O que é chamado resistência à corrosão materiais? Quais são as maneiras de melhorar a resistência à corrosão

A destruição de produtos de vários materiais sob a influência de fatores físico-químicos e biológicos é chamada de corrosão (da palavra latina que significa corroer).

A capacidade dos materiais de resistir ao ataque corrosivo ambiente externo chamado de resistência à corrosão.

Como resultado da destruição por corrosão de máquinas e aparelhos, estruturas de construção, vários produtos metálicos, cerca de 12% do metal fundido é irremediavelmente perdido em várias indústrias economia nacional. Prolongar a vida útil de produtos e equipamentos economizará milhões de toneladas de metal e, ao mesmo tempo, reduzirá o custo de sua produção.

Maneiras de melhorar a resistência à corrosão:

* Uso de metais resistentes à corrosão. Os mais comuns deste grupo são o cromo (13--30%), cromo-níquel (até 10-12%, o chamado "aço inoxidável"), cromo-níquel-molibdênio e outros aços. Esses aços mantêm a resistência à corrosão em temperaturas de até 300--400 °C. Tais materiais são utilizados em ambiente úmido, em água de torneira e rio, ácidos nítrico e orgânico. A liga com molibdênio Mo, zircônio 2g, berílio Be, manganês Mn também aumenta a resistência à corrosão.

* O uso de materiais passivantes que formam uma película protetora na superfície. Esses materiais incluem: titânio e suas ligas.

* Bronze e latão são resistentes à corrosão por cavitação (destruição sob a ação combinada de cargas de impacto e ação eletroquímica).

O uso de materiais não metálicos resistentes à corrosão:

* Materiais de silicato - compostos de silício obtidos por fusão ou sinterização de rochas. Fundidos de rochas (basalto), quartzo e vidro de silicato, materiais cerâmicos resistentes a ácidos, cimentos e concretos.

* Plásticos (polipropileno, pvc, textolite, epóxi).

* Borracha (borracha).

Aplicação de revestimentos metálicos:

* Revestimentos galvânicos (galvanização, estanhagem, revestimento de cádmio, revestimento de níquel, revestimento de prata, revestimento de ouro).

* Cladding é um processo de proteção contra a corrosão do metal base ou liga por outro metal resistente a ambientes agressivos.

* O método de laminação conjunta de dois metais encontrou a maior aplicação. Aços inoxidáveis, alumínio, níquel, titânio, tântalo, etc. são usados ​​como materiais de revestimento.

* Revestimento por spray. Eles são usados ​​para proteção anticorrosiva de tanques de grande porte: pontes ferroviárias, estacas, tubulações de navios. Pulverize zinco, alumínio, chumbo, tungstênio.

Aplicação de revestimentos não metálicos:

Revestimentos de tinta (óleo de linhaça, vernizes, tintas, esmaltes, primers, betumes, resinas sintéticas). Os materiais de pintura são aplicados na superfície dos produtos por rolamento, pulverização, imersão, vazamento, pincel, pelo método eletrostático.

Exemplo: No revestimento de embarcações marítimas para protegê-las de incrustações de casca organismos marinhos aplicar tinta anti-incrustante especial. Em um ano, a camada de incrustação em mares do sul atinge 0,5 m, ou seja, 100--150kg/m. Isso aumenta a resistência ao movimento da embarcação, que consome até 8% da potência do motor, e aumenta o consumo de combustível. É muito difícil remover essa camada da superfície. Portanto, a parte subaquática da embarcação é coberta com tinta anti-incrustante, que inclui óxido de mercúrio, resinas e compostos de arsênico.

Revestimentos de polímeros (polietileno, polipropileno, fluoroplastos, poliestireno, resinas epóxi, etc.). A resina é aplicada como um fundido ou suspensão por escovagem, imersão, pulverização. Plásticos de flúor são resistentes à água do mar, ácidos inorgânicos, exceto oleum e ácido nítrico, e possuem altas propriedades de isolamento elétrico.

Gomagem - revestimento com borracha e ebonite de aparelhos químicos, tubulações, tanques, contêineres para transporte e armazenamento de produtos químicos, etc. As borrachas macias são utilizadas para colar dispositivos sujeitos a impactos, flutuações de temperatura ou conter suspensões, e para dispositivos que operam a temperatura constante e não estão sujeitos a esforços mecânicos, são utilizadas borrachas duras (ebonites).

Revestimentos com esmaltes de silicato (substância vítrea). A esmaltação é submetida a equipamentos operando em temperaturas elevadas, pressões e em ambientes altamente corrosivos.

Revestimentos com graxas e pastas. Os lubrificantes anticorrosivos são preparados com base em óleos minerais (máquina, vaselina) e substâncias cerosas (parafina, sabão, ácidos graxos).

Utilização de proteção eletroquímica (catódica e anódica). Um ânodo forte estranho (fonte de corrente contínua) é anexado às estruturas metálicas do lado de fora, o que causa polarização catódica dos eletrodos na superfície do metal protegido, como resultado das partes anódicas do metal se transformam em catódicas. Um número significa que não será o metal da estrutura que será destruído, mas sim o ânodo anexado.

O que é resistência à corrosão

A capacidade de um metal resistir à corrosão é chamada de resistência à corrosão. Essa capacidade é determinada pela taxa de corrosão sob certas condições. Para avaliar a taxa de corrosão, são utilizadas características quantitativas e qualitativas.

As características qualitativas são:

mudar aparência superfície metálica;

mudança na microestrutura do metal.

As características quantitativas são:

tempo para o aparecimento do primeiro centro de corrosão;

o número de focos de corrosão formados durante um determinado período de tempo;

afinamento do metal por unidade de tempo;

mudança na massa de metal por unidade de área de superfície por unidade de tempo;

o volume de gás absorvido ou liberado durante a corrosão por unidade de superfície por unidade de tempo;

densidade corrente elétrica para uma determinada taxa de corrosão;

uma mudança em uma propriedade particular durante um certo período de tempo (propriedades mecânicas, refletividade, resistência elétrica).

Diferentes metais têm diferentes resistências à corrosão. Para aumentar a resistência à corrosão, são utilizados métodos especiais: liga para aço, cromagem, aluminização, niquelagem, pintura, zincagem, passivação, etc.

ferro e aço

Na presença de oxigênio e água limpa, o ferro corrói rapidamente, a reação ocorre de acordo com a fórmula:

No processo de corrosão, uma camada solta de ferrugem cobre o metal, e essa camada não o protege de mais destruição; a corrosão continua até que o metal seja completamente destruído. As soluções salinas causam corrosão mais ativa do ferro: mesmo que um pouco de cloreto de amônio (NH4Cl) esteja presente no ar, o processo de corrosão será muito mais rápido. Em uma solução fraca de ácido clorídrico (HCl), a reação também ocorrerá ativamente.

O ácido nítrico (HNO3) em concentração superior a 50% causará a passivação do metal - ele ficará coberto, embora frágil, mas ainda com uma camada protetora. O ácido nítrico fumegante é seguro para o ferro.

O ácido sulfúrico (H2SO4) em uma concentração de mais de 70% passiva o ferro e, se o aço de grau St3 for mantido em ácido sulfúrico a 90% a uma temperatura de 40 ° C, nessas condições, sua taxa de corrosão não excederá 140 mícrons por ano . Se a temperatura for de 90°C, a corrosão prosseguirá a uma taxa 10 vezes maior. O ácido sulfúrico em uma concentração de 50% dissolverá o ferro.

O ácido ortofosfórico (H3PO4) não corroerá o ferro, assim como o anidro solventes orgânicos, como soluções de álcalis, amônia aquosa, Br2 seco e Cl2.

Se você adicionar um milésimo de cromato de sódio à água, ela se tornará um excelente inibidor de corrosão do ferro, como o hexametafosfato de sódio. Mas os íons de cloro (Cl-) removem a película protetora do ferro e aumentam a corrosão. O ferro comercialmente puro, que contém aproximadamente 0,16% de impurezas, é altamente resistente à corrosão.

Aços de média e baixa liga

Aditivos de cromo, níquel ou cobre em aços de baixa e média liga aumentam sua resistência à água e à corrosão atmosférica. Quanto mais cromo, maior a resistência à oxidação do aço. Mas se o cromo for inferior a 12%, o meio quimicamente ativo terá um efeito destrutivo sobre esse aço.

Aços de alta liga

Em aços de alta liga, os componentes de liga são mais de 10%. Se o aço contiver de 12 a 18% de cromo, esse aço resistirá ao contato com quase todos os ácidos orgânicos, com produtos alimentícios, será resistente ao ácido nítrico (HNO3), aos álcalis, a muitas soluções salinas. Em ácido fórmico a 25% (CH2O2), o aço de alta liga corroerá a uma taxa de cerca de 2 mm por ano. No entanto, agentes redutores fortes ácido clorídrico, cloretos e halogênios destruirão o aço de alta liga.

Os aços inoxidáveis, que contêm 8 a 11% de níquel e 17 a 19% de cromo, são mais resistentes à corrosão do que apenas os aços com alto teor de cromo. Esses aços suportam ambientes oxidantes ácidos, como ácido crômico ou nitrato, bem como alcalinos fortes.

O níquel como aditivo aumentará a resistência do aço a ambientes não oxidantes, a fatores atmosféricos. Mas ambientes ácidos redutores e ácidos com íons de halogênio irão destruir a camada de óxido passivante, como resultado, o aço perderá sua resistência aos ácidos.

Maior resistência à corrosão do que os aços cromo-níquel tem aços inoxidáveis ​​com adição de molibdênio na quantidade de 1 a 4%. O molibdênio dará resistência a ácidos sulfurosos e sulfúricos, ácidos orgânicos, água do mar e haletos.

Ferrossilício (ferro com adição de 13 a 17% de silício), a chamada fundição de ferro-silício, possui resistência à corrosão devido à presença de um filme de óxido de SiO2, e que nem os ácidos sulfúrico, nem nítrico, nem crômico podem destruir , eles apenas fortalecem essa película protetora. Mas o ácido clorídrico (HCl) levará facilmente à corrosão do ferrosilício.

Ligas de níquel e níquel puro

O níquel é resistente a muitos fatores, tanto atmosféricos quanto laboratoriais, água limpa e salgada, sais alcalinos e neutros como carbonatos, acetatos, cloretos, nitratos e sulfatos. Ácidos orgânicos não oxigenados e não quentes não danificam o níquel, assim como o hidróxido de potássio alcalino (KOH) concentrado em ebulição em uma concentração de até 60%.

A corrosão será causada por ambientes redutores e oxidantes, sais alcalinos ou ácidos oxidantes, ácidos oxidantes como ácido nítrico, gases halógenos úmidos, óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre.

O monel metálico (até 67% de níquel e até 38% de cobre) é mais resistente a ácidos do que o níquel puro, mas não resiste a ácidos oxidantes fortes. Tem uma resistência bastante alta a ácidos orgânicos, a uma quantidade significativa de soluções salinas. A corrosão atmosférica e da água não ameaça o metal monel; o flúor também é seguro para isso. Monel resistirá com segurança a 40% de fluoreto de hidrogênio (HF) em ebulição, assim como a platina.

Ligas de alumínio e alumínio puro

O filme protetor de óxido de alumínio o torna resistente a agentes oxidantes comuns, ácido acético, flúor, apenas a atmosfera e uma quantidade significativa de líquidos orgânicos. O alumínio tecnicamente puro, no qual as impurezas são inferiores a 0,5%, é muito resistente à ação do peróxido de hidrogênio (H2O2).

Decompõe-se sob a influência de álcalis cáusticos de ambientes fortemente redutores. O ácido sulfúrico diluído e o oleum não têm medo do alumínio, mas o ácido sulfúrico de concentração média o destruirá, assim como o ácido nítrico quente.

A película protetora de óxido de alumínio pode ser destruída pelo ácido clorídrico. O contato do alumínio com mercúrio ou sais de mercúrio é destrutivo para o primeiro.

O alumínio puro é mais resistente à corrosão do que, por exemplo, a liga de duralumínio (que contém até 5,5% de cobre, 0,5% de magnésio e até 1% de manganês), que é menos resistente à corrosão. Silumin (adição de 11 a 14% de silício) é mais estável a este respeito.

Ligas de cobre e cobre puro

O cobre puro e suas ligas não sofrem corrosão nem na água salgada nem no ar. O cobre não tem medo de corrosão: álcalis diluídos, NH3 seco, sais neutros, gases secos e a maioria dos solventes orgânicos.

Ligas como o bronze, que contêm muito cobre, resistem a ácidos, mesmo concentrados a frio ou ácido sulfúrico diluído a quente, ou ácido clorídrico concentrado ou diluído à temperatura normal (25°C).

Na ausência de oxigênio, o cobre não sofre corrosão quando em contato com ácidos orgânicos. Nem o flúor nem o fluoreto de hidrogênio seco têm efeito destrutivo sobre o cobre.

Mas as ligas de cobre e o cobre puro são corroídos por vários ácidos se houver oxigênio e também quando em contato com NH3 úmido, alguns sais ácidos, gases úmidos, como acetileno, CO2, Cl2, SO2. O cobre interage facilmente com o mercúrio. O latão (zinco e cobre) não é altamente resistente à corrosão.

zinco puro

Água pura, assim como ar fresco, não leva à corrosão do zinco. Mas se sais, dióxido de carbono ou amônia estiverem presentes na água ou no ar, o zinco começará a corroer. O zinco se dissolve em álcalis, especialmente rapidamente em ácido nítrico (HNO3), mais lentamente em ácidos clorídrico e sulfúrico.

Solventes orgânicos e derivados de petróleo, em princípio, não têm efeito corrosivo sobre o zinco, mas se o contato for prolongado, com gasolina craqueada, por exemplo, a acidez da gasolina aumentará quando for oxidada ao ar e o zinco começará corroer.

chumbo puro

Alta resistência do chumbo à água e à corrosão atmosférica - fato conhecido. Não corrói mesmo quando no solo. Mas se a água contiver muito dióxido de carbono, o chumbo se dissolverá nela, pois se forma bicarbonato de chumbo, que já será solúvel.

Em geral, o chumbo é muito resistente a soluções neutras, moderadamente resistente a soluções alcalinas, bem como a certos ácidos: sulfúrico, fosfórico, crômico e sulfuroso. Com ácido sulfúrico concentrado (a partir de 98%) a 25°C, o chumbo pode ser dissolvido lentamente.

O fluoreto de hidrogênio em uma concentração de 48% dissolverá o chumbo quando aquecido. O chumbo interage fortemente com os ácidos clorídrico e nítrico, com fórmico e ácido acético. O ácido sulfúrico cobrirá o chumbo com uma camada pouco solúvel de cloreto de chumbo (PbCl2) e a dissolução não ocorrerá mais. No ácido nítrico concentrado, o chumbo também será coberto com uma camada de sal, mas o ácido nítrico diluído dissolverá o chumbo. Cloretos, carbonatos e sulfatos não são agressivos ao chumbo, mas soluções de nitrato são o oposto.

titânio puro

Boa resistência à corrosão - característica distintiva titânio. Não é oxidado por agentes oxidantes fortes, suporta soluções salinas, FeCl3, etc. Ácidos minerais concentrados causarão corrosão, mas mesmo fervendo ácido nítrico em uma concentração inferior a 65%, ácido sulfúrico - até 5%, ácido clorídrico - até 5% - não causará corrosão do titânio. A resistência normal à corrosão de álcalis, sais alcalinos e ácidos orgânicos distingue o titânio de outros metais.

zircônio puro

O zircônio é mais resistente aos ácidos sulfúrico e clorídrico do que o titânio, mas menos resistente à água régia e ao cloro úmido. Possui alta resistência química à maioria dos álcalis e ácidos e é resistente ao peróxido de hidrogênio (H2O2).

A ação de certos cloretos, ácido clorídrico concentrado em ebulição, água régia(uma mistura de HNO3 nítrico concentrado (65-68% em peso) e HCl clorídrico (32-35% em peso), ácido sulfúrico concentrado a quente e ácido nítrico fumegante - causa corrosão. Muito significativa em termos de corrosão é essa propriedade de zircônio como hidrofobicidade, então Este metal não é molhado por água ou soluções aquosas.

tântalo puro

A excelente resistência química do tântalo é semelhante à do vidro. Seu denso filme de óxido protege o metal em temperaturas de até 150 ° C da ação do cloro, bromo, iodo. A maioria dos ácidos em condições normais não afetam o tântalo, mesmo a água régia e o ácido nítrico concentrado não causam corrosão. As soluções alcalinas praticamente não têm efeito sobre o tântalo, mas o fluoreto de hidrogênio e as soluções alcalinas quentes concentradas agem sobre ele; os derretimentos alcalinos são usados ​​​​para dissolver o tântalo.

Resistência à corrosão

Resistência à corrosão- a capacidade dos materiais de resistir à corrosão, determinada pela taxa de corrosão em determinadas condições. Para avaliar a taxa de corrosão, tanto qualitativa quanto características quantitativas. Uma mudança na aparência de uma superfície metálica, uma mudança em sua microestrutura são exemplos de uma avaliação qualitativa da taxa de corrosão. Para quantificação pode ser usado:

• o tempo decorrido antes do aparecimento do primeiro foco de corrosão;
• o número de centros de corrosão formados durante um determinado período de tempo;
• diminuição da espessura do material por unidade de tempo;
• mudança na massa de metal por unidade de superfície por unidade de tempo;
• o volume de gás liberado (ou absorvido) durante a corrosão de uma unidade de superfície por unidade de tempo;
• densidade de corrente correspondente à taxa de determinado processo de corrosão;
• mudando qualquer propriedade certo tempo corrosão (por exemplo, resistência elétrica, refletividade do material, propriedades mecânicas).

Materiais diferentes têm resistência à corrosão diferente, para melhorar quais métodos especiais são usados. Assim, um aumento na resistência à corrosão é possível por meio de ligas (por exemplo, aços inoxidáveis), aplicação de revestimentos protetores (cromagem, niquelagem, aluminização, zincagem, pintura de produtos), passivação, etc. A resistência dos materiais à corrosão, típica para condições marinhas, é estudado em câmaras de névoa salina.

Fontes

Fundação Wikimedia. 2010 .

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resistência à corrosão- a capacidade de um material, como metais e ligas, de resistir à corrosão em um ambiente corrosivo; avaliado pela taxa de corrosão; Veja também: resistência resistência química resistência ao relaxamento... Dicionário Enciclopédico de Metalurgia

Metais, a capacidade de um metal ou liga de resistir aos efeitos corrosivos de um ambiente. K.s. determinada pela taxa de corrosão em determinadas condições. A taxa de corrosão é caracterizada por indicadores qualitativos e quantitativos. Para o primeiro ... ... Grande Enciclopédia Soviética

livros

• Resistência à corrosão de materiais em ambientes agressivos de indústrias químicas, G. Ya. Vorobieva. O livro resume dados sobre as propriedades e resistência à corrosão de materiais metálicos e não metálicos. Ele fornece tabelas e diagramas da resistência à corrosão de metais e ligas, ...
• Resistência à corrosão e proteção contra corrosão de metal, pó e materiais compostos, Vladimir Vasiliev. Este manual é dedicado à descrição da resistência à corrosão dos materiais estruturais mais utilizados na engenharia e tecnologia moderna: ferro, aço, ferro fundido, alumínio, ...

Laboratório nº 8

Objetivo do trabalho: familiarização com os mecanismos e taxas de destruição por corrosão de metais.

1. Diretrizes

A destruição por corrosão de metais é uma transição espontânea de um metal para um estado oxidado mais estável sob a influência do meio ambiente. Dependendo da natureza do ambiente, distinguem-se química, eletroquímica e biocorrosão.

A corrosão eletroquímica é o tipo mais comum de corrosão. A corrosão de estruturas metálicas em condições naturais - no mar, no solo, nas águas subterrâneas, sob filmes de condensação ou adsorção de umidade (em condições atmosféricas) é de natureza eletroquímica. A corrosão eletroquímica é a destruição de um metal, acompanhada pelo aparecimento de uma corrente elétrica como resultado do trabalho de muitos pares macro e microgalvânicos. O mecanismo da corrosão elétrica é dividido em dois processos independentes:

1) processo anódico - a transição de um metal para uma solução na forma de íons hidratados, deixando uma quantidade equivalente de elétrons no metal:

(-)A: Me + mH 2 O → 1+ + ne

2) o processo catódico é a assimilação do excesso de elétrons no metal por alguns despolarizadores (moléculas ou íons da solução que podem ser reduzidos no cátodo). Durante a corrosão em meio neutro, o despolarizador é geralmente corroído em oxigênio dissolvido no eletrólito:

(+)K: O 2 + 4e +2H 2 O →4OH¯

Durante a corrosão em ambientes ácidos - íon de hidrogênio

(+)K: H H 2 O + e → 1/2H 2 +H 2 O

Pares macrogalvânicos são produzidos quando diferentes metais entram em contato. Nesse caso, o metal com potencial de eletrodo mais negativo é o ânodo e sofre oxidação (corrosão).

O metal com o potencial mais positivo serve como cátodo. Ele atua como um condutor de elétrons do ânodo metálico para as partículas do ambiente que são capazes de receber esses elétrons. Segundo a teoria dos micropares, a causa da corrosão eletroquímica dos metais é a presença em sua superfície de células galvânicas microscópicas em curto-circuito que surgem devido à heterogeneidade do metal e seu contato com o meio ambiente. Ao contrário das células galvânicas feitas especialmente na técnica, elas aparecem espontaneamente na superfície do metal. O 2 , CO 2 , SO 2 e outros gases do ar são dissolvidos em uma fina camada de umidade que sempre existe na superfície do metal. Isso cria condições para o contato do metal com o eletrólito.

Por outro lado, diferentes partes da superfície de um determinado metal têm diferentes potenciais. As razões para isso são inúmeras, por exemplo, a diferença de potencial entre partes processadas de forma diferente da superfície, diferentes componentes estruturais da liga, impurezas e o metal base.

Áreas da superfície figurativa com potencial mais negativo tornam-se ânodos e se dissolvem (corroem) (Figura 1.1).

Parte dos elétrons liberados passará do ânodo para o cátodo. A polarização dos eletrodos, porém, evita a corrosão, pois os elétrons que ficam no ânodo formam uma dupla camada elétrica com os íons positivos que passaram para a solução, e a dissolução do metal cessa. Portanto, a corrosão elétrica pode ocorrer se os elétrons dos locais do ânodo forem continuamente retirados do cátodo e, em seguida, removidos dos locais do cátodo. O processo de remoção de elétrons dos locais do cátodo é chamado de despolarização, e as substâncias ou íons que causam a despolarização são chamados de despolarizadores. Se houver contato de algum metal com uma liga, a liga adquire um potencial correspondente ao potencial do metal mais negativo de sua composição. Quando o latão (uma liga de cobre e zinco) entra em contato com o ferro, o latão começa a corroer (devido à presença de zinco nele). Quando o meio muda, o potencial de eletrodo de metais individuais pode mudar drasticamente. Cromo, níquel, titânio, alumínio e outros metais cujo potencial de eletrodo normal é nitidamente negativo, são fortemente passivados em condições atmosféricas normais, cobertos por um filme de óxido, como resultado do qual seu potencial se torna positivo. em condições atmosféricas e água fresca a seguinte célula galvânica funcionará:

(-) Fe | H 2 O, O 2 | Al 2 O 3 (Al) +

(-)A: 2Fe - 4e = 2Fe 2+

(+)K: O 2 + 4e + 2H 2 O \u003d 4OH¯

Como resultado: 2Fe 2 + 4OH¯ \u003d 2Fe (OH) 2

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 2Fe(OH) 3

No entanto, em um ambiente ácido, alcalino ou neutro contendo íons de cloro (por exemplo, na água do mar), que destroem o filme de óxido, o alumínio em contato com o ferro torna-se um ânodo e sofre um processo de corrosão. A seguinte célula galvânica funcionará em solução de NaCl e água do mar:

(-) Al | H 2 O, O 2 , NaCl | Fe(+)

(-)A: Al - 3e = Al 3+

(+)K: O 2 +4e + 2H 2 O \u003d 4OH¯

4Al 3 + 12OH¯ \u003d 4Al (OH) 3

Muitas vezes, a corrosão eletroquímica ocorre como resultado de aeração diferente, ou seja, acesso desigual do oxigênio do ar a seções individuais da superfície do metal. Na Fig.1.2. é retratado um caso de corrosão de ferro e uma gota de boi. Perto das bordas da gota, onde é mais fácil para o oxigênio penetrar, aparecem as regiões do cátodo, e no centro, onde a espessura da camada protetora de água é maior e é mais difícil para o oxigênio penetrar na região do ânodo.

A ocorrência de células galvânicas corrosivas é influenciada pela diferença na concentração do eletrólito dissolvido, diferença de temperatura e iluminação e outras condições físicas.

Proteção contra corrosão

As razões que causam a destruição de metais por corrosão são numerosas. Existem vários métodos de proteção contra a corrosão:

processamento do ambiente externo;

Revestimentos protectores;

proteção eletroquímica;

produção de ligas especialmente resistentes à corrosão.

O tratamento do ambiente externo consiste em remover ou reduzir a atividade de algumas das substâncias corrosivas nele presentes. Por exemplo, a remoção de oxigênio dissolvido em iodo (desaeração) Às vezes, substâncias especiais retardadoras de corrosão são adicionadas à solução, chamadas retardadoras ou INIBIDORES (urotropina, tioureia, anilina e outros).

As peças que ficam protegidas em condições atmosféricas são colocadas junto com inibidores em um recipiente ou embrulhadas em papel, sendo a camada interna, que é impregnada com inibidor, e a externa, com parafina. O inibidor, evaporando, é adsorvido na superfície da peça, causando a inibição dos processos do eletrodo.

O papel dos revestimentos protetores é reduzido a isolar o metal dos efeitos de um ambiente protetor. Isso é conseguido aplicando vernizes, tintas e revestimentos metálicos na superfície do metal.

Os revestimentos metálicos são divididos em anódicos e catódicos. No caso do revestimento ANODE, o potencial do eletrodo do metal de revestimento é mais negativo do que o potencial do metal protegido. No caso de um revestimento CATODO, o potencial de eletrodo do metal de revestimento é mais positivo do que o do metal base.

Desde que a camada protetora isole completamente o metal base do ambiente, não há diferença fundamental entre os revestimentos do ânodo e do cátodo. Quando a integridade do revestimento é violada, surgem novas condições. Um revestimento catódico, por exemplo, estanho sobre ferro, não apenas deixa de proteger o metal base, mas também aumenta a corrosão do ferro por sua presença (na célula galvânica resultante, o ferro é o ânodo).

No proteção eletroquímica redução ou cessação completa da corrosão é alcançada criando um alto potencial eletronegativo no produto de metal protegido. Para isso, o produto a ser protegido é conectado a um metal com potencial de eletrodo mais negativo, capaz de ceder elétrons com mais facilidade (proteção protetora) ou ao polo negativo de uma fonte de corrente externa (proteção elétrica catódica).

Um revestimento de ânodo, por exemplo, zinco sobre ferro, pelo contrário, se a integridade da camada de revestimento for violada, ele próprio será destruído, protegendo assim o metal base da corrosão (o zinco é o ânodo na célula galvânica resultante).

Produção de ligas especiais resistentes à corrosão, aços inoxidáveis, etc. é reduzido à introdução de aditivos de vários metais neles.

Esses aditivos afetam a microestrutura da liga e contribuem para o surgimento de tais células microgalvânicas, nas quais o EMF total se aproxima de zero devido à compensação mútua. Tais aditivos úteis, especialmente para aço, são cromo, níquel e outros metais.

1. Fazendo o trabalho

Exercício 1

Realização de reações químicas de alta qualidade que permitem detectar íons metálicos que passaram para a solução durante o processo de corrosão anódica.

Instrumentos e reagentes: soluções de ZnSO 4 , FeSO 4 e K 3 , um conjunto de tubos de ensaio.

Progresso do trabalho: Despeje 1-2 ml de solução salina em tubos de ensaio:

a) ZnSO 4 e algumas gotas de K 3 ;

b) FeSO e algumas gotas de K 3 .

Observe a precipitação. Escreva as reações correspondentes na forma molecular e iônica.

Tarefa 2

Estudo do mecanismo de corrosão de metais em contato direto em meio neutro.

O experimento é realizado na configuração mostrada na Fig. 1.7

Despeje 5-10 ml de uma solução aquosa de NaCl em um tubo em forma de U. Placas de metal são abaixadas nele, interligadas com braçadeiras.

As placas metálicas devem ser cuidadosamente limpas com lixa de esmeril, e o local de contato entre a placa e a pinça deve estar fora da solução. Ao realizar o experimento, é necessário observar a mudança na cor da solução no cátodo e no ânodo.

Escrever:

1) processos de corrosão anódica e catódica

2) as reações correspondentes pelas quais o íon metálico foi encontrado em solução

3) um diagrama de uma célula galvânica.

1. As placas de Zn e Fe são rebaixadas.

Na solução onde está localizado o eletrodo de zinco, adicione algumas gotas de K 3, onde está localizado o eletrodo de ferro, algumas gotas de fenolftaleína.

2. Placas de Fe e Cu são abaixadas,

Na solução onde está localizado o eletrodo de ferro, adicione algumas gotas de K 3, onde está localizado o eletrodo de cobre, algumas gotas de fenolftaleína.

Compare o comportamento do ferro em ambos os casos, tire as conclusões apropriadas.

Tarefa 3

Estudo do mecanismo de corrosão de metais em seu contato direto em meio ácido.

O experimento é realizado na instalação mostrada na Figura 1.8.

Despeje a solução de HCl a 10% em um copo de porcelana. Mergulhe dois metais Al e Cu na solução e observe o comportamento dos metais. Que metal produz bolhas de hidrogênio? Escreva as respostas apropriadas. Coloque dois metais em contato um com o outro. Em qual metal as bolhas de hidrogênio se formam quando os metais entram em contato? Desenhe um diagrama de uma célula galvânica e processos de eletrodo em seus eletrodos. Escreva a equação geral da reação.

3. Exemplos de resolução de problemas

Exemplo 1

Considere o processo de corrosão no contato do ferro com o chumbo em uma solução de HCl

Em uma solução eletrolítica (HCl), esse sistema é uma célula galvânica, em cujo circuito interno Fe é o ânodo (E°=0,1260). átomos de ferro, passando dois elétrons para chumbo, entram em solução na forma de íons. Os elétrons no chumbo restauram os íons de hidrogênio que estão em solução, tk.

HCl = H + + Cl¯

Processo anódico Fe 0 - 2e \u003d Fe 2+

Processo catódico 2H + + 2e = 2H 0

Exemplo 2

Processo de corrosão ao contato do Fe com o Ph em solução de NaCl. Como a solução de NaCl tem reação neutra (sal formado por uma base forte e ácido forte), Que

Processo anódico Fe - 2e \u003d Fe 2+,

Processo catódico O 2 + 4e + 2H 2 O = 4OH¯

O cloreto de sódio (NaCl) não participa dos processos de corrosão, é mostrado no diagrama apenas como uma substância capaz de aumentar a condutividade elétrica da solução eletrolítica.

Exemplo 3

Por que o ferro quimicamente puro é mais resistente à corrosão do que o ferro comercial? Componha as equações eletrônicas dos processos anodo e catodo que ocorrem durante a corrosão do ferro técnico.

Solução

O processo de corrosão do ferro técnico é acelerado devido à formação de elementos micro e submicrogalvânicos nele. Em pares microgalvânicos, o metal base, via de regra, atua como ânodo; ferro. Os cátodos são inclusões no metal, por exemplo, grãos de grafite, cimento. Nos locais do ânodo, os íons metálicos entram em solução (oxidação).

R: Fe - 2e = Fe 2+

Nos locais do cátodo, os elétrons que passaram aqui dos locais do ânodo são ligados pelo oxigênio no ar dissolvido na água ou pelos íons de hidrogênio. Em ambientes neutros, ocorre a despolarização do oxigênio:

K: O 2 + 4e + 2H 2 O \u003d 4OH¯

Em ambientes ácidos (alta concentração de íons H -), a despolarização do hidrogênio

K: 2H + + 2e = 2H 0

Exemplo 4

Nome, catódico ou anódico é zinco e um revestimento em um produto de ferro? Quais processos ocorrerão se a integridade do revestimento for violada e o produto estiver em ar úmido?

Solução

O potencial de eletrodo do zinco é menor em seu valor algébrico do que o potencial de eletrodo do ferro, então o revestimento é anódico. Em caso de violação da integridade da camada de zinco, forma-se um par galvânico corrosivo, no qual o zinco é o ânodo e o ferro é o cátodo. O processo anódico consiste na oxidação do zinco:

Zn 2+ + 2OH \u003d Zn (OH) 2

O processo catódico ocorre no ferro. No ar úmido, a despolarização do oxigênio ocorre predominantemente.

K(Fe): O 2 + 4e + 2H 2 O = 4OH¯

Exemplo 5

As placas de cádmio e níquel, sendo imersas em ácido sulfúrico diluído, dissolvem-se nela com a liberação de hidrogênio. O que mudará se ambos forem baixados simultaneamente em um recipiente com ácido, conectando as pontas com um fio?

Solução

Se você conectar as extremidades das placas de cádmio e níquel com um fio, forma-se o cádmio, uma célula galvânica de níquel na qual o cádmio, como um metal mais ativo, é o ânodo. O cádmio irá oxidar:

R: Cd - 2e \u003d Cd 2+,

Os elétrons em excesso irão para a placa de níquel, onde ocorrerá o processo de redução dos íons de hidrogênio:

K(Ni): 2H + 2e =2H 0 .

Assim, apenas o cádmio sofre dissolução, o níquel se tornará apenas um condutor de elétrons e não se dissolverá. O hidrogênio será liberado apenas na placa de níquel.

Exemplo 6

Como o pH do ambiente afeta a taxa de corrosão do alumínio?

Solução

Reduzindo o pH do ambiente, ou seja, um aumento na concentração de íons H aumenta acentuadamente a taxa de corrosão do níquel, - uma vez que um ambiente ácido impede a formação de películas protetoras de hidróxido de níquel, a oxidação ativa do níquel ocorre em um ambiente ácido

R: Ni - 2e = Ni 2+

Reduzindo a concentração de íons H, ou seja, um aumento na concentração de OH promove a formação de uma camada de hidróxido de níquel:

Ni 2+ - 2OH¯ \u003d NI (OH) 2

O hidróxido de alumínio tem propriedades anfotéricas, ou seja, solúveis em ácidos e álcalis:

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na AlO 2 + 2H 2 O

Mais precisamente, essa reação ocorre da seguinte maneira:

Al(OH)3 + NaOH = Na

Por isso, velocidade mais lenta corrosão do níquel em meio alcalino, alumínio - em meio neutro.

4. Tarefas

1. Uma placa de ferro imersa em ácido clorídrico libera hidrogênio muito lentamente, mas se você tocá-la com um fio de zinco, ela fica imediatamente coberta por bolhas de hidrogênio. Explique esse fenômeno. Que metal entra em solução neste caso?

2. Existem partes de níquel no produto de ferro. Como isso afetará a corrosão do ferro? Escreva os processos anódicos e catódicos correspondentes se o produto estiver em uma atmosfera úmida.

3. Em que meio a taxa de destruição do ferro é maior? Que ambiente favorece a oxidação anódica do zinco? Escreva as respostas apropriadas.

4. Como ocorre a corrosão atmosférica do ferro estanhado e do cobre estanhado quando a integridade do revestimento é violada? Componha as equações eletrônicas dos processos anodo e catodo.

5. O cobre não desloca o hidrogênio dos ácidos diluídos. Por que? No entanto, se uma placa de zinco é tocada em uma placa de cobre, então uma rápida evolução de hidrogênio começa no cobre. Explique isso escrevendo as equações eletrônicas para os processos de cátodo e ânodo.

6. Uma placa de zinco e uma placa de zinco parcialmente coberta com cobre foram imersas em uma solução eletrolítica contendo oxigênio dissolvido. Em qual caso o processo de corrosão do zinco ocorre com mais intensidade? Componha as equações eletrônicas dos processos do cátodo e do ânodo.

7. O que pode acontecer se um produto em que o ferro técnico está em contato com o cobre for deixado no ar em alta umidade? Escreva as equações dos processos correspondentes.

8. Alumínio rebitado com ferro. Qual metal irá corroer? Quais processos ocorrerão se o produto entrar em água do mar?

9. Por que, quando os produtos de ferro entram em contato com o alumínio, os produtos de ferro sofrem corrosão mais intensa, embora o alumínio tenha um potencial de eletrodo padrão mais negativo?

10. Placas de ferro omitidas:

a) água destilada

b) água do mar

Em qual caso o processo de corrosão é mais intenso? Motive sua resposta.

11. Faça as equações dos processos que ocorrem durante a corrosão do alumínio imerso em solução:

a) ácidos

b) álcalis

12. Por que o zinco industrial interage com o ácido mais intensamente do que o zinco quimicamente puro?

13. Uma placa é abaixada na solução eletrolítica:

b) cobre, parcialmente recoberto de estanho

Em qual caso o processo de corrosão é mais intenso?

Motive a resposta

14. Por que, quando os produtos de ferro são niquelados, eles são revestidos primeiro com cobre e depois com níquel?

Componha as equações eletrônicas para as reações que ocorrem nos processos de corrosão quando o revestimento de níquel é danificado.

15. Um produto de ferro foi revestido com cádmio. Que tipo de revestimento é - ânodo ou cátodo?

Motive sua resposta. Que metal sofrerá corrosão se a camada protetora for danificada? Compor as equações eletrônicas dos processos correspondentes (meio neutro).

16. Qual dos metais:

b) cobalto

c) magnésio

pode ser um protetor para uma liga à base de ferro. Compor as equações eletrônicas dos processos correspondentes (meio ácido).

17. Que processos ocorrerão em placas de zinco e ferro se cada uma for imersa separadamente em uma solução de sulfato de cobre? Que processos ocorrerão se as extremidades externas da solução das placas estiverem conectadas com um condutor? Escreva equações eletrônicas

18. Placa de alumínio abaixada

a) água destilada

b) em uma solução de cloreto de sódio

Em qual caso o processo de corrosão é mais intenso? Equacione os processos de corrosão anódica e catódica do alumínio técnico em ambiente neutro.

19. Se um prego é cravado em uma árvore úmida, a parte que está dentro da árvore fica coberta de ferrugem. Como isso pode ser explicado? Isso faz parte do ânodo ou cátodo da unha?

20. Em Ultimamente cobalto foi revestido com outros metais para proteger contra a corrosão. O aço revestido com cobalto é anódico ou catódico? Que processos ocorrem no ar úmido quando a integridade do revestimento é violada?

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Data de criação da página: 2016-04-11

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A resistência à corrosão de metais a uma taxa de corrosão de 0,5 mm/ano e acima é avaliada por grupos de resistência e a uma taxa de corrosão abaixo de 0,5 mm/ano - por pontos.

No entanto, a resistência à corrosão dos metais depende significativamente de seu tratamento térmico. A temperatura de tratamento térmico mais aceitável para aço contendo 17% de cromo (marca XI7) é 760 - 7,0 C.

Uma medida da resistência à corrosão de metais e ligas é a taxa de corrosão em um determinado ambiente sob determinadas condições.

A avaliação da resistência à corrosão de metais a uma taxa de corrosão de 0 5 mm / ano e superior é realizada por grupos de resistência - e a uma taxa de corrosão inferior a 0 5 mm / ano - por pontos.

A avaliação da resistência à corrosão de metais, tanto em termos de perda de peso quanto de permeabilidade, é aplicável apenas para corrosão uniforme. Com corrosão irregular e local, esses indicadores caracterizam apenas a taxa média de corrosão, enquanto em algumas áreas a taxa difere desse valor. É especialmente difícil avaliar a resistência à corrosão de metais durante a corrosão intergranular. Nesses casos, eles recorrem à determinação da resistência mecânica das amostras antes e depois da corrosão.

O critério para a resistência à corrosão de um metal durante os testes atmosféricos é, na maioria das vezes, uma mudança na aparência das amostras, uma mudança em seu peso e características mecânicas. Ao avaliar a resistência à corrosão de um metal ou revestimento por uma mudança na aparência, a comparação é feita com relação ao estado inicial da superfície, portanto, o estado desta última deve ser cuidadosamente registrado antes do teste. Para fazer isso, as amostras são examinadas a olho nu e algumas áreas - por meio de uma lupa binocular. Neste caso, é dada especial atenção aos defeitos: a) no metal de base (conchas, arranhões profundos, amolgadelas, escala, sua condição, etc. Os resultados das observações são registrados ou fotografados. Para facilitar as observações e fixar com precisão seus resultados, uma tela de arame ou papel quadriculado de tinta transparente. Inicialmente, as amostras são observadas diariamente para identificar os primeiros pontos de corrosão. A partir daí, a inspeção é repetida após 1, 2, 3, 6, 9, 12, 24 e 36 meses. Quando observando, atente para as seguintes alterações: 1) escurecimento do metal ou revestimento e descoloração; 2) a formação de produtos de corrosão do metal ou revestimento, a cor dos produtos de corrosão, sua distribuição na superfície, a força de adesão ao metal; 3) a natureza e tamanho dos centros de corrosão da base, metal protegido. Para uniformidade na descrição das observações realizadas, recomenda-se a utilização dos mesmos termos: mancha, filme e ferrugem. O termo mancha é usado quando a camada de produtos é muito fina, quando há apenas uma leve alteração na cor da superfície da amostra, o termo filme é usado para caracterizar camadas mais espessas de produtos de corrosão e o termo ferrugem é usado para camadas espessas e facilmente visíveis de produtos de corrosão. A natureza das camadas de produtos de corrosão é proposta para ser descrita em termos de: muito lisa, lisa, média, áspera, muito áspera, densa e solta.

A medida da resistência à corrosão do metal foi o valor do volume máximo de hidrogênio liberado durante 3 dias de teste da superfície de 1 dm2 a 20 2 C.

Um aumento na resistência à corrosão de um metal com um aumento na concentração de um eletrólito altamente agressivo como o ácido clorídrico provavelmente pode ser explicado pela interação de quimissorção dos componentes do pr com os elementos da liga; aparentemente, os compostos insaturados encontrados no pr são de grande importância.

A avaliação da resistência à corrosão de metais a uma taxa de corrosão de 0 5 mm / ano e superior é realizada de acordo com grupos de resistência, a.

Um aumento na resistência à corrosão de um metal com um aumento na concentração de um eletrólito altamente agressivo como o ácido clorídrico provavelmente pode ser explicado pela interação de quimissorção dos componentes do pr com os elementos da liga; Evidentemente, os compostos insaturados encontrados no TV são de grande importância.