Опыт 4. Коррозия в результате неравномерного доступа кислорода.
Выполнение работы
Стальную пластинку тщательно очистите наждачной бумагой, промойте водой и высушите фильтровальной бумагой. На пластинку нанесите пипеткой каплю раствора электролита, который содержит хлорид натрия, гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] и фенолфталеин. K3[Fe(CN)6] – чувствительный реактив на ионы Fe2+, взаимодействие с которым дает синее окрашивание.
– турнбулева синь
По краям капли атмосферный кислород проникает быстрее к поверхности пластины, чем в средней части. Участок поверхности металла с большей концентрацией окислителя будет катодом, а в средней части развивается анодная реакция окисления металла.
Нарисуйте схему распределения окраски в капле, укажите анодный и катодный участки макрогальванического коррозионного элемента. Составьте уравнения реакций на аноде и катоде. Напишите уравнение реакции ионов Fe2+ с гексацианоферратом (III) калия.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение процесса коррозии. Чем химическая коррозия отличается от электрохимической? Приведите примеры.
2. Каков механизм электрохимической коррозии? В чем отличие этой коррозии от процессов, протекающих в гальванических элементах?
3. Назовите причины энергетической неоднородности поверхности металлов и сплавов.
4. Напишите процессы, протекающие при электрохимической коррозии луженой меди, никелированного железа, Ca│Zn - сплава в растворе а) серной кислоты, б) во влажном воздухе.
5. Каким образом можно теоретически предсказать невозможность коррозии металла?
6. Дайте определение скорости коррозии. От каких факторов она зависит?
7. Назовите активаторы коррозии. Объясните причину коррозионной активности ионов хлора.
8. Какую роль играют окислители, содержащиеся в коррозионной среде? Что называется пассивацией металла? Какие металлы склонны к пассивации?
Лабораторная работа № 12
ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
Цель работы: изучение наиболее важных методов защиты металлов от коррозии.
Причины, вызывающие коррозионные разрушения металлов, многочисленны. Выбор того или иного метода защиты зависит от многих факторов и, в частности, от природы металла и условий протекания коррозионного процесса. Все методы защиты условно делятся на следующие группы:
а) легирование металлов;
б) защитные покрытия (металлические, неметаллические, органические);
в) электрохимическая защита (катодная и протекторная);
г) изменение свойств коррозионной среды.
Легирование металлов – эффективный метод повышения коррозионной стойкости за счет введения в состав сплава компонентов, вызывающих пассивацию металла. Такими компонентами являются, особенно для стали: хром, никель, вольфрам.
Защитные покрытия изолируют металл от воздействия внешней среды. Покрытие наносят на поверхность металла электрохимическим способом (гальванические покрытия), механическим (лаки, краски) и др.
Гальванические металлические покрытия по характеру защитного действия делятся на анодные и катодные. Катодные покрытия имеют электродные потенциалы более положительные, чем основной металл. Например, для железа катодное покрытие Cu, Ni, Sn. При повреждении покрытия возникает коррозионный гальванический элемент, в котором основной металл служит анодом и потому окисляются. Анодные покрытия имеют электродный потенциал более отрицательный, чем основной металл. Например, цинк на стали. В коррозионном элементе покрытие будет анодом, поэтому основной металл разрушаться не будет.
Неметаллические защитные покрытия могут быть неорганическими (неорганические эмали, оксиды, соединения хрома, фосфора и др.) и органическими (лакокрасочные покрытия, смолы, полимеры и др.).
Электрохимическая защита применяется в средах с хорошей электрической проводимостью. При электрохимической защите уменьшение коррозии достигается созданием на защищаемом металлическом изделии высокого электродного потенциала. Для этого защищаемое изделие соединяют с металлом, имеющим меньший электродный потенциал (протекторная защита) или подключают к отрицательному полюсу (катоду) внешнего источника постоянного тока (катодная защита), а к аноду присоединяют вспомогательный электрод. Иногда используют анодную защиту для металлов и сплавов, которые пассивируются при анодной поляризации.
Изменение свойств коррозионной среды. Для снижения агрессивности среды удаляют или снижают концентрацию веществ, вызывающих коррозию. Активаторами коррозии являются O2, Cl-, H+ и др. Например, если причиной коррозии является кислород, то его удаляют деаэрацией, или с помощью химических реагентов-восстановителей. Широко применяют специальные замедляющие коррозию вещества, которые называются ингибиторами. Ингибиторы по составу бывают неорганические и органические, для растворов и летучие.