Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск
Вхід в абонемент


Интернет реклама УБС






реферат

"Коррозия металлов"

Металлические металлы - металлы и сплавы на основе металлов - при контакте с окружающей средой (газообразным или жидким), испытывают с той или иной скоростью разрушения. Причины этого разрушения заключается в химическом взаимодействии: металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции с веществами, которые находятся в окружающей среде, и окисляются.

Самовольное разрушение металлов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией (от латинского corrodere - разъедать).

Особенно коррозионно опасным может быть место контакта двух разнородных металлов (контактная коррозия). Между одним металлом, например, Fe, и другим металлом, например, Sn или Cu, погруженным в воду, возникает гальваническая пара. Поток электронов идет от активного металла стоит левее в ряду напряжений (Fe), к менее активного металла (Sn, Cu) и активный металл разрушается (корродирует).

Именно поэтому ржавеет луженая поверхность консервных банок (железо, покрытое оловом) при хранении во влажной атмосфере и из-за небрежного пользования (железо быстро разрушается после появления хоть небольшой царапины, которая может контактировать с влагой). Напротив, оцинкованная поверхность железного ведра долго не ржавеет, поскольку даже при наличии царапин корродирует не залез, а цинк (активный металл, чем железо).

Общая масса металлических металлов, используемых в виде различных изделий в мировом хозяйстве, очень велика. Поэтому несмотря на то, что обычно скорость коррозии мала, ежегодно вследствие коррозии безвозвратно теряется огромное количество металла. По ориентировочным подсчетам мировая потеря металла выражается 20 миллионов тонн в год. Однако еще больший вред связан не с потерей металла, а с порчей изделий, вызванным коррозией. Расходы на ремонт, или изменение деталей судов, автомобилей, аппаратуры химических производств, приборов во много раз превышают стоимость металла, из которого она изготовлена. Наконец, существенными бывают косвенные потери, вызванные коррозией. К ним можно отнести, например, утечки нефти или газов из трубопроводов, подвергшихся коррозии, порчи пищевых продуктов, потерю здоровья, а иногда и жизни людей в тех случаях, когда это вызвано коррозией. Итак, борьба с коррозией является очень важной народнохозяйственной проблемой. Так на защиту от коррозии тратят большие средства.

Химическая коррозия имеет место при непосредственном взаимодействии металла с агрессивными газами и жидкостями:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2

3Fe + 2O2 = Fe3O4; Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2.

Химическая коррозия протекает тем интенсивнее, чем активнее металл, агрессивная среда и высокая температура.

При электрохимической коррозии имеет место перенос электрических зарядов электронов, вследствие этого протекают химические процессы окисления-восстановления (гальванический элемент). При этом активный металл (восстановитель) находится в контакте с менее активным металлом или сплавом (гальваническая пара) и раствора электролита, в котором находится окислитель.

Так, когда активный металл, например цинк, загрязненный менее активных металлов (железо, медь), контактирует со слабо кислым электролитом, например водным раствором кислотных оксидов, у воздухе, в раствор переходят катионы активного металла:

Zn - 2e = Zn2 +

а электроны восстановителя переходят к ячейкам с более низким значением потенциала (примеси менее активных металлов) и снимается с поверхности металла ионами водорода (окислителя), что есть в растворе:

2Н + + 2e = H2.

Суммарный процесс коррозии, который происходит в данном гальваническом элементе выражается уравнением:

Zn + 2H + = Zn2 + + H2

а сам гальванический элемент можно передать схеме:

(-) Zn | Zn2 + (H2O) H + | H2 (Fe) (+).

В отсутствии ионов водорода (в нейтральной среде) функция окислителя выполняет растворенный в воде кислород (атмосферная коррозия):

O2 + 2 H2O + 4e = 4OH

но этот процесс в энергетическом плане менее выгодный, чем восстановление ионов водорода, поскольку молекулярный кислород является хорошим окислителем лишь при высоких температурах, когда ослабляются связи между атомами в молекуле. Гальванический элемент в случае атмосферной коррозии цинка можно передать схеме:

(-) Zn | Zn2 + (H2O) OH | O2 (Fe) (+)

а суммарный процесс коррозии уравнением:

2Zn + O2 + 2 H2O = 2Zn (OH) 2.

Электрохимическая коррозия протекает тем интенсивнее, чем больше разница окислительно-восстановительных потенциалов металлов, находящихся в гальванической паре более агрессивнее среда и большая концентрация окислителя в растворе электролита, высокая температура. Зная факторы, способствующие коррозии, можно разрабатывать научные подходы к проблеме защиты металлов от окисления и разрушения .. Вот некоторые из них:

а) защита поверхности металла от контакта с агрессивной средой путем нанесения металлических и неметаллических (масла, лаки, краски) покрытий, а также пассивирование поверхности металла путем образования на ней оксидных, карбидных, нитрид них и других защитных пленок

б) введения в активный металл легирующих примесей для сближения потенциалов или пассивирование поверхности (создание сплавов с антикоррозийными свойствами, например, нержавеющих сталей)

в) электрозащита - изменение потенциала поверхности активного металла от внешнего источника тока, или протекторная защита создания надежного контакта с более активным металлом, который будет разрушаться

г) снижение агрессивности среды (замена на менее агрессивное или введение ингибиторов соединений, которые замедляют прогресс окисления металла)

д) применение сверхчистых металлов (способы очистки: электрохимическое разрушение, зонная плавка и др.).

е) замена металлов другими химически стойкими конструкционными материалами

есть) разработка и внедрение эффективных низкотемпературных процессов.