Цели, задач:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Определение процесса коррозии;
2. Виды коррозионных разрушений;
3. Типы коррозионных процессов. Термодинамические и кинетические характеристики этих процессов;
4. Коррозия химическая, её механизм и разновидности;
5. Коррозия электрохимическая, её виды;
6. Механизм электрохимической коррозии: Анодный и катодный процессы;
7. Скорость коррозионного разрушения и факторы её определяющие;
8. Защита металлов от коррозии.
На операционном уровне получения знаний:
Обучить студента:
1. Определять виды коррозионных разрушений и типы коррозионных процессов;
2. Определять условия возможности и приводить уравнения коррозионного разрушения при химической коррозии;
3. Характеризовать виды и варианты коррозионных гальванопар при электрохимической коррозии;
4. Описывать уравнение реакций анодного и катодного процессов при электрохимической коррозии в разных средах;
5. Определять скорость коррозионного разрушения.
На аналитическом уровне получения знаний:
Обучить студента:
1. Используя термодинамические функции, определять возможность процессов коррозии;
2. Определять анодную и катодную области при контактной коррозии на основании стандартных электродных потенциалов;
3. Описывать уравнения электродных реакций и приводить формулу электрохимической цепи;
4. Оперировать понятием скорости коррозии и оценивать размеры коррозионных разрушений.
Фактический материал:
I. Коррозия это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате взаимодействия с окружающей средой, происходящий с выделением энергии и рассеиванием вещества.
II. Изменение поверхности металла может быть различным в зависимости от свойств металла, механической напряженности конструкции и условий протекания коррозионных процессов.
III. По природе гетерогенное окислительное разрушение металла под действием окружающей среды подразделяется на два основных типа:
1) химическая коррозия, развивающаяся в отсутствие электролитов, имеет 2 разновидности:
а) газовую коррозию;
б) коррозию в неводных органических средах.
2) электрохимическая коррозия, идущая в среде электролита, под действием внутренних микро или макрогальванических пар или внешней Э.Д.С.
Как химическая, так и электрохимическая коррозия термодинамически определяются изменением свободной энергии Гиббса.
Кроме термодинамической вероятности необходимо рассматривать и кинетику процесса, так как она определяет возможности эксплуатации конструкций в коррозионных средах.
IV. Химической коррозии подвержены конструкции, работающие при высоких температурах. В этих условиях химическое сродство к кислороду практически неограниченно, так как оксиды большинства металлов уходят из равновесной системы.
V. В процессе электрохимической коррозии разрушение металла происходит под действием возникающих гальванических пар в электропроводных средах. Этот вид коррозии имеет разновидности: атмосферная коррозия, коррозия в морской воде, коррозия в пресных водах, почвенная коррозия и т.д. Возможные варианты возникновения коррозионных гальванических пар:
1) контакт с электролитом двух разных по природе металлов;
2) контакт металла и его соединения, обладающего металлообразными или полупроводниковыми свойствами;
3) различные концентрации электролитов или кислорода в растворе электролита;
4) различный уровень механических напряжений в детали.
VI. Электрохимическая коррозия характеризуется локализацией анодных и катодных участков на микро- или макроуровнях. Анодная поляризация характерна для более активного металла или той части конструкции, где концентрация окислителя меньше.
На поверхности менее активного металла или на участках с большей концентрацией окислителя протекают катодные процессы, вид которых определяется характером среды.
VII. Скорость коррозионного разрушения измеряется в единицах массы (m) потерянного металла с единицы площади(S) в единицу времени (t) или толщиной слоя потерянного металла в единицу времени.
На скорость электрохимической коррозии влияет температура процесса и состав агрессивной среды.
VIII. Защита от коррозии конструкционных материалов в агрессивных средах основана на:
1) повышении коррозионной стойкости самого металла;
2) снижении агрессивности среды за счет ингибиторов коррозии;
3) предотвращении контакта материала со средой с помощью изолирующего покрытия;.
4) регулировании электродного потенциала защищаемого изделия в данной среде основано на зависимости скорости коррозионных процессов от электродного потенциала металла.
Выводы по теме:
1. Коррозия металлов – самопроизвольный процесс.
2. В зависимости от характера агрессивной окислительной среды различают два типа коррозионных процессов: а) химическая коррозия, б) электрохимическая коррозия.
3. Скорость химической коррозии зависит от природы металла, концентрации окислителя и температуры.
4. Электрохимическая коррозия сопровождается образованием гальванических пар и характеризуется локализацией анодных и катодных процессов.
5. Скорость коррозионного разрушения определяется изменением массы металла или толщиной слоя потерянного металла.
6.Защита металлов от коррозии проводится комплексными методами с использованием, как природы металлов, так и изменением характера агрессивной среды.
Вопросы для самопроверки:
1. Описать коррозионные процессы оцинкованного железа при его эксплуатации в атмосфере. Привести формулу электрохимической цепи.
2. Привести реакции, протекающие при нарушении целостности покрытия: а) для оцинкованного железа, б) для луженого железа, в сильнокислой среде.
3. Предложить металл, пригодный для использования в качестве протектора цинкового изделия при эксплуатации в нейтральной среде.
4. Что имеется в виду, когда говорят, что для предотвращения коррозии одного металла ему приносят в жертве другой металл?
5.Хромированная деталь автомобиля состоит из железа, покрытого тонким слоем никеля, который в свою очередь покрыт слоем хрома. Расположите эти металлы в ряд по способности к окислению. Какую роль играет никелевое покрытие? Для чего нужен слой хромового покрытия?
6. Определить скорость коррозионного разрушения конструкции в (мм /ч, мм /год) если толщина слоя сеталл потерянного за 1 год составила 2 мм.
7. Определить скорость коррозии металлической пластины длиной 1м и шириной 10 см, если потеря массы составила за 0,5 года 1 грамм.