mechanics.pl

Przeglądaj wersję html pliku:

Korozja elektrolityczna

Korozja elektrolityczna Data

‘97







Ogniwo- to źródło energii, w którym energię otrzymuje się w wyniku
zachodzących w nim reakcji chemicznej. Składa się ona z półogniw,
czyli elektrod powstających w bezpośrednim kontakcie z roztworem.

Mikroogniwo- gdy różnice potencjałów występują pomiędzy
mikroskopowymi obszarami różnego rodzaju niejednorodności na
powierzchni metali.

Korozją chemiczną- może być działanie utleniające tlenu na metale
w podwyższonej temperaturze. Na powierzchni metalu wytwarza się
warstewka tlenku. Przez tą warstewkę atomy tlenu dyfundują do
powierzchni metalu, (również ważną jest dyfuzja atomu metalu przez
warstewkę tlenku do powierzchni zewnętrznej).

Korozja elektrochemiczna- przebiega z udziałem elektrolitów,
najczęściej roztworów wodnych, działających w zetknięciu z
powierzchnią metali. Podobny skutek wywołują powierzchniowe warstwy
wodne pochodzenia atmosferycznego. Ten rodzaj korozji wynika z tworzenia
wielkiej liczby ogniw lokalnych między różnymi chemicznie
składnikami metali lub też niejednorodnymi strukturalnie częściami
fazy metalicznej. Dopływ lub brak tlenu atmosferycznego ma istotne
znaczenie dla przebiegu korozji. Wszędzie tam gdzie „spięte” dwa
metale stykają się z jakąkolwiek cieczą w stosunku do której każdy
z nich wykazuje inny potencjał, tworzą się krótko spięte ogniwa. Na
skutek działania tych ogniw metal o niższym potencjale przechodzi do
roztworu, czyli ulega korozji. Metal mniej szlachetny pełni rolę
anody, natomiast metal, pierwiastek lub związek o bardziej dodatnim
potencjale normalnym- rolę katody. Ponieważ w ogniwie anoda ulega
rozpuszczaniu, nic dziwnego że procesem korozji obojętny jest metal
mniej szlachetny. Ważną rolę w procesach korozji odgrywa obecność
jonów wodorowych(przyspieszają korozję).

Zapobieganie korozji.

Ze względu na duże straty jakie ponosi przemysł wskutek korozji,
opracowano wiele metod zapobiegania, a przynajmniej zmniejszania tego
zjawiska. Do najważniejszych metod należą:

-elektrochemiczna ochrona katodowa i protektorowa

-metaliczne i niemetaliczne powłoki ochronne

-dyfuzyjne ulepszanie powierzchni metali (wytwarzanie powierzchni
stopowych)

-stosowanie inihibitorów

Ochrona katodowa polega na podłączeniu do elementu konstrukcji
narażonej na korozję ujemnego bieguna źródła prądu stałego o
niewielkim napięciu (1-2V). Anodą może być złom żelazny lub
nierozpuszczalna elektroda grafitowa.

Ochrona protektorowa polega na połączeniu metalu chronionego np.
żelaza z blokiem metalu mniej szlachetnego (cynk, magnez). Jeśli oba
metale znajdują się w tym samym elektrolicie (np. w ziemi lub wodzie
morskiej) powstaje krótkotrwałe ogniwo w którym bardziej aktywny cynk
lub magnez spełniają rolę anody a żelazo katody.

Metalowe powłoki ochronne z metalu mniej szlachetnego od żelaza
oprócz izolacji od tlenu i wilgoci zapewniają jednocześnie ochronę
protektorową. W przypadku uszkodzenia powłoki cynkowej naniesionej na
znajdujący się pod nią stal, ta ostatnia będzie katodą i jej
podatność na korozję będzie ograniczona. natomiast metalowa powłoka
jest bardziej szlachetna niż pokryty nią metal, to jej skuteczność
trwa tak długo, jak długo ta powłoka jest szczelna.

Zadaniem powłok niemetalicznych jest izolowanie powierzchni metalu od
tlenu i wilgoci. Używane w tym celu są farby i lakiery. Stosowane jest
również utlenianie. Najnowszą metodą ochrony jest wytworzenie tzw.
Powierzchni stopowych. Proces przypomina elektrolityczne powlekanie
metali, ale zamiast wody używa się jako rozpuszczalnika stopionych
fluorków metali alkalicznych i metali nie alkalicznych z dodatkiem 1%
fluorku metalu tworzącego powierzchnię stopową.

Innym sposobem antykorozyjnym jest stosowanie tzw. Inihibitorów czyli
substancji silnie absorbujących się na powierzchnię metalów i
blokujących w ten sposób dostęp jonów wodorowych.

Przebieg doświadczenia:

. Każda z blaszek została umieszczona odpowiednio:

w zlewce 1 umieściłem tylko blaszkę żelazną

w zlewce 2 umieściłem blaszkę żelazną połączoną z blaszką
cynkową

w zlewce 3 umieściłem blaszkę żelazną połączoną z blaszką
miedzianą

Wszystkie 3 blaszki żelazne trzymałem w elektrolicie przez 20 minut.
Podczas tego czasu można było zaobserwować efekt zachowania się
poszczególnych blaszek. Odpowiednio:

w zlewce 1 uwidoczniły się rdzawe plamy korozji. Roztwór przybrał
rdzawą barwę.

nie zachodzi korozja blaszki żelaznej

jest korozja widoczna najbardziej. Już po krótkiej chwili pojawiły
się rdzawe plamy.

Po 20 min blaszki z elektrolitu mierząc jednocześnie powierzchnie
zanurzenia(s). Następnie blaszki płuczę i suszę. Następnie 3
blaszki żelazne zostają zwarzone na wadze analitycznej. Otrzymane
wyniki zestawiłem w tabeli:

masa blaszki Fe przed zanurzeniem w elektrolicie

masa blaszki Fe po wynurzeniu z elektrolitu

różnica mas

powierzchnia zanurzenia blaszki w elektrolicie

Spostrzeżenia

- powstaje rdza.

W połączeniu Fe-Zn ; Zn jest metalem bardziej elektroujemnym niż Fe i
Zn spełnia rolę anody. W przypadku tym nie obserwujemy znacznej
korozji gdyż bardziej aktywny Zn ulega anodowemu rozpuszczeniu.



Natomiast w połączeniu Fe-Cu; Cu jest metalem elektroujemnym. Płytka
żelazna spełnia rolę anody co powoduje jej ubytki w masie.



WNIOSKI

Szybkość korozji żelaza zwiększa się przy zetknięciu z metalami
elektrododatnimi. Im bardziej elektrododatni metal tym szybkość
korozji się zwiększa.