Слайд 3Коррозия металлов
Введение
Химическая коррозия
Электрохимическая коррозия
Сущность процессов коррозии
Способы защиты от коррозии
Атмосферная коррозия стали
Ингибиторы коррозии
![Коррозия металлов Введение Химическая коррозия Электрохимическая коррозия Сущность процессов коррозии Способы защиты](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-2.jpg)
металлов
Слайд 4Введение
Слово коррозия происходит от латинского «corrodere», что означает разъедать. Хотя коррозию чаще
![Введение Слово коррозия происходит от латинского «corrodere», что означает разъедать. Хотя коррозию](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-3.jpg)
всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Например, в настоящее время мы являемся свидетелями большого беспокойства широких слоев людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.
Таким образом, коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды. Процессы физического разрушения к коррозии не относят, хотя часто они наносят не меньший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, износом, эрозией.
Слайд 5Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Среди них как
![Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Среди них как](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-4.jpg)
конструкционный материал явно выделяется железо. Объем промышленного производства железа примерно в 20 раз больше, чем объем производства всех остальных металлов, вместе взятых. Широкое внедрение железа в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII...XIX вв. В это время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы первые железные дороги. Однако начало практического использования человеком железа относят к IX в. до н.э. Именно в этот период человечество из бронзового века перешло в век железный. Тем не менее история свидетельствует о том, что изделия из железа были известны в Хеттском царстве (государство Малой Азии), а его расцвет относят к XIV...XIII вв. до н.э.
Слайд 6В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение
![В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-5.jpg)
считают метеоритным, т.е. космическим, а не земным. Поэтому первые изделия из железа (они изготавливались из самородков) ценились очень высоко – гораздо выше, чем из серебра и даже золота.
Слайд 7Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю жизнь полимерных материалов, стекла, керамики,
![Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю жизнь полимерных материалов, стекла, керамики,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-6.jpg)
основным конструкционным материалом продолжает оставаться железо и сплавы на его основе. С изделиями из железа мы на каждом шагу встречаемся в быту и знаем, как много хлопот доставляют его ржавление и сама ржавчина. Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы коррозируют, но не ржавеют. Хотя коррозируют практически все металлы, в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.
Слайд 8Химическая коррозия
Химическую коррозию стали вызывают сухие газы и жидкости, не
имеющие характера электролитов,
![Химическая коррозия Химическую коррозию стали вызывают сухие газы и жидкости, не имеющие](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-7.jpg)
например органические соединения или
растворы неорганических веществ в органических растворителях, Химическая
коррозия не сопровождается возникновением электрического тока. Она основана
на реакции между металлом и агрессивным реагентом. Этот вид коррозии
протекает в основном равномерно по всей поверхности металла. В связи с этим
химическая коррозия менее опасна, чем электрохимическая.
Слайд 9Продукты коррозии могут образовывать на поверхности металла плотный
защитный слой, затормаживающий её дальнейшее
![Продукты коррозии могут образовывать на поверхности металла плотный защитный слой, затормаживающий её](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-8.jpg)
развитие, или же пористый
слой, не защищающий поверхность от разрушающего воздействия среды. В
этом случае процесс коррозии продолжается до полного разрушения
материала или период времени пока будет действовать агрессивная среда.
Наиболее часто на практике встречается газовая коррозия
стали, вызванная воздействием О2 , SO2 , H2S, CI, НС1,
NO3 ,CO2 ,CO и H2 .
Слайд 10Электрохимическая коррозия
Электрохимическая коррозия происходит при взаимодействии металлов с
жидкими электролитами, в основном растворами
![Электрохимическая коррозия Электрохимическая коррозия происходит при взаимодействии металлов с жидкими электролитами, в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-9.jpg)
кислот, оснований и
солей. Механизм процесса коррозии зависит от структуры металла, а так же
от типа электролита. Сталь, как всякий металл, имеет кристаллическое
строение, при котором атомы располагаются в соответствующем порядке,
образуя характерную пространственную решетку. Кристаллы железа имеют
строение, значительно отличающиеся от идеальной схемы, так как имеются
пустоты, не занятые атомами металла, трещины, включения примесей к
газов .
Слайд 11Металлы обладают хорошей электропроводностью, что обусловлено
наличием свободных электронов, движение которых создает электрический
ток.
![Металлы обладают хорошей электропроводностью, что обусловлено наличием свободных электронов, движение которых создает](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-10.jpg)
Числу свободных электронов соответствует эквивалентное число ион-
атомов, т.е. атомов, утративших один или более электрон. В случае
возникновения на концах металлического стержня разности потенциалов
электроны движутся от полюса с высшим потенциалом к противоположному
полюсу. Металлы, обладающие электронной проводимостью, являются
проводниками первого рода, а электролиты которые имеют ионную
проводимость проводниками второго рода.
Слайд 12В зависимости от типа и содержания растворённых в воде
солей изменению подвергаются не
![В зависимости от типа и содержания растворённых в воде солей изменению подвергаются](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-11.jpg)
только нормальные потенциалы, но даже
положение металла в ряду потенциалов.
Слайд 13Сущность процессов коррозии
Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и превращению
![Сущность процессов коррозии Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-12.jpg)
в оксиды. В частности, коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением
4Fe + 3O2 + 2H2О = 2Fe2O3·H2О
Гидратированный оксид железа Fе2O3·H2О и является тем, что люди называют ржавчиной. Это рыхлый порошок светло-коричневого цвета. Многие металлы при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет кислороду воздуха и воде проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от дальнейшего окисления. Например, алюминий – очень активный металл и теоретически с водой должен был бы взаимодействовать в соответствии с уравнением
2Al + 3H2О = Al2O3 + 3H2
Слайд 14Строго отделить химическую коррозию от электрохимической трудно, а иногда и невозможно. Дело
![Строго отделить химическую коррозию от электрохимической трудно, а иногда и невозможно. Дело](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-13.jpg)
в том, что электрохимическая коррозия часто связана с наличием в металле случайных примесей или специально введенных легирующих добавок.
Слайд 15Способы защиты от коррозии
Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом
![Способы защиты от коррозии Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-14.jpg)
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 (V в. до н.э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии.
Слайд 16Для защиты чугунных и стальных водяных труб от коррозии используют цементные покрытия.
![Для защиты чугунных и стальных водяных труб от коррозии используют цементные покрытия.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-15.jpg)
Поскольку коэффициенты теплового расширения портландцемента и стали близки, а стоимость цемента невысокая, то он довольно широко применяется для этих целей. Недостаток портландцементных покрытий тот же, что и эмалевых, – высокая чувствительность к механическим ударам.
Слайд 17Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других
![Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-16.jpg)
металлов. Покрывающие металлы сами коррозируют с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Покрывающий слой наносят различными методами: кратковременным погружением в ванну с расплавленным металлом (горячее покрытие), электроосаждением из водных растворов электролитов (гальваническое покрытие), напылением (металлизация), обработкой порошками при повышенной температуре в специальном барабане (диффузионное покрытие), с помощью газофазной реакции, например 3CrCl2 + 2Fe – [1000°C] → 2FeCl3 + 3Cr (в сплаве с Fe).
Слайд 18Имеются и другие методы нанесения металлических покрытий, например, разновидностью диффузионного способа защиты
![Имеются и другие методы нанесения металлических покрытий, например, разновидностью диффузионного способа защиты](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-17.jpg)
металлов является погружение изделий в расплав хлорида кальция CaCl2, в котором растворены наносимые металлы.
Слайд 19Атмосферная коррозия стали
Наиболее часто встречающимся на практике типом коррозии стали
является образование ржавчины
![Атмосферная коррозия стали Наиболее часто встречающимся на практике типом коррозии стали является](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-18.jpg)
под влиянием атмосферных воздействий
(чаще всего кислорода и влажности), В сухом атмосферном воздухе сталь
практически не подвергается коррозии. Атмосферная коррозия носит
электрохимический характер, причем электролитом является слой влаги,
имеющийся на поверхности металла.
Слайд 20Протекание процессов коррозии в атмосферных условиях аналогично коррозии
стали в воде, содержащей кислород.
![Протекание процессов коррозии в атмосферных условиях аналогично коррозии стали в воде, содержащей](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-19.jpg)
Продукты коррозии, покрывающие металл,
представляют собой гидра тированные окиси железа с составом, определяемым
формулой
Скорость атмосферной коррозии зависит от содержания влаги в воздухе.
Повышение относительной влажности воздуха до 70-75% приводит к сравнительно
небольшим потерям стали. При влажности, превышающей эти значения,
наблюдается интенсивное ускорение процессов коррозии .
Загрязнение воздуха агрессивными продуктами такими, как СО2, SО2, CI2,
H2S, дым и сажа, усиливает коррозию. Сталь, в течение нескольких лет
подвергавшаяся воздействию промышленной атмосферы, имеет значительно
большие потери, чем сталь в условиях сельской местности .
Слайд 21Ингибиторы
Применение ингибиторов – один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в
![Ингибиторы Применение ингибиторов – один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-20.jpg)
различных агрессивных средах (в атмосферных, в морской воде, в охлаждающих жидкостях и солевых растворах, в окислительных условиях и т.д.). Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит от лат. inhibere, что означает сдерживать, останавливать. Ингибиторы взаимодействуют с промежуточными продуктами реакции или с активными центрами, на которых протекают химические превращения. Они весьма специфичны для каждой группы химических реакций. Коррозия металлов – это лишь один из типов химических реакций, которые поддаются действию ингибиторов. По современным представлениям защитное действие ингибиторов связано с их адсорбцией на поверхности металлов и торможением анодных и катодных процессов.
Слайд 22Первые ингибиторы были найдены случайно, опытным путем, и часто становились клановым секретом.
![Первые ингибиторы были найдены случайно, опытным путем, и часто становились клановым секретом.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/365743/slide-21.jpg)
Известно, что дамасские мастера для снятия окалины и ржавчины пользовались растворами серной кислоты с добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Эти примеси были одними из первых ингибиторов. Они не позволяли кислоте действовать на оружейный металл, в результате чего растворялись лишь окалина и ржавчина.