fém korrózió és korrózióvédelem fémek - studopediya
1. A „fémek korrózióját.”
2. Besorolás korróziós folyamatok
2.1. változást megjelenését a fém felületén;
2.2. mechanizmus szerint;
2.3. a természet egyéb hatások.
3. Kémiai korrózió, a faj. A kémiája.
4. elektrokémiai korrózió, típusai és a kémia.
5. befolyásoló tényezők korrózió sebességét.
6. védelme fémek a korróziótól.
1. Vladimir Frolov Kémia. Gl.V, §51-56.
2. Lucinschi GP Kémia természetesen. Gl.V, §8-12, Ch. VI, §13-18
3. Általános kémia, szerk. Sokolov EM et al. 6. fejezet, §1-11.
Fémek, mert a nagy szilárdság, alakíthatóság, kopásállóság, hővezető, és a legfontosabb szerkezeti anyagok.
A művelet eredményeként a környezeti hatások miatt roncsolódik, az úgynevezett korróziót.
Korrózió veszteség a vezető ipari országok népessége mintegy 3-5% a bruttó nemzeti termék, és a költségeket a vozmescheniekorrozionnyh veszteségek szerte a világon több száz milliárd dollár, így a „A fémek korróziója és eljárások azok korrózióvédelem” rész az egyik legfontosabb a kémia tanfolyam mérnöki szakja.
Jellemzően korrodálódik fémek, amelyek nem fordulnak elő a természetben a természetes állapotban, mint Au, Pt, és különféle ércek. A hasznosítás ezen fémek természetes vegyületek fogyaszt jelentős mennyiségű energia (Me + n + n # 275; → Me 0; # 916; G> 0), amely felhalmozódik a fémek, így termodinamikailag instabilak, kémiailag aktív anyagok (Me 0 - n # 275; → Me + n; # 916; G<0). В результате такого самопроизвольно протекающего коррозионного процесса металлы переходят в оксиды, гидроксиды, карбонаты, сульфиды и другие соединения и теряются безвозвратно.
Így a korrózió lehet meghatározni, mint spontán módon áramló redox folyamat (# 916; G<0) разрушения металла под воздействием окружающей среды, происходящий с выделением энергии (ΔН<0) и рассеиванием вещества (ΔS>0).
Mechanikus megsemmisítése fém fordul elő, hogy a fizikai okok miatt nem hívja a korrózió, és az úgynevezett partrombolás, kopás.
A természet a törési felület korrózió felosztva folyamatos és helyi. A szilárd korrózió van felosztva egyenletes, ha az oxidációs folyamat lép fel az egész felületén a fém ugyanolyan sebességgel, és egyenetlen - oxidációs folyamat zajlik az egész felületen különböző sebességgel különböző részein a fém.
Helyi korrózió van osztva korróziós foltok. folt. kipattogzás (poloska depth-) szemcseközi (legveszélyesebb, mert a kommunikáció a szemcsék között gyengíti ötvözetek struktúrák) repedés, szelektíven (szelektív).
A mechanizmus előfordulásának következő típusú korrózió:
- kémiai (gáz, folyadék);
- különleges típusú (biológiai, sugárzás, ultrahang).
A természet a további hatásokat különböztetjük meg:
- korrózió hatása alatt mechanikai feszültségek;
- korrózió a súrlódás;
- kavitáció korrózió (korrózió lép fel ugyanabban az időben, és ütőerő korrozív környezetben, amikor tört levegő buborékok a lapátok, rotorok szivattyúk).
Tekintsük részletesebben a mechanizmus korrózió típusú szivárgást.
Under kémiai korrózió érteni oxidációs lebomlás a környezetben előfordulása nélkül az elektromos áram a rendszerben.
Gáz korrózió lép normál körülmények között, de általában magas hőmérsékleten. Ez figyelhető meg, amikor szakadó olvadt fémek, a hőkezelés, kovácsolás, hengerlés, hegesztés, stb
A leggyakoribb a földgáz esetében a korrózió - reagáltatjuk a fém oxigénnel:
Kialakítva, így a korrózió-oxid film bizonyos esetekben, hogy játsszon egy védelmi funkció. Ehhez meg kell szilárd, nem-porózus, jó tapadás a fém, egy keménység, kopásállóság, és van egy hőtágulási együtthatója közel, hogy értéke a fém. Mindezek a tulajdonságok az oxidfilm lehet értékelni faktorral Pilling-Bedvordsa (a). Fémek (alkáli-, alkáliföldfém-), ahol a<1 имеют тонкие оксидные пленки с разрывами. Сплошные и устойчивые оксидные слои образуются при a=1,2 – 1,6 (например, Al2 O3. ZnO, NiO и т.д.). При значениях a значительно больше единицы пленки получаются неслошные, лекго отделяющиеся от поверхности металла (железная окалина). Коррозионно-активными газами, кроме кислорода, являются: угарный газ, углекислый газ, сернистый ангидрид, азот, его оксиды и галогены. Например, при разливе расплавленного алюминия, происходит его взаимодействие не только с кислородом, но и с азотом воздуха.
Folyékony korrózió lép fel, általában folyékony, nem-elektrolitok: alkohol, kloroform, benzol, benzin, kerozin és más kőolajtermékek. Gyorsítja a korróziót folyékony kén, oxigén, halogének, nedvesség, atakzhe láz (korrózióját dugattyúk belső égésű motorok), amely leírható az egyenletek. Me (II) + R1 - S - R2 → MeS + R1 - R2
Me (I) + nR - Cl → MeCI + 1 / 2NR - R,
ahol R1 - S - R2 és nR - Cl szénhidrogének ként tartalmazó és a klór.
Galvanikus korrózió a leggyakoribb típusú korrózió. Ez megsemmisítése alkatrészek, gépek, szerkezetek a talajvízben, a folyami és tengeri vizek hatására a víz (harmat) befolyása alatt vágóanyagok használt forgácsolás, légköri korrózió stb
Elektrokémiai korrózió - ez térben oszlik redox fém törési folyamat előforduló elektrolit közegben, az előfordulása az elektromos áram a rendszeren belül, az úgynevezett korróziós áram.
Tekintsük kémia légköri korróziónak acéltermékek. Acél - ötvözet vas és szén, ahol a szén kevesebb, mint 2%, mint például a cementit (Fe3 C4). Amikor az elektrokémiai korrózió nedves levegőn (O2 + 2H2 O) vasat és cementitet mikrogalvanoparu forma, amelyben az anód szerepét tölti be a vas, cementit és - katódként.
Az általános egyenlet korróziós folyamat törése egy acél termék található nedves levegő:
További jellemző a vas oxidációs állapota (3+), úgy, hogy az oxidációs folyamat zajlik:
a kapott Fe (OH) 3, felmelegítés takaríthat vizet.
Azaz, a vas korróziós termék (rozsda) egy különböző vegyületek elegyei. Ha figyelembe vesszük, hogy a levegő jelen lévő szén-dioxid, kén-dioxid, ezért lehet kialakítva, és egy vas-sót.
Gyakran előfordul, hogy azért, mert a különböző bump fémszerkezetek, beleértve acél, egyes területeken felhalmozódnak vizet, így van egy úgynevezett koncentráció korrózió. által okozott különböző oxigén koncentrációját a depolarizátor (esetén légköri korróziónak), hidrogén (savas közegben) különböző részein a fém. Amennyiben a koncentráció a depolarizátor magasabb (vízcseppek él), a katód rész van kialakítva, ahol a koncentráció a depolarizátor kevésbé (vízcsepp központ) - anód rész (ábra15).
Szárítás után, egy csepp a közepén egy mélyedés található, és néha még egy lyuk (lemezek 0,1 ... 0,2 mm vastag). Az ilyen eljárások gyakran megfigyelhető a légköri és talaj korrózióval vas és acél termékek (kötél, egy köteg lemezek, stb) - poloska fordult gödrösödés. Meg kell jegyezni, hogy bár a véges korróziós termék (rozsda) oldhatatlan, de nem gátolja a fém oldódási folyamat, mivel kívül képződött az anód rész (határán történő érintkezés a katódok), mint egy gyűrű belsejében a csepp.
A gyakorlatban gyakran vannak olyan esetek, amikor a fémek különböző tevékenységi érintkezésben vannak egymással, hogy galvanikus. Ezen túlmenően, a műszaki fémek szennyező anyagokat tartalmazhat, más fémek, ötvözetek tartalmazhatnak különböző fémek. Az ilyen fém vagy ötvözet lény az elektrolitban tápközeg több mikro - és makrogalvanopar amelyben az anód egy aktívabb fém, azaz fém egy kisebb elektród potenciál, és ez tartozik a korrózió.
Vegyük azt az esetet galvanikus korrózió hidrogénnel depolarizáció a cink és a réz, kénsavas közegben. A cink és a réz, különböző értékeket az elektród potenciál. További aktív ebben a pár Galvano cink (E 0 Zn2 + / Zn = -0,76 V), van egy minimális értéke az elektród potenciál és az anód lesz, t. E nevezetesen a cink van kitéve korróziós folyamatok, kevésbé aktív fém a réz (E 0 Cu2 + / Cu = +0,34 V), ez a katód.
Írunk a rendszer: (A) Zn # 9474; H2 SO4 # 9474; Cu (K)
Anód folyamat: Zn 0-2 # 275; → Zn 2+
A katód folyamat: 2H + + 2 # 275; → H2 depolarizátor
Összesen ionos egyenlet: Zn + 2H + → Zn 2+ + H2
Befolyásoló tényezők a korrózió sebessége:
a) feszültség és az alakváltozás mechanikai feldolgozás alatti fémek;
b) összekeverjük a korrozív környezetben;
c) eltérés levegőztetés;
d) a savasság (pH).
Figyelembe véve faktor (d) vegye figyelembe, hogy az elektród potenciál fémek lényegében attól függ az elektrolit összetétel és pH-t. Így, abban az esetben az érintkező (Al-Zn) korrózió 1 M HCI-oldatban
bekövetkezik galvánkapcsolaiot, amely elvégzi a szerepe az anód Al, katoda- és Zn, egy ilyen folyamat rendszer (A) Al # 9474; HCl # 9474; Zn (K)
A 0,1 M HCI-oldatot ebben az esetben van egy nagyobb aktivitással cink, ez lesz a galvanikus anód pár, alumínium - katód és az áramkör a következőképpen írható fel: (A) Zn # 9474; HCl # 9474; Al (K)
Electrocorrosion - áramlik a hatása alatt kóboráramok erednek áramgenerátorok (villamos járművek, transzformátorok, távvezetékek). Figyelembe véve a korrózió hatására kóboráram, meg kell megjegyezni, hogy a kimeneti áram helyzetbe - fog anód része, egy bemeneti áram - katód, az áram részben - a semleges zóna. Sugár kóbor áramok elérheti a több tíz kilométer. 1A erősáramú évre szakít a 3 kg alumínium, 9 kg vas, 11 kg cink vagy réz, 34 kg ólmot.
VÉDELME fémkorróziós
Korrózió veszteség a világgazdaság hatalmas. Körülbelül 1/3 a fém üzembe korrodálódik, mintegy 10% veszendőbe megy.
Korrózió kontroll végzik különböző módszerekkel. A leghatékonyabb és megbízható módon - így eszközök és gépek izkorrozionno-rezisztens fémes vagy nem fémes anyagok, hanem azért, mert a magas költségek az ilyen anyagok, gyakran olcsó és elérhető fémek, majd védi őket a korróziótól. Teljesen lehetetlen elkerülni a korrózió, de amikor bizonyos védelmi módszereket, akkor csökkenti annak hatását.
Meg lehet osztani a következő csoportokra fém korrózióvédelem módszerek:
1. létrehozása racionális struktúrák, azaz azokat, amelyek nem rendelkeznek a holt tereket és más nedvesség felhalmozódása helyeken, sár és más korrozív környezet, lehetővé teszi a gyors tisztítás és levegőztetés.
2.Legirovanie fémek. Ez egy hatékony, bár általában drága eljárás korrózióállósága javításának fémek. Amikor dopping vezetünk a ötvözet összetevői (Cr, Ni, W, Si, V, Mo, Re, stb), ami fém passziválás. A védelmi mechanizmus (például rozsdamentes acél) kialakulását oxid felületén a sűrű rétegek spinell típusú kompozíciót készítettünk, NiO. Cr2 O, FeO. CR2 O3. hogy sokkal stabilabbak, mint az oxidok króm vagy nikkel.
3. létrehozása amorf fémszerkezetek. Az útvonal a ez a módszer a védőcsoport megnyitotta a szupergyors keményedés. Az olvadt fém táplálja a tégelyt legfinomabb rés két görgő között, és vetjük alá masszív alakítás és kioltás. Ilyen körülmények között az atomok nincs ideje, hogy sorakoznak a kristályrétegeiben fémek inherens, rögzített „káosz atomok” inherens olvadt fém. Az eredmény egy amorf szerkezete hasonló az üveg, meredeken növeli a korrózióállóságot fémek.
4.Zaschitnye fedelet - a leggyakoribb módszer, hogy megvédje a korrózió ellen. A jelentését a kérelem - a szigetelést a korrozív környezetben. Megkülönböztetése nemfémes és fémes bevonatok.
a) a nem-fémes bevonatot alkalmazásával kapott lakk felületén a fém, festék, gyanta, lakk, zománcozott vagy üveg zománc. A fémfelület is be van vonva, kemény gumi, polimer anyagok, cement, beton,-oxid filmek: ZnO, AI 2O 3 (oxidáció) és nitrid filmek: FE4 N, Fe2 N (nitridálási). Kiterjedhet a fém felületén a fém lerakódás az oldhatatlan foszfát: Fe (H2 PO 4) 2 2 + Fe 2 + ® Fe3 (PO4) 2 ¯ + 4H (foszfatáló), vagy a telített szén a fémfelület (cementálás).
b) védő fémbevonat. Erre a célra, korrózióálló fémek (Sn, Zn, Al, Au, Ag, Ni, Cr, stb.) Vannak anódos és katódos fémbevonatot. Ha a védett fém bevont aktívabb fém, ilyen bevonatot az úgynevezett anód. Ha megsérti a bevonat tönkre fém. Nézzük a példát horganyzott vas. Felvázolt korróziós hiba.
A: Zn 0-2 # 275; → Zn 2+ 2