Защитные покрытия

Покрытие это слой или несколько слоев металлического или неметаллического материала заданного состава и структуры, искусственно создаваемый на поверхности металла и служащий для защиты его от коррозии.

Гальванопокрытия - это металлические покрытия полученные электрокристаллизацией.

Процесс формирования покрытия подчиняется известным электрохимическим закономерностям и количество (а соответственно, и толщину покрытия) осаждаемого металла можно контролировать используя законы Фарадея. Так как в процессе электролиза ток расходуется не только на полезный процесс восстановления металла, но и на протекание других реакций (основная из которых – это восстановление водорода), то вводится понятие выхода по току т.е. доли полезно израсходованного количества электричества, которое определяется как отношение массы металла, фактически восстановившегося к теоретически рассчитанному количеству металла:

, (7.9)

где m – изменение массы образца, г; I – сила тока, А;  - продолжительность электролиза, час; Э – электрохимический эквивалент.

Электрохимический эквивалент можно рассчитать по формуле

, (7.10)

где А – атомная масса осаждаемого металла, г; n – валентность металла; 26,8 – постоянная Фарадея в .

Масса осаждаемого металла определяется по формуле

, (7.11)

где S – поверхность подлежащая покрытию, см²; y – толщина слоя покрытия, см; – плотность металла, г/см³.

Толщина слоя металла y (в см) отлагаемого на катоде, в зависимости от плотности катодного тока (А/см²) определяется по формуле

. (7.12)

Время, необходимое для получения покрытия заданной толщины при данной плотности катодного тока определяется по формуле

. (7.13)

Сила тока, необходимая для получения слоя металла заданной толщины в течении установленного времени рассчитывается по формуле

. (7.14)

7.2 Примеры решения задач

Пример 1. Определить состав, т.е. массовый процент хрома всех возможных по правилу n/8 коррозионностойких сплавов Fe-Cr.

Решение.

Учитывая, что атомная масса железа А_Fe = 55,85 г, а хрома A_Cr = 52,01 г, находим содержание хрома y, отвечающее первой границе устойчивости n = 1:

х =100-y; ,

откуда y = 11,7 % Cr (по массе).

Аналогично находим процент хрома для остальных значений:

n	1	2	3	4	5	6	7
Cr, % по массе	11,7	23,7	35,9	48,2	60,8	73,6	86,7

Пример 2. Рассчитать на основании приведенных на рисунке 10 опытных данных по кинетике растворения стали в 15%–ном растворе НСl и в этом же растворе с добавлением 0,5% замедлителя коррозии «Уникол» МН, защитное действие ингибитора за время травления стали в течении 5 часов.

Решение.

По графику определим потери в течении заданного времени :

- в течении 5 часов без ингибитора;

– в течении 50 часов с ингибитором.

Определим потери за 5 часов травления .

Степень защиты %.

Рисунок 10 – Кинетика растворения стали без ингибитора коррозии (кривая 1) и с добавлением 0,5% (кривая 2)

Пример 3. Определить выход по току при цинковании стальной пластины размерами10x25x0,1 см; i_к = 1 А/дм², если за 30 минут выделилось 2,87 г цинка.

Решение.

Рассчитываем выход по току по формуле, решенной относительно η при

S_к = 2(25^.10+25^.0,1+10^.0,1) = 507 см²,

η = = =0,928 или 92,8%