Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа 33 г.Костромы Автор: Исаева Гульназ Чингиз-кызы. Руководитель: Верстина Елена Владиславовна

Борьба с разрушением металлов возникла одновременно с появлением первых металлических изделий. Ещё в древнем Египте 4-5 тысячелетий назад, чтобы предотвратить порчу предметов из металлов их покрывали природными смолами. Средневековые алхимики мечтали о получении нержавеющего железа. В двадцатых годах XIX в. электрохимическую коррозию изучают Г.Дэви и М.Фарадей. В 1935 г. А.И.Шултин объяснил коррозию как индивидуальных металлов, так и сплавов. В том же 1935 г. Я.В.Дурдин также высказал обоснованную мысль о растворении металлов в кислотах без наличия иностранных включений в них.Таким образом, советские ученые, в первую очереди Шултин и Дурдин, сформировали теорию электрохимической коррозии металлических материалов.

Цели и задачи: Цель: рассмотреть сущность, виды коррозии и способы защиты металлов, исследовать скорость коррозии железа в различных электролитах и в контакте с другими металлами. Задачи: рассмотреть сущность и виды коррозии металлов; оценить ущерб, наносимый коррозией металлов народному хозяйству; рассмотреть способы защиты от коррозии; исследовать влияние на скорость коррозии железа контакта с различными электролитами и с другими металлами; совершенствовать навыки использования компьютерных технологий для поиска и обработки информации; представить информацию и результаты исследований в виде презентации.

Коррозия- самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов, сопровождающийся изменениями их физико-химических свойств, в результате взаимодействия с окружающей средой. Коррозия сопровождается выделением энергии. Понятие «коррозия металлов» включает большую группу химических процессов, приводящих к разрушению металлов. Эти процессы резко отличаются друг от друга по внешним проявлениям, по условиям и средам в которых они протекают, а также по свойствам реагирующих металлов и образующихся продуктов реакции. Однако для их объединения имеются все основания т.к. не смотря на резкие отличия, все эти процессы имеют не только общий результат- разрушение металла, но и единую химическую сущность- окисление металла. Ме - пе Ме

Химическая(газовая) При химической коррозии электроны переходят непосредственно от металла к окислителю(кислород, пары воды, углекислый газ, оксид серы (IV)) 2Ме + О 2 2МеО 2 Fe + 3 Cl 2 = 2 FeCl 3 Электрохимическая процесс электрохимической коррозии представляет собой совокупность двух сопряженно протекающих реакций: окисление металла М М z+ + ze- восстановление Ох + ze- (Ох ze- ) где Ох – деполяризатор (окислитель), присоединяющий к себе электроны металла. В качестве деполяризатора могут выступать: кислород, растворенный в электролите, ионы водорода (Н+) и некоторых металлов. Коррозия железа кислородом воздуха, растворенным в воде.

Почвенная Атмосферная Жидкостная Газовая коррозия металлов в условиях атмосферы, а также любого влажного газа; наблюдается под конденсационными видимыми слоями влаги на поверхности металла (мокрая атмосферная коррозия) или под тончайшими невидимыми адсорбционными слоями влаги (влажная атмосферная коррозия). Особенностью атмосферной коррозии является сильная зависимость ее скорости и механизма от толщины слоя влаги на поверхности металла или степени увлажнения образовавшихся продуктов коррозии. В зависимости от жидкой среды бывает кислотная, щелочная, солевая, морская и речная. вид химической коррозии - взаимодействие металла с жидкой серой и нефтепродуктами, содержащими серу, вообще взаимодействие металлов с жидкостями, не являющимися электролитами. происходит при отсутствии конденсации влаги на поверхности. На практике такой вид коррозии встречается при эксплуатации металлов при повышенных температурах. это коррозия в газовой среде при высоких температурах. (жидкий металл, при горячей прокатке, штамповке и др.) это коррозия в жидких средах: как в растворах электролитов, так и в растворах не электролитов.

результат действия бактерий сопряжение разнородных электрохимических металлов в электропроводящей среде. одновременное воздействие коррозионной среды и механического напряжения. коррозия из-за структурной неоднородности металла Микробиологическая коррозия нержавеющей стали Микробиологическая Контактная Коррозия под напряжением Структурная Коррозия «белой жести» Питтинг у неметаллического включения

Сплошная коррозия Местная коррозия охватывает всю поверхность металла равномерная разрушение металла происходит с одинаковой скоростью по всей поверхности. неравномерная скорость коррозии на отдельных участках поверхности неодинакова. пятнами язвами точками поражения, не сильно углубленные в толщу металла. поражения, сильно углубленные в толщу металла. коррозия в виде точек иногда еле заметных глазу, но глубоко проникающих в металл.

I группа. Щелочные металлы Na, K, Li имеют наименьшую коррозионную стойкость. В побочной подгруппе находятся стойкие к коррозии металлы:Cu, Ag, Au. С увеличением порядкового номера коррозионная стойкость повышается. II группа. Металлы главной подгруппы малоустойчивы, с увеличением порядкового номера устойчивость к коррозии несколько снижается. Более устойчивы металлы побочной подгруппы: Zn, Cd, Hg. На их поверхности в присутствии кислорода образуются тонкие, прочные пленки оксидов, предохраняющие их от дальнейшего разрушения. III группа. Al - легко соединяется с кислородом, вследствие чего образуется тонкая, обладающая высокими защитными свойствами оксидная плёнка. Al пассивируется с поверхности в концентрированных азотной и серной кислотах. Пассивация обусловлена образованием на поверхности трудно растворимых соединений (пассиваторами чаще всего являются сильные окислители). IV группа. Sn, Pb – стойкие к коррозии металлы, благодаря прочным оксидным плёнкам. V,VI,VII,VIII группы. Металлы побочных подгрупп. V,Cr,Co, Mo, Ru, Pd, W, Os, Ir, Pt обладают высокой способностью к пассивации, а следовательно, большой коррозионной стойкостью. Наиболее устойчивы к коррозии металлы VIII группы, причем, чем больше порядковый номер, тем больше их устойчивость. Os, Ir, Pt - самые стойкие к коррозии. Fe наиболее известный и распространенный металл, пассивируется концентрированной азотной и холодной серной кислотами.

Прямой (потери металла) Потери металла от коррозии в мире составляют 30 % от его годового производства. 10% прокорродировавшего металла (в виде ржавчины) теряется безвозвратно. Россия ежегодно теряет такую массу металла, которая равна годовой продукции крупного металлургического комбината Косвенный (выход из строя приборов, конструкций, оборудования) Ремонт, предотвращение аварий. Около 70% ремонтов трубопроводов и резервуаров и около 30 % ремонтов кабелей и насосов, строений и механизмов вызываются коррозией. Ущерб Оценка затрат, связанных с коррозией, приводят к выводу, что общие годовые расходы на борьбу с последствиями коррозии составляют 3 – 4 % валового национального продукта.

Анодная (протекторная) присоединение более активного металла(протектора). Металл основного оборудования защищен за счет процесса окисления протектора. Например, в паре Zn-Fе защищено железо, в паре Sn-Cu защищена медь. Катодная Металлическая поверхность соединяется с отрицательными полюсами источника постоянного тока. Положительный полюс присоединяется к вспомогательному металлу, который помещен в ту же среду. Поверхность основного металла больше защищена, а вспомогательный металл больше окисляется.

Металлические покрытия Защита металла менее Активным металлом(Cr,Ag,Au), или более активным металлом (Zn, Sn) Неметаллические покрытия ( окраска, смазка, покрытие лаками, эмалями). Стеклокристаллические покрытия, отличаются стойкостью и способностью работать при более высокой, чем металлы, температуре. Защита в оцинкованном железе. Химические покрытия. Оксидирование, азотирование, цементация (науглероживание)

Легирование Легирование металлов, т.е. получение сплавов (добавление в сплав Cr, Ni, Mo, W, V, Mn). Ингибиторы Замедлители коррозии. Чаще это органические вещества или неорганические соли (дихроматы, сода, фосфаты, силикаты) Пассивация Пассивация- это образование на поверхности металла плотно прилегающего слоя, защищающего от коррозии. Например, железо пассивируют погружением изделия в концентрированную азотную кислоту. Обработка среды Удаление веществ, вызывающих коррозию (деаэрация – удаление кислорода).

Стакан 1. Железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленно, так как вода слабый электролит. Химическая коррозия Стакан 2. Химическая коррозия. NaCl увеличивает скорость коррозии. 4 Fe + 3 O H 2 O = 2 Fe 2 O 3 H 2 O Стакан 3. Железный гвоздь в контакте с медной проволокой опустили в раствор NaCl.Скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. NaCl- сильно коррозионная среда для Fe,особенно если Fe находится в контакте с менее активным металлом- Cu. Электрохимическая коррозия. А(+): Fe 0 – 2e = Fe 2+ K(-)(Cu): 2H + +2e = H 2 Стакан 4. Электрохимическая коррозия.Идёт коррозия Zn,так как Fe контакте с более активным металлом даже в сильно коррозионной среде- растворе NaCl- не корродирует, остаётся защищенным до тех пор, пока не про корродирует весь Zn. А(+): Zn 0 – 2e = Zn 2+ K(-)(Fe): 2H + +2e = H 2 Стакан 5. Железный гвоздь опущен в раствор NaCl, к которому добавили NaOH.Коррозия практически отсутствует. Следовательно NaOH замедляет коррозию (ингибитор).

В процессе эксплуатации металлы подвергаются влиянию повышенных температур, давления, сильно агрессивных сред, что приводит к коррозии – разрушению металлов. Ущерб, наносимый коррозией, составляет 3 – 4 % валового национального дохода. Борьба с коррозией, усовершенствование старых и изобретение новых способов защиты металлов – одна из важнейших задач. Для успешной защиты металлов, в т.ч. и в бытовых условиях, необходимо знать сущность протекающих процессов коррозии. В процессе исследования влияния электролита и металла, соприкасающегося с железом, на скорость его коррозии, выяснено, что процессы химической коррозии в среде слабого электролита – воды, протекают медленно, а в среде сильного электролита – хлорида натрия, очень быстро. Гидроксид натрия замедлят процессы коррозии железа, являясь ингибитором. Соприкосновение с более активным металлом защищает железо от коррозии, а с менее активным – увеличивает скорость его разрушения.