WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

6. Определение изменения механических свойств вследствие коррозии:

пластичности (при растяжении и загибе), предела усталости, предела прочности;

7. Определение физических свойств (электросопротивления, отражательной способности и т. д.) до и после коррозии;

8. Определение структуры и состава продуктов окисления, определение толщины окалины и т. д.

Для обнаружения коррозии на различных участках изделия используют цветные индикаторы – вещества, различно окрашивающие раствор вблизи анодных и катодных участков.

Коррозию железных сплавов в нейтральных водных растворах можно наблюдать при введении в электролит красной кровяной соли КзFе(СN)и фенолфталеина. Если на железном изделии или образце в силу каких-то причин протекает неравномерная коррозия, то катодные и анодные участки будут разделены, и в этих местах появится различное окрашивание. Так, например, если согнуть железную или стальную пластинку и опустить ее в воду, то анодный процесс сосредоточится по месту изгиба, вокруг которого вода начнет обогащаться ионами НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ двухвалентного железа. После добавления в воду красной кровяной соли раствор вблизи места изгиба и металл окрашиваются в синий цвет, что и указывает на присутствие ионов двухвалентного железа:

3Fе + 2Fе(СN)6 Fе3[Fе(СN)6]2.

При неравномерной концентрации кислорода в водном растворе также создаются анодные или катодные участки, что приводит к неравномерному разрушению металла и может быть обнаружено также с помощью цветных индикаторов. В качестве примера можно привести коррозию стальной пластинки под каплей, где вследствие неодинаковой толщины по сечению капли создается неравномерная растворимость и соответственно неравномерная концентрация кислорода на различных участках.

На краях капли, где наблюдается повышенная концентрация кислорода, развивается преимущественно катодная реакция:

О2 + Н2О + 2е 2ОН.

В середине капли развивается анодная реакция:

Fе—2е Fе.

Это наглядно проявляется, если в каплю (через 20—30 мин, после ее нанесения на пластинку) осторожно ввести пипеткой маленькую капельку фенолфталеина. При этом ободок капли воды сразу же окрасится в малиновый цвет, что указывает на повышенную концентрацию ионов ОН. Если добавить еще красной кровяной соли, то середина капли окрасится в синий цвет, что указывает на присутствие ионов Fе.

Описанный метод применяется также при проверке сплошности искусственных покрытий пассивирующих пленок, полученных тем или иным способом. Для этого поверхность изделия смачивают раствором, содержащим цветной индикатор или покрывают смоченной в этом растворе фильтровальной бумагой и наблюдают за появлением окрашенных точек.

Для железных сплавов в состав раствора всегда вводят красную кровяную соль с небольшими добавками соляной кислоты или хлористого натрия (Cl). Если покрытие имеет поры, то через 3 - 5 минут появляются синие точки.

Для проверки сплошности пассивирующей пленки на алюминии в состав раствора вводят бихромат калия (K2Cr2O7) с соляной кислотой.

Если пленка пористая, то через 2 - 4 минуты цвет раствора меняется от желтого до зеленого. Это указывает на протекание реакции окисления алюминия и восстановления хрома до трехвалентного иона:

2Al + Cr2O7+ 14H 2Al+ + 2Cr+ + 7H2O.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Сплошность толстой оксидной пленки на таких металлах, как магний и алюминий, можно проверить с помощью солей ртути или самой ртути. В тех местах, где пленка повреждена или пориста, начинается бурное окисление металла в воздухе с образованием поросли окислов.

Окисление металла сосредоточивается в тех местах, где ртуть контактирует с металлом, и на поверхности образуется амальгама.

Атомы металла, растворяясь в амальгаме, оказываются незащищенными от внешней среды и легко вступают во взаимодействие с ней. На место ушедших из раствора поступают новые атомы из кристаллической решетки металла. Таким образом, окисление продолжается до тех пор, пока ртуть не исчезает в результате растворения в металле или испарения. Схема окисления металла под амальгамой показана на рис. 2.

Рис.2. Схема окисления металла под амальгамой Коррозия металлов под амальгамой носит неравномерный точечный характер.

При испытании металлов на интеркристаллитную коррозию наиболее простым методом является определение звука при ударе; металл, подверженный интеркристаллитной коррозии, теряет при этом характерный для него металлический звук. Это можно наблюдать на латуни при действия на нее растворов ртутных солей. Латунная пластинка, выдержанная в таком растворе в течение 20-30 минут при ударе теряет металлический звук, становится хрупкой, при изгибе ломается или дает трещины.

Чувствительность к интеркристаллитной коррозии нержавеющих сталей определяется кипячением в стандартном растворе следующего состава: 111г CuSO4 · 5H2O + 55мл H2SO4 (удельный вес – 1,84) на 1л воды.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Техника безопасности при выполнении лабораторных работ При выполнении лабораторных работ используют растворы кислот и щелочей, которые могут вызвать поражение кожного покрова и порчу одежды. Поэтому при работе в лаборатории следует выполнять следующие правила:

1. Не работать без халата, не класть личные вещи на лабораторный стол, а убирать их в специально отведенные места;

2. Не курить и не принимать пищу во время работы, не пробовать на вкус сухие реактивы и их растворы;

3. Легко воспламеняющиеся жидкости, органические растворители (ацетон) следует беречь от открытого огня; при обезжиривании образцов пользоваться небольшими количествами этих веществ и немедленно закрывать склянку пробкой;

4. При переливании рабочих растворов из сосуда в сосуд пользоваться воронками. Воронки, мензурки, мерные цилиндры после проведения опыта споласкивать под водопроводным краном;

5. Раствор, разлитый на стол или пол, немедленно удалять сухой тряпкой, а затем тряпкой, обильно смоченной водой;

6. При попадании на руки растворов кислот или щелочей нужно тщательно промыть руки водой с мылом, а при необходимости эти участки кожи обработать слабым раствором соды, если попала кислота, или слабым раствором уксусной кислоты, если попала щелочь;

7. Во избежание поражений кожи нельзя брать руками непромытые образцы. Для извлечения из растворов упавших образцов необходимо пользоваться специальными щипцами;

8. Запрещается включать электрические рубильники (220 В) мокрыми руками;

9. Обо всех несчастных случаях следует немедленно сообщать дежурному преподавателю;

10. После окончания лабораторной работы рабочее место должно быть приведено в первоначальный порядок.

Лабораторная работа №ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАЧЕСТВЕННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ Цель работы Цель работы - изучение различных аспектов электрохимической коррозии металлов (роль защитных пленок и их устойчивость в различных средах, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ образование разнообразных видов гальванических пар и их влияние на скорость процесса) с привлечением качественных методов исследования.

Теория вопроса Принципиальная возможность или невозможность самопроизвольного протекания процесса электрохимической коррозии металла, как и химической коррозии металлов, определяется знаком изменения свободной энергии процесса. Возможно самопроизвольное протекание только тех коррозионных процессов, которые сопровождаются уменьшением энергии Гиббса, т. е.

G < 0.

Термодинамически возможен процесс электрохимической коррозии, для которого соблюдается условие:

G = - n EкэF < 0, где G - изменение энергии Гиббса данного коррозионного процесса;

n - число молей эквивалентов вещества; E кэ - ЭДС элемента, в котором обратимо осуществляется данный коррозионный процесс; F - число Фарадея.

Таким образом, возможность протекания процесса электрохимической коррозии металла определяется соотношением обратимого потенциала металла и обратимого потенциала катодного процесса в данных условиях.

Если а < к - возможно самопроизвольное протекание коррозионного процесса, т. е. для электрохимического растворения металла необходимо присутствие в электролите окислителя - деполяризатора, обратимый окислительно-восстановительный потенциал которого в данных условиях положительнее обратимого потенциала металлов. В этом случае Екэ > 0, a G < 0.

Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода (коррозией с водородной деполяризацией) и протекает на катоде по реакции:

2Н+ + 2е Н2.

Коррозия с участием кислорода называется коррозией с поглощением кислорода (коррозия с кислородной деполяризацией) и протекает на катоде по реакции О2 + 2Н2О + 4е 4ОН.

Потенциал водородного электрода принимает более отрицательное значение с увеличением давления водорода и рН. Зависимость потенциала водородного электрода от рН раствора приведена на рис 3.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 3. Зависимости потенциалов водородного и кислородного электродов от рН среды Потенциал кислородного электрода принимает более положительное значение с увеличением давления кислорода и уменьшением рН (см.

рис.3).

Если потенциал металла (см. приложение, табл. П.1) положительнее потенциала кислородного электрода (см. рис. 3, область 3), то коррозия металла невозможна. Потенциал золота, например, в отсутствие лигандов во всей области рН положительное потенциала кислородного электрода, поэтому золото с поглощением О2 и выделением Н2 корродировать не может.

Если потенциал металла положительнее потенциала водородного электрода и отрицательнее потенциала кислородного электрода (см. рис. 3, область 2), то коррозия возможна с поглощением кислорода и не возможна с выделением водорода. Потенциалы многих металлов лежат в области 2.

Наконец, если потенциал металла отрицательнее потенциала водородного электрода, то возможна коррозия как с поглощением кислорода, так и с выделением водорода (см. рис. 3, область 1). К таким металлам относятся щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий, цинк и др.

Анализируя характер зависимостей на рис. 3, можно отметить, что во всем диапазоне значений рН равновесный потенциал кислородного электрода положительнее равновесного потенциала водородного электрода на 1,23 В. Может сложиться впечатление, что при любых рН коррозия должна протекать с кислородной деполяризацией. Действительно, коррозия с водородной деполяризацией термодинамически менее вероятна. Однако реализация термодинамической возможности определяется кинетическими факторами, которые влияют на поляризуемость электрода или на перенапряжение электродных реакций.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Методы оценки коррозии Существуют качественные и количественные методы оценки коррозионного процесса. Методы качественной оценки играют весьма существенную, хотя и вспомогательную роль, позволяя получить представление о характере и интенсивности процесса.

Качественная оценка. Сущность этих методов сводится к визуальному, а иногда к звуковому, контролю:

• состояния поверхности детали (определение степени равномерности коррозии, характера продуктов коррозии и прочности сцепления их с металлом и др.);

• состояния раствора, в который погружен испытуемый образец (появление продуктов коррозии в виде осадка, мути и др.);

• изменения цвета индикаторных растворов;

• характера изменения металлического звука, издаваемого образцом.

Для обнаружения коррозии на различных участках изделия используют цветные индикаторы - вещества, различно окрашивающие раствор вблизи анодных и катодных участков.

Коррозию железных сплавов в нейтральных водных растворах можно наблюдать при введении в электролит красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] и фенолфталеина. Если на железном изделии или образце в силу каких-то причин протекает неравномерная коррозия, то катодные и анодные участки будут разделены, и в этих местах появится различное окрашивание. Так, например, если согнуть железную или стальную пластинку и опустить ее в воду, то анодный процесс сосредоточится по месту изгиба, вокруг которого вода начнет обогащаться ионами двухвалентного железа. После добавления в воду красной кровяной соли раствор вблизи места изгиба и металл окрашиваются в синий цвет, что и указывает на присутствие ионов двухвалентного железа 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3 - Fe3[Fe(CN)6]2.

При неравномерной концентрации кислорода в водном растворе также создаются анодные или катодные участки, что приводит к неравномерному разрушению металла и может быть обнаружено также с помощью цветных индикаторов. В качестве примера можно привести коррозию стальной пластинки под каплей, где вследствие неодинаковой толщины по сечению капли создается неравномерная растворимость и соответственно неравномерная концентрация кислорода на различных участках.

На краях капли, где наблюдается повышенная концентрация кислорода, развивается преимущественно катодная реакция :

О2 + Н2О + 2е 2ОН.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ В середине капли развивается анодная реакция :

Fe - 2е Fe2+.

Это наглядно проявляется, если в каплю (через 20- 30 мин после ее нанесения на пластинку) осторожно ввести пипеткой маленькую капельку фенолфталеина; при этом ободок капли воды сразу же окрасится в малиновый цвет, что указывает на повышенную концентрацию ионов ОН.

Если добавить еще красной кровяной соли, то середина капли окрасится в синий цвет, что указывает на присутствие ионов Fe.

Описанный метод применяется также при проверке сплошности искусственных покрытий пассивирующих пленок, полученных тем или иным способом. Для этого поверхность изделия смачивают раствором, содержащим цветной индикатор, или покрывают смоченной в этом растворе фильтровальной бумагой и наблюдают за появлением окрашенных точек.

Для железных сплавов в состав раствора всегда вводят красную кровяную соль с небольшими добавками соляной кислоты или хлористого натрия (Сl).

Если покрытие имеет поры, то через 3 -5 минут появляются синие точки.

Для проверки сплошности пассивирующей пленки на алюминии в состав раствора вводят бихромат калия К2Сг2О7 с соляной кислотой. Если пленка пористая, то через 2 - 4 минуты цвет раствора меняется от желтого до зеленого. Это указывает на протекание реакции окисления алюминия и восстановления хрома до трехвалентного иона:

2А1 + Сг2О72 + 14Н+ 2А13+ + 2Сг3+ + 7 Н2О.

Сплошность толстой оксидной пленки на таких металлах, как магний и алюминий, можно проверить с помощью солей ртути или самой ртути. В тех местах, где пленка повреждена или пориста, начинается бурное окисление металла в воздухе с образованием поросли окислов. Окисление металла сосредоточивается в тех местах, где ртуть контактирует с металлом, и на поверхности образуется амальгама. Атомы металла, растворяясь в амальгаме, оказываются незащищенными от внешней среды и легко вступают во взаимодействие с ней. На место ушедших из раствора поступают новые атомы из кристаллической решетки металла. Таким образом, окисление продолжается до тех пор, пока ртуть не исчезает в результате растворения в металле или испарения. Коррозия металлов под амальгамой носит неравномерный точечный характер.

Проведение работы Работа состоит из ряда взаимно дополняющих друг друга опытов, в которых проявляются различные аспекты электрохимической коррозии, рассмотренные в теоретическом разделе.

влияние доступа деполяризатора на место локализации катодных и анодных участков;

определение роли защитных пленок металлов и их устойчивости в различных средах.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.