. Применяется такжеалюминий, легированный 5% цинка, но разность потенциалов с железом для сплавазначительно меньше, чем для магниевого сплава. Она близка к разностипотенциалов для металлического цинка, который также применяется для защиты приусловии, что путем соответствующего легирования на анодах предотвращается пленкообразование, связанное с обычным для цинказагрязнением примесями железа Выбор материала для анодов — сложная задача. Впочвах или других средах низкой проводимости необходима большая разностьпотенциалов, поскольку падение iR междуэлектродами весьма велико, в то время как в средах высокой проводимостивозможна более экономичная для использования малая разность потенциалов.Важными переменными являются расположение электродов, рассеивающая способностьсреды, т. е. ее способность обеспечить одинаковую плотность тока на всехучастках защищаемой поверхности, а также поляризационные характеристикиэлектродов. Если электроды погружены в почву, которая по каким – либо причинамнеприемлема, например агрессивна по отношению к анодам, то обычно практикуетсяокружать последние ложем из нейтрального пористого проводящего материала,называемого засыпкой.

Применение для катодной защиты метода приложения токаоблегчает регулирование системы и часто дешевле, чем использование анодов –протекторов, которые, конечно, нуждаются в регулярных заменах.

На практике катодная защита редко применяется бездополнительных мероприятий. Требуемый для полной защиты ток обычно бываетчрезмерно велик, и помимо дорогостоящих электрических установок для егообеспечения следует иметь в виду, что такой ток часто будет вызывать вредныйпобочный эффект, например чрезмерное защелачивание.Поэтому катодная защита применяется в сочетании с некоторыми видами покрытий.Требуемый при этом ток мал и служит только для защиты обнаженных участковповерхности металла.

Явление пассивности.

Давно известно,что скорость коррозии многих металлов часто значительно меньше в растворахсильных окислителей, чем в растворах окислителей более слабых. Сюда относятсятакие металлы, как железо, хром, никель, титан, цирконий, алюминий и многиедругие. Резкое уменьшение скорости коррозии (на несколько порядков) в сильныхокислителях, казалось бы противоречащее термодинамическим свойствам металла иокислителя, называется пассивацией, а состояние металла – пассивным.

Некоторые металлы находятся в пассивном (или близком кпассивному) состоянии даже в таких слабых окислителях, как вода. Это даетвозможность практически использовать в качестве конструкционных материаловмагний, титан, алюминий и многие другие.

М.В. Ломоносов был, по-видимому, первым исследователем,обратившим внимание на пассивность железа в концентрированной азотной кислоте.Железу посвящены наблюдения М. Фарадея и Х. Шенбейна.М. Фарадей сделал удивительную понаучной дальновидности попытку объяснить пассивность железа образованием наповерхности слоя (пленки) окисла или же существованием поверхностных атомовметалла в таком состоянии, которое равноценно окислению.

Оченьбольшое практическое значение пассивности, часто определяющее возможностьполучения сплавов, химически стойких в агрессивных средах, вызвало огромноеколичество исследований, посвященных изучению пассивного состояния. Еслиотбросить некоторые несущественные различия, высказываемые на основаниисопоставления экспериментальных данных, сказав, что пассивное состояниеобусловлено образованием очень тонкой пленки окисла, представляющего собойотдельную фазу, или слоя хемисорбированногокислорода, а может быть и других частиц. Ограничимся представлением о некоторомкислородном «барьере», образующемся на поверхности металла в подходящемокислителе и сильно тормозящем анодный процесс.

Рис. SEQ Рис. * ARABIC 6перепассивация; V– выделение кислорода.

Нарис.5 приведена анодная кривая, которую мы подробно рассмотрим. Активное растворениепродолжается до потенциала, отвечающего точке b. При этом ток равенкритическому току пассивации <img src="/cache/referats/3264/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1093"><img src="/cache/referats/3264/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1094">На участке bс (в интервале потенциалов <img src="/cache/referats/3264/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1095"> — <img src="/cache/referats/3264/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1096"><img src="/cache/referats/3264/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1097"> и <img src="/cache/referats/3264/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1098"> можноназватьпотенциалом и током полной (наилучшей) запассивированности.Это название не вполне точно, так как на реальных поляризационных кривых линия cd редко бываетстрого горизонтальной; но сравнительно небольшими вариациями тока <img src="/cache/referats/3264/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1099"> в интервалеcd частоможно пренебречь. Потенциал <img src="/cache/referats/3264/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1100"> и ток <img src="/cache/referats/3264/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1101"> являютсяважными характеристиками электрода, показывающими, насколько легко металлпереходит в пассивное состояние. Чем отрицательнее <img src="/cache/referats/3264/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1102"> и чем меньше <img src="/cache/referats/3264/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1103"><img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1104"> отвечает условиям, в которыхсохраняется пассивное состояние. Чем больше <img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1105"><img src="/cache/referats/3264/image115.gif" v:shapes="_x0000_i1106">cе ) и металл оказывается в области перепассивации или в транспассивном состоянии. Инымисловами, отклонение значения потенциала от равновесного значения называется перепассивацией. При еще более высоком потенциалестановится возможным процесс окисления ионов гидроксилаи выделение кислорода: 4ОН-→ 2Н2О + О2 +4е. Это соответствует участку fg. Если этотпоследний процесс определяет кинетику анодной реакции, то угловой коэффициентпрямой fgсоответствует окислению ионов ОН-.

Приизменение потенциала в обратном направлении кривая, вообще говоря, имеет такойже ход. В таком случае <img src="/cache/referats/3264/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1107">депассивации). Его иногда называют фладе-потенциало(<img src="/cache/referats/3264/image117.gif" v:shapes="_x0000_i1108">депассивациюжелеза.

Внастоящее время вопрос сводится к изучению природы защитных образований наметалле, в которых обычно участвует кислород.

При более высоком потенциале становится возможным процессвыделения кислорода:

2Н2О– 4е = 2Оадс + 4Н+

О2= 2Оадс

О О

Ме Ме

<img src="/cache/referats/3264/image118.gif" v:shapes="_x0000_s1054 _x0000_s1049 _x0000_s1051 _x0000_s1052 _x0000_s1053">
Между адсорбированнымкислородом и металлом возникают химические связи (хемисорбция),иначе говоря на поверхности металла возникает хемисорбированнаяпленка:

Из-за неоднородностиповерхности пленка может где-то образовываться, а где-то нет. Там, где естьпленка, не происходит окисление металла.

Анодная защита. Использование пассивности в практике защиты откоррозии.

Многиеметаллы находятся в пассивном состоянии в некоторых агрессивных средах. Хром,никель, титан, цирконий легко переходят в пассивное состояние и устойчиво егосохраняют. Часто легирование металла, менее склонного к пассивации, металлом, пассивирующем легче, приводит к образованию достаточнохорошо пассивирующихся сплавов. Примером могутслужить разновидности сплавов FeCr,представляющие собой различные нержавеющие и кислотоупорные стали, стойкие,например, в пресной воде, атмосфере, азотной кислоте и т.д. Для практическогоиспользования пассивности нужно такое сочетание свойств металла и среды, прикотором последняя обеспечивает значение стационарного потенциала, лежащего вобласти <img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1109">

Нов последнее время возникло новое направление защиты металлов в таких окислителях,которые сами по себе не способны вызывать пассивность. Известно, что смещениепотенциала активного металла в отрицательную сторону должно уменьшить скоростькоррозии. Если потенциал становится отрицательнее равновесного в данной среде,то скорость коррозии должна стать равной нулю (катодная защита, применениепротекторов). Очевидно, что подобным же образом, но за счет анодной поляризацииот внешнего источника электрической энергии можно перевести способный к этому металл в пассивное состояние и тем уменьшитьскорость коррозии на несколько порядков. Расход электрической энергии не долженбыть велик, так как сила тока в области <img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1110"> вообще весьма мала.

Существуюттребования, которым должна удовлетворять система, чтобы к ней можно былоприменить анодную защиту. Прежде всего, нужно надежно знать аноднуюполяризационную кривую для выбранного металла в данной агрессивной среде. Чемвыше <img src="/cache/referats/3264/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1111"><img src="/cache/referats/3264/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1112"><img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1113"><img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1114">корродирует равномерно. Впротивном случае, даже при малой величине <img src="/cache/referats/3264/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1115"><img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1116"> особенно желательна.Конечно, требуется и достаточно хорошая электропроводность среды.

<img src="/cache/referats/3264/image087.gif" v:shapes="_x0000_i1117"> Применениеанодной защиты целесообразно в сильно агрессивных средах, например в химическойпромышленности. При наличие поверхности раздела жидкость-газ необходимо иметь ввиду, что анодная защита не может распространяться на поверхность металла вгазовой среде, что впрочем типично и для катодной зашиты. Если газовая фазатоже агрессивна или имеется неспокойная поверхность раздела, что приводит к разбрызгиванию жидкости и оседанию капель ее на металл вышеповерхности раздела, если происходит периодическое смачивание стенки изделия вопределенной зоне, то приходится ставить вопрос об иных способах защитыповерхности выше постоянного уровня жидкости.

Анодная защитаможет осуществляться несколькими способами.

1. Простоеналожение постоянной э.д.с. от постороннего источникаэлектрической энергии. Положительный полюс подключается к защищаемому изделию,а около его поверхности помещают катоды сравнительно малого размера. Ониразмещаются в таком количестве и на таком расстоянии от защищаемой поверхности,чтобы обеспечить по возможности равномерную анодную поляризацию изделия. Этотспособ применяется в том случае, если <img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1118"> достаточно велик и нетопасности, при некоторой неизбежной неравномерности распределения потенциалаанода, активации или перепассивации, т.е. выхода запределы <img src="/cache/referats/3264/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1119">

Такимспособом можно защищать изделия из титана или циркония в серной кислоте. Нужнотолько помнить, что для пассивации сначала потребуется пропускание тока большейсилы, что связано с переводом потенциала за <img src="/cache/referats/3264/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1120">

Периодическоевключение и выключение тока защиты, когда изделие уже занассивировано.При включение анодного тока потенциал изделия смещается в отрицательнуюсторону, причем может произойти депассивация. Нопоскольку иногда это происходит довольномедленно, простая автоматика может обеспечить включение и выключение защитноготока в нужное время. Когда потенциал дойдет до величины <img src="/cache/referats/3264/image115.gif" v:shapes="_x0000_i1121">перепассивации,ток выключается; когда потенциал сдвинется в отрицательную сторону до <img src="/cache/referats/3264/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1122"> (начало активации),ток снова включается. Смещение потенциала в катодную сторону происходит теммедленнее, чем меньше <img src="/cache/referats/3264/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1123"><img src="/cache/referats/3264/image115.gif" v:shapes="_x0000_i1124"><img src="/cache/referats/3264/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1125">2SO4 при 750 С, есливыключение тока произошло при <img src="/cache/referats/3264/image121.gif" v:shapes="_x0000_i1126">в, активациянаступит через 2 ч; выключение токапри <img src="/cache/referats/3264/image121.gif" v:shapes="_x0000_i1127">в вызываетактивацию через 5 ч; выключение жепри <img src="/cache/referats/3264/image121.gif" v:shapes="_x0000_i1128">в увеличиваетсрок начала активации более чем до 127 ч.Столь большое время, необходимое для депассивации,позволяет делать значительные перерывы в подаче тока. Тогда одной и той жеустановкой можно обслужить несколько объектов.

Зависимостьвремени запассивации от потенциала включения легкообъяснима при помощи концепции фазового окисла (образуется более толстый слойокисла, растворение которого требует больше времени). Труднее объяснить этоявление десорбцией пассивирующего кислорода. Конечно,с росто

еще рефераты

Еще работы по химии

Реферат по химии

Металлы жизни. Марганец

15 Июля 2015

Реферат по химии

Твердофазный синтез перрената калия

29 Августа 2013

Реферат по химии

Химическая термодинамика