коррозия металлов

Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.
Кислородная коррозия железа в воде: 4Fe + 2Н2О + ЗО2 = 2(Fe2O3+Н2О)

КОРРОЗИЯ –
Это окислительно-восстановительная реакция, при которой атомы металла превращаются в ионы. Чем активнее металл, тем он больше подвержен коррозии.
В роли окислителя выступают атмосферный кислород и катионы водорода.

Химически чистое железо не ржавеет, т.к. не содержит примесей
Индия, Новый Дели, Железный столб
1 в н.э

ЗНАЧЕНИЕ КОРРОЗИИ
Вызывает серьезные экологические последствия: утечка нефти, газа, других химических продуктов.
Недопустима во многих отраслях промышленности: авиационной, химического, нефтяного и атомного машиностроения.
Отрицательно влияет на жизнь и здоровье людей.

ФАКТОРЫ,
ВЫЗЫВАЮЩИЕ КОРРОЗИЮ
Кислород и влага атмосферы
Углекислый и сернистый газы, содержащиеся в атмосфере
Морская вода
Грунтовые воды

газовая
атмосферная
почвенная
жидкостная (кислотная, солевая, щелочная)
химическая
электрохимическая
равномерная
неравномер- ная (избирательная или местная)

ХИМИЧЕСКАЯ – это разрушение металлов и сплавов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды.
Этот вид коррозии наблюдается в процессе обработки металлов при высоких температурах.
Протекают окислительно-восстановительные химические реакции.
Большинство металлов окисляется кислородом воздуха, образуя на поверхности оксидные плёнки. Если плёнки прочные, плотные и хорошо связаны с металлом, то они защищают металл от дальнейшего разрушения ( у Zn, Al, Cr, Ni, Sn, Pb и др.). Если плёнка рыхлая ( как у Fe), то она не защищает металл от дальнейшего разрушения.

Химическая коррозия
Этот вид коррозии наблюдается в процессе обработки металлов при высоких температурах.
Протекают окислительно-восстановительные химические реакции.
Большинство металлов окисляется кислородом воздуха, образуя на поверхности оксидные плёнки. Если плёнки прочные, плотные и хорошо связаны с металлом, то они защищают металл от дальнейшего разрушения ( у Zn, Al, Cr, Ni, Sn, Pb и др.). Если плёнка рыхлая ( как у Fe), то она не защищает металл от дальнейшего разрушения.

Примеры химической коррозии:
Fe + O2 ? Fe3O4
Fe + Cl2 ? FeCl3
Cu ? CuO (медленно)? CuSO3
красн. черный зеленый

ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ – это разрушение металлов, которое сопровождается возникновением электрического тока в воде или среде другого электролита.
Химические процессы – это окисление корродируемого металла, отдача электронов.
Электрические процессы – перенос электронов с одного участка изделия к другому.

Электрохимическая коррозия
Процесс происходит при соприкосновении двух металлов или на поверхности металла, содержащего включения.
Более активный металл (анод) разрушается.
Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы по своей активности (чем дальше друг от друга они расположены в ряду напряжений)

Коррозия на контакте двух металлов
Fe/Cu
2+
Fe - 2ē ?Fe
разрушение
на меди: +
2Н + 2ē ? H2
Zn/Fe
2+
Zn - 2ē ? Zn
разрушение
на железе:
+
2Н + 2ē ? H2

УСЛОВИЯ,
СПОСОБСТВУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ
Положение металла в ряду активности металлов: чем они дальше расположены друг от друга, тем быстрее происходит коррозия.
Чистота металла: примеси ускоряют коррозию.
Неровности поверхности металла, трещины.
Грунтовые воды, морская вода, среда электролита.
Повышение температуры.
Действие микроорганизмов (грибы, бактерии и лишайники воздействуют на металл с высокой коррозионной стойкостью).

МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

Способы защиты от коррозии

Электрохимические методы защиты
Катодная защита
Металлоконструкцию подсоединяют к катоду
внешнего источника тока, что исключает
возможность её анодного разрушения.
Протекторная защита
К защищаемой металлической конструкции
присоединяют кусок более активного
металла (протектор), который служит
анодом и разрушается в присутствии
электролита.

Шлифование поверхностей изделия
Поверхности шлифуют, чтобы на них не задерживалась влага.
Применение легированных сплавов
Они содержат специальные добавки: хром, никель, которые
при высокой температуре на поверхности металла образуют
устойчивый оксидный слой. Известны легированные стали –
«нержавейки», из которых изготавливают предметы домашнего
обихода, детали машин, инструменты.
Специальная обработка электролита или другой
среды
Введение веществ ингибиторов,
замедляющих коррозию.

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ
Нанесение защитных покрытий (лаки, краски, эмали);
Покрытие другим металлом (позолота, серебрение, хромирование, цинкование);
Создание и использование антикоррозионных сплавов
Введение в среду ингибиторов, снижающих агрессивность среды;
Протекторная защита

Введение в среду ингибиторов, снижающих агрессивность среды;
В некоторых случаях пигменты красок выполняют также роль ингибиторов коррозии. К числу таких пигментов относятся хроматы стронция, свинца и цинка (SrCrO4, PbCrO4, ZnCrO4).
Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их.