2.3 Задачи для самостоятельного решения

1 Рассчитать показатель изменения массы при коррозии алюминия в олеуме. Размеры поверхности образца – 25 см², начальная масса – 4,053 г, после восьмисуточного испытания – 4,0189 г. К какой группе коррозионной стойкости относится алюминий в этой среде?

2 По экспериментальным данным (см. таблицу ниже) изучения кинетики коррозии карбидостали 40%TiC–Х21 в 20%–ной азотной кислоте при 293 К найти уравнение зависимости потери массы образца этой стали от времени для установившего (стационарного) процесса. Определить коррозионные потери массы (г/м²) после 6 месяцев испытаний, рассчитать глубинный показатель коррозии (мм/год) и установить группу коррозионной стойкости стали в указанных условиях.

Убыль массы, г/м2	0	1	2	3	4	11	20
Продолжительность испытаний, сутки	0	10,7	16,7	21,8	29,7	40,5	77,1

3 Определить объемный показатель коррозии магния в 0,5 н растворе NaCl. Размеры образца 20x20x0,5 мм. Условия испытания: полное погружение, T = 298К, давление воздуха – 1 атм. За 100 часов выделилось 330 см³ водорода.

4 Найти уравнение зависимости объема выделившегося водорода от времени при коррозии цинка в 0,5 н. H₂SO₄ на основании данных, приведенных в таблице. Каковы причины ускорения выделения водорода? Рассчитать объемный показатель и глубинный показатели коррозии.

Время, ч	1	2	3	4	5	6
ΔVН2, см3	2,0	9,0	23,0	44,6	75,4	114,0

Условие сплошности оксидных пленок на металлах

2.4 Теоретическое введение

В большинстве случаев продукты газовой коррозии остаются на металле в виде пленки. Одним из необходимых условий, которым должны обладать оксидные пленки, способные защищать металл от дальнейшего окисления, является так называемое условие сплошнос­ти Пиллинга и Бедворса. Условие сплошности состоит в том, что объем окисла возникающего из металла и кислорода, должен быть больше объема израсходованного металла, т.к. в противном случае пленки окисла не хватит, чтобы покрыть весь металл, в результате чего она получается рыхлой. Согласно этому правилу оксидные пленки можно подразделить на два основных класса: 1) если отношение мольного объема образовавшегося оксида к мо­льному объему металла меньше единицы, то оксид не сможет полностью покрыть поверхность металла и не будет обладать защитны­ми свойствами; 2) если объемное отношение больше единицы, то оксид обладает защитной способностью. Это может быть выражено следующими отношениями:

1) < 1 – пленка не может быть сплошной;

2) > 1 – пленка сплошная,

здесь V_Me, V_ок - мольный объем металла и оксида соответст­венно; М, А - молекулярная масса оксида и атомная масса металла соответственно; ρ_ok и ρ_Me - плотность оксида и металла; m - число атомов металла в молекуле оксида.

Сплошность является необходимым, но недостаточным условием проявления защитных свойств пленки. В процессе окисления могут действовать различные источники напряжений, приводящие к разруше­нию пленки и уменьшающие ее защитные свойства. В ряде случаев на начальных стадиях реакции оксид обладает защитной способностью, которую позднее утрачивает из-за растрескивания и разрушения окалины, при достижении ее критической толщины. Напряжения в системе металл-оксид, как правило, трудно проанализировать и точно описать. Считается, что если V_ок/V_Me >>1, ожидать высоких защит­ных свойств не следует. В качестве верхней границы объемного от­ношения, при котором пленка еще сохраняет защитные свойства, при­нято считать 2,5–3,0.