Корозія металу

Размещено на http://www.allbest.ru/

За звичайних умов метали можуть вступати в хімічні реакції з речовинами, що містяться в навколишньому середовищі, Ї киснем і водою. На поверхні металів з'являються плями, метал становиться крихким і не витримує навантажень. Це призводить до руйнування металевих виробів, на виготовлення яких було затрачено велику кількість сировини, енергію та багато людських зусиль.

Корозія металів -- процес автоматично-хімічного руйнування металів і сплавів при їх взаємодії з зовнішнім середовищем: повітрям, водою, розчинами електролітів тощо. До основних видів корозії за її механізмом відносять хімічну, електрохімічну, а також біологічну.

Корозією називають мимовільне руйнування металів і сплавів під впливом навколишнього середовища.

Яскравий приклад корозії Ї іржа на поверхні сталевих і чавунних виробів. Щорічно через корозію втрачають біля чверті всього виробленого у світі заліза. Витрати на ремонт або заміну суден, автомобілів, приладів і комунікацій, водопровідних труб у багато разів перевищують вартість металу, з якого вони виготовлені. Продукти корозії забруднюють навколишнє середовище і негативно впливають на життя та здоров'я людей.

Різновиди корозії.

Загальна (нерівномірна) корозія - це процес, що протікає на всій або на якій-небудь частині поверхні металу зі швидкістю 0,1 - 0,5 мм/рік. Результатом загальної корозії є суцільне руйнування поверхні металу або якої-небудь частини його поверхні, при цьому глибина проникнення корозії на одних ділянках може бути дещо більше, ніж на інших . Значно частіше поверхня металу піддається локальній корозії, характерною особливістю якої є висока швидкість руйнування металу на окремих ділянках, що досягає 1 - 10 мм/рік. Результатом локальної корозії є руйнування металу в глибину аж до появи наскрізних отворів, при цьому сусідні ділянки можуть практично не зачіпатися корозією

Основними видами локальної (місцевої) НКТ є:

- пітингова (виразкова) корозія; - корозія плямами; - корозія у вигляді борозенок (канавок); - корозія у вигляді плато; - мейза-корозія; - контактна корозія; - підплівкова корозія; - гальванічна корозія.

Хімічна корозія відбувається в середовищах, які не проводять електричного струму. Вона обумовлюється дією на метали неелектролітів (спирту, бензину, мінеральних масел тощо) і сухих газів (кисню, оксидів азоту, хлору, хлороводню, сірководню і ін.) при високій температурі (так звана газова корозія).

У результаті взаємодії металів із зовнішнім середовищем їх поверхня вкривається тонким шаром (плівкою) різних хімічних сполук (продуктів корозії): оксидів, хлоридів, сульфідів тощо. Інколи цей шар такий щільний, що крізь нього не може проникати агресивне середовище. В таких випадках з часом швидкість корозії зменшується, а то й зовсім припиняється. Наприклад, алюміній в атмосфері повітря кородує значно повільніше від заліза, хоч за своїми хімічними властивостями він активніший від заліза. Це пояснюється тим, що поверхня алюмінію вкривається суцільною, досить щільною і міцною оксидною плівкою, яка ізолює метал від доступу кисню, а оксидна плівка заліза, навпаки, є крихкою і ламкою, містить багато пор і тріщин, через що кисень повітря крізь неї легко проникає до поверхні заліза, і тим обумовлюється безперервне його руйнування.

Хімічна корозія відбувається в різних хімічних виробництвах. В атмосфері активних газів (водню, сірководню, хлору), в середовищі кислот, лугів, солей, а також у розплавах солей і інших речовин відбуваються специфічні реакції із залученням металевих матеріалів, із яких зроблені апарати, в яких здійснюється хімічний процес. Газова корозія відбувається при підвищених температурах. Під її вплив попадають арматура печей, деталі двигунів внутрішнього згоряння. Електрохімічна корозія відбувається, якщо метал міститься у будь-якому водному розчині.

Електрохімічна корозія більш поширена і завдає значно більшої шкоди, ніж хімічна. Вона виникає при контакті двох металів у середовищі водних розчинів електролітів. На відміну від хімічної електрохімічна корозія супроводжується переміщенням валентних електронів з одної ділянки металу на іншу, тобто виникненням місцевих електричних струмів внаслідок утворення на кородуючій поверхні так званих гальванічних пар.

Подвійний електричний шар на границі метал-електроліт

хімічний метал корозія захист

· При зануренні цинкової пластинки в кислоту атоми цинку з її поверхні поступово переходять у розчин у вигляді іонів Zn²⁺, а їхні валентні електрони залишаються на поверхні металу. Внаслідок цього на границі метал-електроліт утворюється подвійний електричний шар. Внутрішню обкладку цього шару утворюють негативні заряди надлишкових електронів (позначених знаком --), а зовнішню обкладку - позитивні заряди іонів цинку (позначених знаком +). Внаслідок взаємного притягування протилежних зарядів іони цинку, що переходять у розчин, розміщуються поблизу поверхні металу.

· Електрохімічна корозія у присутності вологи. Прикладом електрохімічної корозії в присутності вологи, повітря є процес кородування залізної конструкції з мідними заклепками. Коли така конструкція вкривається шаром вологи (розчином електроліту), то залізні і мідні ділянки її поверхні утворюють гальванічні пари. При цьому атоми заліза як більш активного металу переходять у розчин у вигляді двовалентних іонів Fe²⁺, а втрачені ними валентні електрони переміщаються на мідь і там приєднуються катіонами водню, відновлюючи їх до вільного водню.

Біокорозія.

· Біокорозія -- корозія, спричинена мікроорганізмами або продуктами їх життєдіяльності.

Ерозійна корозія.

· Спеціальний тип неоднорідної корозії пасивних металів, при якій утворюються заглиблення(ямки), що звичайно відбувається в присутності деяких йонів за певного позитивного електродного потенціалу відносно критичного потенціалу утворення ямок.

· Зупинити корозію неможливо, але її можна сповільнити. Існує багато способів захисту металів від корозії, але основним прийомом є запобігання контакту заліза з повітрям. Для цього металеві вироби фарбують, покривають лаком або вкривають шаром мастила. У більшості випадків цього достатньо, щоб метал не руйнувався протягом декількох десятків або навіть сотень років. Інший спосіб захисту металів від корозії електрохімічне покриття поверхні металу чи сплаву іншими металами, які є стійкими до корозії (нікелювання, хромування, оцинковування, сріблення й золотіння). У техніці дуже часто використовують спеціальні корозійностійкі сплави. Для уповільнення корозії металевих виробів у кислому середовищі також використовують спеціальні речовини Ї інгібітори. Інгібіторами можуть бути різні речовини: хромат натрію, дихромат калію, фосфат натрію тощо, а також желатин, клей та інші органічні речовини. Інгібітори сприяють утворенню на кородуючій поверхні металу міцної захисної плівки, внаслідок чого швидкість корозії може зменшуватись у десятки і сотні разів. Особливо важливу роль відіграють інгібітори при взаємодії металів з кислотами. Так, наприклад, коли додати деякі інгібітори до хлоридної кислоти, то її можна зберігати в стальній тарі, хоч хлоридна кислота з залізом взагалі реагує досить енергійно.

Методи боротьби з корозією.

1. Одержання стійких проти корозії сплавів (легування), що досягається шляхом додавання до основного металу інших елементів.

2. Захист виробів тонкими оксидними плівками (оксидування), що досягається зануренням їх у рідини певного складу чи нагріванням.

3. Зміна складу корозійного середовища, наприклад, шляхом введення в нього нейтралізуючих реактивів.

4. Поверхневий захист металу за допомогою різних захисних покриттів -- неметалевих (фарбами, лаком, емаллю) і металевих (оловом, хромом, нікелем, цинком та ін.).

Способи металевого покриття такі: занурення виробів у розплавлений метал; нанесення на поверхню деталей іншого розплавленого металу шляхом його розпилення особливим апаратом; електролітичне осадження металів та ін.

· Крім того, останнім часом стали широко застосовувати сплави з високими антикорозійними властивостями. Такі сплави одержують шляхом добавок до основного металу інших металів - нікелю, кобальту, хрому і ін. Прикладом антикорозійних сплавів може служити сталь із вмістом 15 - 20% Со. Така сталь цілком стійка до дії кислот. З неї виготовляють різну хімічну апаратуру.

Література

1. Деркач Ф. А. Хімія. -- Львів : Львівський університет, 1968. -- 312 с.

2. В. І. Алімов, З. А. Дурягіна. Корозія та захист металів від корозії. Донецьк-Львів: ТОВ «Східний видавничий дім». -- 2012. -- 328 с.

3.htps://uk.wikipedia.org/wiki/Корозія

4. Шидгер М. А. Коррозия и защита металлов / М. А. Шиндер, Ф. Ф. Ашогин, Е. А. Ефимов. - М.: Металлургия, 1981. - с. 358.

Размещено на Allbest.ru