Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Коррозия и защита металлов



 Другие рефераты
Коррозия Ракетные войска стратегического назначения Распределение сил, средств, ресурсов на избранном направлении их применения. Основы метода обоснования распределения Коррозия меди в 5М изопропанольных растворах НС1

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ    2
ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ    3
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНУТРЕННИХ МАКРО- И
МИКРОГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПАР      7
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ, ВОЗНИКАЮЩАЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНЕЙ РАЗНОСТИ
ПОТЕНЦИАЛОВ 9
3АЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ  10
ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ ВНЕШНИМ ПОТЕНЦИАЛОМ    15
список литературы      16

         КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ. ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ



                                  ВВЕДЕНИЕ


   Получение металлов из их природных соединений всегда сопровождается
значительной затратой энергии. Исключение составляют только металлы,
встречающиеся в природе в свободном виде: золото, серебро, платина, ртуть.
Энергия, затраченная на получение металлов, накапливается в них как
свободная энергия Гиббса и делает их химически активными веществами,
переходящими в результате взаимодействия с окружающей средой в состояние
положительно заряженных ионов:

   Меn++ nе > Ме0 ([pic]G>0);                     Ме0 – ne > Ме n+ ([pic]G
                                    <0).

                                         металлургия
                     коррозия

      Самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате
взаимодействия с окружающей средой, происходящий с выделением энергии и
рассеиванием вешества (рюст энтропии), называется коррозией. Коррозионные
процессы протекают ннеобратимо в соответствии со вторым началом
термодинамики.

   Медленное выделение тепловой энергии почти без повышения температуры или
электрической энергии с ничтожно малыми разностями потенциалов не дает
возможности использовать выделяющуюся энергию — происходит рассеивание
энергии (рост тепловой части энтропии). Продукты коррозии, как правило,
рассеиваются в процессе эксплуатации металлических конструкций, что ведет к
росту энтропии (концентрационная часть энтропии). Необратимые коррозионные
процессы наносят большой вред народному хозяйству.

   Создан Международный институт коррозии и защиты металлов, координирующий
работы в этой области, ведущиеся во всех странах. Подсчитано, что около 20%
ежегодной выплавки металлов расходуется в коррозионных процессах. Большой
вред приносит коррозия в машиностроении, так как из-за коррозионного
разрушения какой-нибудь одной детали может выйти из строя машина, стоящая
нередко десятки и сотни тысяч рублей. Коррозия снижает точность показаний
приборов и стабильность их работы во времени. Незначительная коррозия
электрического контакта приводит к отказу при его включении. Меры борьбы с
коррозионными процессами являются актуальной задачей современной техники.

   Виды коррозионных разрушений. Изменение поверхности металла в результате
коррозионных процессов может быть различным в зависимости от свойств
металла и коррозионной среды. На их развитие очень сильно влияет
механическая напряженность металла.

   Наиболее опасной является местная коррозия, которая при малой общей
коррозии в отдельных местах может создать резкую концентрацию механических
напряжений, в свою очередь содействующих дальнейшему разрушрнию металла.

   Выявляемые микроскопическим исследованием коррозионные разрушения все
опасны и особенно интеркристаллитная коррозия, ослабляющая связь между
металлическими зернми, и транскристаллитняя коррозия, возникающая под
действием, механических напряжений и приводящая к развитию трещин. Наименее
опасна селективная коррозия — результат травления стали при сохранении
карбидных зерен (цементит, мартенсит) или потеря цинка из латуней.

   Типы коррозионных процессов. Часто одни и те же типы коррозионных
разрушений металла могут быть вызваны разными процессами коррозии.
Коррозионные процессы бывает трудно отнести только к какому-либо
определенному типу, так как они нередко происходят одновременно
(атмосферная коррозия). По природе гетерогенных процессов взаимодействия
окружающей среды с металлами эти процессы можно разделить на два основных
типа.

   Химическая коррозия, развивающаяся в отсутствие электролитов. Она
протекает главным образом при температурах, исключающих возможность
образования насыщенного пара воды, — высокотемпературная или газовая
коррозия. Этот же вид коррозии может возникать и в неводных органических
средах (галогенозамещенные, тиосоединения и т. д.).

   Электрохимическая коррозия, идущая в электролитной среде под действием
внутренних микро- или макрогальванических пар или внешней разности
потенциалов.

   Оба типа коррозионных процессов определяются термодинамически изменением
свободной энергии Гиббса:

                [pic]G0 = – RT ln K = – [pic] ?0nF        (1)

   Процессы высокотемпературной химической коррозии определяются константой
равновесия обратимых гетерогенных реакций, и для их исследования мы
используем первую часть равенства (1).

   Для исследования процессов электрохимической коррозии необходимо
рассматривать выражение ?G0, содержащее разность потенциалов и величину
заряда, перенесенного растворяющимся веществом, т. е. электрическую работу.

   Кроме термодинамической вероятности процесса необходимо рассматривать
кинетику процесса, так как она определяет долговечность и надежность машин
и конструкций, работающих в коррозионных средах.

   Существенно влияет на коррозионные процессы уровень внешних или
внутренних (остаточных) напряжений и их распределение в металле изделия. На
коррозию сталей и других металлов, особенно в контакте с грунтом (землей),
могут влиять продукты жизнедеятельности микроорганизмов, значительно
ускоряющие процессы коррозии.



                             ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ


   Химической коррозии подвержены детали и узлы машин, работающих при
высоких температурах, — двигатели поршневого и турбинного типа, ракетные
двигатели и т. п. Химическое сродство большинства металлов к кислороду при
высоких температурах почти неограниченно, так как оксиды всех технически
важных металлов способны растворяться в металлах и уходить из равновесной
системы:



                      2Ме(т) + O2(г)           2МеО(т);

                         МеО(т)         [МеО] (р-р)



   В этих условиях окисление всегда возможно, но наряду с растворением
оксида появляется и оксидный слой на поверхности металла, который может
тормозить процесс окисления.

   Скорость окисления металла зависит от скорости собственно химической
реакции и скорости диффузии окислителя через пленку, а поэтому защитное
действие пленки тем выше, чем лучше ее сплошность и ниже диффузионная
способность. Сплошность пленки, образующейся на поверхности металла, можно
оценить по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо
соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла
(фактор Пиллинга—Бэдвордса). Рассмотрим реакцию окисления металла

                            xMe  +  уO  >  MexOy

   объем полученного оксида:

                                    [pic]

   где [pic]— молекулярная масса;

      [pic] - плотность;

      объем израсходованного металла:

                                    [pic]



   где [pic] —  атомная масса;

   [pic] — плотность;

   отсюда

                              [pic]         (2)



   Коэффициент ? (фактор Пиллинга — Бэдвордса) у разных металлов имеет
разные значения (табл. 1).



   Таблица 1. Значение коэффициента ? для некоторых металлов
|Металл    |Оксид    |?       |Металл    |Оксид    |?       |
|Mg        |MgO      |0.79    |Zn        |ZnO      |1.58    |
|Pb        |PbO      |1.15    |Zr        |ZrO2     |1.60    |
|Cd        |CdO      |1.27    |Be        |BeO      |1.67    |
|Al        |Al2O2    |1.31    |Cu        |Cu2O     |1.67    |
|Sn        |SnO2     |1.33    |Cu        |CuO      |1.74    |
|Ni        |NiO      |1.52    |Ti        |Ti2O3    |1.76    |
|Nb        |NbO      |1.57    |Cr        |Cr2O3    |2.02    |
|Nb        |Nb2O3    |2.81    |          |         |        |


   Металлы, у которых ?<1, не могут создавать сплошные оксидные слои, и
через несплошности в слое (трещины) кислород свободно проникает к
поверхности металла.

   Сплошные и устойчивые оксидные слои образуются при ? = 1,2—1,6, но при
больших значениях ? пленки получаются несплошные, легко отделяющиеся от
поверхности металла (железная окалина) в результате возникающих внутренних
напряжений.

   Фактор Пиллинга — Бэдвордса дает очень приближенную оценку, так как
состав оксидных слоев имеет большую широту области гомогенности, что
отражается и на плотности оксида. Так, например, для хрома ? = 2,02 (по
чистым фазам), но пленка оксида, образующегося на нем, весьма устойчива к
действию окружающей среды. Толщина оксидной пленки на поверхности металла
меняется в зависимости от времени. При низких температурах толщина пленки
изменяется по логарифмическому закону и асимптотически приближается к
некоторой постоянной величине:

                      ?  = ?0 (1 – e-?St)          (3)

   где ? — толщина пленки; ?0 —постоянная, предельная величина; k —
константа скорости гетерогенной реакции; S — поверхность раздела (1 см2), t
— время. При t > ? ? > ?0. Уравнение (3) есть кинетическое уравнение для
гетерогенной реакции, в которой площадь контакта не изменяется со временем.
В рассмотренном случае лимитирующим фактором является скорость реакции, а
не диффузия.

   При больших температурах четко выявляется параболический закон роста, т.
е. затухание диффузии с ростом толщины слоя. В этом случае лимитирующим
процессом является уже диффузия, но не скорость химической реакции, а
условия диффузии можно определить соотношением

                        ? grad C = const          (4)

   где ? — толщина оксидного слоя; grad C — градиент концентрации кислорода
по толщине пленки. После соответствующих преобразований уравнения
1234
скачать работу


 Другие рефераты
Переход от традиционного романа к модернистскому на примере произведения Германа Гессе Степной волк
Исследование влияния телевизионных программ на агрессию у подростков
ЭЕМ буындары
Микенская культура как начало европейской цивилизации


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ