Для защиты современного автомобиля от коррозии используют комплекс методов

Тема:Коррозия металлов

Кор­ро­зи­ей на­зы­ва­ют раз­ру­ше­ние ме­тал­лов под вли­я­ни­ем ок­ру­жа­ю­щей сре­ды в ре­зуль­та­те хи­ми­че­ско­го или элек­тро­хи­ми­че­ско­го вза­и­мо­дей­ствия с ней.

Раз­ли­ча­ют два ви­да кор­ро­зии: хи­ми­че­скую и элек­тро­хи­ми­че­скую.

Хи­ми­че­ская кор­ро­зия обу­слов­ле­на вза­и­мо­дей­стви­ем ме­тал­лов с су­хи­ми га­за­ми или жид­ко­стя­ми, не яв­ля­ю­щи­ми­ся элек­тро­ли­та­ми.

Ме­ха­низм хи­ми­че­ской кор­ро­зии сво­дит­ся к диф­фу­зии ато­мов или ионов ме­тал­лов сквозь по­сте­пен­но уплот­ня­ю­щу­ю­ся плен­ку про­дук­тов кор­ро­зии и встреч­ной диф­фу­зии ато­мов или ионов кис­ло­ро­да (хи­ми­че­ское окис­ле­ние):

 

Коррозия металла

При­ме­ром хи­ми­че­ской га­зо­вой кор­ро­зии яв­ля­ет­ся вза­и­мо­дей­ствие ме­тал­лов при вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ре с кис­ло­ро­дом и дру­ги­ми га­зо­об­раз­ны­ми ак­тив­ны­ми сре­да­ми: H₂S, SO₂, га­ло­ге­на­ми, CO₂ и др.

Элек­тро­хи­ми­че­ская кор­ро­зия — раз­ру­ше­ние ме­тал­ла при кон­так­те двух раз­но­род­ных ме­тал­лов в при­сут­ствии элек­тро­ли­та.

Ме­ха­низм элек­тро­хи­ми­че­ской кор­ро­зии ос­но­ван на об­щих за­ко­но­мер­но­стях галь­ва­ни­че­ских эле­мен­тов. Крат­ко рас­смот­рим прин­цип дей­ствия галь­ва­ни­че­ско­го эле­мен­та.

Галь­ва­ни­че­ский эле­мент — это эле­мент, вы­ра­ба­ты­ва­ю­щий элек­три­че­ский ток в ре­зуль­та­те окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ных про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих на элек­тро­дах, ко­то­рые пред­став­ля­ют со­бой ме­тал­лы, раз­ные по хи­ми­че­ской ак­тив­но­сти.

В кри­стал­ли­че­ской струк­ту­ре ме­тал­лов су­ще­ству­ет рав­но­ве­сие меж­ду ато­ма­ми ме­тал­ла, иона­ми и элек­тро­на­ми:

 

Ме­тал­ли­че­ские свой­ства вы­ра­же­ны тем силь­нее, чем боль­ше кон­цен­тра­ция сво­бод­ных элек­тро­нов.

При опус­ка­нии ме­тал­ла в во­ду или в рас­твор соб­ствен­ной со­ли часть ионов ме­тал­ла пе­ре­хо­дит в рас­твор под дей­стви­ем по­ляр­ных мо­ле­кул во­ды или ани­о­нов со­от­вет­ствен­но. В ре­зуль­та­те та­ко­го пе­ре­хо­да рас­твор в не­по­сред­ствен­ной бли­зо­сти к ме­тал­лу за­ря­жа­ет­ся по­ло­жи­тель­но, ме­талл — от­ри­ца­тель­но.

Бла­го­да­ря от­ри­ца­тель­но­му за­ря­ду на ме­тал­ле к не­му бу­дут при­тя­ги­вать­ся пе­ре­шед­шие в рас­твор по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ные ио­ны. На­сту­па­ет ди­на­ми­че­ское рав­но­ве­сие. Воз­ни­ка­ет двой­ной элек­три­че­ский слой меж­ду ме­тал­лом и окру­жа­ю­щей сре­дой, в ре­зуль­та­те уста­нав­ли­ва­ет­ся раз­ность по­тен­ци­а­лов, ко­то­рую на­зы­ва­ют элек­трод­ным по­тен­ци­а­лом ме­тал­ла:

 

Воз­ник­но­ве­ние элек­три­че­ско­го то­ка в галь­ва­ни­че­ском эле­мен­те свя­за­но с раз­лич­ной кон­цен­тра­ци­ей сво­бод­ных элек­тро­нов в ме­тал­лах и стрем­ле­ни­ем к ее вы­рав­ни­ва­нию при кон­так­те меж­ду ни­ми:

 

Элек­трод, от­да­ю­щий элек­тро­ны (про­цесс окис­ле­ния), на­зы­ва­ют ано­дом; элек­трод, при­ни­ма­ю­щий элек­тро­ны (про­цесс вос­ста­нов­ле­ния), — ка­то­дом. Ано­дом яв­ля­ет­ся бо­лее ак­тив­ный ме­талл. Анод, как пра­ви­ло, раз­ру­ша­ет­ся (так как элек­тро­ны пе­ре­те­ка­ют к ка­то­ду, а ио­ны ухо­дят в рас­твор).

Про­цес­сы в галь­ва­ни­че­ских эле­мен­тах при­ня­то за­пи­сы­вать в ви­де схем; на­при­мер:

(−) Zn | ZnSO₄ | CuSO₄ | Cu (+)

На элек­тро­де из цин­ка (ано­де), по­гру­жен­ном в рас­твор со­ли ZnSO₄, про­ис­хо­дит про­цесс окис­ле­ния:

Zn − 2 e ⁻ = Zn²⁺

На элек­тро­де из ме­ди (ка­то­де), по­гру­жен­ном в рас­твор со­ли CuSO₄, про­ис­хо­дит про­цесс вос­ста­нов­ле­ния:

Cu²⁺ + 2 е ⁻ = Cu⁰

Од­но­вре­мен­но часть ионов SO²⁻₄ пе­ре­хо­дит по элек­три­че­ско­му мо­сти­ку в со­суд с рас­тво­ром ZnSO₄.

Не­об­хо­ди­мо об­ра­тить вни­ма­ние на то, что у галь­ва­ни­че­ских эле­мен­тов от­ри­ца­тель­ный элек­трод на­зы­ва­ют ано­дом, по­ло­жи­тель­ный — ка­то­дом. В слу­чае элек­тро­ли­за на­зва­ние элек­тро­дов об­рат­ное: от­ри­ца­тель­ный элек­трод на­зы­ва­ют ка­то­дом (со­еди­нен с от­ри­ца­тель­ным по­лю­сом), по­ло­жи­тель­ный — ано­дом (со­еди­нен с по­ло­жи­тель­ным по­лю­сом).

На­зва­ние элек­тро­да обу­слов­ле­но про­цес­сом, про­те­ка­ю­щим на нем (на ка­то­де — вос­ста­нов­ле­ние, на ано­де — окис­ле­ние).

При ра­бо­те галь­ва­ни­че­ской па­ры кор­ро­ди­ру­ет (раз­ру­ша­ет­ся) бо­лее ак­тив­ный ме­талл.

Рас­смот­рим при­ме­ры элек­тро­хи­ми­че­ской кор­ро­зии.

При дей­ствии сер­ной кис­ло­ты на тех­ни­че­ский цинк, со­дер­жа­щий при­месь же­ле­за, на по­верх­но­сти цин­ка воз­ни­ка­ет мно­же­ство мик­ро­галь­ва­ни­че­ских эле­мен­тов:

Zn | H₂SO₄ | H₂ | Fe

Ано­дом в этом эле­мен­те бу­дет цинк, ка­то­дом — же­ле­зо.

На ано­де про­те­ка­ет про­цесс:

Zn − 2 e ⁻ = Zn²⁺ (окис­ле­ние)

на ка­то­де:

2H⁺ + 2 e ⁻ = H₂ (вос­ста­нов­ле­ние)

Рас­смот­рен­ный при­мер от­но­сит­ся к кор­ро­зии в кис­лой сре­де. По-дру­го­му про­те­ка­ет про­цесс кор­ро­зии в ней­траль­ной сре­де. Окис­ли­те­лем в ней­траль­ной сре­де бу­дут не ио­ны во­до­ро­да, а мо­ле­ку­лы кис­ло­ро­да, рас­тво­рен­но­го в во­де, ко­то­рые на ка­то­де пре­вра­ща­ют­ся в ио­ны ОH⁻.

При кор­ро­зии тех­ни­че­ско­го же­ле­за во влаж­ном воз­ду­хе про­те­ка­ют сле­ду­ю­щие ре­ак­ции:

· на ано­де

2Fe − 4 e ⁻ = 2Fe²⁺

про­дук­том ре­ак­ции яв­ля­ет­ся гид­рок­сид же­ле­за(II);

· на ка­то­де

O₂ + 2H₂O + 4 e ⁻ = 4ОH⁻

Гид­рок­сид же­ле­за(II) в при­сут­ствии во­ды и кис­ло­ро­да воз­ду­ха пе­ре­хо­дит в гид­рок­сид же­ле­за(III):

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

При­чи­ной элек­тро­хи­ми­че­ской кор­ро­зии яв­ля­ют­ся глав­ным об­ра­зом за­гряз­не­ния, при­ме­си, со­дер­жа­щи­е­ся в ме­тал­ле, или не­од­но­род­ность его по­верх­но­сти. Элек­тро­ли­том мо­жет быть влаж­ный воз­дух, в ко­то­ром при­сут­ству­ют рас­тво­рен­ные га­зы — CO₂, SO₂ и др.

На­ли­чие элек­тро­галь­ва­ни­че­ских пар и элек­тро­ли­та обу­слов­ли­ва­ет об­ра­зо­ва­ние галь­ва­ни­че­ских эле­мен­тов.

Ано­дом яв­ля­ют­ся ча­сти­цы ме­тал­ла, ка­то­дом — за­гряз­не­ния, при­ме­си. На ка­то­де идет раз­ряд­ка ионов во­до­ро­да или про­те­ка­ет про­цесс вос­ста­нов­ле­ния кис­ло­ро­да, рас­тво­рен­но­го в элек­тро­ли­те (в за­ви­си­мо­сти от рН сре­ды элек­тро­ли­та). Анод раз­ру­ша­ет­ся.

Кор­ро­зия при­но­сит боль­шой вред на­род­но­му хо­зяй­ству: те­ря­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство ме­тал­ла, пор­тят­ся и вы­хо­дят из строя ме­тал­ли­че­ские кон­струк­ции, по­это­му во­про­сам за­щи­ты ме­тал­лов от кор­ро­зии при­да­ет­ся огром­ное зна­че­ние.

Спо­со­бы за­щи­ты от кор­ро­зии мно­го­об­раз­ны. Ос­нов­ные из них сле­ду­ю­щие:

· на­не­се­ние за­щит­ных по­кры­тий;

· из­ме­не­ние со­ста­ва сре­ды;

· при­ме­не­ние элек­тро­хи­ми­че­ских ме­то­дов;

· при­ме­не­ние спла­вов.

Ос­нов­ной ме­тод борь­бы с кор­ро­зи­ей — это изо­ля­ция ме­тал­ла от агрес­сив­ной сре­ды с по­мо­щью раз­лич­ных по­кры­тий.

Боль­шое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли не­ме­тал­ли­че­ские по­кры­тия: ла­ки, крас­ки, эма­ли, плен­ки. Ча­сто ме­талл по­кры­ва­ют дру­ги­ми ме­тал­ла­ми, бо­лее кор­ро­зи­он­но-стой­ки­ми. При на­ру­ше­нии по­кры­тия об­на­жа­ет­ся часть за­щи­ща­е­мо­го ме­тал­ла, и он всту­па­ет в кон­такт с внеш­ней сре­дой. Это вы­зы­ва­ет кор­ро­зию вслед­ствие об­ра­зо­ва­ния галь­ва­ни­че­ско­го эле­мен­та.

При­чем раз­ру­шать­ся бу­дет бо­лее ак­тив­ный ме­талл. На­при­мер, при кор­ро­зии оцин­ко­ван­но­го же­ле­за про­ис­хо­дят сле­ду­ю­щие про­цес­сы:

 

По­сколь­ку цинк — бо­лее ак­тив­ный ме­талл и яв­ля­ет­ся в дан­ном галь­ва­ни­че­ском эле­мен­те ано­дом, он бу­дет раз­ру­шать­ся, а же­ле­зо бу­дет со­хра­нять­ся до тех пор, по­ка не раз­ру­шит­ся весь за­щит­ный слой цин­ка. По­кры­тие бо­лее ак­тив­ным ме­тал­лом на­зы­ва­ют анод­ным. Ме­тал­лы ме­нее ак­тив­ные, чем за­щи­ща­е­мые ме­тал­лы, об­ра­зу­ют ка­тод­ные по­кры­тия. Так, оло­во, на­не­сен­ное на же­ле­зо, об­ра­зу­ет ка­тод­ное по­кры­тие (лу­же­ное же­ле­зо). При на­ру­ше­нии за­щит­но­го слоя кор­ро­зии бу­дет под­вер­гать­ся са­мо же­ле­зо, так как же­ле­зо в дан­ном слу­чае яв­ля­ет­ся ано­дом, а оло­во — ка­то­дом:

При­ме­ня­ет­ся про­ти­во­кор­ро­зи­он­ная за­щи­та, ос­но­ван­ная на хи­ми­че­ском из­ме­не­нии по­верх­но­сти ме­тал­ла: ок­си­ди­ро­ва­ние, ано­ди­ро­ва­ние, во­ро­не­ние, фос­фа­ти­ро­ва­ние.

Ис­поль­зу­ют и та­кой ме­тод за­щи­ты ме­тал­лов от кор­ро­зии, как из­ме­не­ние со­ста­ва сре­ды. Он за­клю­ча­ет­ся в уда­ле­нии вред­ных при­ме­сей из окру­жа­ю­щей ме­талл сре­ды; на­при­мер, уда­ле­ние со­лей и кис­ло­ро­да из во­ды, ис­поль­зу­е­мой в па­ро­вых кот­лах.

Для защиты современного автомобиля от коррозии используют комплекс методов

 

 

Ши­ро­ко при­ме­ня­ют элек­тро­хи­ми­че­ские ме­то­ды за­щи­ты от кор­ро­зии. Раз­ли­ча­ют ка­тод­ную за­щи­ту и про­тек­тор­ную.

Ка­тод­ная за­щи­та со­сто­ит в том, что вся по­верх­ность со­ору­же­ния ис­кус­ствен­но де­ла­ет­ся ка­то­дом (при­со­еди­не­ние к ка­то­ду внеш­не­го ис­точ­ни­ка то­ка).

Про­тек­тор­ная за­щи­та со­сто­ит в том, что к за­щи­ща­е­мой ме­тал­ли­че­ской кон­струк­ции при­креп­ля­ют ку­сок или пла­стин­ку бо­лее ак­тив­но­го ме­тал­ла (этот ме­талл раз­ру­ша­ет­ся, за­щи­щая кон­струк­цию). Этим ме­то­дом за­щи­ща­ют дни­ща ко­раб­лей, тру­бы, ка­бе­ли.

И, на­ко­нец, мно­гие спла­вы (спла­вы с хро­мом, мо­либ­де­ном, ни­ке­лем) об­ла­да­ют зна­чи­тель­ной стой­ко­стью про­тив кор­ро­зии.

  Схема:

1.Коррозия- это……

2.Виды коррозии-

3.Меры защиты от коррозии