Будівництво та ремонт

Корозія металів і її види

Корозія металів. Види корозії металів

Матеріали з металів під хімічним або електрохімічним впливом навколишнього середовища схильні руйнування, воно називається корозією. корозія металів викликається окислювально-відновними реакціями, в результаті яких метали переходять в окислених форму і втрачають свої властивості, що призводить в непридатність металеві матеріали.
Можна підкреслити 3 ознаки, що характеризують корозію:

  • корозія — це з хімічної точки зору процес окислювально-відновний.
  • корозія — це мимовільний процес, виникає через нестійкості термодинамічної системи метал — компоненти навколишнього середовища.
  • корозія — це процес, який розвивається в основному на поверхні з металу. Однак, не потрібно виключати, що корозія може потрапити і вглиб металу.

Види корозії металів

Найчастіше зустрічаються такі види корозії металів:

  1. Однорідна — охоплює будь-який сантиметр поверхні рівномірно
  2. нерівномірне
  3. виборча
  4. Районна плямами — корродируют окремі ділянки поверхні
  5. Виразкова (або піттінг)
  6. точкова
  7. Межкристаллитная — поширюється уздовж кордонів кристала металу
  8. розтріскуються
  9. підповерхнева
Корозія металів і її види

Основні види корозії

З точки зору механізму корозійного процесу можна підкреслити два основних типи корозії: хімічну та електрохімічну.

Хімічна корозія металів

Хімічна корозія металів — це результат протікання аналогічних хім. реакцій, в яких після руйнування металевого зв’язку, атоми металу і атоми, що входять до складу окислювачів, утворюють хімічний зв’язок. Електричний струм між окремими ділянками поверхні з металу в цьому варіанті не виникає. Аналогічний вид корозії властивий середах, які не здатні проводити електричний струм — це гази, рідкі неелектролітів.
Хімічна корозія металів буває газової та рідинної.
Газова корозія металів — це результат дії агресивних газових або парових середовищ на метал при високих температурах, при відсутності конденсації вологи на поверхні з металу. Це, наприклад, кисень, діоксид сірки, сірководень, пари води, галогени. Така корозія в одних випадках може привести до повного руйнування металу (якщо метал активний), а в інших варіантах на його поверхні може виникнути захисна антигравійна плівка (наприклад, алюміній, хром, цирконій).
Рідинна корозія металів— може протікати в аналогічних неелектролітами, як нафта, мастила, гас і ін. Цей тип корозії якщо є наявність навіть найменшої кількості вологи, може легко придбати електрохімічний характер.
При хімічній корозії швидкість руйнування металу пропорційна швидкості хімреакцій і тієї швидкості з якою окислювач проникає крізь плівку оксиду металу, що покриває його поверхню. Оксидні плівки металів можуть висловлювати або не виражає властивості захисту, що визначається сплошностью.
суцільність такої плівки оцінюють величиною фактора піллінгу-Бедвордса: (? = Vок / VМе) по відношенню обсягу з’явився оксиду або іншого якого-небудь з’єднання до обсягу витраченого на освіту цього оксиду металу
де Vок — обсяг з’явився оксиду
VМе — обсяг металу, який витрачено на освіту оксиду
Мок — молярна маса з’явився оксиду
?Ме — щільність металу
n — число атомів металу
AMe — атомна маса металу
?ок — щільність з’явився оксиду
Оксидні плівки, у яких ? 2,5 умова суцільності вже не робиться, за рахунок чого аналогічні плівки не захищають метал від згубних процесів.
Нижче представлені значення ? для деяких оксидів металів

метал оксид ? метал оксид ?
K K2O 0,45 Zn ZnO 1,55
Na Na2O 0,55 Ag Ag2O 1,58
Li Li2O 0,59 Zr ZrO2 1.60
Ca CaO 0,63 Ni NiO 1,65
Sr SrO 0,66 Be BeO 1,67
Ba BaO 0,73 Cu Cu2O 1,67
Mg MgO 0,79 Cu CuO 1,74
Pb PbO 1,15 Ti Ti2O3 1,76
Cd CdO 1,21 Cr Cr2O3 2,07
Al Al2O2 1,28 Fe Fe2O3 2,14
Sn SnO2 1,33 W WO3 3,35
Ni NiO 1,52

Електрохімічна корозія металів

Електрохімічна корозія металів — це процес руйнування металів в обстановці досить різноманітних електролітів, який супроводжується виникненням всередині системи електроструму.
При аналогічному типі корозії атом забирається з кристалічної решітки результаті 2-ух сполучених процесів:

  • анодного — метал у вигляді іонів переходить в розчин.
  • катодного — виникли при анодному процесі електрони, зв’язуються деполяризатором (речовина — окислювач).

Сам процес відведення електронів з катодних ділянок називається деполяризацією, а речовини допомагають відведення — деполяризаторами.
Найбільшого поширення має корозія металів з водневою і кисневою деполяризацією.
воднева деполяризація робиться на катоді при електрохімічної корозійності в кислому обстановці
2H + + 2e — = H2 розряд водневих іонів
киснева деполяризація робиться на катоді при електрохімічної корозійності в нейтральній обстановці
O2 + 4H + + 4e — = H2O відновлення розчиненого кисню
Всі метали, за їхнім ставленням до електрохімічної корозійності, можна розбити на 4 групи, які визначаються величинами їх стандартних електродних потенціалів:

Хімічні властивості металів. Корозія металів та захист від корозії. Хімія 10 клас

  1. активні метали (Висока термодинамічна нестабільність) — це все метали, що знаходяться в інтервалі лужні метали — кадмій (Е 0 = -0,4 В). Їх корозія можлива навіть в нейтральних водних середовищах, в яких відсутні кисень або інші окислювачі.
  2. Метали середньої активності (Термодинамічна нестабільність) — знаходяться між кадмієм і воднем (Е 0 = 0,0 В). У нейтральних середовищах, у відсутності кисню, що не піддаються корозії, але схильні до іржі в кислих середовищах.
  3. малоактивні метали (Перехідна термодинамічна стабільність) — знаходяться між воднем і родієм (Е 0 = +0,8 В). Вони стійкі до корозії в нейтральних і кислих середовищах, в яких відсутній кисень або інші окислювачі.
  4. Дорогоцінні метали (Висока термодинамічна стабільність) — золото, платина, іридій, паладій. Можуть піддаватися корозії лише в кислих середовищах якщо є наявність в них сильних окислювачів.

електрохімічна корозія може протікати в різних середовищах. Залежно від характеру середовища виділяють подібні варіанти електрохімічної корозійності:

  • Корозія в розчинах електролітів — в розчинах кислот, основ, солей, в природній воді.
  • атмосферна корозія — в атмосферних умовах і в обстановці будь-якого мокрого газу. Це дуже популярний вид корозії.

Як захистити та зберегти метал від корозії.За допомогою Таніну

Наприклад, при взаємодії заліза з компонентами навколишнього середовища, деякі його ділянки служать анодом, де відбувається окислення заліза, а інші — катодом, де відбувається відновлення кисню:
А: Fe — 2e — = Fe 2+
Катодом вважається та поверхню, де більше приплив кисню.

  • ґрунтова корозія — в залежності від складу грунтів, до того ж її аерації, корозія може протікати більш-менш активно. Кислі грунти найбільш агресивні, а пісочний — найменш.
  • Аераційна корозія — виникає при нерівномірному доступі повітря до найрізноманітніших частинах матеріалу.
  • морська корозія — протікає в морській воді, в зв’язку з наявністю в ній розчинених солей, газів і органічних речовин.
  • біокоррозія — виникає в результаті діяльності бактерій та інших організмів, які б виробляли такі гази як CO2, H2S і ін., Що допомагають корозії металу.
  • електрокорозію — відбувається під дією блукаючих струмів на підземні споруди, в результаті робіт електричних залізниць, трамвайних ліній і інших агрегатів.

Методи захисту від корозійного руйнування металу

Основний спосіб захисту від корозійного руйнування металу — це створення захисних покриттів — металевих, неметалевих або хімічних.
металеві покриття.
металеве покриття наноситься на метал, який потрібно вберегти від корозійного руйнування, шаром іншого металу, стійкого до корозії в тих же умовах. Якщо металеве покриття зроблено з металу з більш негативним потенціалом (активніший), ніж захищається, то воно називається анодним покриттям. Якщо металеве покриття зроблено з металу з більш позитивним потенціалом (менш активний), ніж захищається, то воно називається катодних покриттям.
Наприклад, при нанесенні шару цинку на залізо, при порушенні цілісності покриття, цинк виступає як анода і буде руйнуватися, а залізо захищене до тих пір, поки не витратиться весь цинк. Цинкове покриття вважається в даному варіанті анодним.
катодних покриттям для захисту заліза, може, наприклад, бути мідь або нікель. При порушенні цілісності аналогічного покриття, валитися захищається метал.
неметалеві покриття.
Аналогічні покриття можуть бути неорганічні (цементний розчин, склоподібна маса) і органічні (високомолекулярні сполуки, лаки, фарби, бітум).
хімічні покриття.
У цьому варіанті захищається метал піддають хімічній обробці з метою утворення на поверхні плівки його сполуки, стійкою до корозії. Сюди відносяться:
оксидування — отримання стійких оксидних плівок (Al2O3, ZnO та ін.);
азотування — поверхню металу (сталі) наповнюють азотом;
воронение стали — поверхню металу взаємодіє з речовинами на основі органіки;
цементація — отримання на поверхні з металу його з’єднання з вуглецем.
Зміна складу технічного металу також сприяє підвищенню стійкості металу до корозії. У цьому варіанті в метал вводять такі сполуки, які повишаюту його корозійну стійкість.
Зміна складу корозійного середовища (Введення інгібіторів корозії або видалення домішок з навколишнього середовища) теж вважається засобом захисту металу від корозійного руйнування.
Електрохімічний захист грунтується на приєднання захищається споруди катода зовнішнього джерела постійного струму, завдяки чому воно стає катодом. Анодом служить металевий лом, який руйнуючись, оберігає споруду від корозійного руйнування.
протекторна захист — один з видів електрохімічного захисту — ось у чому.
До захищається спорудження приєднують пластини більш активного металу, який називається протектором. Протектор — метал з більш негативним потенціалом — вважається анодом, а захищається споруда — катодом. З’єднання протектора і споруди, що захищається провідником струму, призводить до руйнування протектора.

Корозія металів і її види

Хімічні і фізико-хімічні реакції, що виникають у момент взаємодії навколишнього середовища з металами і сплавами, в більшості випадків призводять до їх самостійного руйнування. Процес саморуйнування має власний термін — «корозія». Результатом корозії вважається значне погіршення параметрів металу, за рахунок чого вироби з нього швидко можуть поламатися. Кожен метал має ті якості, які дають змогу йому чинити опір руйнуванню. Корозійну стійкість або, як вона ще називається, хімічний опір матеріалу, вважається одним з найголовніших критеріїв, за якими робиться відбір металів і сплавів для виготовлення тих чи інших виробів.

Корозія металів і її види

Залежно від інтенсивності і тривалості корозійного процесу метал може бути підданий як часткового, так і повного руйнування. Взаємодія корозійної середовища та металу призводять до появи на поверхні з металу таких явищ, як окалина, оксидна плівка і іржа. Дані явища один від одного виділяються не тільки своїм зовнішнім виглядом, а ще й ступенем адгезії з поверхнею металів. Так, наприклад, в процесі окислення такого металу, як алюміній, його поверхня покриває плівка оксидів, що відрізняється високою міцністю. Завдяки цій плівці руйнівні процеси купіруються і не проникають в усередину. Якщо говорити про іржі, то результатом її впливу вважається освіту пухкого шару. Процес корозії в даному варіанті дуже швидко проникає у внутрішню структуру металу, що сприяє його швидкому руйнуванню.

Показники, за якими робиться класифікація корозійних процесів:

  • вид корозійної середовища;
  • умови і механізм протікання;
  • характер корозійних руйнувань;
  • вид додаткових впливів на метал.

По механізму корозійного процесу розрізняють як хімічну, так і до електрохімічної корозії металів і сплавів.
Хімічна корозія — це взаємодія металів з корозійної середовищем, в процесі якого зустрічається одноразова виконання окислення металу і відновлення окисного компонента середовища. Взаємодіючі між собою продукти не розділені просторово.

електрохімічна корозія — це взаємодія металів з корозійно-активним середовищем, що є розчин електроліту. Процес іонізації атомів металу, і до того ж процес відновлення окисного компонента цієї корозійної середовища протікають в різних актах. Електродний потенціал розчину електроліту має важливий вплив на швидкість цих процесів.

Залежно від типу агресивного середовища існує кілька типів корозії

Корозія металів і її види

атмосферна корозія собою являє саморуйнування металів в повітряній атмосфері, або в газовій атмосфері, що відрізняється підвищеною вологістю.

газова корозія — це корозія металів, що відбувається в газовій обстановці, при якому вміст вологості мінімально. Відсутність вологи в газовій обстановці не тільки одна вимога, що сприяє саморуйнування металу. Також корозія можлива і при високих температурах. Дуже часто можна зустріти даний варіант корозії в нафтохімічної та хімічної промисловості.

Радіаційна корозія собою являє саморуйнування металу під впливом на нього радіоактивного випромінювання різного ступеня інтенсивності.

Підземна корозія — це корозія, яка відбувається в грунтах та різноманітних грунтах.

Контактна корозія представляє вид корозії, появи якого сприяє контакт декількох металів, що відрізняються один від одного стаціонарними потенціалами в установленому електроліті.

біокоррозія — це корозія металів, що відбувається під впливом різних мікроорганізмів і їх діяльності.

Корозія струмом (зовнішнім і блукаючим) — ще 1 вид корозії металів. Якщо на метал діє струм від зовнішнього джерела, то це корозія зовнішнім струмом. Якщо ж вплив робиться із застосуванням блукаючого струму, то це корозія блукаючого струму.

корозійна кавітація собою являє процес саморуйнування металів, появі якого сприяє як ударне, так і корозійне вплив зовнішнього середовища.

Корозія під напругою собою являє корозію металу, основою появи якої є взаємодія корозійно-активного середовища і напруг механічного типу. Даний варіант корозії становить суттєву небезпеку для металоконструкцій, які схильні найсильнішим механічних навантажень.

Фреттинг-корозія — вид корозії металів, до якої призводить сукупність вібрації і вплив корозійної середовища. Щоб зробити менше ймовірність виникнення іржі при терті і вібрації, необхідно грунтовно підходити до вибору конструкційного матеріалу. Також необхідно застосовувати спеціальні покриття і якщо є можливість зробити менше показник тертя.

За характером руйнувань корозія розділяється на суцільну і виборчу

Постійна корозія повністю покриває поверхню металу. Якщо швидкість руйнувань на всій поверхні однакова, то це однорідна корозія. Якщо руйнування металу на різних його ділянках відбувається з різною швидкістю, то корозія називається нерівномірною.

виборча корозія має на увазі руйнування одного з елементів сплаву або ж однієї структурної складової.

районна корозія, що виявляється у вигляді окремо розкиданих по поверхні з металу плям, являє собою поглиблення різної товщини. Руйнування собою представляють раковини або точки.

підповерхнева корозія утворюється безпосередньо на поверхні з металу, потім активно проникає вглиб. Даний варіант корозії супроводжується розшаруванням виробів з металу.

межкристаллитная корозія проявляється в руйнуванні металу на межі зерен. За своїм виглядом металу її досить складно визначити. Однак дуже швидко змінюються показники міцності і м’якості металу. Вироби з нього стають крихкими. Найбільш небезпечний цей варіант корозії для хромистих і хромонікелевих видів стали, до того ж для алюмінієвих і нікелевих сплавів.

щілинна корозія утворюється на тих ділянках металів і сплавів, які знаходяться в різьбових кріпильних, досить різноманітних зазорах і під дуже різними прокладками.

Хімічні властивості металів. Корозія металів та захист від корозії. Хімія 10 клас

Як захистити та зберегти метал від корозії.За допомогою Таніну

Related Articles

Добавить комментарий

Back to top button