Конспект лекций по курсу Коррозия металлов. Конспект лекций по курсу "Коррозия и защита металлов"
 Скачать 237 Kb.
|
|
Катодный процесс с водородной деполяризацией состоит из ряда стадий (рис.7.6): подвод (конвекция и диффузия) гидратированных ионов водорода (H+*H2O) к катодным участкам поверхности корродирующего металла; разряд водородных ионов в соответствии с реакцией Н×H2O + + e- = Hадс + H2O; растворение части адсорбированных атомов водорода (Hадс) в металле; рекомбинация водородных атомов по реакции Hадс + Hадс = H2; отвод молекул водорода от катодных участков в объем электролита и их выделение в атмосферу; образование и отрыв пузырьков водорода (nH2)от поверхности металла в соответствии с реакцией H2 + H2 + ... = nH2 . Катодный процесс может тормозиться на стадиях химических реакций, что приводит к возникновению электрохимической поляризации называемой перенапряжением водорода (hН2). Если катодный процесс тормозится на стадиях массопереноса, то возникает концентрационная поляризация (DjН2)конц. Различают ионную и газовую концентрационную поляризацию. Ионная концентрационная поляризация – следствие торможения процесса транспорта ионов водорода к катодным участкам, а газовая – следствие торможения процесса отвода молекулярного водорода от катодных участков в объем электролита. В отличие от ионной, газовая концентрационная поляризация постоянно сопровождает процесс водородной деполяризации и всегда довольно значительна. 7.13 Защита металлических материалов от коррозии в растворах кислот. Для защиты металлических материалов от коррозии в растворах кислот используется ряд способов. 1.Применение кислотостойких металлов и сплавов. -термодинамически устойчивые металлы, например платина и медь в растворах H2SO4 и HCl; -пассивирующиеся сплавы; К пассивирующимся сплавам относятся сплавы на железо-никелевой основе, например сплав 04ХН40МДТЮ. Этот сплав предназначен для работы при больших нагрузках в растворах H2SO4. Для работы в растворах H2SO4 ,HCl ,H3PO4 применяется никелевый сплав Н70МФ. Сплавы на основе системы никель-молибден имеют высокое сопротивление коррозии в растворах HNO3. Наибольшее распространение получил сплав ХН65МВ для работы при повышенных температурах во влажном хлоре, растворах H2SO4 и HCl ,смесях кислот и других агрессивных средах. Углеродистые и низколегированные стали обладают достаточной устойчивостью в 50-60% (масс.) растворе HNO3 ,а хромистые – в растворах HNO3 с широким интервалом концентраций. -сплавы, образующие труднорастворимые пленки продуктов коррозии; К этой группе сплавов относят сплавы системы железо-кремний, обладающие коррозионной стойкостью в растворах HNO3,H2SO4,HCl,H3PO4, а также железо-углеродистые сплавы (стали) в концентрированной серной кислоте. -металлические материалы, особо чистые по катодным примесям; Чистые железо, цинк, алюминий весьма устойчивы в слабокислых растворах. 2.Введение в растворы кислот добавок, тормозящих процесс коррозии. К замедлителям коррозии металлических материалов относятся так называемые травильные присадки. Катионы As3+ ,Bi3+ ,образующиеся при растворении присадок восстанавливаются на катодных участках поверхности корродирующего материала и замедляют процесс восстановления ионов водорода, обладая высоким перенапряжением водорода. 3.Нанесение на поверхность металлических материалов кислотостойких защитных покрытий. -металлические защитные покрытия; С целью предотвращения коррозии углеродистых сталей в растворах HCl и HNO3 последние могут подвергаться термосилицированию. Для повышения устойчивости углеродистых сталей в серной кислоте используется свинцевание поверхности. -создание плакирующего слоя; Плакирование – механотермический метод получения защитного металлического покрытия. Оно образуется в результате совместной прокатки, горячей прессовки, нагрева под давлением двух слоев металлических материалов, один из которых играет роль покрытия. Толщина покрытия обычно составляет 10-20% от толщины основного (защищаемого) металла. Например, для защиты малоуглеродистой низколегированной стали марки 09Г2С используется метод плакирования – создания защитного слоя из никелевых сплавов типа ХН65МВ, Н70МФ и др. -неметаллические органические покрытия; Чаще других используются фенол- формальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические смолы, а также асфальто-битумные покрытия. Особую ценность имеют кремнийорганические смолы – органические соединения, в цепях которых кислород частично замещен кремнием. Смешивая их с оксидами титана, можно получать покрытия, стойкие к нагреву до 6000С. 4.Применение устойчивых неорганических материалов. -стекло и эмали; Эмали – стекловидные покрытия. Кислотостойкие эмали изготавливают с высоким содержанием SiO2 ,а кислото-щелочестойкие в своем составе имеют диоксид циркония. Эмали получают сплавлением шихты (песок, мел, глина и пр.) и плавней (бура, сода фтористые соли). Их высокая химическая стойкость обусловлена присутствием буры и кремнезема. Эмалевые покрытия получают погружением в расплав или пульверизацией с последующим обжигом до спекания в печи при температуре 880-1050 0С. -керамика; керамика – неорганический материал, получаемый обжигом глинистых материалов, состоящих из небольших кристаллов гидратированных алюмосиликатов. Из керамики изготавливают кислотостойкие изделия (плиты, кирпич). -графит и графитовые материалы; Эти материалы вследствие их универсальной химической стойкости используются в противокоррозионной технике как футеровочные изделия (плитки, пластины блоки). -каменное литье и ситаллы; Каменное литье (КЛ) – материал, получаемый кристаллизацией из расплава, основой которого является диабаз, базальт, андезит. Изделия из КЛ: плитки, фасонные детали, трубы. Ситаллы – неметаллический неорганический стеклокристаллический материал, получаемый кристаллизацией стекломассы при наличии в ней нуклеаторов (центров кристаллизации). Из ситаллов изготавливают листы (футеровочный материал, трубы, фасонные изделия). Изделия из КЛ и ситаллов обладают высокой кислотостойкостью при температурах не более 1000С. 5.Электрохимические способы защиты. В этом качестве чаще используется способ анодной защиты, базирующийся на переводе металлического материала в пассивное состояние. |