Методика выполнения работы

Схема установки, на которой выполняется данная работа, приведена на рис. 3. Она состоит из потенциостата П-5827 (1), и стеклянной электролитической ячейки, в состав которой входят вспомогательный поляризующий электрод (2), рабочий или исследуемый электрод (3), хлорсеребряный электрод сравнения (4).

Рис. 3. Схема установки для измерения анодных потенциостатических кривых

Возможны три варианта выполнения работы.

1. Исследование влияние содержания хрома на пассивируемость стали. Испытываются стали, различающиеся содержанием хрома, в растворе H₂SO₄ при температуре не выше 25-30 °С.

2. Исследование влияние химического состава и структуры стали на ее склонность к точечной коррозии. Испытываются стали с различным содержанием хрома или углерода, прошедшие различные виды термообработки, в растворе NaCl.

3. Влияние химического состава или термической обработки на склонность хромоникелевой стали к межкристаллитной коррозии. Испытания проводятся в растворе H₂SO₄ или КСNS. Определяют влияние отпуска при 650 °С в течение часа на склонность к межкристаллитной коррозии закаленных с 1050 - 1100 °С сталей типа Х18Н10.

Порядок проведения работы

1. Изучить инструкцию к работе на потенциостате (приложение 1).

2. Измерить площадь рабочей поверхности образца, зачистить его наждачной бумагой, промыть, протереть органическим растворителем и установить в электролитическую ячейку.

3. Активировать образец путем катодной поляризации при потенциале -0,65 В по хлорсеребряному электроду в течение 0,5 мин.

4. Произвести анодную поляризацию образца. Потенциалы задавать через 0,1 В и после выдержки 1-2 мин записывать значения тока, соответствующее данному потенциалу. Можно поляризовать образец при непрерывном изменении потенциала со скоростью 2-4 В/ч, записывая значения тока после изменения потенциала образца на каждые 0,1 В. Измерения прекращают, когда после прохождения пассивной области поляризующий ток начнет увеличиваться.

5. После окончания измерений выключить поляризующий ток, извлечь и промыть образец, высушить его фильтровальной бумагой.

6. Заменить раствор в ячейке и снять анодную поляризационную кривую на втором образце (повторить пункты 2-5).

7. Окончив работу, выключить потенциостат, извлечь электроды из ячейки, промыть водой и высушить фильтровальной бумагой. Слить раствор. из ячейки и промыть ее дистиллированной водой.

8. Осмотреть поверхность исследованных образцов под лупой.

9. В отчете по работе должны быть отражены следующие данные (для каждого образца в отдельности):

а) в произвольной форме:

марка стали и термообработка;

площадь рабочей поверхности образца S, м²;

состав электролита;

температура электролита, С;

описание вида поверхности образцов по завершении опытов;

б) в табличной форме:

№ измерения	φхсэ, В	φнвэ, В	I, А	i, А/м2	lg i, А/м2
1
2
…
n

10. Пересчитать значение потенциала стали по водородной шкале, используя формулу

φ_нвэ = 0,201 + φ_хсэ .

11. Пересчитать значение плотности тока по формуле

i = I / S .

12. Построить анодные поляризационные кривые для исследуемых образцов в координатах φ  lg i_а.

13. Сделать вывод о влиянии химического состава или термообработки на коррозионное поведение стали.

Необходимое оборудование и материалы

1. Потенциостат П-5827.

2. Электролитическая ячейка с вспомогательным электродом и электродом сравнения.

3. Исследуемые электроды.

4. Рабочие растворы.

5. Вспомогательные инструменты и материалы: штангенциркуль, отвертка, наждачная и фильтровальная бумаги, дистиллированная вода, органический растворитель и др.

Содержание отчета

I. Ответы на контрольные вопросы.

2 Таблица результатов.

3. Графики двух анодных поляризационных кривых.

4. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой электрохимическое растворение металла?

2. В чем сущность анодного и катодного процессов?

3. Каковы характерные особенности электрохимического коррозионного процесса?

4. Что называется поляризацией электродов?

5. Что такое пассивация металлов?

Лабораторная работа 4 ПОЛУЧЕНИЕ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ

Цель работы: знакомство с гальваническим способом осаждения защитно-декоративного металлического покрытия.

Теоретические сведения

Одним из распространенных методов защиты металлов от коррозии является нанесение защитных покрытий. В большинстве случаев такие покрытия выполняют также и декоративную роль. Все металлические покрытия по их полярности относительно защищаемого металла подразделяются на катодные, электродный потенциал которых в данных условиях положительнее потенциала защищаемого металла ( Аu, Ag, Cu, Ni, Cr, Pb на углеродистой или низколегированной стали), и анодные, электродный потенциал которых в данных условиях отрицательнее потенциала защищаемого металла (Zn, Cd на углеродистой и низколегированной стали). Иногда полярность покрытий дополнительно зависит и от коррозионной среды. Так, например, в растворах неорганических солей олово по отношению к железу является катодным покрытием, а в некоторых сложных смесях органических кислот - анодным.

Катодные покрытия защищают основной металл только механически, изолируя его от воздействия коррозионной среды. При наличии в покрытии сквозных пор и трещин участки обнаженного основного металла в них при погружении в электролит будут служить анодами, а вся остальная поверхность изделия станет катодом.

В большинстве сред покрытие никелем катодно по отношению к стали, и его применение основано главным образом на собственной стойкости металлического никеля. Поэтому никелевое покрытие не должно иметь пор или других сквозных дефектов. Исключительно агрессивны по отношению к никелевому покрытию промышленные атмосферы, содержащие серу.

Олово обладает значительной химической стойкостью: оно продолжительное время не окисляется под действием влажного воздуха, долго не тускнеет в атмосфере, загрязненной сернистыми соединениями, слабо реагирует с растворами серной и соляной кислот, медленно растворяется в разбавленных щелочах. Обладает высоким сопротивлением коррозии в органических средах.

Анодные покрытия защищают покрываемый металл не только механически, изолируя его от воздействия коррозионной среды, но и в результате электрохимического протекторного действия, так как в гальванической паре «защищаемый металл (пора) - анодное покрытие» обнаженные участки металла играют роль катодов и не подвержены коррозии.

Типичным анодным покрытием является цинковое, длительное время защищающее железо от коррозии в атмосферных условиях и в пресной воде при температурах не выше 50 С.

Как у анодных, так у и катодных покрытий с увеличением толщины слоя уменьшается сквозная пористость, поэтому толщина слоя является важной характеристикой покрытия.

Пористость покрытия зависит от качества подготовки поверхности металла перед покрытием и от чистоты электролита. Оставшиеся на поверхности образца жиры, оксиды и другие загрязнения, а также взвешенные частицы в электролите увеличивают пористость покрытия. Чем больше газовыделение на образце в процессе его покрытия, тем больше пор в покрытии.

Электролитический метод нанесения металлического покрытия состоит в электролизе растворов, содержащих соль осаждаемого металла. Анодом в большинстве случаев служит металл покрытия, катодом – защищаемая деталь. Под действием постоянного тока, получаемого от внешнего источника, на катоде, к которому притекают по внешней цепи электроны, происходит разряд положительно заряженных ионов металла из раствора и образование металлического покрытия. Растворяющийся при электролизе анод посылает в раствор положительно заряженные ионы металла, поддерживая тем самым постоянство их концентрации.

Количественно электролиз подчиняется законам Фарадея, на основании которых можно подсчитать выход по току, толщину слоя покрытия и время для получения защитного слоя заданной толщины.