Файл: Отчет по лабораторной работе 10 Коррозия металлов Выполнил студент группы нгдсз222 Соколов Г. В.docx
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 174
Скачиваний: 12
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Иркутский национальный исследовательский
технический университет
| Институт заочно-вечернего обучения |
| наименование института |
Отчет
по лабораторной работе №10
Коррозия металлов
Выполнил студент группы: НГДСз-22-2 Соколов Г.В
Проверил преподаватель: Бочкаревой С.С.
Номер зачетной книжки 22150480
Иркутск 2023
Лабораторная работа 10
Коррозия металлов
Выполнение работы
Коррозия - необратимое самопроизвольное разрушение металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического воздействия среды. Химическая стойкость металла характеризуется показателями скорости его коррозии - массовым, объемным, глубинным. Кинетика химической коррозии зависит от свойств оксидной пленки, образующейся на поверхности металла. К поверхности пленки подходит молекулярный кислород, происходят его адсорбция и атомизация. От поверхности атомы кислорода перемещаются вглубь пленки оксида, а им навстречу - ионы металла и электроны. В пленке в одном акте происходит ионизация кислорода и образование химического соединения с металлом.
Для характеристики защитной способности образующейся оксидной пленки применяется коэффициент. Радиус атома – меньше - в этом случае на поверхности формируются защитные оксиды, например, ВеО при добавлении в медь 1% бериллия (Be).
Химическую коррозию предотвращают, насыщая поверхностный слой диффузионным покрытием, например, алюминиевым (актирование), а также плакированием, нанесением жаростойких эмалей, тугоплавких карбидов, смешанных соединений покрытия с основой - шпинелей типа NiCr2О4, NiFe2O4.
Детали, работающие при высоких температурах, можно защищать специальной защитной атмосферой. Для уменьшения газовой коррозии применяют сжигание топлива с недостатком воздуха, используют защитные обмазки и др.
Электрохимическая коррозия протекает при наличии на поверхности металла слоя электролита (растворов солей, кислот или щелочей, атмосферной влаги в почве и т. п.). Сущность электрохимической коррозии заключается в том, что процесс окисления сопровождается полным удалением валентных электронов его атома в передачей их другой частице - деполяризатору Термодинамическая возможность электрохимической коррозии определяется соотношением.
Процессы окисления металла (анодный) и восстановления деполяризатора (катодный) могут протекать на одном и том же участке детали, но в различные моменты времени. Например, при атмосферной коррозии с кислородной деполяризацией происходит анодное окисление железа.
Для защиты от электрохимической коррозии можно применять более благородный металл, что влечет за собой уменьшение коррозионного тока. Это использует метод зашиты - рациональное конструирование. В случае контакта двух металлов желательно, чтобы их потенциалы были близки. Кроме того, конструкция деталей не должна допускать участков, где может скапливаться влага.
Другой метод - электрохимическая зашита; в случае одной из ее распространенных разновидностей - протекторной зашиты вместо анодного участка создают как бы новый, введя в контакт с защищающим металлом более отрицательный металл, по сравнению с которым прежний анод становится катодом. Этой же цели добиваются, подключив защищаемую деталь к отрицательному полюсу внешнего источника тока. Для нержавеющих сталей в кислотах применяют положительную поляризацию в области потенциалов, отвечающих пассивации.
Для уменьшения скорости электрохимической коррозии целесообразно проводить обработку среды путем уменьшения концентрации деполяризатора за счет нейтрализации кислых сред или удаления кислорода.
Экспериментальная часть.
Опыт №2.
1) В пробирку с 5-6 мл 1н H2SO4 опустили кусочек цинка. Ничего не наблюдается.
Отрезок медной проволоки диаметром 1-2 мм и длиной 15-20 см очистили наждачной бумагой и, промыв водой, медленно, постоянно наблюдая, ввели в пробирку. Медь, как и следовало ожидать, не взаимодействует с кислотой.
Прикоснулись проволокой к лежащему на дне цинку. Начинает выделяться газ. Через 5-10 минут газ выделяется интенсивнее.
H2SO4 + Zn → H2↑ + ZnSO4
H2SO4 + Cu → реакция не идётАнодная реакция: Zn0 = Zn2+ + 2e
Катодная реакция: 2H2O + 2e = 2OH - + H2↑
2H+ + 2e = H2↑
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
Деполяризатором является H+.
При рН = 0 φ(Zn) = -0.763 В.
φ(H) = 0 В.
E0298 = 0 + 0,763 = 0.763 В
ΔG0298 = -2FE =-2*96500*0.763 = -147.3 кДж/моль
В данном случае медь принимает электроны. Водород - деполяриризатор.
Опыт №3.
Влияние механических напряжений в металле на его коррозию.
Поверхность стальной проволоки очистить наждачной бумагой, обезжирить ацетоном, промыть водой и досуха протереть фильтровальной бумагой. Проволоку согнуть так, чтобы на отдельных её участках была различная степень деформации. Поместить проволоку в плоскую чашу и залить 3-%-ным раствором NaCl, добавив 3 капли K3[Fe(CN)6] и 2 капли фенолфталеина.
Участки с большим количеством изгибов окрасились в синий – значит эти участки аноды. Прямые окрасились в розовый – катоды.
(-)A: Fe0 – 2e → Fe2+
(+)K: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Опыт №4.
Влияние неравномерной аэрации на процесс коррозии.
Зачищенную наждачной бумагой железную пластину поместить в пробирку с 3%-ным раствором NaCl, так, чтобы часть пластины оказалась непогруженной в раствор. Добавить в раствор по 2 капли K3[Fe(CN)6] и фенолфталеина. Наблюдается окрашивание в розовый цвет участка (катод), который соприкасался с воздухом, и окрашивание в синий цвет раствора вокруг погруженного участка пластины (анод).
(-)A: Fe0 – 2e → Fe2+
(+)K: O2 + 2H2O + 4e → 4(OH)-
Fe2+ + [Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2 (синий цвет)
Опыт №5.
Действие стимулятора коррозии.
Взять две пробирки, в одну налить раствор CuSO4 , в другую – CuCl2. В каждую из пробирок опустить по кусочку алюминия. Алюминий покрыт защитной плёнкой оксида Al2O3 . При разрушении этой плёнки возможно вытеснение меди из раствора её соли более активным металлом (алюминием). Вытеснение меди в первой пробирке идёт очень медленно, во второй – быстро.
CuCl2- + Al → AlCl3 + Cu0
CuSO4 + Al → Al2(SO4)3 +Cu0
Вытеснение меди идёт медленно.
Опыт №6.
Защитное действие оксидной плёнки.
Зачистить поверхность пластины из алюминия наждачной бумагой и протереть фильтровальной бумагой. На середину пластины поместить несколько капель соли ртути. Ртуть, растворяя металлы, образует жидкие сплавы, в которых металл сохраняет свои свойства. Через некоторое время осторожно осушить пластину фильтровальной бумагой. Образуется на поверхности рыхлый слой гидроксида алюминия. Поверхность пластины протереть фильтровальной бумагой и погрузить в стакан с водой. Выделяеться газ.
2Al + 3Hg(NO3)2 = 2Al(NO3)3↑ + 3Hg выделился жидкий сплав амальгам алюминия
1 ступень:
Al(NO3)3 + H2O → Al(OH)(NO3)2 + HNO3
Al3+ + H2O → [Al(OH)]2+ + H2+↑
2 ступень:
Al(OH)(NO3)2 + H2O → Al(OH)2(NO3) + HNO3
[Al(OH)]2+ + H2O → [Al(OH)2]+ + H2+↑
3 ступень:
Al(OH)2(NO3) + H2O → Al(OH)3 + HNO3
[Al(OH)2]+ + H2O → Al(OH)3 + H2+↑
Выделяется водорода.
Вывод:
На основе теоретического и экспериментального изучение процессов химической и электрохимической коррозии, методов зашиты металлов сформировали умение определять условия коррозионной совместимости деталей из различных материалов, выбирать оптимальные методы зашиты, как на стадия проектирования, так и для процессов, связанных с изготовлением детали.