ПРЕЗЕНТАЦИЯПРЕЗЕНТАЦИЯна темуна тему « «Коррозия металловКоррозия металлов».».

Выполнил: Мухина В.Ф.Выполнил: Мухина В.Ф.

Учитель химии ВККУчитель химии ВКК

МОУ Лицей №6 г. Воронежа.МОУ Лицей №6 г. Воронежа.

Воронеж-2010Скачано с сайта www.uroki.net

Коррозия Коррозия МеталловМеталлов

Коррозия металловКоррозия металлов

Введение Химическая коррозия Электрохимическая коррозия Сущность процессов коррозии Способы защиты от коррозии Атмосферная коррозия стали Ингибиторы коррозии металлов

ВведениеВведениеСлово коррозия происходит от латинского «corrodere», Слово коррозия происходит от латинского «corrodere», что означает разъедать. Хотя коррозию чаще всего что означает разъедать. Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Например, в настоящее время мы являемся дерево. Например, в настоящее время мы являемся свидетелями большого беспокойства широких слоев свидетелями большого беспокойства широких слоев людей в связи с тем, что от кислотных дождей людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.

Таким образом, коррозией называют самопроизвольный Таким образом, коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды. химическим воздействием окружающей среды. Процессы физического разрушения к коррозии не Процессы физического разрушения к коррозии не относят, хотя часто они наносят не меньший вред относят, хотя часто они наносят не меньший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, памятникам культуры. Их называют истиранием, износом, эрозией.износом, эрозией.

Металлы составляют одну из основ цивилизации на Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Среди них как конструкционный планете Земля. Среди них как конструкционный материал явно выделяется железо. Объем материал явно выделяется железо. Объем промышленного производства железа примерно в 20 промышленного производства железа примерно в 20 раз больше, чем объем производства всех раз больше, чем объем производства всех остальных металлов, вместе взятых. Широкое остальных металлов, вместе взятых. Широкое внедрение железа в промышленное строительство и внедрение железа в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII...XIX вв. В это транспорт произошло на рубеже XVIII...XIX вв. В это время появился первый чугунный мост, спущено на время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы первые железные дороги. Однако из стали, созданы первые железные дороги. Однако начало практического использования человеком начало практического использования человеком железа относят к IX в. до н.э. Именно в этот период железа относят к IX в. до н.э. Именно в этот период человечество из бронзового века перешло в век человечество из бронзового века перешло в век железный. Тем не менее история свидетельствует о железный. Тем не менее история свидетельствует о том, что изделия из железа были известны в том, что изделия из железа были известны в Хеттском царстве (государство Малой Азии), а его Хеттском царстве (государство Малой Азии), а его расцвет относят к XIV...XIII вв. до н.э.расцвет относят к XIV...XIII вв. до н.э.

В природе, хотя и очень редко, но встречается В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение считают самородное железо. Его происхождение считают метеоритным, т.е. космическим, а не земным. Поэтому метеоритным, т.е. космическим, а не земным. Поэтому первые изделия из железа (они изготавливались из первые изделия из железа (они изготавливались из самородков) ценились очень высоко – гораздо выше, самородков) ценились очень высоко – гораздо выше, чем из серебра и даже золота.чем из серебра и даже золота.

Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю жизнь полимерных материалов, стекла, керамики, жизнь полимерных материалов, стекла, керамики, основным конструкционным материалом продолжает основным конструкционным материалом продолжает оставаться железо и сплавы на его основе. С оставаться железо и сплавы на его основе. С изделиями из железа мы на каждом шагу встречаемся изделиями из железа мы на каждом шагу встречаемся в быту и знаем, как много хлопот доставляют его в быту и знаем, как много хлопот доставляют его ржавление и сама ржавчина. Ржавлением называют ржавление и сама ржавчина. Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы коррозируют, но не ржавеют. Хотя коррозируют коррозируют, но не ржавеют. Хотя коррозируют практически все металлы, в повседневной жизни практически все металлы, в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.

Химическая коррозияХимическая коррозия

Химическую коррозию стали вызывают Химическую коррозию стали вызывают сухие газы и жидкости, несухие газы и жидкости, неимеющие характера электролитов, имеющие характера электролитов, например органические соединения илинапример органические соединения илирастворы неорганических веществ в растворы неорганических веществ в органических растворителях, Химическаяорганических растворителях, Химическаякоррозия не сопровождается возникновением коррозия не сопровождается возникновением электрического тока. Она основанаэлектрического тока. Она основанана реакции между металлом и агрессивным на реакции между металлом и агрессивным реагентом. Этот вид коррозииреагентом. Этот вид коррозиипротекает в основном равномерно по всей протекает в основном равномерно по всей поверхности металла. В связи с этимповерхности металла. В связи с этимхимическая коррозия менее опасна, чем химическая коррозия менее опасна, чем электрохимическая.электрохимическая.

Продукты коррозии могут образовывать на Продукты коррозии могут образовывать на поверхности металла плотныйповерхности металла плотныйзащитный слой, затормаживающий её дальнейшее защитный слой, затормаживающий её дальнейшее развитие, или же пористыйразвитие, или же пористыйслой, не защищающий поверхность от слой, не защищающий поверхность от разрушающего воздействия среды. Вразрушающего воздействия среды. Вэтом случае процесс коррозии продолжается до этом случае процесс коррозии продолжается до полного разрушенияполного разрушенияматериала или период времени пока будет материала или период времени пока будет действовать агрессивная среда.действовать агрессивная среда.Наиболее часто на практике встречается газовая Наиболее часто на практике встречается газовая коррозиякоррозиястали, вызванная воздействием О2 , SO2 , H2S, CI, стали, вызванная воздействием О2 , SO2 , H2S, CI, НС1,НС1,NO3 ,CO2 ,CO и H2 .NO3 ,CO2 ,CO и H2 .

Электрохимическая Электрохимическая коррозиякоррозия

Электрохимическая коррозия Электрохимическая коррозия происходит при взаимодействии происходит при взаимодействии металлов сметаллов сжидкими электролитами, в основном жидкими электролитами, в основном растворами кислот, оснований ирастворами кислот, оснований исолей. Механизм процесса коррозии солей. Механизм процесса коррозии зависит от структуры металла, а так жезависит от структуры металла, а так жеот типа электролита. Сталь, как всякий от типа электролита. Сталь, как всякий металл, имеет кристаллическоеметалл, имеет кристаллическоестроение, при котором атомы строение, при котором атомы располагаются в соответствующем располагаются в соответствующем порядке,порядке,образуя характерную пространственную образуя характерную пространственную решетку. Кристаллы железа имеютрешетку. Кристаллы железа имеютстроение, значительно отличающиеся от строение, значительно отличающиеся от идеальной схемы, так как имеютсяидеальной схемы, так как имеютсяпустоты, не занятые атомами металла, пустоты, не занятые атомами металла, трещины, включения примесей ктрещины, включения примесей кгазов .газов .

Металлы обладают хорошей Металлы обладают хорошей электропроводностью, что обусловленоэлектропроводностью, что обусловленоналичием свободных электронов, движение которых наличием свободных электронов, движение которых создает электрическийсоздает электрическийток. Числу свободных электронов соответствует ток. Числу свободных электронов соответствует эквивалентное число ион-эквивалентное число ион-атомов, т.е. атомов, утративших один или более атомов, т.е. атомов, утративших один или более электрон. В случаеэлектрон. В случаевозникновения на концах металлического стержня возникновения на концах металлического стержня разности потенциаловразности потенциаловэлектроны движутся от полюса с высшим электроны движутся от полюса с высшим потенциалом к противоположномупотенциалом к противоположномуполюсу. Металлы, обладающие электронной полюсу. Металлы, обладающие электронной проводимостью, являютсяпроводимостью, являютсяпроводниками первого рода, а электролиты проводниками первого рода, а электролиты которые имеют ионнуюкоторые имеют ионнуюпроводимость проводниками второго рода.проводимость проводниками второго рода.

В зависимости от типа и содержания растворённых в В зависимости от типа и содержания растворённых в водеводесолей изменению подвергаются не только солей изменению подвергаются не только нормальные потенциалы, но даженормальные потенциалы, но дажеположение металла в ряду потенциалов.положение металла в ряду потенциалов.

Сущность процессов Сущность процессов коррозиикоррозии

Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и превращению в оксиды. В частности, коррозия железа может превращению в оксиды. В частности, коррозия железа может быть описана упрощенным уравнениембыть описана упрощенным уравнением

4Fe + 3O2 + 2H2О = 2Fe2O3·H2О4Fe + 3O2 + 2H2О = 2Fe2O3·H2О

Гидратированный оксид железа Fе2O3·H2О и является тем, Гидратированный оксид железа Fе2O3·H2О и является тем, что люди называют ржавчиной. Это рыхлый порошок светло-что люди называют ржавчиной. Это рыхлый порошок светло-коричневого цвета. Многие металлы при коррозии коричневого цвета. Многие металлы при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет кислороду воздуха и оксидной пленкой, которая не позволяет кислороду воздуха и воде проникнуть в более глубокие слои и потому воде проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от дальнейшего окисления. Например, предохраняет металл от дальнейшего окисления. Например, алюминий – очень активный металл и теоретически с водой алюминий – очень активный металл и теоретически с водой должен был бы взаимодействовать в соответствии с должен был бы взаимодействовать в соответствии с уравнениемуравнением

2Al + 3H2О = Al2O3 + 3H22Al + 3H2О = Al2O3 + 3H2

Строго отделить химическую коррозию от Строго отделить химическую коррозию от электрохимической трудно, а иногда и невозможно. электрохимической трудно, а иногда и невозможно. Дело в том, что электрохимическая коррозия часто Дело в том, что электрохимическая коррозия часто связана с наличием в металле случайных примесей связана с наличием в металле случайных примесей или специально введенных легирующих добавок.или специально введенных легирующих добавок.

Способы защиты от Способы защиты от коррозиикоррозии

Проблема защиты металлов от Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в коррозии возникла почти в самом начале их самом начале их использования. Люди пытались использования. Люди пытались защитить металлы от защитить металлы от атмосферного воздействия с атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими позднее и покрытием другими металлами и прежде всего металлами и прежде всего легкоплавким оловом легкоплавким оловом (лужением). В трудах (лужением). В трудах древнегреческого историка древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) уже Геродота (V в. до н.э.) уже имеется упоминание о имеется упоминание о применении олова для защиты применении олова для защиты железа от коррозии.железа от коррозии.

Для защиты чугунных и стальных водяных труб от Для защиты чугунных и стальных водяных труб от коррозии используют цементные покрытия. Поскольку коррозии используют цементные покрытия. Поскольку коэффициенты теплового расширения коэффициенты теплового расширения портландцемента и стали близки, а стоимость цемента портландцемента и стали близки, а стоимость цемента невысокая, то он довольно широко применяется для невысокая, то он довольно широко применяется для этих целей. Недостаток портландцементных покрытий этих целей. Недостаток портландцементных покрытий тот же, что и эмалевых, – высокая чувствительность к тот же, что и эмалевых, – высокая чувствительность к механическим ударам.механическим ударам.

Широко распространенным способом защиты металлов Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами коррозируют с металлов. Покрывающие металлы сами коррозируют с малой скоростью, так как покрываются плотной малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Покрывающий слой наносят оксидной пленкой. Покрывающий слой наносят различными методами: кратковременным погружением различными методами: кратковременным погружением в ванну с расплавленным металлом (горячее в ванну с расплавленным металлом (горячее покрытие), электроосаждением из водных растворов покрытие), электроосаждением из водных растворов электролитов (гальваническое покрытие), напылением электролитов (гальваническое покрытие), напылением (металлизация), обработкой порошками при (металлизация), обработкой порошками при повышенной температуре в специальном барабане повышенной температуре в специальном барабане (диффузионное покрытие), с помощью газофазной (диффузионное покрытие), с помощью газофазной реакции, например 3CrCl2 + 2Fe – [1000°C] → 2FeCl3 + реакции, например 3CrCl2 + 2Fe – [1000°C] → 2FeCl3 + 3Cr (в сплаве с Fe).3Cr (в сплаве с Fe).

Имеются и другие методы нанесения металлических Имеются и другие методы нанесения металлических покрытий, например, разновидностью диффузионного покрытий, например, разновидностью диффузионного способа защиты металлов является погружение способа защиты металлов является погружение изделий в расплав хлорида кальция CaCl2, в котором изделий в расплав хлорида кальция CaCl2, в котором растворены наносимые металлы.растворены наносимые металлы.

Атмосферная коррозия Атмосферная коррозия сталистали

Наиболее часто Наиболее часто встречающимся на практике встречающимся на практике типом коррозии сталитипом коррозии сталиявляется образование является образование ржавчины под влиянием ржавчины под влиянием атмосферных воздействийатмосферных воздействий(чаще всего кислорода и (чаще всего кислорода и влажности), В сухом влажности), В сухом атмосферном воздухе стальатмосферном воздухе стальпрактически не подвергается практически не подвергается коррозии. Атмосферная коррозии. Атмосферная коррозия носиткоррозия носитэлектрохимический характер, электрохимический характер, причем электролитом причем электролитом является слой влаги,является слой влаги,имеющийся на поверхности имеющийся на поверхности металла.металла.

Протекание процессов коррозии в атмосферных условиях аналогично Протекание процессов коррозии в атмосферных условиях аналогично коррозиикоррозиистали в воде, содержащей кислород. Продукты коррозии, стали в воде, содержащей кислород. Продукты коррозии, покрывающие металл,покрывающие металл,представляют собой гидра тированные окиси железа с составом, представляют собой гидра тированные окиси железа с составом, определяемымопределяемымформулойформулойСкорость атмосферной коррозии зависит от содержания влаги в Скорость атмосферной коррозии зависит от содержания влаги в воздухе.воздухе.Повышение относительной влажности воздуха до 70-75% приводит к Повышение относительной влажности воздуха до 70-75% приводит к сравнительносравнительнонебольшим потерям стали. При влажности, превышающей эти небольшим потерям стали. При влажности, превышающей эти значения,значения,наблюдается интенсивное ускорение процессов коррозии .наблюдается интенсивное ускорение процессов коррозии .Загрязнение воздуха агрессивными продуктами такими, как СО2, Загрязнение воздуха агрессивными продуктами такими, как СО2, SО2, CI2,SО2, CI2,H2S, дым и сажа, усиливает коррозию. Сталь, в течение нескольких H2S, дым и сажа, усиливает коррозию. Сталь, в течение нескольких летлетподвергавшаяся воздействию промышленной атмосферы, имеет подвергавшаяся воздействию промышленной атмосферы, имеет значительнозначительнобольшие потери, чем сталь в условиях сельской местности .большие потери, чем сталь в условиях сельской местности .

ИнгибиторыИнгибиторыПрименение ингибиторов – один из эффективных Применение ингибиторов – один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах (в атмосферных, в морской воде, в агрессивных средах (в атмосферных, в морской воде, в охлаждающих жидкостях и солевых растворах, в охлаждающих жидкостях и солевых растворах, в окислительных условиях и т.д.). Ингибиторы – это окислительных условиях и т.д.). Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит от лат. inhibere, что Название ингибитор происходит от лат. inhibere, что означает сдерживать, останавливать. Ингибиторы означает сдерживать, останавливать. Ингибиторы взаимодействуют с промежуточными продуктами реакции взаимодействуют с промежуточными продуктами реакции или с активными центрами, на которых протекают или с активными центрами, на которых протекают химические превращения. Они весьма специфичны для химические превращения. Они весьма специфичны для каждой группы химических реакций. Коррозия металлов – каждой группы химических реакций. Коррозия металлов – это лишь один из типов химических реакций, которые это лишь один из типов химических реакций, которые поддаются действию ингибиторов. По современным поддаются действию ингибиторов. По современным представлениям защитное действие ингибиторов связано представлениям защитное действие ингибиторов связано с их адсорбцией на поверхности металлов и с их адсорбцией на поверхности металлов и торможением анодных и катодных процессов.торможением анодных и катодных процессов.

Первые ингибиторы были найдены случайно, опытным Первые ингибиторы были найдены случайно, опытным путем, и часто становились клановым секретом. путем, и часто становились клановым секретом. Известно, что дамасские мастера для снятия окалины и Известно, что дамасские мастера для снятия окалины и ржавчины пользовались растворами серной кислоты с ржавчины пользовались растворами серной кислоты с добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Эти добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Эти примеси были одними из первых ингибиторов. Они не примеси были одними из первых ингибиторов. Они не позволяли кислоте действовать на оружейный металл, позволяли кислоте действовать на оружейный металл, в результате чего растворялись лишь окалина и в результате чего растворялись лишь окалина и ржавчина.ржавчина.

По данным 1980 г., число известных науке ингибиторов По данным 1980 г., число известных науке ингибиторов коррозии превысило 5 тыс. Считают, что 1 т ингибитора коррозии превысило 5 тыс. Считают, что 1 т ингибитора дает в народном хозяйстве экономию около 5000 руб.дает в народном хозяйстве экономию около 5000 руб.

Работа по борьбе с коррозией имеет важнейшее Работа по борьбе с коррозией имеет важнейшее народнохозяйственное значение. Это весьма народнохозяйственное значение. Это весьма благодатная область для приложения сил и благодатная область для приложения сил и способностей.способностей.

Список источников:Список источников:

http://www.n-t.ru/http://www.works.tarefer.ru/

Учебник Химии 9 класса. Учебник Химии 9 класса. Автор: Н. Е. Кузнецова.Автор: Н. Е. Кузнецова.

Скачано с сайта www.uroki.net