Проект коррозия металлов 9 класс
Обновлено: 19.05.2024
1 Коррозия железа в различных средах Проект по химии: Авторы: ученики 9а класса МБОУ Лицей 6 Денисов Иван Макеев Игорь Руководитель Дунаева И.И.
2 Цель проекта изучить процесс коррозии металлов в различных средах на примере железа.
3 Задачи 1.Изучить литературу и другие источники информации по теме исследования 2. Определить экспериментальным путём влияние различных агрессивных сред на коррозию железа 3. Создать презентацию по данной теме для демонстрации на уроках и внеклассных занятий.
4 Понятие коррозии. Коррозия (от лат. corrosio разъедание) это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде. Пример кислородная коррозия железа в водной среде: 4Fe + 6Н2О + ЗО2 = 4Fe(OH)3. Гидратированный оксид железа Fe(OН)3 и является тем, что называют ржавчиной.лат.металловметаллкерамикадеревополимерконструкционных материалов Коррозия конструкции.
5 Коррозия металлов По виду коррозион- ной среды По процессам По характеру разрушения газовая атмосферная почвенная жидкостная (кислотная, солевая, щелочная) химическая электрохими ческая равномерная неравномер- ная ( избирательная или местная)
6 Коррозия металла. Ржавчина, самый распространенный вид коррозии.
7 Учёные, занимавшиеся изучением процессов коррозии. Якоби Б.С.-открытие гальванопластики. Бекетов Н.Н.-основоположник физической химии, академик Петербугской АН (1886) Даниель Дж. Фредерик -физик, химик, профессор Королевского колледжа (1831)
8 Практическая часть Для исследования было взято 7 железных пластинок примерно одинакового размера и формы.
9 Все пластинки были помещены в стаканы с различной средой: 1.Вода 2.Слабый раствор KOH 3. Слабый раствор кислоты 4. Раствор фосфорной кислоты 5. Раствор поваренной соли 6. Слабый раствор соляной кислоты
10 Результаты 1. Водный раствор
11 Результаты 2.Слабый щелочной раствор
12 Результаты 3. Раствор фосфорной кислоты
13 Результаты 4. Раствор фосфорной кислоты более концентрированый
14 Результаты 5.Раствор поваренной соли
15 Результаты опытов 6.Слабокислый раствор соляной кислоты
16 Выводы Результаты исследования показали, что самой агрессивной средой для железа стала вода, раствор соляной кислоты и раствор поваренной соли. Раствор шелочи практически не повлиял на процесс коррозии, т.к щелочная среда является ингибитором, раствор фосфорной кислоты разрушил пластинку в связи с химической реакцией (образуется фосфат железа (2) – зеленый раствор и выделяется водород.
17 Необходимость осуществления мероприятий по защите от коррозии диктуется тем обстоятельством, что потери от коррозии приносят чрезвычайно большой ущерб. Защита от коррозии является одной из важнейших проблем, имеющей большое значение для народного хозяйства. Коррозия является физико- химическим процессом, защита же от коррозии металлов – проблема химии в чистом виде.
18 СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ 1.Нанесение защитных покрытий (лаки, краски, эмали); 2.Покрытие другим металлом (позолота, серебрение, хромирование, цинкование); 3.Создание и использование антикоррозионных сплавов 4.Введение в среду ингибиторов, снижающих агрессивность среды; 5.Протекторная защита
19 Классификация коррозионных процессов. По типу разрушений. По типу разрушений коррозия бывает сплошной и местной. При равномерном распределении коррозионных разрушений по всей поверхности металла коррозию называют равномерной или сплошной.
20 Химическая коррозия: Химическая коррозия: Химическая коррозия взаимодействие поверхности металла с (коррозионно-активной) средой,активной В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом: 4Fe + 3O2 2Fe 2 O 3 Окисление - восстановление
21 МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ
22 Электрохимическая коррозия: Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. В этой реакции всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются электроды - либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с различающимися окислительно- восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т.п., электропроводность ее повышается, и скорость процесса увеличивается.
23 Особенно разнообразные процессы химической коррозии встречаются в различных химических производствах. В атмосфере водорода, метана и других углеводородов, оксида углерода (II), сероводорода, хлора, в среде кислот, щелочей, солей, а также в расплавах солей и других веществ протекают специфические реакции с вовлечением материала аппаратов и агрегатов, в которых осуществляется химический процесс. Задача специалистов при конструировании реактора – подобрать металл или сплав, который был бы наиболее устойчив к компонентам химического процесса. 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. Многие неопытные химики в разное время были озадачены тем, что иногда реакция Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 описанная во всех учебниках, не идет. Более опытные химики знают, что в такой ситуации в раствор нужно добавить немного сульфата меди (П) (медного купороса). В этом случае на поверхности цинка выделится медь CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu
24 Водородная и кислородная коррозия Если происходит восстановление ионов H3O+ или молекул воды H2O, говорят о водородной коррозии или коррозии с водородной деполяризацией. Восстановление ионов происходит по следующей схеме: 2H3O+ + 2e 2H2O + H2 или 2H2O + 2e 2OH + H2 Если водород не выделяется, что часто происходит в нейтральной или сильно щелочной среде, происходит восстановление кислорода и здесь говорят о кислородной коррозии или коррозии с кислородной деполяризацией: O2 + 2H2O + 4e 4OH Коррозионный элемент может образовываться не только при соприкосновении двух различных металлов. Коррозионный элемент образуется и в случае одного металла, если, например, структура поверхности неоднородна.
25 Содержание Введение 1. Литературный обзор Понятие коррозии 1.2. Классификация коррозионных процессов По типу разрушений По механизму разрушений. 2. Методы защиты от коррозии. 3. Экспериментальная часть Заключение
26 Используемая литература Техника борьбы с коррозией. Том 1. Перевод с польского. Под ред. А.М. Сухотина – Л.: Химия, Техника борьбы с коррозией. Том 2. Перевод с польского к.х.н. В.И. Грибеля. – Л.: Химия, Коррозия и защита химической аппаратуры. Том 1. Под ред. А.М. Сухотина. – Л.: Химия, Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. – М.: Химия, Способы защиты оборудования от коррозии. Под ред. Б.В. Строкана, А.М. Сухотина. – Л.: Химия, Клинов И.Я., Удыма П.Г., Молоканов А.В., Горяинова А.В. Химическое оборудование в коррозионностойком исполнении. – М.: Машиностроение, Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы. – М.: Машгиз, Коррозия. Под ред. Л.Л. Шрайера. – М.: Металлургия, Коррозия оборудования в производстве галогенсодержащих веществ. Под ред. Д.т.н. проф. В.С. Зотикова. – СПб.: Теза, Тищенко Г.П., Тищенко И.Г., Вихрова З.Г. Применение нетоксичных и малотоксичных ингибиторов коррозии в промышленности. – М.: НИИТЭХИМ, 1990.
Проект по химии "Коррозия металлов"
Жизнь человека без металлов невозможна. Металлы и их сплавы являются наиболее важными конструкционными материалами. Но, к сожалению, очень часто под воздействием окружающей среды поверхность металла самопроизвольно разрушается, вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Процесс самопроизвольного разрушения металлов под воздействием окружающей среды называют коррозией.
Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Человечество несет огромные материальные потери в результате коррозии деталей машин, судов, мостов, морских конструкций и технологического оборудования. Коррозия приводит к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ, лопастей и роторов турбин, и т.д. С учетом возможной коррозии приходится завышать прочность этих изделий, а значит, увеличивать расход металла, что приводит к дополнительным экономическим затратам. Коррозия приводит к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции (утечка нефти, газов, воды), к энергетическим затратам для преодоления дополнительных сопротивлений, вызванных уменьшением проходных сечений трубопроводов из-за отложения ржавчины и других продуктов коррозии. Коррозия также приводит к загрязнению продукции, а значит, и к снижению ее качества. Затраты на возмещение потерь, связанных с коррозией, исчисляются миллиардами рублей в год.
Но вред, наносимый коррозией, не сводится только к потере металла вследствие его разрушения (прямые потери), больший вред наносят косвенные потери. Гибнет труд людей, затраченный на обработку металла и создание тех или иных машин и механизмов. Таким образом, потери от коррозии в сотни раз превосходят стоимость металла.
Коррозия вызывает и серьезные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно воздействует на жизнь и здоровье людей.
Процессы коррозии необратимы, поэтому их необходимо обнаруживать на ранних стадиях, давать количественную оценку коррозионного повреждения, прогнозировать опасность развития в случае непринятия мер по усилению коррозионной защиты. Установление причин коррозионного разрушения позволяет правильно выбрать метод защиты.
По роду своей будущей деятельности, да и вообще в жизни, нам придется столкнуться и не раз с проблемами коррозии, поэтому эту тему считаем очень актуальной.
Цель работы : исследование влияния различных факторов на процесс коррозии металлов.
Актуальность исследования обусловлена тем, что ежегодно до 20% выплавленного, обработанного и воплощенного в конструкции металла разрушается от коррозии.
Объект исследования: коррозионный процесс, протекающий в металлах и сплавах.
Предмет исследования : коррозия.
Методы исследования: визуальное наблюдение, химический эксперимент
Гипотеза исследования: на коррозию металлов в окружающей среде оказывают влияние природа металла, минеральный состав воды, температура окружающего воздуха и т.д.
Задачи исследования:
1. Изучить явление коррозии в различных системах, используя методы качественного и количественного анализа.
2. Установить влияние природы металла на коррозию.
3. Установить влияние природы и состава раствора на коррозию металлов.
4. Установить влияние температуры на коррозию металлов.
ГЛАВА I . ТЕОРИЯ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
1.1. Понятие коррозии металлов
Слово «коррозия» происходит от латинского « corrodere », что означает «разъедать». Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, дерево, пластмассы и другие полимерные материалы.
Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение металлов и сплавов вследствие их взаимодействия с окружающей средой.
В основе этого взаимодействия лежат химические и электрохимические реакции, а иногда и механическое воздействие внешней среды. Способность металлов сопротивляться воздействию среды называется коррозионной стойкостью или химическим сопротивлением материала. Металл, подвергающийся коррозии, называют корродирующим металлом, а среда, в которой протекает коррозионный процесс - коррозионной средой. В результате коррозии изменяются свойства металла, и часто происходит ухудшение его функциональных характеристик.
Металл при коррозии может частично или полностью разрушаться. Химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды, называют продуктами коррозии. Продукты коррозии могут оставаться на поверхности металла в виде оксидных пленок, окалины или ржавчины. В зависимости от степени сцепления продуктов коррозии с поверхностью металла наблюдаются различные случаи. Например, ржавчина на поверхности железных сплавов образует рыхлый слой, процесс коррозии распространяется далеко вглубь металла и может привести к образованию сквозных язв и свищей. Напротив, при окислении алюминия на поверхности образуется плотная сплошная пленка оксидов, которая предохраняет металл от дальнейшего разрушения.
Коррозия является физико-химическим процессом, и закономерности ее протекания определяются общими законами термодинамики и кинетики гетерогенных систем. Различают внутренние и внешние факторы коррозии . Внутренние факторы характеризуют влияние на вид и скорость коррозии металла (природа, состав, структура и т.д.). Внешние факторы определяют влияние на коррозию состава коррозионной среды и условий протекания коррозии (температура, давление).
1.2. Виды коррозии металлов
Различают два основных вида коррозии металлов: химическую и электрохимическую.
1.2.1. Химическая коррозия металлов
Химическая коррозия протекает при взаимодействии металлов с сухими газами (газовая коррозия) при повышенных температурах и не сопровождается возникновением электрического тока. Газовой коррозии подвергаются металлы при термической обработке (ковка, прокат), детали двигателей внутреннего сгорания, арматура печей и т.д.
Большинство металлов окисляется кислородом воздуха, образуя на поверхности оксидные пленки. Если эта пленка прочная, плотная, хорошо связанная с металлом, то она защищает металл от дальнейшего разрушения. Такие защитные оксидные пленки образуются у Zn , Al , Cr , Ni , Pb , Nb , и др.
У железа же оксидная пленка рыхлая, пористая и легко отделяется от поверхности и поэтому не способна защищать металл от дальнейшего разрушения. На поверхности щелочных и щелочно-земельных металлов в процессе окисления кислородом воздуха также образуются толстые, рыхлые оксидные пленки, которые не защищают эти металлы от разрушения.
Химическая коррозия протекает не только в сухих газах, но и в неэлектролитах (бензин, керосин, дизельное топливо и т.д.). Например, коррозия бензобаков автомобилей, нефтепроводов, нефтехимического оборудования.
1.2.2. Электрохимическая коррозия
Этот вид коррозии происходит в токопроводящей среде - в электролите. Электролиты - вещества, растворы которых проводят электрический ток (например, минеральные соли, содержащиеся в морской воде). Как правило, металлы и сплавы неоднородны, содержат металлы различных примесей. При контакте их с растворами электролитов одни участки поверхности начинают выполнять роль анода (отдают электроны), а другие - роль катода (принимают электроны).
Если два различных металла ( Zn и Fe ), находящихся в контакте между собой, опустить в водный раствор электролита (например, грунтовая вода), то металл более активный, расположенный в электрохимическом ряду напряжений металлов левее ( Zn ), будет разрушаться, предохраняя тем самым менее активный металл ( Fe ) от коррозии. Цинк, отдавая электроны (разрушается), выполняет роль анода, а железо, принимая электроны - роль катода. При этом Zn заряжается отрицательно, а Fe - положительно. Если соединить эти металлы проводником через гальванометр, то он покажет наличие тока.
Важнейшими окислителями, вызывающими электрохимическую коррозию являются катионы водорода и растворенный кислород.
Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы, находящиеся в составе сплава по своей активности, т.е. чем дальше они расположены в электрохимическом ряду напряжений металлов друг от друга. Усиливается коррозия и при увеличении температуры.
Итак, электрохимическая коррозия - это окислительно-восстановительная реакция, происходящая в средах проводящих ток (в отличие от химической коррозии).
1.3. Защита металлов 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 древнегре ческого историка Геродота ( V в. до н, э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии.
Имеется способ уменьшения коррозии металлов, кото рый строго нельзя отнести к защите, — это легирование металлов, т. е. получение сплавов. Например, в настоя щее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной, но их поверхностная коррозия хотя и с малой скоростью, но имеет место.
Одним из наиболее распространенных способов защи ты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали, дру гих металлов.
Лакокрасочные покрытия наиболее доступ ны для широкого круга людей. Лаки и краски обладают низкой газопроницаемостью, высокими водоотталкивающи ми свойствами и поэтому препятствуют доступу к поверх ности металла воды, кислорода и содержащихся в атмо сфере агрессивных компонентов. Покрытие поверхности металла лакокрасочным слоем не исключает коррозию, а служит для нее лишь преградой, а значит, лишь тормо зит коррозию. Поэтому большое значение имеет качество покрытия — толщина слоя, сплошность (пористость), равномерность, проницаемость, способность набухать в воде, прочность сцепления (адгезия). О бычно рекомендуют наносить не один толстый слой, а несколько тонких слоев покрытия. Лаки и краски наиболее эффективны для защиты от ат мосферной коррозии.
Для защиты металлов от коррозии используют стек ловидные и фарфоровые эмали. Эмали обладают высокими защитными свойствами, которые обусловлены их непроницаемостью для воды и воздуха (газов) даже при длительном контакте. Их важным качеством является высокая стойкость при повы шенных температурах. К основным недостаткам эмале вых покрытий относят чувствительность к механическим и термическим ударам. При длительной эксплуатации на поверхности эмалевых покрытий может появиться сетка трещин, которая обеспечивает доступ влаги и воздуха к металлу вследствие чего и начинается кор розия.
Широко распространенным способом защиты метал лов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Металлические покрытия делят на две группы: корро зионно-стойкие и протекторные. Например, для покрытия сплавов на основе железа в первую группу входят никель, серебро, медь, свинец, хром. Они более электро положительны по отношению к железу, т. е. в электро химическом ряду напряжений металлов стоят правее железа. Во вторую группу входят цинк, кадмий, алюми ний. По отношению к железу они более электроотрица тельны, т. е. в ряду напряжений находятся левее железа.
С протекторной защитой весьма сходна катодная за щита металлов от коррозии. Можно сказать, что катод ная защита является модификацией протекторной защи ты. В данном случае металлическая конструкция или корпус корабля присоединяются к катоду источника постоянного тока и тем самым защищают его от растворения.
Коррозия металлов Химия 9 класс Леднева Дарья Николаевна Учитель химии МБОУ СОШ п. Дружба. - презентация
Презентация на тему: " Коррозия металлов Химия 9 класс Леднева Дарья Николаевна Учитель химии МБОУ СОШ п. Дружба." — Транскрипт:
1 Коррозия металлов Химия 9 класс Леднева Дарья Николаевна Учитель химии МБОУ СОШ п. Дружба
2 Коррозия – рыжая крыса, Грызет металлический лом. В. Шефнер. В. Шефнер. «Жизнь человеческая подобна железу. Если употреблять его в дело, оно истирается, если не употреблять – ржавеет» Катон старший. Древнеримский философ
3 Проблемы вызываемые коррозией Коррозия приводит к огромным безвозвратным потерям металлов, ежегодно полностью разрушается около 10% производимого железа. По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в России работает впустую – весь выплавляемый металл превращается в ржавчину. Разрушение металлических конструкций, сельскохозяйственных и транспортных машин, промышленной аппаратуры становится причиной простоев, аварий, ухудшения качества продукции. Учет возможной коррозии приводит к повышенным затратам металла при изготовлении аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ и т.д. Это увеличивает общие убытки от коррозии. Немалые средства приходится тратить на противокоррозионную защиту. Соотношение прямых убытков, косвенных убытков и расходов на защиту от коррозии оценивают как (3–4):1:1. В промышленно развитых странах ущерб от коррозии достигает 4% национального дохода. В нашей стране он исчисляется миллиардами рублей в год. Коррозия приводит к огромным безвозвратным потерям металлов, ежегодно полностью разрушается около 10% производимого железа. По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в России работает впустую – весь выплавляемый металл превращается в ржавчину. Разрушение металлических конструкций, сельскохозяйственных и транспортных машин, промышленной аппаратуры становится причиной простоев, аварий, ухудшения качества продукции. Учет возможной коррозии приводит к повышенным затратам металла при изготовлении аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ и т.д. Это увеличивает общие убытки от коррозии. Немалые средства приходится тратить на противокоррозионную защиту. Соотношение прямых убытков, косвенных убытков и расходов на защиту от коррозии оценивают как (3–4):1:1. В промышленно развитых странах ущерб от коррозии достигает 4% национального дохода. В нашей стране он исчисляется миллиардами рублей в год.
4 1. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металла под действием окружающей среды. 2. Коррозия– это процесс перехода металла в то природное, естественное состояние, в котором мы встречаем его в земной коре.
5 Зачем нам нужно изучать этот процесс? Назовите последствия коррозии Мировая потеря 20 млн. тонн металла в год Еще более значимы косвенные потери
6 Делийская железная колонна Возраст 1600 лет Высота 7, 2 м, вес около 6 тонн Эйфелева башня Красили 18 раз, отчего ее масса 9000 т каждый раз увеличивалась на 70 т (в сумме т)
8 По виду коррозионной среды По характеру разрушения По процессам Газовая Жидкостная Атмосферная Почвенная Сплошная Местная Химическая Электрохимическая Межкристаллитная Блуждающими токами
9 По виду коррозионной среды Газовая Атмосферная Жидкостная Почвенная Блуждающими токами
10 По характеру разрушений Равномерная Неравномерная Сплошная коррозия
11 Местная коррозия Язвенная Точечная Пятнами
12 Соль на дорогах Морская вода Причины возникновения местной коррозии
13 По процессам Компоненты окружающей среды окисляют непосредственно металл. Компоненты окружающей среды окисляют непосредственно металл. Протекающие при химической коррозии окислительно - восстановительные реакции осуществляются путем непосредственного перехода электронов с атомов металлов на частицы окислителя, входящего в состав среды. Протекающие при химической коррозии окислительно - восстановительные реакции осуществляются путем непосредственного перехода электронов с атомов металлов на частицы окислителя, входящего в состав среды.
14 По процессам Химическая коррозия Химическая коррозия – самопроизвольное разрушение металлов в среде окислительного газа (кислорода, галогенов и т.д.) при повышенных температурах или в жидких не электролитах. 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3 4Fe + 3О 2 = 2Fe 2 О 3 ГазоваяВ жидких не электролитах В нефти В сере В органических веществах Cu + S = CuS 2 Ag + S = Ag 2 S 2Al + 6ССl 4 = 3C 2 Cl 6 + 3AlCl 3
15 Коррозия протекающая в токопроводящей среде. Коррозия протекающая в токопроводящей среде. Помимо химической реакции, в системе возникает электрический ток. Помимо химической реакции, в системе возникает электрический ток. Процесс электрохимической коррозии происходит при контакте двух металлов Процесс электрохимической коррозии происходит при контакте двух металлов Разрушается металл с более сильными восстановительными свойствами (выполняет роль анода) Разрушается металл с более сильными восстановительными свойствами (выполняет роль анода)
16 Электрохимическая коррозия 2Fe + O 2 + 2H 2 O = 2Fe(OH) 2 Me – ne = Me +n Fe - 2 е - Fe 2+ О2О2 О2О2 2Сu + O 2 + 2H 2 O + CO 2 = CuCO 3 Cu(OH) 2 О2О2 Электрохимическая коррозия металлов – самопроизвольный процесс разрушения металлов в среде электролитов.
17 Причины возникновения электрохимической коррозии Причины возникновения электрохимической коррозии 1. Блуждающие токи, которые появляются вследствие утечки части тока из электрических цепей в почву или водные растворы, где они попадают на металлические конструкции. В местах выхода тока из этих конструкций вновь в почву или воду начинается растворение металла. Такие зоны разрушения металлов под действием блуждающих токов особенно часто наблюдаются в районах наземного электрического транспорта (трамвайные линии, железнодорожный транспорт на электрической тяге). Эти токи могут достигать несколько ампер, что приводит к большим коррозионным разрушениям. В местах выхода тока из этих конструкций вновь в почву или воду начинается растворение металла. Такие зоны разрушения металлов под действием блуждающих токов особенно часто наблюдаются в районах наземного электрического транспорта (трамвайные линии, железнодорожный транспорт на электрической тяге). Эти токи могут достигать несколько ампер, что приводит к большим коррозионным разрушениям. Например, прохождение тока силой в 1 А в течение одного года вызовет растворение 9,1 кг железа, Например, прохождение тока силой в 1 А в течение одного года вызовет растворение 9,1 кг железа, 10,7 кг цинка, 33,4 кг свинца. 10,7 кг цинка, 33,4 кг свинца.
18 2. Влияние радиационного излучения, а также продуктов жизнедеятельности бактерий и других организмов. С развитием бактерий на поверхности металлических конструкций связано явление биокоррозии. Обрастание подводной части судов мелкими морскими организмами также оказывает влияние на коррозионные процессы.
19 1 группа – щелочные металлы – 1 группа – щелочные металлы – наименьшая коррозийная стойкость.(побочная подгруппа – весьма стойкие металлы) – весьма стойкие металлы) 2 группа – главная подгруппа – малоустойчивы, побочная – более устойчивы( в присутствии кислорода образуют прочные пленки оксидов, предохраняющие от дальнейшего разрушения) 2 группа – главная подгруппа – малоустойчивы, побочная – более устойчивы( в присутствии кислорода образуют прочные пленки оксидов, предохраняющие от дальнейшего разрушения)
20 3 группа – Алюминий – образуется прочная оксидная пленка ( но она разрушается в растворах кислот и щелочей) В концентрированной азотной и серной кислотах алюминий пассивируется. 3 группа – Алюминий – образуется прочная оксидная пленка ( но она разрушается в растворах кислот и щелочей) В концентрированной азотной и серной кислотах алюминий пассивируется. 4 группа – Олово и свинец – стойкие к коррозии металлы, благодаря прочным оксидным пленкам. 4 группа – Олово и свинец – стойкие к коррозии металлы, благодаря прочным оксидным пленкам.
21 5,6,7,8 группы. – металлы побочных подгрупп обладают высокой способностью к пассивации, а следовательно, большой коррозионной стойкостью. 5,6,7,8 группы. – металлы побочных подгрупп обладают высокой способностью к пассивации, а следовательно, большой коррозионной стойкостью. Осмий, Иридий, Платина – самые стойкие к коррозии Осмий, Иридий, Платина – самые стойкие к коррозии Железо пассивируется концентрированной Железо пассивируется концентрированной серной и азотной
22 Защита металлов от коррозии
23 Применение ингибиторов Ингибиторы - э то вещества, способные замедлять протекание химических процессов и ли останавливать и х. Известно более 5 тысяч
24 Нанесение защитных покрытий Пластмасса Краска Лак Грунтовка Смола Эмаль Масло
25 Покрытие антикоррозионным металлом Хромирование Никелирование Оцинковка
26 Позолота Лужение Покрытие алюминием Покрытие антикоррозионным металлом
27 Протекторная защита анод Fe О2О2 О2О2 Zn - 2 е - Zn 2+ катод Zn более активный металл, чем Fe Zn О2О2
Проект по химии. Коррозия металлов 9
Введение
Ежегодно из-за коррозии теряется около четверти всего произведённого в мире железа. Коррозия вызывает серьёзные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно влияет на здоровье и жизни людей
3
Рисунок 1-Трубопровод подвергнутый коррозии
Коррозия
Коррозия(от лат. Corrodere-разъедать) - это самопроизвольное разрушение металлов под воздействием химического или физико-химического влияния окружающей среды. В широком понимании, коррозии подвергаются не только металлы, но и любые материалы, будь то бетон, пластмасса, резина или керамика.
Рисунок 2-Один из видов коррозии металла
4
Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Особенно сильно корродирует металл во влажном воздухе и воде. Упрощённо этот процесс можно выразить следующим уравнением реакции:
4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3
Рисунок 3-Коррозия металла
5
Химическая коррозия
Химическая коррозия - это вид коррозионного разрушения металла, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды. Химическая коррозия не связана с образованием, а также воздействием электрического тока.
Пример химической коррозии:
4Fe+3O2=Fe2O3
Рисунок 4-Пример химической коррозии
6
Электрохимическая коррозия
Электрохимическая коррозия - самый распространенный вид коррозии. Электрохимическая коррозия возникает при контакте металла с окружающей электролитически проводящей средой. При этом восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не одновременно с ионизацией атомов металла и от электродного потенциала металла зависят их скорости.
Рисунок 5-Пример электрохимической коррозии
Пример электрохимической коррозии:
Fe+2H=Fe+H2
7
Рисунок-6 Механизм электрохимической коррозии
Закономерности коррозии:
Если соединены
два разных
Металла,
То коррозии
подвергается
более активный,
И пока он полностью
Не разрушится,
менее активный
защищён.
Рисунок 7-пример закономерности коррозии
8
Виды защиты от коррозии
Легирование металла, т.е. введение в сплав элементов, повышающих его коррозионную стойкость (хром, никель и др.).
Нанесение защитных окисных пленок на поверхности металла: оксидирование, фосфатирование , хроматирование и т.п.
Защита металлическими покрытиями: оцинковка, лужение, хромирование, никелирование, кадмирование и др.
Защита лакокрасочными покрытиями, полностью изолирующими металл от соприкосновения с воздухом или влагой. При хранении деталей и инструмента на складе и при транспортировании рекомендуется смазывание их густыми невысыхающими смазками (вазелин) и завертывание в пергаментную бумагу.
10
Рисунок 9-виды защиты от коррозии
Способы защиты от коррозии
Лакокрасочные покрытия- это нанесение защитных эмалей, красок, лаков и других материалов.
Рисунок 10-антикоррозийное покрытие
11
Способы защиты от коррозии
Введение в стальной сплав хрома, титана, марганца, никеля и меди позволяет получить легированную сталь с высокими антикоррозийными свойствами. Особенную стойкость стальному сплаву придает большая доля хрома, благодаря которому на поверхности конструкций образуется оксидная пленка большой плотности.
12
Рисунок 11- Пример антикоррозийного сплава
Вывод
Защита от коррозии является одной из главных проблем в нынешнее время. Так как делать это проблематично и материально дорого.
13
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Проект. Коррозия металлов для 9
Содержание
Слайды
1. Титульный лист
2. Содержание
3. Введение
4. Классификация видов коррозий
5. Причины возникновения коррозии
6. Химическая коррозия
7. Газовая коррозия
8. Электрохимическая коррозия
9. Электрохимическая коррозия
10. Методы борьбы с коррозией
11. Методы борьбы с коррозией
12. Методы борьбы с коррозией
13. Заключение
14. Источники
Введение
Коррозия металлов – это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под влиянием окружающей среды.
Рис. 1. Ржавчина, самый распространенный Рис. 2. Коррозия металла
вид коррозии
Классификация видов коррозий
Причины возникновения коррозии
Одной из главных причин возникновения коррозии является наличие примесей в металле, его неоднородность. Ведь химически чистое железо почти не корродирует, а железо, которое содержит различные примеси, например в чугунах и сталях, ржавеет.
Также механическое напряжение и внешняя среда значительно ускоряют коррозию металлов.
Химическая коррозия
Химическая коррозия – это процесс взаимодействия металлов и сплавов с компонентами окружающей среды, которые окисляют металлы. Такими компонентами являются:
вода;
кислород;
оксиды углерода и серы;
водные растворы солей (морская вода, грунтовые воды).
Газовая коррозия - наиболее распространенный вид химической коррозии. При высоких температурах поверхность металла под воздействием газов разрушается. Это явление наблюдается в основном в металлургии.
Самый распространенный случай химической коррозии – взаимодействие металла с кислородом.
Газовая коррозия
Рис. 3. Ржавление железа
Электрохимическая коррозия
Сущность процесса коррозии заключается в том, что если два различных металла, находящихся в контакте между собой, опустить в водный раствор электролита, то металл более активный будет разрушаться, предохраняя менее активный металл от коррозии.
Например, при контакте железа с медью в водной среде железо, как более активный металл, корродирует, переходя в воду в виде ионов железа. Его электроны перейдут к меди и на ее поверхности соединятся с ионами водорода из компонентов водной среды. Это и есть электрохимическая коррозия металлов.
Электрохимическая коррозия
Электрохимическую коррозию железа при контакте с водой можно представить так:
(в ионном виде)
Рис. 4. Схема электрохимической коррозии
металлов при контакте металлов в
в электропроводной среде
Методы борьбы с коррозией
1. Нанесение защитных покрытий на поверхности предохраняемого от коррозии металла. Для этого часто используют масляные краски, эмали, лаки. Также предохраняемый металл можно покрыть слоем другого металла: золота, серебра, хрома. Например, лужение – это покрытие железного листа слоем олова.
Рис. 5. Нанесение водоотталкивающей пропитки на металл
Методы борьбы с коррозией
2. Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки.
3. Введение в рабочую среду, где находятся металлические детали, веществ, которые в десятки и сотни раз уменьшают агрессивность среды. Такие вещества называют ингибиторами коррозии.
Методы борьбы с коррозией
4. Создание контакта с более активным металлом – протектором.
Рис. 8. Схема протекторной защиты
Заключение
Ежегодно из-за коррозии теряется около четверти всего произведенного в мире железа, а затраты на ремонт и замену металлических изделий во много раз превышают стоимость металла, из которого они изготовлены.
Также коррозия вызывает серьезные экологические последствия, ведь утечка опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно влияет на здоровье людей.
Читайте также: