6 Методы защиты металлов от коррозии

Все методы защиты условно делятся на следующие группы:

а)легирование металлов;

б) защитные покрытия;

в) электрохимическая защита;

г) изменение свойств коррозионной среды;

д) рациональное конструирование изделия.

При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивность металла. Легирующими добавками в сталь являются Cr, Ni, W и другие.

Защитные покрытия исключают контакт металла с атмосферой и электролитом. Покрытия могут быть органическими (лаки, краски, эмали, полимерные пленки), металлическими. Последние подразделяются на катодные и анодные. К катодным относятся покрытия, потенциал которых имеет более положительное значение, чем потенциал основного металла. Например, для стали катодными покрытиями могут служить медь, никель, серебро.

При повреждении покрытия возникает гальванический элемент, в котором защищаемый металл служит анодом и окисляется, а материал покрытия – катодом, на котором выделяется водород или поглощается кислород.

Рассмотрим процессы, протекающие на электродах при нарушении катодного покрытия в случае «луженого» железа.

A Fe|H₂O + O₂| Sn K

e⁰ _Fe/Fe2+ = -0.44B e⁰ _Sn/Sn2+ = -0,14B

2 A: Fe –2e = Fe²⁺

1 K: 2H₂O + O₂ + 4e = 4OH^-

2Fe + 2H₂O = O₂= 2Fe(OH)₂

Электроны переходят от железа к олову, где связываются молекулами кислорода в присутствии молекул воды.

В случае анодных покрытий материал покрытия имеет более отрицательный потенциал, чем потенциал основного металла. Примером анодного покрытия для железа могут быть такие металлы, как цинк, алюминий, хром, титан. При нарушении анодного покрытия в случае «оцинкованного» железа защищаемый металл не разрушается, разрушается само покрытие.

AZn | H₂O + O₂ | Fe K

2 A Zn – 2e = Zn²⁺

1K 2H₂O + O₂ + 4e = 4OH^-

2Zn + 2H₂O + O₂ = 2Zn(OH)₂

Методы электрохимической защиты основаны на создании гальванического элемента, в котором роль катода выполняет защищаемый металл (деталь, конструкция). Если к защищаемой конструкции присоединить кусок более активного металла (например, магния ), то в среде электролита конструкция будет выполнять роль катода, а магний (протектор) – функцию анода (протекторная защита).

Катодная защита исключает возможность разрушения конструкции за счет подключения ее к катоду (отрицательному полюсу) внешнего источника тока, а анодом служит металлоломом.

Для снижения агрессивности среды уменьшают концентрацию кислорода, ионов водорода.

Контрольные задания

88. Как протекает коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием, в нейтральном и кислотном растворах. Составить электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии.

89. Серебро не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Если к серебру опущенному в кислоту прикоснуться цинковой палочкой то на нем начинается бурное выделение водорода. Объяснить это явление. Составить уравнения происходящей при этом реакции.

90. Какой из металлов является катодом, а какой анодом в паре Fe-Al. Составьте уравнение электродных процессов протекающих при коррозии в случае кислородной и водородной деполяризации.

91. Какое покрытие металлов называется анодным. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого цинком во влажном воздухе. Что является продуктом реакции.

92. Какое покрытие является катодным. Назовите несколько металлов которые могут служить для катодного покрытия железа. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью в серной кислоте. Что является продуктом реакции.

93. Как происходит коррозия луженного железа: а) во влажном воздухе; б) в кислоте. составить электронные уравнения реакций на аноде и катоде.

94. Магнитная пластинка, соединенная с оловянной опущена в хлороводородную кислоту. Составить электронные уравнения реакций на аноде и катоде протекающих при коррозии пластинки.

95. В чем заключается принцип применения прожекторной защиты от коррозии? Составить электронные уравнения реакций на аноде и катоде протекающих при прожекторной защите никеля в воде, содержащей растворенный кислород.

96. Изделие из технического железа находятся под дождем. Составить электронные уравнения реакций на аноде и катоде протекающих при коррозии, а также схему коррозийного микрогальванического элемента.

97. Два кусочка цинка одинаковой массы находятся в контакте с медью и свинцом в растворе хлороводородной кислоты. Какой из них растворится быстрее. Составить электронные уравнения процессов протекающих при коррозии и схемы образовавшихся коррозийных гальванических элементов.

98. Никелевую деталь покрыли свинцом. Какое это покрытие? Составить электронные уравнения процессов протекающих при коррозии этой детали во влажном воздухе при повреждении покрытия.

99. Составить электронные уравнения анодного и катодного процессов протекающих при протекторной защите стали в морской воде в помощью цинкового состава.

100. Сравните химическую стойкость железа в контакте с алюминием и оловом.

101. Алюминиевая деталь находится в постоянном контакте с медным токопроводом причем все устройство работает в условиях повышенной влажности в воздушной среде. Определить анод и катод, написать электродные процессы.

102. К какому типу покрытий относятся олово на стали и на меди. Какие процессы будут протекать при атмосферной коррозии луженной стали и меди. Напишите уравнения анодных и катодных процессов.

103. В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка идет интенсивнее. Напишите уравнения анодных и катодных процессов.

104. Магний в контакте с хромом находится во влажном воздухе. Какой металл будет коррозировать? Напишите уравнения анодных и катодных процессов.

105. Как происходит коррозия алюминия в контакте с цинком в растворе хлороводородной кислоты. Напишите уравнения анодных и катодных процессов.

106. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии если эта пара попадет в кислую среду (HCl). Дайте схему образующегося при этом гальванического элемента.

107. Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет коррозировать если эта пара попадет в щелочную среду. Напишите уравнения анодных и катодных процессов и составьте схему образующегося при этом гальванического элемента.

Таблица вариантов контрольных заданий

№ варианта	Номера задач						№ варианта	Номера задач
01	1	28	48	68	88		51	24	38	59	78	89
02	2	29	49	69	89		52	25	39	60	79	90
03	3	30	50	70	90		53	26	40	61	80	91
04	4	31	51	71	91		54	27	41	62	81	92
05	5	32	52	72	92		55	1	42	63	82	93
06	6	33	53	73	93		56	2	43	64	83	94
07	7	34	54	74	94		57	3	44	65	84	95
08	8	35	55	75	95		58	4	45	66	85	96
09	9	36	56	76	96		59	5	46	67	86	97
10	10	37	57	77	97		60	6	47	49	87	98
11	11	38	58	78	98		61	7	28	50	68	99
12	12	39	59	79	99		62	8	29	51	69	100
13	13	40	60	80	100		63	9	30	52	70	101
14	14	41	61	81	101		64	10	31	53	71	102
15	15	42	62	82	102		65	11	32	54	72	103
16	16	43	63	83	103		66	12	33	55	73	104
17	17	44	64	84	104		67	13	34	56	74	105
18	18	45	65	85	105		68	14	35	57	75	106
19	19	46	66	86	106		69	15	36	58	76	107
20	20	47	67	87	107		70	16	37	59	77	88
21	21	28	49	68	89		71	17	38	60	78	89
22	22	29	50	69	90		72	18	39	61	79	90
23	23	30	51	70	91		73	19	40	62	80	91
24	24	31	52	71	92		74	20	41	63	81	92
25	25	32	53	72	93		75	21	42	64	82	93
26	26	33	54	73	94		76	22	43	65	83	94
27	27	34	55	74	95		77	23	44	66	84	95
28	1	35	56	75	96		78	24	45	67	85	96
29	2	36	57	76	97		79	25	46	49	86	97
30	3	37	58	77	98		80	26	47	50	87	98
31	4	38	59	78	99		81	27	28	51	68	99
32	5	39	60	79	100		82	1	29	52	69	100
33	6	40	61	80	101		83	2	30	53	70	101
34	7	41	62	81	102		84	3	31	54	71	102
35	8	42	63	82	103		85	4	32	55	72	103
36	9	43	64	83	104		86	5	33	56	73	104
37	10	44	65	84	105		87	6	34	57	74	105
38	11	45	66	85	106		88	7	35	58	75	106
39	12	46	67	86	107		89	8	36	59	76	107
40	13	47	48	87	98		90	9	37	60	77	88
41	14	28	49	68	99		91	10	38	61	78	89
42	15	29	50	69	100		92	11	39	62	79	90
43	16	30	51	70	101		93	12	40	63	80	91
44	17	31	52	71	102		94	13	41	64	81	92
45	18	32	53	72	103		95	14	42	65	82	93
46	19	33	54	73	104		96	15	43	66	83	94
47	20	34	55	74	105		97	16	44	67	84	95
48	21	35	56	75	106		98	17	45	49	85	96
49	22	36	57	76	107		99	18	46	50	86	97
50	23	37	58	77	88		100	19	47	51	87	98

Методические указания

к контрольным заданиям по дисциплине Химия

для студентов нехимических специальностей

заочной формы обучения. Часть III.

Составители: доцент к. х. н. Андрианова Л. И.

доцент к. х. н. Пнева А. П.

доцент, к. х. н., Обухов В. М.

Подписано к печати Бум. Писч. № 1

Заказ № Уч. издл. л.

Формат 60/90 1/16 Тираж экз.

Отпечатано на RISO GR 3750