Разрушение металлов и сплавов под влиянием окружающей среды

Обновлено: 05.10.2024

Презентация на тему: " Коррозия – разрушение металлов или их сплавов под действием окружающей среды, при котором они теряют свои свойства. Разрушение под действием кислорода." — Транскрипт:

3 Коррозия – разрушение металлов или их сплавов под действием окружающей среды, при котором они теряют свои свойства. Разрушение под действием кислорода. Поверхность покрывается тонкой плёнкой воды (ржавчина), в которой растворяется кислород и другие газы. Возникает при контакте металлов в растворе электролита. Тонкая плёнка воды растворив углекислый газ и другие газы, становится электролитом. Они образуют множество соединений (ржавчина).

4 Включение примесей. трещина Защитная плёнка. Кристаллы металла.

5 1.Применение химически стойких сплавов(нержавеющей стали). 2. Защита поверхности металла различными покрытиями( лаки, краски, стойкие оксидные плёнки). 3. Обработка внешней среды: применяется в случаях, если металл находится в жидкости (удаление из раствора кислорода). 4. Электрохимический способ защиты(применение заклёпок в месте соединения из более активного металла).

6 Основные методы защиты металлов от коррозии Приготовление сплавов, стойких к коррозии Применение защитных покрытий Электрохимическ ие методы защиты Изменени е состав а среды Добавление ингиби торов 1.Применение заклёпок, изготовленных из более активных металлов 2.Прикрепление пластинок из более активного металла для защиты основного металлического изделия 3.Нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположном направлении Части машин, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали и других сплавов, стойких к коррозии 1. Металлические изделия покрывают другими металлами (никелирование, хромирование и т. д.) 2. Металлические изделия покрывают лаками, красками и эмалями Коррозия обусловлена не только действием кислорода, воды или ионов водорода на сплавы металлов и металлы, но и электрохимическими процессами (переходом электронов), которые возникают из-за наличия контактов в сплавах между металлами и различными неоднородными включениями Основные методы защиты металлов от коррозии Приготовление сплавов, стойких к коррозии Применение защитных покрытий Электрохимическ ие методы защиты Изменени е состава среды Добавление ингибиторо в 1.Применение заклёпок, изготовленных из более активных металлов 2.Прикрепление пластинок из более активного металла для защиты основного металлического изделия 3.Нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположном направлении Части машин, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали и других сплавов, стойких к коррозии 1. Металлические изделия покрывают другими металлами (никелирование, хромирование и т. д.) 2. Металлические изделия покрывают лаками, красками и эмалями Коррозия обусловлена не только действием кислорода, воды или ионов водорода на сплавы металлов и металлы, но и электрохимическими процессами (переходом электронов), которые возникают из-за наличия контактов в сплавах между металлами и различными неоднородными включениями

6. Коррозия металлов

Почти все металлы и сплавы постепенно разрушаются под воздействием факторов окружающей среды. При взаимодействии металлов с веществами воздуха и атмосферными осадками на их поверхности образуется плёнка, состоящая из оксидов, сульфидов, карбонатов и других соединений.

Свойства образовавшихся на поверхности металла веществ отличаются от свойств самого металла. Так, на железе образуется ржавчина — рыхлая коричнево-красная масса. Коррозию железа обычно называют ржавлением.

Коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов под влиянием внешней среды (от лат. corrosio — «разъедание»).

Предметы из меди и её сплавов (предметы искусства, памятники, крыши зданий) со временем подвергаются коррозии. Патина — налёт зелёного цвета — состоит в основном из гидроксокарбоната меди(\(II\))

Из-за коррозии поверхность металлических изделий покрывается налётом из продуктов окисления и теряет блеск. Изменяется электропроводность металла, уменьшается его пластичность и прочность.

приходится постоянно восполнять потери из-за ржавления нефтепроводов, газопроводов, водопроводов, сельскохозяйственной техники, автомобилей, кораблей, мостов, станков;
металлические конструкции теряют прочность;
простаивает производство из-за необходимости замены разрушенного коррозией оборудования;
при разрушении нефте- и газопроводов теряется часть сырья;
при утечке нефтепродуктов и других веществ загрязняется окружающая среда;
загрязняется продукция, а следовательно, ухудшается её качество.

Металлическое изделие покрывают другими металлами (никелирование, хромирование, цинкование, лужение — покрытие оловом).

Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, маслами, полимерами.


Рис. \(6\). Нанесение защитного покрытия на поверхность металла	Рис. \(7\). Эмалированная стальная кастрюля	Рис. \(8\). Металлочерепица из жести, покрытой полимером

Детали машин, аппаратов, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали, содержащей специальные легирующие (замедляющие коррозию) добавки: хром, никель и другие металлы.

К металлу прикрепляют кусок более активного металла. Под действием среды происходит его разрушение, а защищаемый металл сохраняется. Так защищают от коррозии трубопроводы, корпуса кораблей. В качестве протектора применяют такие металлы, как цинк, магний.

Для предотвращения потерь из-за коррозии особым образом обрабатывают электролит или среду, в которой находится металл. Используют также ингибиторы — вещества, которые замедляют процесс коррозии.

Например, при подготовке воды, поступающей в котельные установки, проводят удаление растворённого в воде кислорода (деаэрацию).

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозионная стойкость металла зависит от его природы, характера среды и температуры.

Благородные металлы не подвергаются коррозии из-за химической инертности.
Металлы Al, Ti, Zn, Cr, Ni имеют плотные газонепроницаемые оксидные плёнки, которые препятствуют коррозии.
Металлы с рыхлой оксидной плёнкой – Fe, Cu и другие – коррозионно неустойчивы. Особенно сильно ржавеет железо.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Как правило, химическая коррозия металлов происходит при действии на металл сухих газов, её также называют газовой.

При химической коррозии также возможны процессы:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Как правило, такие процессы протекают в аппаратах химических производств.

Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металла, который сопровождается электрохимическими процессами. Как правило, электрохимическая коррозия протекает в присутствии воды и кислорода, либо в растворах электролитов.

В таких растворах на поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

При этом электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

В таком загрязнённом металле идёт перенос электронов от железа к олову, при этом железо (анод) растворяется, т.е. подвергается коррозии:

Fe –2e = Fe 2+

На поверхности олова (катод) идёт процесс восстановления водорода из воды или растворённого кислорода:

2H + + 2e → H₂

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Например, при контакте железа с оловом в растворе соляной кислоты происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: 2H + + 2e → H₂

Суммарная реакция: Fe + 2H + → H₂ + Fe 2+

Если реакция проходит в атмосферных условиях в воде, в ней участвует кислород и происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Суммарная реакция:

Fe 2+ + 2OH – → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂+ 2H₂O → 4Fe(OH)₃

При этом образуется ржавчина.

Методы защиты от коррозии

Защитные покрытия

Защитные покрытия предотвращают контакт поверхности металла с окислителями.

Катодное покрытие – покрытие менее активным металлом (защищает металл только неповреждённое покрытие).
Покрытие краской, лаками, смазками.
Создание на поверхности некоторых металлов прочной оксидной плёнки химическим путём (анодирование алюминия, кипячение железа в фосфорной кислоте).

Создание сплавов, стойких к коррозии

Физические свойства сплавов могут существенно отличаться от свойств чистых металлов. Добавление некоторых металлов может приводить к повышению коррозионной стойкости сплава. Например, нержавеющая сталь, новые сплавы с большой коррозионной устойчивостью.

Изменение состава среды

Коррозия замедляется при добавлении в среду, окружающую металлическую конструкцию, ингибиторов коррозии. Ингибиторы коррозии — это вещества, подавляющие процессы коррозии.

Электрохимические методы защиты

Протекторная защита: при присоединении к металлической конструкции пластинок из более активного металла – протектора. В результате идёт разрушение протектора, а металлическая конструкция при этом не разрушается.

Коррозия металлов. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды. - презентация

Презентация на тему: " Коррозия металлов. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды." — Транскрипт:

2 Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды.

3 Причины коррозии металлов Причины коррозии металлов. 1. Наличие во внешней среде агрессивных компонентов ( кислорода, воды, оксидов серы, оксидов углерода, водных растворов солей и кислот). 3. Прохождение во внешней среде физико-химических процессов ( растворения, электролиза). 4. Адсорбция поверхностно активных веществ. 5. Различная активность металлов в ряду напряжения. 6. Воздействие биологических объектов. 1. Наличие примесей в металлах, их неоднородность.

4 Классификация коррозийных процессов. Коррозия металлов По виду коррозионной среды По процессам По характеру разрушений - газовая - атмосферная - почвенная - жидкостная (кислотная, солевая, щелочная) щелочная) - химическая - электро- химическая - равномерная - неравномерная - неравномерная (избирательная, (избирательная, местная) местная)

5 Химическая коррозия металлов. Взаимодействие металлов с сухими газами и жидкостями – неэлектролитами вызывает химическую коррозию. Такому виду коррозии подвергаются турбины, арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания. На практике этот вид коррозии редок. Сущность коррозии: Meº - nē Me+n Переход атома металла в ионное состояние.

6 При химической коррозии идет окисление металла без возникновения цепи электрического тока: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (FeOFe 2 O 3 ) Оксидная пленка железа очень рыхлая и не прилегает плотно к поверхности металла, поэтому кислород проникает все дальше и дальше, коррозия идет до полного разрушения предмета. 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 Для поверхности алюминия этот процесс благоприятен, т.к. оксидная пленка плотно прилегает к поверхности металла и нет дальнейшего допуска кислорода к металлу. Химическая коррозия.

7 Электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия Электрохимическая коррозия – это все случаи коррозии, идущие в присутствии воды и жидкостей- электролитов. 1. Процесс происходит при соприкосновении двух металлов или на поверхности металла, содержащего примеси. 2. Более активный металл(анод) разрушается. 3. Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы (чем дальше друг от друга расположены в ряду напряжений ).

8 Условия, способствующие электрохимической коррозии. 1. Чем дальше друг от друга в ряду активности расположены контактирующие металлы, тем быстрее и активнее идет коррозия. 2. Ускоряют коррозию: примеси, неровности поверхности и трещины, повышение температуры. 3. Действие агрессивной внешней среды (морская вода, грунтовые воды, среда электролита). 4. Действие микроорганизмов (грибы, бактерии, лишайники).

9 Механизм электрохимической коррозии.

10 Негативные последствия коррозии. 1. Вызывает серьезные экологические последствия при утечке нефти, газа, других химических продуктов. 2. Недопустима во многих отраслях промышленности: авиационной, химической, нефтеперерабатывающей, атомного машиностроения. 3. Отрицательно влияет на жизнь и здоровье человека.

11 Ущерб народному хозяйству, наносимый коррозией. Общее количество металла произведенного за год человеком. Потеря металла в результате коррозии в год. 10 – 12 %

12 Основные методы защиты металлов от коррозии. Применение защитных покрытий Металлические изделия покрывают другими металлами: хромирование оцинковывание золочение Металлические изделия покрывают неметаллическими слоями: лаками красками эмалями

13 Основные методы защиты металлов от коррозии. Приготовление сплавов стойких к коррозии: Замена металлических предметов на изделия из нержавеющей стали и других сплавов, коррозийно- стойких. Изменение состава среды Добавление ингибиторов Деаэрация – удаление растворенного воздуха из воды

14 Основные методы защиты металлов от коррозии. Электрохимические методы защиты: Применение заклепок из более активных металлов. Прикрепление пластин из более активных металлов. Нейтрализация тока, возникающего при коррозии.

15 Обобщения, выводы. 1. Коррозия – окислительно – восстановительный процесс. 2. Коррозия бывает химической и электрохимической. 3. В случае электрохимической коррозии всегда образуется электрический ток. 4. Более активный металл выступает в роли анода; менее активный – катода.

16 1. Все металлы главных подгрупп I и II ПСХЭ Д. И. Менделеева имеют малую коррозионную стойкость. 2. Металлы побочной подгруппы II группы, III главной подгруппы – образуют защитную оксидную плёнку. 3. Металлы IV группы – стойки к коррозии. 4. Металлы V, VI, VII, VIII групп побочных подгрупп способны к пассивации. 5. Наиболее устойчивы металлы VIII группы побочной подгруппы. Активность металлов по группам ПСХЭ.

Коррозия – это разрушение металлов под действием внешней среды. «corrodere» - разъедать Me 0 – n e = Me n+ - презентация

Презентация на тему: " Коррозия – это разрушение металлов под действием внешней среды. «corrodere» - разъедать Me 0 – n e = Me n+" — Транскрипт:

1 Коррозия – это разрушение металлов под действием внешней среды. «corrodere» - разъедать Me 0 – n e = Me n+

2 Виды коррозии. По виду коррозионной среды По характеру разрушения Попроцессам По процессам

3 По виду коррозионной среды Газовая Атмосферная Почвенная Жидкостная Кислотная Щелочная Морская Солевая Речная

4 По характеру разрушения Неравномерная Избирательная Межкристаллитная Коррозийное растрескивание Местная Точечная Сплошная Язвенная МежкристаллическаяРавномерная

5 Примеры геометрических видов коррозии К. Н. сплошная язвенная Н. К. точечная Н. К. Н. К. межкристаллическая

6 По процессам Химическая Электрохимическая -- это процесс окисления металлов в окружающей среде, без соприкосновения с электролитом то есть без возникновения электрического тока. Это коррозия газами при высоких температурах. - это процесс разрушения металлов при соприкосновении его с электролитами в результате чего в системе возникает электрический ток. Это коррозия во влажном воздухе, в воде, в почвах и т. д.

7 Не к чему «ржавые слезы» Использование коррозии во благо человека Любопытную технологию превращения слоя ржавчины в защитное покрытие удалось разработать индийским ученым. Для этого на стальное изделие, покрытое густым налетом ржавчины, наносят специальный состав, который превращает слой оксидов в прочный панцирь черного цвета. Затем на него наносят краску. На этом защитном слое краска держится надежнее, чем непосредственно на металлической поверхности.

8 Способы защиты от коррозии сплавы покрытия Металлами Неметаллами Подавление влияния коррозионной среды ( ингибиторы, деаэрация) Электрохимические Катодная защита Метод протектора Протекторная защита

9 Защитные поверхностные покрытия изолируют металлы от внешней среды из неметаллов лаки краски эмали из металлов ( устойчивые к коррозии Zn,Sn,Cr,Pb,Ni и др.)

10 Создание сплавов с антикоррозионными свойствами Для их получения вводятся следующие металлы Cr,Ni,Cu,Co и др. которые уменьшают коррозионную способность основного металла.

11 Протекторная защита радиус действия 50м. Применяется в тех случаях когда защищается конструкция, находящаяся в среде электролита. Например,подземный трубопровод, дно морского судна и т.д. Сущность такой защиты состоит в том, что защищаемая конструкция соединяется с более активным металлом (протектором). При коррозии протектор является анодом и окисляется, а в конструкции движутся освободившиеся электроны, что защищает ее от окисления. n e протектор конструкция Zn Fe

12 Электрозащита радиус действия до 2 км. Конструкция соединяется с металлом, но природа металла и конструкции может быть одна и та же так как соединение происходит через источник постоянного тока. Защищаемый металл подсоединяется к отрицательному полюсу, а металл защитник к положительному полюсу то есть становится анодом. При работе источника постоянного тока электроны от анода переходят к катоду или металл защитник будет окислятся, а конструкция восстанавливаться. конструкция - + защита анод катод

13 Ингибиторная защита Ингибиторы – особые химические вещества, которые замедляют скорость процесса коррозии.По химической природе ингибиторы относятся к разным классам органических соединений.На практике широкое применение нашли ингибиторы кислотной коррозии металлов.Эти вещества вводятся в кислоту 0,5% при этом свойства кислоты практически не меняется так как такая кислота взаимодействует с солями, оксидами, основаниями, с неметаллами, но она теряет свою агрессивность по отношению к металлу.Происходит это в следствии того, что ингибиторы адсорбируются на поверхности металла образуя тонкие пленки и тем самым выводят из троя возникающий микрогальванический элемент.

Читайте также: