ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

Г.Г. Сакович

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ

МЕТАЛЛОВ В ЩЕЛОЧНЫХ, НЕЙТРАЛЬНЫХ И

КИСЛЫХ СРЕДАХ

Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление и защита от коррозии» для студентов специальностей 240706, 260601, 270109 всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова

2010

УДК 620.197

Рецензент: к.х.н. доцент кафедры ТГВПАХТ М.А. Ленский

Работа подготовлена на кафедре общей химии и экспертизы товаров

Сакович Г.Г. Определение коррозионной стойкости металлов в щелочных, нейтральных и кислых средах. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Химическое сопротивление и защита от коррозии» для студентов специальностей . 240706, 260601, 270109 всех форм обучения

Г.Г. Сакович; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Из-во Алт. гос. техн. ут-та, 2010 - 39с.

В методических рекомендациях изложены основные понятия о электрохимической коррозии, факторах влияющих на коррозионный процесс. Приведены краткие сведения о коррозии некоторых металлических материалов, критерии оценки стойкости металлов в агрессивных средах. Приведено описание экспериментальной уста-новки, методика выполнения работы и обработка данных опытов.

Методические рекомендации содержат контрольные вопросы и задачи для закрепления теоретического материала и могут быть ис-пользованы студентами всех форм обучения, изучающих химическое сопротивление и защиту металлов от коррозии.

Рассмотрены и одобрены на заседании

кафедры общей химии и экспертизы товаров

Протокол № 04 от 03 2010 г

© Г.Г. Сакович, 2010 © БТИ АлтГТУ, 2010

Цель работы: определить скорость коррозии металлов и сплавов в щелочных, нейтральных и кислых средах, изучить влияние природы металла, а также влияние структурной и компонентной составляющих сплава на скорость коррозии, установить коррозионную стойкость металла или сплава в заданных средах.

Работа по установлению коррозионной стойкости металлов состоит из двух частей:

а) в растворах гидроксида натрия (в щелочной среде) и хлористого нат-рия (в нейтральной среде);

б) в растворе серной кислоты (в кислой среде).

1 Теоретическая часть

Электрохимическая коррозия металлов представляет собой самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие их электрохимического взаимодействия с окружающей средой, обладающей ионной проводимостью электрического тока. При этом ионизация металла и восстановление окисляющего агента протекает в несколько стадий, скорость которых может быть различной. Причина разрушения металла ─ термодинамическая неустойчивость металла в данной коррозионной среде.

Электрохимическая коррозия проявляется при взаимодействии металлов с жидкими электролитами: водой, водными растворами солей, кислот и щелочей, чистыми кислотами и щелочами, расплавленными солями и щелочами. По механизму электро-химической коррозии протекает разрушение металлов во влажной атмосфере воздуха.

1.1 Термодинамика электрохимической коррозии

Поверхность реального металла (сплава) всегда электрохимически гетерогенна, то есть имеет участки, различающиеся по величине электрохимического потенциала. На величину электро-химического потенциала влияют структура сплава (тип кристалли-ческой решетки, несовершенство кристаллов), инородные атомы (примеси) в сплаве. Поэтому при помещении металла в электро-проводную среду на его поверхности начинают работать микро-электрохимические элементы.

Электрохимическая коррозия металлов является результатом двух проходящих одновременно процессов:

- анодного процесса ионизации металла и

- катодного процесса восстановления окислительного компо-нента коррозионной среды.

При анодном процессе, в водном растворе, происходит обра-зование гидратированных ионов металла в электролите и некомпен-сированных электронов

М + mH₂O  M^ mH₂O + ze

Освободившиеся при анодной реакции электроны перетекают от анодных участков к катодным, где они присоединяются какими-либо ионами или молекулами (деполяризаторами), способными к восста-новлению на катодных участках по реакции

D + ze  [ D ze ]

(деполяризатор)

Наиболее часто деполяризаторами катодного процесса являются ионы водорода (в кислых средах) и молекулы растворенного в электролите кислорода (в нейтральных, щелочных средах и атмосферных условиях).

Катодный процесс, протекающий с участием ионов водорода (с выделением водорода), носит название катодного процесса с водородной деполяризацией и записывается в наиболее простом виде уравнением

2Н⁺ + 2е  Н₂

Коррозия с выделением водорода возможна, если потенциал водородного электрода положительнее потенциала металла.

Катодный процесс, протекающий с участием молекул кислорода (с поглощением кислорода) называется катодным процессом с кислородной деполяризацией и записывается уравнением

О₂ + 2Н₂О + 4е  4ОН^.

Коррозия с поглощением кислорода возможна, если потенциал кислородного электрода положительнее потенциала металла.

Если растворение металлов в электролитах по химическому ме-ханизму происходит на одном и том же участке поверхности в одну стадию и не зависит от потенциала металла, то растворение металлов по электрохимическому механизму протекает в виде двух совместных процессов, скорости которых зависят от величины электродного потенциала металла.