Основные методы защиты металлов от коррозии

Одним из основных способов является нанесение защитных покрытий на изделия. Защитные покрытия - слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий для предохранения их от коррозии. Защитные покрытия делятся на неметаллические неорганические (оксидные, фосфатные, хроматные), неметаллические органические (лакокрасочные и полимерные) и металлические покрытия. Покрытия неметаллические неорганические и органические механически защищают металлы от коррозии, изолируя их от контакта с внешней средой.

Металлические покрытия по характеру защитного действия делятся на анодные и катодные.

а) анодным называется покрытие, стандартный потенциал которого меньше, чем у защищаемого металла. При нарушении слоя анодного покрытия возникают коррозионные Г.Э., в которых металл покрытия играет роль анода и корродирует, а на защищаемом металле - катоде - восстанавливается окислитель. Например, для железа j⁰(Fe²⁺/Fe) = -0,44B анодными будут покрытия – цинк, j⁰(Zn²⁺/Zn) =-0,76В, хром (j⁰(Cr³⁺/Cr) = -0,71В)

б) катодным называется покрытие, стандартный потенциал которого больше, чем у защищаемого металла. При нарушении катодного покрытия образуется ГЭ, в котором металлическое покрытие будет катодом, а защищаемый металл – анодом.

Например, катодные покрытия для меди (j ⁰ (Сu²⁺/Сu) = +0,337В) - серебро (j ⁰ (Ag⁺/Ag) = 0,799B, золото (j ⁰(Au⁺/Au) = 1,68B).

Протекторная защита - к изделию присоединяют металл или сплав, потенциал которого значительно меньше потенциала изделия. Такие металлы или сплавы называются протекторами, чаще всего это Al, Mg, Zn. В коррозионной среде металл протектора растворяется, а на защищаемом металле протекают катодные процессы.

Пример 10 Подберите протектор для защиты изделия из сплава Sn-Pb от коррозии в водном растворе с рН = 1; Составьте уравнения процессов коррозии.

Решение Поскольку j ⁰ (Sn²⁺/Sn) = -0,14B < j ⁰(Pb²⁺/Pb) = -0,126B, то анодом при коррозии будет олово. Следовательно, потенциал протектора должен быть меньше потенциала олова.; выбираем в качестве протектора марганец. j ⁰ (Mn²⁺/Mn)< j ⁰(Sn²⁺/Sn) = -0,126B.Следовательно, анодом теперь будет протектор –Mn, а на сплаве будут протекать катодные процессы. Рассчитаем потенциалы водородного j (2Н⁺/Н₂) = -0,059рН =-0,059·1 = -0,059В и кислородного j (О₂/Н⁺) = 1,213 –0,059·1 =1,154В) электродов. Поскольку j ⁰(Mn²⁺/Mn) < j(H₂) < j (O₂), то процесс коррозии будет протекать с водородной и кислородной деполяризацией.

Электродные процессы:

Анодный: А(Mn): Mn – 2e® Mn²⁺ х3

Катодный К(Sn-Pb): 2H⁺ + 2e ®H₂ - водородная деполяризация

O₂ + 4H⁺ +4e ® H₂O - кислородная деполяризация

Суммарный процесс: 3Mn + 6H⁺ + O₂ ® 3Mn²⁺ =H₂ + H₂O

3.4. ЗАДАЧИ.

61. Медный кабель находится в свинцовой оболочке. Среда – влажный воздух с рН = 7. Что будет корродировать, при нарушении оболочки? Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции коррозии. Составьте схему коррозионного Г.Э.

62. Определите, какой из металлов: никель, кадмий или марганец является протектором для конструкции из железа. Опишите электродные и суммарный процессы коррозии во влажной среде с рН = 8.

63 Определите, какой металл будет растворяться при коррозии сплава никель-кобальт в растворе щелочи с рН =12. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции.

64. Деталь из латуни (сплав медь-цинк) помещена в раствор с рН = 11. С какой деполяризацией будет протекать коррозия? Напишите уравнения электродных и суммарного процессов коррозии. Будут ли при коррозии протекать побочные процессы?

65. Подберите анодное покрытие для серебра. Определите, с какой деполяризацией будет протекать коррозия при нарушении покрытия во влажной среде с рН = 5. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции коррозии.

66. Деталь из сплава хром-никель находится в щелочном растворе с рН = 10, кислород отсутствует. Какой из компонентов сплава будет растворяться при коррозии. Составьте уравнения электродных процессов, нарисуйте схему коррозионного Г.Э.

67. Составьте уравнения электродных процессов и суммарной реакции, происходящих при атмосферной коррозии (рН = 7) луженого железа и луженой меди в случае нарушения целостности покрытия.

68. Будет ли корродировать деталь из сплава кадмий-олово в 0,001М растворе серной кислоты в отсутствии кислорода? Опишите уравнения электродных процессов, если коррозия возможна.

69. Можно ли хранить в контакте магний и алюминий во влажной среде с рН = 7? Ответ мотивируйте.

70. Алюминиевые детали изделия склепаны медными заклепками. Какие процессы происходят в местах контакта алюминия и меди в морской воде с рН = 6,5?

71. Подберите катодное и анодное покрытия для кобальта. Опишите процессы коррозии в кислой среде с рН = 2 в присутствии кислорода при нарушении целостности катодного и анодного покрытий.

72. В контакте с каким из металлов: цинком, кобальтом, медью кадмий будет корродировать? Напишите уравнения электрохимической коррозии в кислой среде с рН = 5.

73. Возможна ли коррозия серебра в средах: а) с рН = 2, б) с рН =12. Опишите процессы коррозии, нарисуйте схему коррозионного Г.Э.

74. Какой из металлов: медь или никель – будет корродировать в растворе соляной кислоты с концентрацией С = 0,001М в отсутствии кислорода. Напишите электродные реакции и суммарный процесс коррозии. Нарисуйте схему коррозионного Г.Э.

75. Напишите электродные реакции и суммарные процессы коррозии железа во влажной среде с рН = 5

а) в присутствии кислорода, б) без кислорода.

76. Магний корродирует в растворе хлорида натрия при контакте раствора с воздухом. Напишите электродные реакции и суммарный процесс коррозии, если рН = 7.

77. Для какого из металлов: цинка, марганца или олова кадмий может служить протектором при защите от коррозии в водном растворе с рН = 10.Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции коррозии. Составьте схему коррозионного Г.Э.

78. Каким покрытием является хром – катодным или анодным – по отношению к алюминию. Какой из металлов будет корродировать в случае нарушения поверхностного слоя покрытия в атмосфере влажного воздуха с рН = 6,5. Составьте схему коррозионного Г.Э.. Напишите уравнения электродных процессов при коррозии.

79. Изделие из хрома, спаянного со свинцом, находится в водном растворе с рН = 10. Опишите электродные процессы и суммарную реакцию процесса коррозии изделия. Подберите к изделию протектор.

80. Какой из перечисленных металлов: золото, медь, серебро, - будет разрушаться в атмосфере влажного воздуха при рН = 7. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции для коррозии этого металла. Составьте схему коррозионного Г.Э. Подберите для этого металла анодное покрытие.

81. Какие из приведенных металлов:Fe, Pb, Sn, Cu, будут корродировать в водных средах в отсутствии кислорода:а) рН = 2; б) рН =7. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции металла в кислой среде.

82 Приведена схема коррозионного гальванического элемента в растворе серной кислоты при нарушении целостности хромового покрытия на железе.

| H₂SO₄, 0,01M |

A(Cr) | | Fe(K)

| Ox -? |

Определите, с какой деполяризацией будет протекать процесс. Напишите уравнения процессов коррозии и укажите деполяризаторы процесса.

83. Подберите анодное покрытие для сплава олово-никель. Напишите электродные процессы и суммарную реакцию коррозии во влажном воздухе при рН = 6 в случае нарушения целостности покрытия. Составьте схему образующегося коррозионного гальванического элемента.

84. В контакте находятся серебро и свинец. Какой из металлов будет корродировать и с какой деполяризацией в растворе с рН = 12. Напишите уравнения коррозионного процесса. Составьте схему коррозионного Г.Э.

85. Каким является цинковое покрытие на меди – катодным или анодным. Опишите процессы коррозии в щелочном растворе с рН = 8 при нарушении покрытия. Составьте схему коррозионного Г.Э.

86. Никель покрыт золотом и находится в растворе соляной кислоты. Коррозия никеля происходит при нарушении целостности покрытия в результате работы гальванического коррозионного элемента: опишите процессы коррозии и составьте схему коррозионного Г.Э.

87. Подберите к олову катодное и анодное покрытия. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции во влажном воздухе с рН = 4,5: а) при нарушении целостности катодного покрытия; б) при нарушении целостности анодного покрытия.

88. Какой из металлов(никель, железо, алюминий) может быть протектором от коррозии кадмия в растворе с рН = 10. Напишите уравнения протекающего процесса коррозии с выбранным протектором. Составьте схему коррозионного Г.Э.

89. Какие металлы (железо, олово, медь, серебро, цинк) будут разрушаться в воде (рН = 7), из которой удален кислород? Для одного из корродирующих металлов напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции коррозии. Составьте схему коррозионного Г.Э.

90. Напишите уравнения электродных реакций и суммарного процесса коррозии кобальта в водном растворе с рН =3: а) в присутствии кислорода, б) в отсутствии кислорода. Составьте схемы коррозионных Г.Э.