Коррозия металла сообщение по химии 9 класс кратко

Коррозия металла сообщение по химии 9 класс кратко Коррозия металла сообщение по химии 9 класс кратко

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 409.

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 409.

Процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов называется коррозией металлов. Коррозия возникает при контакте с веществами окружающей среды. Латинское слово corrosio означает «разъедать».

Коррозия – результат взаимодействия металла с веществами-окислителями, к которым относятся кислород, водород, кислоты, щёлочи. Основной характеристикой коррозии является окислительно-восстановительная реакция. Металл при коррозии окисляется, восстанавливая окислительный компонент среды.

Рис. 1. Коррозия.

Условиями для образования коррозии являются:

  • наличие металла – простого или сложного вещества (сплава);
  • наличие коррозионной среды – активных веществ, находящихся вокруг металла и воздействующих на его поверхность;
  • продолжительный период времени.

Ржавчина – оксид или гидроксид железа (III) – образуется на железосодержащих изделиях и имеет рыжий цвет. Предметы из меди при коррозии приобретают зеленоватый оттенок. Это многослойная патина, верхний слой которой состоит из карбоната меди (II).

Коррозия металла сообщение по химии 9 класс краткоРис. 2. Патина.

Коррозия классифицируется по нескольким признакам. Классификация приведена в таблице.

Признак Вид Описание
Участки поражения Равномерная Захватывает всю металлическую поверхность
Язвенная (местная) Охватывает часть поверхности
Точечная (питтинг) Глубоко поражает отдельные участки
Механизм протекания Химическая Протекает под действием химических веществ в отсутствии электролитов. Может происходить на воздухе (газовая коррозия) и в водной среде (жидкостная коррозия). Под действием коррозионной среды металл окисляется, на поверхности образуются сульфидные, оксидные и другие плёнки, а коррозионные вещества восстанавливаются. Выделяют кислородную химическую коррозию и водородную деполяризацию
Электрохимическая Протекает в присутствии электролита – проводящего ток вещества в растворах или в расплавах. Может происходить в грунте, море, атмосфере. Состоит из анодного и катодного процессов, взаимосвязанных между собой и протекающих одновременно. При анодном процессе металл окисляется, при катодном происходит восстановление окислителя, находящегося в растворе (расплаве)
Тип агрессивной среды Атмосферная Происходит во влажной атмосфере
Газовая Протекает в отсутствии влаги
Грунтовая Происходит в кислых и щелочных почвах
Жидкостная Протекает в жидкой среде
Радиационная Воздействие радиоактивных веществ
Контактная Соприкосновение двух металлов во влажной среде
Биокоррозия Влияние живых организмов. Продукты жизнедеятельности бактерий окисляют и разрушают металл

Если в металле находятся примеси (соли, неметаллы, модификации углерода), то наблюдается ускоренная коррозия. Проверить это можно дома, опустив в соляной раствор (NaCl + H2O) металлическую деталь. Уже через сутки появится ржавчина.

При постоянном взаимодействии с химическими элементами окружающей среды металл со временем истончается, становится хрупким, шершавым. Такой металл нельзя использовать в производстве. Поэтому были разработаны способы защиты металла от коррозии.

Сохранить металлические свойства и продлить срок службы металлическим изделиям можно с помощью:

  • металлического покрытия – нанесения тонким слоем других металлов;
  • неметаллического покрытия – изоляции металла от окружающей среды органическими или неорганическими веществами – лаками, эмалью, пластмассой, резиной, красками;
  • электрохимической защиты – наложения постоянного электрического поля;
  • ингибиторной защитой – нанесения ингибиторов для защиты металла в кислой среде.

Металлическое покрытие бывает двух видов:

  • катодное – покрытие пассивными металлами (Ni, Sn, Ag, Au);
  • анодное – покрытие активными металлами (Zn, Cr).

Коррозия металла сообщение по химии 9 класс краткоРис. 3. Оцинкованное железо.

Морские суда защищают пластинами, сделанными из более активных металлов (алюминия, магния, цинка), чем корпус корабля.

Металл также защищают «изнутри», добавляя в состав коррозиестойкие химические элементы. Например, нержавеющая сталь содержит хром, углерод, кремний, серу, фосфор, марганец.

Из урока химии 9 класса узнали о коррозии, её видах и способах защиты. Коррозия – саморазрушение металла под воздействием факторов окружающей среды, к которым относится воздействие кислорода, водорода, кислот, щелочей.

Под действием внешних элементов поверхность металла окисляется, становится тонкой и хрупкой. Тема коррозии важна для производства сплавов и металлических изделий.

Чтобы продлить срок службы, в металл добавляют устойчивые к коррозии элементы или покрывают поверхность другими металлами, органическими или неорганическими веществами, ингибиторами.

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 409.

А какая ваша оценка?

Гость завершил

Тест на тему «Вирусы»с результатом 1/10

Гость завершил

Тест «Бедная Лиза»с результатом 11/11

Гость завершил

Тест «Тарас Бульба»с результатом 11/16

Гость завершил

Тест «Ревизор»с результатом 14/17

Гость завершил

Тест «Бежин луг»с результатом 8/12

Гость завершил

Тест на тему «Драма»с результатом 5/5

Не подошло? Напиши в х, чего не хватает!

Коррозия металлов

Коррозия – это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и сплавов вследствие взаимодействия с окружающей средой.

Различают два вида коррозии – химическую и электрохимическую. Химическая коррозия обусловлена взаимодействием металлов с веществами, содержащимися в окружающей среде. В производственных условиях такими веществами, помимо О2, являются SO2, CO2, H2S, NH3 и др.

Химическую коррозию, обусловленную взаимодействием металлов с газами, называют газовой. Основной вклад в газовую коррозию металла вносит кислород воздуха. Различные металлы обладают различной устойчивостью по отношению к О2.

Некоторые металлы (Al, Cr, Zn, Pb, Sn) образуют на воздухе плотные пленки оксидов, не разрушающиеся при изгибе или нагревании.

Такие пленки защищают металл от дальнейшего доступа к нему газов и жидкостей, и процесс коррозии резко замедляется. Оксидные пленки других металлов (например, Fe) представляют собой рыхлые, пористые, механически непрочные образования.

Они не предохраняют металл от доступа к нему газов и жидкостей. Поэтому такие металлы корродируют особенно быстро.

  • Процесс химической коррозии Fe схематически можно представить следующими уравнениями:
  • 2Fe + O2=2FeO
  • 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
  • 3Fe + 2O2 =FeO · Fe2O3
  • 4Fe + 3O2 +6H2O=4Fe(OH)3
  • Fe(OH)3=t H2O+FeOOH (ржавчина)

Однако наибольший вред приносит не химическая, а электрохимическая коррозия, связанная с переходом электронов от одних участков металла к другим. Химическая коррозия сопровождает электрохимическую и усиливает ее.

Сущность электрохимической коррозии

Металлы обычно содержат примеси других металлов и неметаллов.

При соприкосновении таких  металлов с электролитом (которым может служить Н2О, адсорбированная из воздуха, поскольку в ней как правило имеются ионы растворенных веществ) на поверхности металла возникает множество микрогальванических пар. В этих парах атомы более активного металла (обычно Fe) играют роль анода, а атомы менее активного – роль катода.

На катоде идет процесс восстановления молекул О2 в нейтральной и щелочной средах, или ионов Н+ – в кислой среде.

На аноде происходит окисление атомов металла, из которых состоит анод, с образованием катионов Men+.

Последние переходят в электролит (растворение анода) и соединяются с ионами ОН–, с образованием гидроксида Me(OH)n и других продуктов. Называемых ржавчиной. В результате металл, играющий роль анода, разрушается.

Коррозия металла сообщение по химии 9 класс кратко

Скорость электрохимической коррозии тем больше, чем дальше друг от друга расположены металлы в ряду напряжений, и чем выше температура окружающей среды.

Чистые металлы устойчивы к коррозии.

Однако, так ка абсолютно чистым металлов нет, а также вследствие того, что гальваническая пара может быть образована отдельными участками одного и того же металла, находящимися в различных условиях (под разными электролитами или под одним и тем же электролитом разной концентрации), то электрохимическая коррозия имеет место всегда при соприкосновении металла с электролитом (атмосферной влагой).

Роль катода при электрохимической коррозии могут выполнять не только менее активные металлы, но и примеси неметаллов, способных принимать электроны.

Коррозия – процесс поверхностный и при отсутствии трещин внутри металла развиваться не может. Поэтому одним из способов защиты от коррозии является нанесение на поверхность металла металлических и неметаллических покрытий.

В качестве металлических покрытий используются пленки Au, Ag, Ni, Cr, Zn и других металлов, которые мало подвергаются коррозии из-за своей индифферентности или по причине образования прочных оксидных пленок. Некоторые из этих металлов (Au, AgNi, Cr), помимо защитной, выполняют и эстетическую – придают изделиям приятный внешний вид.

Различают два вида металлических покрытий – анодное и катодное. Покрытие называется

  • анодным, если оно изготовлено из металла более активного, чем защищаемый;
  • катодным, если изготовлено из менее активного металла.

Примером анодных покрытий для изделий из железа являются пленки из Cr, Zn, примером катодных – пленки из Ni, Sn, Ag, Au. Катодные покрытия не защищают металлы в случае нарушения их целостности (трещины, царапины), так как при наличии электролита возникает гальваническая пара, роль растворимого анода в которой играет защищаемый металл.

Неметаллические покрытия также делятся на два вида: неорганические и органические. В качестве органических покрытий используются пленки лаков, красок, пластмасс, резины, битума, в качестве неорганических – эмали.

Протекторная защита заключается в соединении защищаемого изделия проводником с протектором – пластиной из более активного металла (Al, Mg, Zn). В процессе коррозии протектор служит анодом и разрушается, предохраняя от коррозии металлическое изделие или конструкцию.

Читайте также:  Как произвести закалку металла

Электрохимическая (катодная) защита заключается в соединении защищаемого изделия с катодом внешнего источника тока, вследствие чего изделие становится катодом. Анодом служит вспомогательный, обычно стальной, электрод (кусок металла), который и разрушается в процессе коррозии.

Метельский А.В. Источник: Метельский А.В., Химия в Экзаменационных вопросах и ответах, Минск, изд. «Беларуская энцыклапедыя», 1999 год Дата в источнике: 1999 год

Коррозия металлов — доклад сообщение 9 класс по химии

В природе рано или поздно все ломается, разрушается, приходит в негодность. Деревья и растения засыхают, цветы вянут, а люди умирают от различных причин. Даже неживым предметам грозит такой конец.

Металлы, из которых создается разного рода техника, являются хорошим примером. Причин разрушения металлов достаточно: прогиб, трещины, износ или пластическая деформация. Но самая распространенная причина – это коррозия.

Как она возникает? Чем грозит для людей? И приносит ли коррозия хоть какую-нибудь пользу?

Коррозия – это приход материала в негодность из-за разных воздействий окружающей среды на него. Синонимом слову коррозия является другое слово – ржавчина. Наиболее хорошо данный процесс можно увидеть на примере коррозии железа в водной среде с участием кислорода:

4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3

Тут стоит обратить внимание на химическое соединение Fe(OH)3 – гидроксид железа. Это основание и есть та ржавчина, которую люди видят повседневно. К неметаллам понятие коррозии не относится, в большинстве случаев. Температура влияет на то, насколько быстро или медленно протекает процесс коррозии.

Главные виды коррозий и их отличия.

Всего отмечают 4 типа коррозий. Они все относятся к металлам, как правило.

1) Электрохимическая.

Короче говоря, это коррозия, происходящая под действием на определенный металл или изделие из соответствующего элемента электролита. Например, капля воды. Если поместить металл в водную среду и там будет присутствовать какая – либо соль, то процесс будет проходить быстрее.

  • 2) Водородная.
  • Такая коррозия случается тогда, когда при реакции с металлом восстанавливается вода или гидроксоний (H3O). Наглядно рассмотреть процесс данного вида коррозии можно на следующей реакции:
  • 2H3O+ + 2e- = 2H2O + H2
  • 3) Кислородная.
  • Эта коррозия похожа на прошлую, только в данном случае выделяться будет кислород:
  • O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

Стоит уточнить один момент. Все виды, рассмотренные ранее, относятся к тем ситуациям, когда друг с другом действуют 2 металла. Еще есть случай с одним металлом, когда поверхность вещества неоднородна. Это химическая коррозия.

Доклад 2

Под воздействием атмосферных или иных условий эксплуатации металлические поверхности покрываются рыжей, рыхлой пленкой, которая называется ржавчиной или коррозией. Учеными установлено, что на производстве 10% всех металлических изделий становится непригодными.

Происходит процесс разрушения конструкции, качество ухудшается, и они приходят в негодность.

Коррозийный процесс зависит от таких факторов как:

  • вида среды;
  • условий и механизма протекания;
  • температуры;
  • других.

Коррозийный процесс различают:

  • по характеру разрушения;
  • по условиям протекания.

Химическая и электрохимическая коррозии

Химическая коррозия возникает в результате взаимодействия кислорода с металлом и встречается часто. В этом процессе могут участвовать вода, соль, кислота, щелочь, растворы солей. Они образуют окись железа, что приводит к появлению ржавчины. Различают два вида химической коррозии:

Электрохимическая коррозия

В среде электролитов атом выпадает из кристаллической решетки и происходит анодная и катодная реакция. Ионы металла (электроны) проникают в раствор и далее соединяются с окислителем. Этот процесс называется деполяризацией.

Электрохимическая коррозия существуют в двух разновидностях:

  • в электролитах;
  • атмосферная коррозия.

Металлические поверхности, контактируя с воздухом, в некоторых местах поверхности могут быть анодом, другие катодом. Такую коррозию называют:

  • аэрационная;
  • морская;
  • биологическая;
  • другие.

Методы защиты от коррозии

Ущерб от коррозии ежегодно исчисляется миллиардными убытками. И способы защиты покрытий являются основой для защиты металлических конструкций от коррозии.

Защитные покрытия подразделяются:

  • анодное или катодное;
  • лаком, битумом, красками;
  • химическими составами;
  • протекторная защита.

Самой популярной в настоящее время является лакокрасочная защита металлических конструкций. Стоит недорого, защищает поверхность в течение 7- 8 лет, а другие средства защиты металлических конструкций от коррозии являются более затратными.

Загрязнение атмосферы влияет на процессы коррозии металлов и исключить

это разрушение невозможно. Можно только замедлить коррозийный процесс, применяя различные методы защиты.

Интересные ответы

  • История компьютера — сообщение доклад
    История развития техники – одна из наиболее интересных отраслей истории человечества, в которой каждый человек может проследить тернистый путь, по которому прошло каждое устройство и изобретение, прежде чем оно стало таким
  • Писатель Николай Карамзин. Жизнь и творчество
    Российская история богата различными событиями. Она также богата биографиями людей, писавших, собственно, об истории нашей страны. Один из таких людей — Николай Михайлович Карамзин – известный русский писател
  • Хронологическая таблица Фета (жизнь и творчество)
    1812 — родился Афанасий Фет. Брак его родителей не был официально зарегистрирован, поэтому мальчиком Афанасий носил фамилию отца — Шеншин, а затем ему пришлось взять фамилию матери, выходки из Германии — Фет.
  • Золотые горы Алтая — сообщение доклад
    Золотые Горы — природный комплекс, который разделяет Азию и Сибирь . Главными Природными достопримечательностями этой земли принято считать Чистые озера, Склоны усеянные деревьями, прекрасные водопады
  • История Древнего мира — сообщение доклад
    Древним миром называется период истории европейских стран, отрезок времени между доисторическим периодом и началом Средних Веков. Как правило, говоря об античности, наибольшее внимание уделяется таким странам

"Коррозия металлов" доклад

Коррозия металлов доклад кратко расскажет Вам об этом явлении и какие металлы наиболее подвержены коррозии. Также информация о коррозии поможет Вам подготовиться к занятию, и Вы углубите свои познания в данной области.

Металлические материалы поддаются электрохимическим и химическим влияниям окружающей среды и разрушаются. Такой процесс называется коррозией. Коррозию металлов вызывают окислительно-восстановительные реакции, вследствие чего металлы, перешедшие в окисленную форму, теряют свои свойства и становятся негодными.

3 признака, которые характеризуют коррозию:

  • С химической точки зрения это окислительно-восстановительный процесс.
  • Это самопроизвольный процесс, который возникает через неустойчивость термодинамической системы. А металл является компонентом окружающей среды.
  • Этот процесс в основном развивается на поверхности металла. Хотя бывают случаи, когда коррозия проникала вглубь металла.

Какие виды коррозии существуют?

Самые распространенные виды коррозии металлов:

  1. Равномерная (охватывает равномерно всю поверхность металла)
  2. Избирательная
  3. Неравномерная
  4. Местная (когда коррозии подвергаются отдельные участки металла)
  5. Язвенная
  6. Межкристаллитная (коррозия распространяется около границ кристалла металла)
  7. Растрескивающая
  8. Точечная
  9. Подповерхностная

Типы коррозии

Ученые с  точки зрения механической стороны коррозийного процесса выделили 2 типа коррозии:

В результате некоторых химических реакций происходит разрушение металлической связи. Атомы металла и окислителей образуют химическую связь. Между отдельными участками металла электрический ток не возникает. Химическая коррозия присуща тем средам, которое не могут проводить электрический ток. Это  жидкие неэлектролиты и газы.

Данный тип коррозии длится на:

  • Газовую коррозию. Это результат взаимодействия паровых или газовых сред на металл при влиянии высоких температур. Примечательно, что поверхности металла конденсация влаги отсутствует. Газовая коррозия приводит либо к разрушению металла, либо к образованию защитной пленки (хром, алюминий, цирконий).
  • Жидкостную коррозию. Протекает в таких неэлектролитах — смазочные масла, керосин, нефть. Даже небольшое количество влаги приводит к появлению электрохимического характера.

Когда развивается химическая коррозия, то металл разрушается со скоростью, пропорциональной скорости происходящей реакции и скорости проникновения окислителя сквозь металлическую оксидную пленку.

2.Электрохимическая коррозия

Представляет собой процесс разрушения металла в среде электролитов. Он сопровождается возникновением электрического тока внутри системы. Металлы, подвергающиеся коррозии такого типа, поделены на 4 группы:

  • Активные металлы. Характеризуются термодинамической нестабильностью. К ним относятся все металлы, которые находятся в следующем интервале: щелочные металлы — кадмий. Поддаются коррозии даже в водных нейтральных средах.
  • Металлы средней активности. Расположились в интервале кадмий – водород. Подвергаются коррозии в кислой среде.
  • Малоактивные металлы. Характеризуются термодинамической стабильностью. К ним относятся металлы, находящиеся в интервале водород – родий. Коррозия возникает в среде с кислородом или с другими окислителями.
  • Благородные металлы. Характеризуются высокой термодинамической стабильностью. К ним относятся платина, палладий, золото, иридий. Подвергаются коррозии в кислых средах с сильными окислителями.

По характеру протекания выделяют такие виды электрохимической коррозии как:

  1. Коррозия, происходящая в растворе электролитов. То есть в растворах солей, оснований, кислот и в природной воде.
  2. Атмосферная коррозия. Происходит в среде любого влажного газа или в атмосферных условиях.
  3. Почвенная коррозия. Протекает в почве с разной интенсивностью. Все зависит от состава и ее аэрации. Чаще всего коррозия происходит в кислых почвах. Реже всего она развивается в песчаных грунтах.
  4. Аэрационная коррозия. Развивается тогда, когда к разным частям металла воздух поступает неравномерно.
  5. Морская коррозия. Развивается в морской воде через большое количество растворенных в ней солей, органических веществ и газов.
  6. Биокоррозия. Развивается в процессе жизнедеятельности организмов, которые вырабатывают газы, в том числе H2S и CO2, которые способствуют коррозии.
  7. Электрокоррозия.  Протекает под влиянием блуждающих токов на подземных сооружениях. Чаще всего причиной такой коррозии являются трамвайные линии, электрические железные дороги.
Читайте также:  Нихромовая нить: состав, применение и свойства нихрома; производство проволоки

Как защититься от коррозии?

Самый главный способ защиты – это создание неметаллических, металлических или химических защитных покрытий.

Они наносятся на металлическую поверхность. Если такое покрытие изготовлено из металла с отрицательным потенциалом по отношению к более активному металлу (защищаемому), то его называют анодным. Если покрытие имеет положительный потенциал, то оно называется катодным.

Бывают неорганическими: стекловидная масса и цементный раствор, и органическими, которые представлены лаками, высокомолекулярными соединениями, битумами и красками.

Металл, который следует защитить, подвергают обработке химическими средствами для того, чтобы на его поверхности образовалась пленка из соединений. Пленка является устойчивой к коррозии.  Химическая обработка бывает следующих видов: оксидирование, фосфатирование, воронение стали, азотирование, цементация.

К защищаемому металлу или сооружению присоединяют пластины из активного металла – протектора. Он имеет отрицательный потенциал и является анодом. А защищаемый металл называется катодом.

Надеемся, что доклад о коррозии металлов помог Вам подготовиться к занятию. А сообщение о коррозии металлов Вы можете дополнить через форму комментариев ниже.

Коррозия металлов

Коррозия металлов – физико-химическое или химическое взаимодействие между металлом (сплавом) и средой, приводящее к ухудшению функциональных свойств металла (сплава), среды или включающей их технической системы.

Слово коррозия происходит от латинского «corrodo» – «грызу» (позднелатинское «corrosio» означает «разъедание»).

Коррозия вызывается химической реакцией металла с веществами окружающей среды, протекающей на границе металла и среды. Чаще всего это окисление металла, например, кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, с которыми контактирует металл. Особенно подвержены этому металлы, расположенные в ряду напряжений (ряду активности) левее водорода, в том числе железо.

В результате коррозии железо ржавеет. Этот процесс очень сложен и включает несколько стадий. Его можно описать суммарным уравнением:

4Fe + 6H2O (влага) + 3O2 (воздух) = 4Fe(OH)3

Гидроксид железа(III) очень неустойчив, быстро теряет воду и превращается в оксид железа(III). Это соединение не защищает поверхность железа от дальнейшего окисления. В результате железный предмет может быть полностью разрушен.

Многие металлы, в том числе и довольно активные (например, алюминий) при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от коррозии. При удалении этой пленки металл начинает взаимодействовать с влагой и кислородом воздуха.

  • Алюминий в обычных условиях устойчив к воздействию воздуха и воды, даже кипящей, однако если на поверхность алюминия нанести ртуть, то образующаяся амальгама разрушает оксидную пленку – выталкивает ее с поверхности, и металл быстро превращается в белые хлопья метагидроксида алюминия:
  • 4Al + 2H2O + 3O2 = 4AlO(OH)
  • Амальгамированный алюминий взаимодействует с водой с выделением водорода:
  • 2Al + 4H2O = 2AlO(OH) + 3H2

Коррозии подвергаются и некоторые довольно мало активные металлы. Во влажном воздухе поверхность меди покрывается зеленоватым налетом (патиной) в результате образования смеси основных солей.

Иногда при коррозии металлов происходит не окисление, а восстановление некоторых элементов, содержащихся в сплавах. Например, при высоких давлениях и температурах карбиды, содержащиеся в сталях, восстанавливаются водородом.

Разрушение металлов в присутствии водорода обнаружили в середине девятнадцатого века. Французский инженер Сент Клэр Девиль изучал причины неожиданных разрывов орудийных стволов. При их химическом анализе он нашел в металле водород. Девиль решил, что именно водородное насыщение явилось причиной внезапного падения прочности стали.

Много хлопот доставил водород конструкторам оборудования для одного из важнейших промышленных химических процессов – синтеза аммиака. Первые аппараты для этого синтеза служили лишь десятки часов, а затем разлетались на мелкие части. Только добавление в сталь титана, ванадия или молибдена помогло решить эту проблему.

К коррозии металлов можно отнести также их растворение в жидких расплавленных металлах (натрий, свинец, висмут), которые используются, в частности, в качестве теплоносителей в ядерных реакторах.

По стехиометрии реакции, описывающие коррозию металлов, довольно просты, однако по механизму они относятся к сложным гетерогенным процессам. Механизм коррозии определяется, прежде всего, типом агрессивной среды.

При контакте металлического материала с химически активным газом на его поверхности появляется пленка продуктов реакции. Она препятствует дальнейшему контакту металла и газа.

Если сквозь эту пленку происходит встречная диффузия реагирующих веществ, то реакция продолжается. Процесс облегчается при высоких температурах. В ходе коррозии пленка продукта непрерывно утолщается, а металл разрушается.

Большие убытки от газовой коррозии терпит металлургия и другие отрасли промышленности, где используются высокие температуры.

Наиболее распространена коррозия в средах электролитов. В некоторых технологических процессах металлы контактируют с расплавами электролитов. Однако чаще всего коррозия протекает в растворах электролитов.

Металл не обязательно должен быть полностью погружен в жидкость. Растворы электролитов могут находиться в виде тонкой пленки на поверхности металла.

Они нередко пропитывают окружающую металл среду (почву, бетон и др.).

Во время строительства метромоста и станции «Ленинские горы» в Москве в бетон добавляли большое количество хлорида натрия, чтобы не допустить замерзания еще не схватившегося бетона. Станция была сооружена в кратчайшие сроки (всего за 15 месяцев) и открыта 12 января 1959.

Однако присутствие хлорида натрия в бетоне вызвало разрушение стальной арматуры. Коррозии оказались подвергнуты 60% железобетонных конструкций, поэтому станция была закрыта на реконструкцию, продолжавшуюся почти 10 лет.

Лишь 14 января 2002 состоялось повторное открытие метромоста и станции, получившей название «Воробьевы горы».

Использование солей (обычно хлорида натрия или кальция) для удаления снега и льда с дорог и тротуаров также приводит к ускоренному разрушению металлов. Сильно страдают транспортные средства и подземные коммуникации.

Подсчитано, что только в США применение солей для борьбы со снегопадами и гололедом приводит к потерям на сумму около 2 млрд. долл. в год в связи с коррозией двигателей и 0,5 млрд. долл.

на дополнительный ремонт дорог, подземных магистралей и мостов.

В средах электролитов коррозия обусловлена не только действием кислорода, воды или кислот на металлы, но и электрохимическими процессами. Уже в начале 19 в.

электрохимическую коррозию изучали английские ученые Гемфри Дэви и Майкл Фарадей. Первая теория электрохимической коррозии была выдвинута в 1830 швейцарским ученым Де ла Ривом.

Она объясняла возникновение коррозии в месте контакта двух разных металлов.

Электрохимическая коррозия приводит к быстрому разрушению более активных металлов, которые в различных механизмах и устройствах контактируют с менее активными металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений правее.

Использование медных или латунных деталей в железных или алюминиевых конструкциях, которые работают в морской воде, существенно усиливает коррозию.

Известны случаи разрушения и затопления кораблей, железная обшивка которых была скреплена медными заклепками.

По отдельности алюминий и титан устойчивы к действию морской воды, но если они контактируют в одном изделии, например в боксе для подводной фототехники, алюминий очень быстро разрушается, и бокс протекает.

Электрохимические процессы могут протекать и в однородном металле. Они активизируются, если есть различия в составе зерна металла в объеме и на границе, неоднородное механическое напряжение, микропримеси и т.д.

В разработке общей теории электрохимической коррозии металлических материалов участвовали многие наши соотечественники, в том числе Владимир Александрович Кистяковский (1865–1952) и Александр Наумович Фрумкин (1895–1976).

Одной из причин возникновения электрохимической коррозии являются блуждающие токи, которые появляются вследствие утечки части тока из электрических цепей в почву или водные растворы, где они попадают на металлические конструкции. В местах выхода тока из этих конструкций вновь в почву или воду начинается растворение металла.

Такие зоны разрушения металлов под действием блуждающих токов особенно часто наблюдаются в районах наземного электрического транспорта (трамвайные линии, железнодорожный транспорт на электрической тяге). Эти токи могут достигать несколько ампер, что приводит к большим коррозионным разрушениям.

Например, прохождение тока силой в 1 А в течение одного года вызовет растворение 9,1 кг железа, 10,7 кг цинка, 33,4 кг свинца.

Коррозия может возникать и под влиянием радиационного излучения, а также продуктов жизнедеятельности бактерий и других организмов. С развитием бактерий на поверхности металлических конструкций связано явление биокоррозии. Обрастание подводной части судов мелкими морскими организмами также оказывает влияние на коррозионные процессы.

При одновременном воздействии на металл внешней среды и механических напряжений все коррозионные процессы активизируются, поскольку при этом понижается термическая устойчивость металла, нарушаются оксидные пленки на поверхности металла, усиливаются электрохимические процессы в местах появления трещин и неоднородностей.

Читайте также:  Как проверить генератор своими силами: проверка генератора не снимая с машины, реле-регулятора, диодного моста

Коррозия приводит к огромным безвозвратным потерям металлов, ежегодно полностью разрушается около 10% производимого железа. По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в России работает впустую – весь выплавляемый металл превращается в ржавчину.

Разрушение металлических конструкций, сельскохозяйственных и транспортных машин, промышленной аппаратуры становится причиной простоев, аварий, ухудшения качества продукции.

Учет возможной коррозии приводит к повышенным затратам металла при изготовлении аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ и т.д. Это увеличивает общие убытки от коррозии. Немалые средства приходится тратить на противокоррозионную защиту.

Соотношение прямых убытков, косвенных убытков и расходов на защиту от коррозии оценивают как (3–4):1:1. В промышленно развитых странах ущерб от коррозии достигает 4% национального дохода. В нашей стране он исчисляется миллиардами рублей в год.

Проблемы коррозии постоянно обостряются из-за непрерывного роста производства металлов и ужесточения условий их эксплуатации. Среда, в которой используются металлические конструкции, становится все более агрессивной, в том числе и за счет ее загрязнения.

Металлические изделия, используемые в технике, работают в условиях все более высоких температур и давлений, мощных потоков газов и жидкостей. Поэтому вопросы защиты металлических материалов от коррозии становятся все более актуальными.

Полностью предотвратить коррозию металлов невозможно, поэтому единственным путем борьбы с ней является поиск способов ее замедления.

Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом начале их использования. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими металлами и, прежде всего, легкоплавким оловом (лужением). В трудах древнегреческого историка Геродота (5 в. до н. э.) и древнеримского ученого Плиния Старшего (1 в.

до н. э.) уже есть упоминания о применении олова для предохранения железа от ржавления. В настоящее время борьбу с коррозией ведут сразу в нескольких направлениях – пытаются изменить среду, в которой работает металлическое изделие, повлиять на коррозионную устойчивость самого материала, предотвратить контакт между металлом и агрессивными веществами внешней среды.

Полностью предотвратить коррозию можно только в инертной среде, например в атмосфере аргона, однако реально создать такую среду при эксплуатации конструкций и механизмов в подавляющем большинстве случаев невозможно.

На практике для снижения коррозионной активности среды из нее стараются удалить наиболее реакционноспособные компоненты, например, снижают кислотность водных растворов и почв, с которыми могут контактировать металлы. Одним из методов борьбы с коррозией железа и его сплавов, меди, латуни, цинка, свинца является удаление из водных растворов кислорода и диоксида углерода.

В энергетике и некоторых отраслях техники воду освобождают также от хлоридов, которые стимулируют локальную коррозию. Для снижения кислотности почвы проводят известкование.

Агрессивность атмосферы сильно зависит от влажности. Для любого металла есть некоторая критическая относительная влажность, ниже которой он не подвергается атмосферной коррозии. Для железа, меди, никеля, цинка она составляет 50–70%. Иногда для сохранности изделий, имеющих историческую ценность, их температуру искусственно поддерживают выше точки росы.

В закрытых пространствах (например, в упаковочных коробках) влажность понижают с помощью силикагеля или других адсорбентов. Агрессивность промышленной атмосферы определяется, в основном продуктами сгорания топлива (см. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ).

Уменьшению потерь от коррозии способствует предотвращение кислотных дождей и устранение вредных газовых выбросов.

Разрушение металлов в водных средах можно замедлить при помощи ингибиторов коррозии, которые в небольших количествах (обычно менее 1%) вводят в водные растворы.

Они способствуют пассивированию поверхности металла, то есть образованию тонкой и плотной пленки оксидов или других малорастворимых соединений, которая препятствует разрушению основного вещества. Для этой цели применяют некоторые соли натрия (карбонат, силикат, борат) и другие соединения.

Если бритвенные лезвия погрузить в раствор хромата калия, они хранятся намного дольше. Часто используют органические ингибиторы, которые более эффективны, чем неорганические.

Один из способов защиты от коррозии основывается на разработке новых материалов, обладающих более высокой коррозионной стойкостью. Постоянно ведутся поиски заменителей коррозирующих металлов.

Пластмассы, керамика, стекло, резина, асбест и бетон более устойчивы к воздействию окружающей среды, однако по многим другим свойствам они уступают металлам, которые по-прежнему служат основными конструкционными материалами.

Благородные металлы практически не поддаются коррозии, но для широкого применения они слишком дороги, поэтому их используют лишь в наиболее ответственных деталях, например для изготовления некорродирующих электрических контактов. Высокой коррозионной стойкостью обладают никель, алюминий, медь, титан и сплавы на их основе.

Их производство растет довольно быстро, однако и сейчас наиболее доступным и широко используемым металлом остается быстро ржавеющее железо. Для придания коррозионной стойкости сплавам на основе железа часто используют легирование. Так получают нержавеющую сталь, которая, помимо железа, содержит хром и никель.

Самая распространенная в наше время нержавеющая сталь марки 18–8 (18% хрома и 8% никеля) появилась в 1923. Она вполне устойчива к воздействию влаги и кислорода. Первые тонны нержавеющей стали в нашей стране были выплавлены в 1924 в Златоусте.

Сейчас разработано много марок таких сталей, которые, помимо хрома и никеля, содержат марганец, молибден, вольфрам и другие химические элементы. Часто применяют поверхностное легирование недорогих железных сплавов цинком, алюминием, хромом.

Для противостояния атмосферной коррозии на стальные изделия наносятся тонкие покрытия из других металлов, более устойчивых к воздействию влаги и кислорода воздуха. Часто используются покрытия из хрома и никеля.

Поскольку хромовые покрытия нередко содержат трещины, их обычно наносят поверх менее декоративных никелевых покрытий. На защиту жестяных консервных банок от коррозии в органических кислотах, содержащихся в пищевых продуктах, расходуется значительное количество олова.

Долгое время для покрытия кухонной утвари использовали кадмий, однако теперь известно, что этот металл опасен для здоровья и кадмиевые покрытия используются только в технике.

Для замедления коррозии на поверхность металла наносят лаки и краски, минеральные масла и смазку. Подземные конструкции покрывают толстым слоем битума или полиэтилена. Внутренние поверхности стальных труб и резервуаров защищают дешевыми покрытиями из цемента.

Чтобы лакокрасочное покрытие было более надежным, поверхность металла тщательно очищают от грязи и продуктов коррозии и подвергают специальной обработке. Для стальных изделий используют так называемые преобразователи ржавчины, содержащие ортофосфорную кислоту (Н3РО4) и ее соли.

Они растворяют остатки оксидов и формируют плотную и прочную пленку фосфатов, которая способна на некоторое время защитить поверхность изделия. Затем металл покрывают грунтовочным слоем, который должен хорошо ложиться на поверхность и обладать защитными свойствами (обычно используют свинцовый сурик или хромат цинка).

Только после этого можно наносить лак или краску.

Одним из наиболее эффективных методов борьбы с коррозией является электрохимическая защита. Для защиты буровых платформ, сварных металлических оснований, подземных трубопроводов их подключают в качестве катода к внешнему источнику тока. В качестве анода используются вспомогательные инертные электроды.

Другой вариант такой защиты применяют для сравнительно небольших стальных конструкций или дополнительно покрытых изоляцией металлических объектов (например, трубопроводов).

В этом случае используют протектор – анод из сравнительно активного металла (обычно это магний, цинк, алюминий и их сплавы), который постепенно разрушается, оберегая основной объект. С помощью одного магниевого анода защищают до 8 км трубопровода.

Протекторная защита широко распространена; например, в США на производство протекторов ежегодно расходуется около 11,5 тыс. т алюминия.

Защита одного металла другим, более активным металлом, расположенным в ряду напряжений левее, эффективна и без наложения разности потенциалов. Более активный металл (например, цинк на поверхности железа) защищает от разрушения менее активный металл.

К электрохимическим методам борьбы с коррозией можно отнести и защиту от разрушения конструкций блуждающими токами. Одним из способов устранения такой коррозии является соединение металлическим проводником участка конструкции, с которого стекает блуждающий ток, с рельсом, по которому движется трамвай или электропоезд.

Елена Савинкина

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector