Презентация на тему: Коррозия металлов

ПРЕЗЕНТАЦИЯна тему «Коррозия металлов». Выполнил: Мухина В.Ф.Учитель химии ВККМОУ Лицей №6 г. Воронежа.

Коррозия Металлов

Коррозия металлов ВведениеХимическая коррозияЭлектрохимическая коррозияСущность процессов коррозииСпособы защиты от коррозииАтмосферная коррозия сталиИнгибиторы коррозии металлов

Слово коррозия происходит от латинского «corrodere», что означает разъедать. Хотя коррозию чаще 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.

Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Среди них как 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.

В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение 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.

Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю жизнь полимерных материалов, стекла, керамики, 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.

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

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

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

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

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

Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и превращению в оксиды. В частности, коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением4Fe + 3O2 + 2H2О = 2Fe2O3·H2ОГидратированный 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 уравнением2Al + 3H2О = Al2O3 + 3H2

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

Способы защиты от коррозии 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 (V в. до н.э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии.

Для защиты чугунных и стальных водяных труб от коррозии используют цементные покрытия. 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.

Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других 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).

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

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

Протекание процессов коррозии в атмосферных условиях аналогично коррозиистали в воде, содержащей кислород. Продукты коррозии, покрывающие металл,представляют собой гидра тированные окиси железа с составом, определяемымформулойСкорость атмосферной коррозии зависит от содержания влаги в воздухе.Повышение относительной влажности воздуха до 70-75% приводит к сравнительнонебольшим 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 летподвергавшаяся воздействию промышленной атмосферы, имеет значительнобольшие потери, чем сталь в условиях сельской местности .

Применение ингибиторов – один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в 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.

Первые ингибиторы были найдены случайно, опытным путем, и часто становились клановым секретом. 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.

По данным 1980 г., число известных науке ингибиторов коррозии превысило 5 тыс. Считают, что 1 т ингибитора дает в народном хозяйстве экономию около 5000 руб.Работа по борьбе с коррозией имеет важнейшее народнохозяйственное значение. Это весьма благодатная область для приложения сил и способностей.

http://www.n-t.ru/http://www.works.tarefer.ru/Учебник Химии 9 класса. Автор: Н. Е. Кузнецова.