На основе понимания механизма электрохимической коррозии разработаны разнообразные способы борьбы с ней.
Легирование – это введение в состав сплава компонентов, повышающих устойчивость металлов к коррозии. Например, в качестве легирующих добавок к железу применяют никель и хром (нержавеющая сталь).
В некоторых случаях скорость коррозии лимитируется анодными реакциями. Обычно это наблюдается у металлов способных к пассивации, таких как алюминий, титан, хром, никель, тантал и др. Пассивностью металла называют состояние повышенной коррозионной устойчивости, вызываемое торможением анодного процесса. Пассивация обычно обусловлена образованием на поверхности металла защитных пленок.
Поверхность металла можно защитить покрытиями, которые бывают нескольких видов:
- неметаллические покрытия (лаки, краски, эмали);
- покрытия, образующиеся в результате химической обработки поверхности металла (например, воронение стали);
- металлические покрытия, которые подразделяются на анодные (покрытие более активным металлом, образующим устойчивые к коррозии оксидные пленки) и катодные (покрытие менее активным металлом).
При повреждении анодного покрытия будет анодно растворяться само покрытие, а не основной металл. При повреждении катодного покрытия растворяется основной металл, а не металл покрытия.
В некоторых случаях в коррозионную среду вводят ингибиторы (замедлители) коррозии.
Электрохимическая защита применяется в средах с хорошей ионной проводимостью, например, морская вода, почва.
|
|
|
Существует несколько видов электрохимической защиты:
- протекторная защита – присоединение к защищаемому изделию большого листа из более активного металла, который выступает в качестве анода и окисляется, материал изделия выступает в роли катода, он защищен от коррозии;
- катодная защита – защищаемая деталь присоединяется к отрицательному полюсу внешнего источника тока и становится катодом, в качестве анода используются куски железа, которые присоединяются к положительному полюсу источника тока, при этом подвергаясь анодному окислению;
- анодная защита – защищаемое изделие подключается к положительному полюсу внешнего источника тока, при этом происходит пассивация защищаемого металла.
Методика проведения опыта
Опыт 1. Электрохимическая неоднородность поверхности стали
Для проведения опыта зачистите стальную пластинку наждачной бумагой, промойте проточной водой и высушите фильтровальной бумагой. Затем положите на пластинку бумажный фильтр, смоченный ферроксилининдикатором (100 мл Н2О + 3 г NaCl + K 3 [ Fe ( CN )6] + несколько капель фенолфталеина).
Через 2-3 минуты опишите изменение цвета фильтровальной бумаги, форму и распределение пятен. Объясните наблюдения и, используя значения потенциалов электродных реакций запишите уравнения этих реакций.
|
|
|
Опыт 2. Влияние природы контактирующих металлов на скорость коррозии железа
В U-образную трубку залейте на 1/2 объема 0,1 М раствор серной кислоты. Металлические пластины тщательно зачистите и промойте дистиллированной водой. В одно колено трубки поместите стальную пластинку во второе медную. С помощью милливольтметра определите напряжение элемента. Повторите опыт со свинцовой пластинкой.
При оформлении результатов опыта запишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение реакции. Приведите схему коррозионного элемента.
Опыт 3. Активирующее действие ионов хлора
В две пробирки налейте (1/2 объема) раствор сульфата меди, подкисленный серной кислотой. В одну из пробирок добавьте хлорид натрия. Затем в обе пробирки поместите алюминиевую проволочку. Наблюдайте, в какой из пробирок интенсивнее выделяется газ.
Запишите уравнения анодного катодного и суммарного процессов, приведите схему коррозионного элемента. Объясните механизм влияния ионов хлора на скорость реакции.
Опыт 4. Обнаружение микрогальванических элементов на поверхности металлов.
|
|
|
Железную пластинку тщательно зачистить наждачной бумагой, промыть водой и высушить полоской фильтровальной бумаги. На поверхность пластинки нанести пипеткой в разных местах две капли 3% раствора NaCl.
С помощью милливольтметра обнаружить наличие электрического тока. Для этого необходимо одним электродом прикоснуться к поверхности пластинки под каплей, а другим прикоснуться к поверхности соседней капли. Повторить опыт с алюминиевой и цинковой пластинками. Дать объяснение о причинах возникновения электрического тока.
Опыт 5. Оксидирование железа (воронение).
Железную пластинку (гвоздь) зачистить наждачной бумагой, закрепить на тонкой проволоке и протравить в соляной кислоте (1:1), затем промыть водой. В стаканчике нагреть 100 мл раствора, содержащего на 1 литр 600 г NaOH и 60 г NaNO 2 и опустить в него подготовленный железный образец. Через 10-15 минут извлечь его из рабочего раствора, промыть водой и наблюдать появление на поверхности вороной окраски.
Опыт 6. Легирование металла.
В две пробирки налейте (1/2 объема) воды и добавьте 2-4 мл раствора серной кислоты и 2-4 капли раствора K 3 [ Fe ( CN )6]. В одну пробирку поместите зачищенную наждачной бумагой и промытую водой стальную пластинку, а в другую – пластинку из нержавеющей стали (незачищенную). Отметьте изменение цвета раствора через 5 минут и количество выделяющихся пузырьков газа в единицу времени.
|
|
|
Объясните причину различного поведения пластинок в растворе кислоты.
Опыт 7. Пассивация алюминия.
В пробирку поместить кусочек алюминия и прилить 2 – 3 мл концентрированной азотной кислоты. Через 3 – 4 минуты кислоту слить, промыть металл водой и подействовать на него 2н раствором соляной кислоты. Почему теперь алюминий не растворяется в соляной кислоте?
Опыт 8. Протекторная защита металла.
В две пробирки налейте (1/2 объема) 0,4 М раствора уксусной кислоты и добавьте в каждую несколько капель раствора иодида калия. В одну пробирку поместите пластинку свинца, а в другую пластинку свинца, соединенную с цинковой пластинкой. Наблюдайте, в какой из пробирок быстрее появится желтое окрашивание.
Объясните наблюдаемые явления. Приведите схемы катодного и анодного процессов, составьте схемы коррозионных элементов.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 248; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!