Как защитить металлы от коррозии?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЯМАЛО-НЕНЕЦКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ ДЕПАРТАМЕНТА ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОДА НОЯБРЬСКА

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение “ Средняя общеобразовательная школа №10 с углубленным изучением физики и технических дисциплин” муниципального образования город Ноябрьск (МБОУ “СОШ №10 с УИФиТД”)

Контрольная работа

Как защитить металлы от коррозии?

Выполнила:

Воробей Екатерина Юрьевна

Ноябрьск 2020



Паспорт проекта

Название проекта: «Как защитить металлы от коррозии?».

Учебная дисциплина: Физика.

Тип проекта: Индивидуальный, исследовательский.

Тип проекта по продолжительности выполнения: Длительный (продолжительность 2 года).

Цель проекта: Выяснить причину коррозии металлов и найти способы ее устранения.

Задачи проекта:

1. Изучить информацию о коррозии металлов.

2. Проанализировать причины.

3. Найти способ избежать либо замедлить коррозию металлов.

4. Сделать вывод.

Объект: Металлы.

Предмет: Возможность защиты металлов от коррозии.

Гипотеза: Если заблаговременно защищать металл от коррозии, срок службы детали продлится.

Методы исследования: Изучение и обобщение литературы, наблюдение, описание, работа с интернетом, сбор информации, эксперимент, анализ полученных данных.

Результат: Буклет.



Содержание

Введение

Глава 1. Теория

1.1 Что такое коррозия металлов?

1.2 Причины коррозии

1.3 Способы защиты металлов от коррозии

1.4 Почему нужно бороться с коррозией?

Глава 2. Практика

2.1 Получение эффекта коррозии

2.2 Исследование способов защиты металла от коррозии

Заключение

Список литературы и Интернет источники

Приложение



Введение

Окислительно-восстановительные процессы играют исключительно важную роль в современной технике. Одним из них является коррозия.

Коррозия - это процесс разрушения поверхности металлов под влиянием химического и электрохимического воздействия среды. По оценкам экспертов суммарный ущерб промышленно развитых стран от коррозии металлов достигает 4-5% национального дохода, что в России составляет примерно 0,2 триллиона долларов. В результате коррозии точные приборы могут полностью выйти из строя, ухудшаются электрические и магнитные свойства металлов, изменяются размеры сделанных из них деталей, нарушается герметичность аппаратов.

Таким образом, изучение металлов и их процессов становится необходимостью для дальнейшего развития, так как в них огромный потенциал, поэтому настоятельно рекомендуется отнестись к этой проблеме серьезно.

Моя задача состоит в том, чтобы выявить причины коррозии металлов и найти способы её устранения благодаря химии и физики.

Цель работы: выяснить причину коррозии металлов и найти способы ее устранения.

Задачи:

1. Изучить информацию о причине коррозии металлов.

2. Проанализировать собранную информацию.

3. Найти способ избежать либо замедлить коррозию металлов.

4. Сделать вывод.

Объект: Металлы.

Предмет: Возможность защиты металлов от коррозии.

Гипотеза: если заблаговременно защищать металл от коррозии, срок службы детали продлится.

Методы исследования: Изучение и обобщение литературы, наблюдение, описание, работа с интернетом, сбор информации, эксперимент, анализ полученных данных.

Результат: Буклет.



Глава 1. Теория

1.1 Что такое коррозия металлов?

Самое распространенное вещество в сплавах - это железо. Коррозия железа описывается следующим химическим уравнением:

Полученный в результате гидроксид железа и является той рыжей ржавчиной, коррозией, портящей предметы. Рассмотрим виды коррозии:

· Водородная коррозия. На металлических поверхностях практически не встречается (теоретически возможна).

· Кислородная коррозия. Аналогична водородной.

· Химическая. Реакция происходит из-за воздействия металла с каким-либо фактором (например, воздухом ) и протекает без образования электрохимических процессов. Так, после воздействия кислорода с поверхностью появляется оксидная пленка. На некоторых металлах такая пленка достаточно прочна и не только защищает элемент от разрушительных процессов, но и повышает его прочность (например, алюминий или цинк). На некоторых металлах такая пленка очень быстро разрушается, например, у натрия или калия. А большинство металлов разрушаются достаточно медленно (железо, чугун и т.д.).

· Электрохимическая коррозия железа. Данный вид ржавления происходит в средах, которые проводят электричество (проводники). Время разрушения различных материалов при электрохимических реакциях разное. Электрохимические реакции наблюдаются в случаях контакта металлов, которые находятся на расстоянии в ряду напряженности. Например, изделие изготовленное из стали, имеет медные напайки/крепления. При попадании воды на соединения медные части будут катодами, а сталь - анодом (каждая точка имеет свой электрический потенциал). Скорость протекания таких процессов зависит от количества и состава электролита. Для протекания реакций нужно наличие 2 разных металлов и электропроводящей среды. При этом разрушение сплавов прямо пропорционально зависит от силы тока. Чем больше ток, тем быстрее реакция, чем быстрее реакция, тем быстрее разрушение

1.2 Причины коррозии

Одна из главных причин - температура.

Даже во время подогрева воды для питья в устройствах для приготовления горячей воды происходят также дополнительные процессы коррозионного характера. Водопроводная вода содержит растворимые гидрокарбонаты кальция и магния, также при нормальных условиях оксид углерода содержится в питьевой воде, а под влиянием температуры часть гидрокарбонатов переходит в выпадающие в осадок нерастворимые карбонаты и оксид углерода с водой. Вызванная растворенным в воде свободным оксидом углерода коррозия металла, растет пропорционально его концентрации и может увеличиваться в присутствии растворенного кислорода.

Температура смачивающей железо жидкости заслуживает особого внимания, поскольку относящиеся к ней наблюдения в значительной мере касаются также теплоносителей систем отопления, т.е. воды и водяного пара. В целом повышение температуры обозначает подведение энергии, которая приводит к повышенной диссоциации, и в результате этого также увеличивается движение ионов. Это способствует общему увеличению скорости реакции, а, следовательно, увеличению скорости коррозии металла. Как при наличии кислорода, так и оксида углерода в горячей воде коррозия усиливается.



1.3 Способы защиты металлов от коррозии

Современная защита металлов от коррозии базируется на следующих методах:

· Анодная защита - покрытие металла более активным металлом.

· Катодная защита - защита менее активным металлом.

· Отделение металла от агрессивной среды (окраска, смазка, покрытие лаками, эмалями).

· Использование замедлителей коррозии - ингибиторов (нитрат натрия, хроматы стронция, свинца, цинка).

· Электрозащита - нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположном направлении. Защищаемую конструкцию присоединяют к катоду внешнего источника тока, а анод заземляют.

· Пассивация металлов - это образование на поверхности металла плотно прилегающего оксидного слоя, защищающего от коррозии.

· Изготовление сплавов, стойких к коррозии.

Таким образом, правильно выбранный защитный материал и правильно нанесенный на поверхность гарантирует на 80% то, что деталь не будет подвержена коррозии.

1.4 Почему нужно бороться с коррозией?

Вред, причиняемый коррозией, не сводится только к разрушению самих изделий или деталей из металлов. Кроме того, что при её воздействии приходят в негодность уже изготовленные предметы, пропадают усилия и труд людей, потраченные на производство. Основная причина расходов - это замена или ремонт деталей, вышедших из строя под влиянием этого процесса.

Многие люди порой не замечают рыжие пятна на вещах и продолжают с ними работать, а после окончательного разрушения приобретают новые. На самом деле это дополнительные траты бюджета. Согласно данным ООН, каждая страна в год теряет от 0,5 до 7-8% валового национального продукта из-за коррозии. Парадокс заключается в том, что менее развитые страны теряют меньше, чем развитые. А 30% всех выпускаемых стальных изделий на планете идет на замену проржавевшим.

Рисунок 1



Глава 2. Практика

2.1 Получение эффекта коррозии

Изучив собранную информацию о коррозии, я решила провести опыт по выявлению причин и условий появления ржавчины, а также по изучению способов защиты от воздействия коррозии. Исследование проводилось в течение недели, мне понадобилось:

· три прозрачных сосуда с крышками (три небольшие пластиковые бутылки);

· мыло;

· наждачная бумага;

· кипяченая и водопроводная вода;

· поваренная соль;

· изделия из железа с характерным металлическим блеском (гвозди 3 шт.).

Перед началом эксперимента гвозди необходимо помыть с мылом, для удаления слоя масла, который защищает их поверхность от ржавления. Когда гвозди высохнут, зачистить их поверхность наждачной бумагой и помыть кипяченой водой. Далее пронумеровать сосуды (№1, №2, №3).

Сосуд №1:

Полностью заполнить холодной кипяченой водой, положить гвоздь и плотно закройте крышкой.

Сосуд №2:

Заполнить наполовину холодной водопроводной водой. Положить гвоздь. Крышкой закрывать не нужно.

Сосуд №3:

Поместить одну столовую ложку поваренной соли, далее заполнить сосуд наполовину холодной водопроводной водой и хорошо перемешать, чтобы соль растворилась. Затем поместить гвоздь, крышкой закрывать не нужно.

При испарении воды из второго и третьего сосуда, доливать в них водопроводную воду.

2.2 Исследование способов защиты металла от коррозии:



После проведения эксперимента гвозди из сосудов выглядели так:



По результатам опыта, самыми эффективными средствами оказались:

· средство от ржавчины (в состав которого входят различные сильные кислоты: соляная, ортофосфорная, серная, кремниевая и другие)

· уксус (за счёт содержания в нём концентрированной уксусной кислоты, разъедающей ржавый налет)

· кетчуп (благодаря разбавленной уксусной кислоте, входящей в его состав).



Заключение

Таким образом, при выполнении исследовательской работы, мы выяснили, что коррозия - явление, приносящее не только экономический ущерб, но также отрицательно влияющее на здоровье человека, приносящее ему материальный ущерб и негативно отражающееся на состоянии окружающей среды.

Было обнаружено, что с процессом коррозии, то есть разрушением изделий из металла, мы сталкиваемся в повседневной жизни. В ходе исследований, выдвинутая нами гипотеза подтвердилась - коррозия действительно подконтрольна, зная процессы и причины её возникновения. Также, с помощью опытов выявилось, что защитить металлы от коррозии можно доступными народными средствами. В эпоху современной промышленности, проблема коррозии до сих пор остается актуальной.

Работая над проблемой, изучения условий появления ржавчины, я пришла к следующему выводу:

Ржавчина - налет на поверхности металла или сплавов, ведущий к их разрушению. коррозия металл химический ржавчина

Результаты практических опытов позволяют сказать:

Усиливают ржавление: вода, газы (например, кислород), поваренная соль, контакт с менее активным металлом;

замедляют ржавление: щелочи и соли, дающие щелочную среду.

Ржавление приносит не только экономический ущерб, но также отрицательно влияет на здоровье человека, приносит ему материальный ущерб и негативно сказывается на состоянии окружающей среды. Защитить металлы от коррозии можно доступными средствами.



Список литературы и Интернет источники

1) Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов / М.А. Шлугер, Ф.Ф. Ажогин, Е.А. Ефимов- М.: «Металлургия», 1981.

2) Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. -- М.: Сов. энцикл.: ОГИЗ, 1935--1940.

3) Юхневич Р., Валашковский Е. Техника борьбы с коррозией / Р. Юхневич, Е. Валашковский - пер.с польск/ Под ред. Сухотина А.М.- Л: Химия, 1978.

4) Ожегов С. И. Словарь русского языка / Под ред. С. П. Обнорского. -- М., 1949.



Приложение:

1)

2)



3)

4)

5)



6)

7)

8)



9)

Размещено на Allbest.ru