Реферат: Коррозия металлов

Реферат на тему:

 

 

 

 

 

 

Коррозияметаллов.

Подготовил:                                                                          ученик 9 «А» класса

Алещик Андрей

 

 

Гродно 2006

Введение

     Коррозия стали,  и  цветных металлов принципиально отличается от коррозионных процессов внеметаллических  строительных  материалах. Большинство   так  называемых   драгоценных  металлов, особенно   сталь,   в  большей   степени  подвержены коррозии, чем неметаллическиематериалы. Средняя скорость  коррозии   основных   металлов   в   условиях средне европейского  климата представлена  в   табл. 2.1.   Из   таблицы  видно,   что    наибольшие  потери  наблюдаются     для    обычных   сталей.  Приведённые данные  являются усредненными. Загрязнение, воздуха, особенно  вблизи  химических заводов,  приводит  к значительному ускорению процессов коррозии. В  результате  коррозии  происходят   необратимые изменения -  уменьшение   площади сечения   и  снижение прочности,  а также часто  изменениевнешнего  вида поверхности металла.                                      

Химическая коррозия

     Химическую коррозию  стали   вызывают сухие   газы  и жидкости, не  имеющие  характера  электролитов,  напримерорганические соединения или растворы неорганических веществ в органическихрастворителях, Химическая коррозия не сопровождается возникновениемэлектрического тока. Она основана на реакции между  металлом и агрессивным реагентом. Этот видкоррозии протекает в основном равномерно по всей поверхности металла. В связи сэтим химическая коррозия менее опасна, чем электрохимическая.                           

    Продукты коррозии  могут  образовывать  на  поверхности  металла  плотный  защитный   слой, затормаживающий  еёдальнейшее  развитие, или  же пористый слой, не защищающий  поверхность   от   разрушающего воздействия  среды.  В этом  случае  процесс коррозии продолжается до полного  разрушения  материала или период времени  пока будет  действовать агрессивная  среда. Наиболее  часто на    практике встречается  газовая коррозия

  стали, вызванная  воздействием  О2, SO2, H2S, CI, НС1,

  NO3,CO2,COи H2.                                     

                           

Электрохимическая коррозия

    Электрохимическая   коррозия  происходит   при  взаимодействии  металлов с  жидкими электролитами,  в основном растворами  кислот,  оснований и   солей.  Механизм процесса коррозии  зависит от структуры металла,  а так же оттипа электролита. Сталь,  как всякий  металл, имеет кристаллическое  строение, при  котором  атомы располагаются  в  соответствующем  порядке, образуя  характерную пространственнуюрешетку. Кристаллы  железа  имеют строение,   значительноотличающиеся  от идеальной  схемы, так как имеются  пустоты, незанятые  атомами  металла, трещины,  включения  примесей к  газов.

    Металлы   обладают    хорошей    электропроводностью,  что обусловлено  наличием  свободных электронов, движение  которых  создает электрический  ток.  Числу свободных  электронов соответствует   эквивалентное  число ион-атомов,  т.е. атомов,  утративших  один или  более электрон. В  случае возникновения  на  концах металлического  стержня разности  потенциалов  электроны движутся  от  полюса с  высшим  потенциалом к  противоположному   полюсу.  Металлы,    обладающие  электронной проводимостью,   являются проводниками   первого  рода, а электролиты,    которые  имеют  ионную   проводимость проводникамивторого рода.

    Каждый  металл   имеет   так  называемую  термодинамическуюустойчивость, т  е. способность  ион-атомов переходить в растворэлектролита.  При погружении какого-либометалла в чистую воду определенное число положительных ионов отрывается от  металла и переходит в  раствор, оставляя  на поверхности  металла соответствующее  число электронов.В результате  этого металл,  погруженный в воду, имея избыток  свободных  электронов, получает  отрицательныйэлектрический заряд, а на границе раздела фаз образуется двойной электрический слой.

     Положительные ионы  (благодаря  притяжению  зарядов  с противоположным  знаком) удерживаются  вблизиповерхности  металла.  Возникает  поле  электрических сил, котороепритягивает  к металлу  ионы, находящиеся в растворе. Однако  накопление ионов  металла приводит к затормаживанию  его дальнейшего  растворения. Через  некоторое время  при  определенном потенциале наступает подвижное равновесие.

     Если металл погружается не в чистую воду,а  в раствор, могут быть следующиеслучаи:                   

     1. Энергия  гидратации  раствора недостаточна для нарушения связи  между  ион-атомами  и  электронами, При  этом на поверхности металла  будутнакапливаться катионы из раствора,  аповерхность  приобретаетположительный  заряд.  На границе металл -  раствор устанавливаетсяравновесие,  а процесс  коррозии прекращается.                                                

     2. Возможен переход ион-атомов  в раствор, так как энергия гидратации больше чем энергия связи  в металлах.  При этом коррозионный процесс  протекаетбеспрепятственно.

     Металл, погруженный  в  электролит, является единичным электродом.  Однако  абсолютная величина разности  потенциалов  поверхности металла  и соприкасающегося с ним слоя раствора (а,следовательно, и склонность металла, из которого  выполнен электрод,  к коррозии) не  поддается  измерению. Поэтому  за электрод с  условным  нулевым потенциалом   принимается  водородный электрод,  относительно  которого определяются  потенциалы  всех   металлов.   Это  так   называемые  нормальные потенциалы.  Водородный  электрод состоит из  пластины,  покрытой платиновой  чернью, погруженной враствор НС1 и омываемой водородом.

     Нормальный потенциал может бытьположительным или отрицательным. Он определяется при составлении  элемента, одним электродом которого являетсяводородный электрод,  а другим — металл,погруженный в раствор соли этого металла при температуре  25' С и нормальном давлении.   Величинапотенциала зависит  не  только от типа металла,  но   и   отконцентрации раствора,  температуры   и  давления.   Все металлы всоответствии с  их нормальными  потенциалами, определенными  по отношению  к водородному  электроду, образуют  определенный ряд.  Этот ряд позволяет определить разность  потенциалов, которая  возникает  между двумя металлами,  погруженными в  абсолютно  чистую, дистиллированную воду.                                                       

      По положению металла  в ряду потенциалов можно сделать вывод о том, что,  например, железо  при Контакте с  медью  будет подвергаться  ускоренной коррозии. В присутствии  же  цинка коррозии  будет  подвергаться не железо, а цинк. Электролитомв этих  случаях служить даже следывлаги.                                                 

     Величина  потенциалов,  возникающих на электроде, зависит не только от металла, из которого выполненэлектрод, но  в еще  большей степени  от процессов, имеющих  место на электроде.

      Как можно видеть, в зависимости от типа исодержания, растворённых в  водесолей  изменению подвергаются не  только нормальные  потенциалы, но  даже положение металла в рядупотенциалов.                                            

                                                             

Коррозия при действии вод, не  содержащих кислород.

     Коррозия стали в воде зависит отколичества кислорода, имеющего доступ к поверхности металла.

<img src="/cache/referats/23271/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

     В воде, не содержащей кислорода,  коррозия протекает  следующим образом:  ион-атомы железа переходятв раствор, в результате чего на аноде происходит  потеря металла, а  его поверхностьприобретает отрицательный заряд: Fе, Fе2++2е.Электроды  от анода  движутся к  катоду, В  воде носителями  тока являются водородные ионы Н+ и гидроокисные ионы ОН -, появляющиеся  в  результате диссоциации воды.  Ионы железа,которые  перешли в  раствор, соединяются  с гидроокисными  анионами, образуя  плохо растворимый  гидрат закиси железа:                                          

Водородные  катионы соединяются   с  электронами,  и  на катоде  выделяется  атомарный  водород   Н++е=Н. Он образует на поверхности  металла защитный  слой, уменьшающий  скорость коррозии  стали (так  называемая  водородная деполяризация).                                  

        В некоторых случаях атомарный водородсоединяется в молекулы газа Н+Н — Н2. Пузырьки водорода  растут и отрываются от электрода, как толькодостигнут такой величины, чтобы преодолеть поверхностное натяжение.  В этом  случае  эффект защитного  слоя исчезает. 

     Если сталь соприкасается с  раствором с рН>7, водород выделяется в атомарном виде, а следовательно, создаются  условия, способствующие  образованию  защитного слоя.  Из  растворов же  с  рН<7 водород  выделяется  в виде газа.

     Интенсивность  процесса коррозии  н воде, не содержащей  кислорода,  зависит,  таким  образом,   от величины  pH.

Коррозия при   действии  вод,  содержащих  кислород.

  В случае, когда сталь  соприкасается с  водой, содержащей кислород, коррозия происходитиначе.

<img src="/cache/referats/23271/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

  Содержащийся в  воде  кислород  связывает  водород,образующий   защитный   слой  на   поверхности   железа (кислородная  деполяризация).  А   двухвалентное  железо подвергается окислению в трехвалентное

                                                           

<img src="/cache/referats/23271/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

     Гидроокись железа  в  дальнейшем может  переходить в  гидратированные   окиси   (обычно   называемые — пучиной)                                                     

     Продукты  коррозии   не   образуют  плотно  прилегающего  к поверхности  металла  защитного слоя. Это обусловлено, по-видимому, более чем двукратнымувеличением  объема, которое  имеет место   при  переходе гидроокиси  железа в  гидрат  закиси железа.

     Наличие кислорода  в  воде ускоряет  коррозию  стали, причем увеличение концентрациикислорода до определенного  пределаприводит  к резкому  увеличению коррозионной активности среды. При дальнейшем повышении  содержания кислорода скорость коррозии   уменьшается  в результате пассивации.    

еще рефераты
Еще работы по химии