Міністерство освіти і науки України

Запорізька державна інженерна академія

Т.Г. Василенко

Т.В. Дришлюк

А.О. Ткаченко

ХІМІЧНИЙ ОПІР МАТЕРІАЛІВ

Методичні вказівки до лабораторного

практикуму

для студентів ЗДІА денної та заочної

форми навчання спеціальності 0902

”Металургійне обладнання”

Запоріжжя

2006

Міністерство освіти і науки України

Запорізька державна інженерна академія

ХІМІЧНИЙ ОПІР МАТЕРІАЛІВ

Методичні вказівки до лабораторного

практикуму

для студентів ЗДІА денної та заочної

форми навчання спеціальності 0902

”Металургійне обладнання”

Рекомендовано до видання

на засіданні кафедри хімії,

протокол № 7 від 01.03.06 р.

Хімічний опір матеріалів. Методичні вказівки до лабораторного практикуму для студентів ЗДІА денної та заочної форми навчання спеціальності 0902 „Металургійне обладнання” / Укл.: Т.Г.Василенко , Т.В.Дришлюк , А.О. Ткаченко . Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2006 р. - 56 с.

Укладачі: Т.Г. Василенко - канд. хім. наук, доцент

Т.В. Дришлюк - канд.. техн. наук, доцент

А.О. Ткаченко - канд. хім. наук, доцент

Відповідальний за випуск: зав. кафедрою хімії,

доцент Т.В. Дришлюк

ЗМІСТ

Вступ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 4 Програма курсу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Техніка безпеки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Методичні вказівки до оформлення робіт . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 10

Розділ І. ХІМІЧНА КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 11

Лабораторна робота № 1: КІНЕТИКА ОКИСЛЕННЯ МЕТАЛІВ

НА ПОВІТРІ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .11

Лабораторна робота №2 : ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ НА ШВИДКІСТЬ

ОКИСЛЕННЯ МЕТАЛІВ НА ПОВІТРІ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Розділ ІІ. ЕЛЕКТРОХІМІЧНА КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Лабораторна робота №3: ДОСЛІДЖЕННЯ ШВИДКОСТІ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОЇ КОРОЗІЇ МЕТАЛІВ ВОЛЮМОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 21

Лабораторна робота №4: ЕЛЕКТРОХІМІЧНА КОРОЗІЯ З ОКСИГЕННОЮ ДЕПОЛЯРИЗАЦІЄЮ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Лабораторна робота №5: ГРАВІМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕН-

НЯ ШВИДКОСТІ КОРОЗІЇ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .33

Розділ ІІІ. МЕТОДИ ЗАХИСТУ МЕТАЛІВ ВІД КОРОЗІЇ . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Лабораторна робота №6: ЗАХИСТ МЕТАЛІВ ВІД КОРОЗІЇ ЗА ДОПОМОГОЮ ІНГІБІТОРІВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Лабораторна робота №7: ЗАХИСНІ ГАЛЬВАНІЧНІ ПОКРИТТЯ:

НІКОЛЮВАННЯ КУПРУМУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 41

Лабораторна робота №8: АНОДНЕ ОКСИДУВАННЯ АЛЮМІНІЮ. 46

Додатки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . 51

Словник термінів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Література . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . .. 56

ВСТУП

Економічний розвиток будь-якої країни і раціональне використання металофонду вимагає від технічних фахівців глибоких знань в області корозії металів і засобів захисту від неї. Корозійна проблема залишається однією із самих гострих в сучасному виробництві, тому що економічний і екологічний збиток, що завдається суспільству і навколишньому середовищу, обчислюється в мільярдах доларів. Так наприклад, такі розвинуті країни, як США і Японія витрачають щорічно від 4 до 6% національного доходу всієї країни на відновлення корозійних втрат. В зв’язку з цим ростуть вимоги до надійності і стійкості конструкційних матеріалів і удосконаленню методів їхнього захисту.

Курс "Хімічний опір матеріалів" поєднує в собі фундаментальні знання з хімії і загально-інженерних дисциплін.

Для вирішення практичних задач по вибору конструкційних матеріалів і їхньої експлуатації в умовах агресивного середовища необхідний науковий підхід, який поєднує в собі такі напрямки як:

- діагностика руйнівних процесів , що протікають у матеріалах при їхній експлуатації;

- знання механізмів і закономірностей протікання корозійних процесів;

- кількісна оцінка кінетичних і термодинамічних факторів, а також загальних і локальних втрат;

- інформація про властивості корозійностійких матеріалів;

- розробка і застосування засобів захисту металів від корозії;

- застосування екологічних підходів у рішенні корозійної проблеми.

Основна мета практикуму - формування у студента системи знань і навичок по фізико-хімічним методам дослідження корозійних процесів, вивчення основних законів окислення металів і освоєння деяких засобів захисту металів від корозії.

Програма курсу

Розділ I. ХІМІЧНА КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ

1. Термодинаміка і кінетика хімічної корозії металів. Газова корозія металів.

Термодинамічна можливість хімічної корозії металів. Значення ізобарно-ізотермічного потенціалу ∆G . Механізм газової корозії. Показники корозії.

2. Закономірності росту плівок на металах.

Кінетика газової корозії металів. Утворення плівки продуктів корозії, класифікація плівок на металі по товщині. Умови суцільності плівок на металах. Масопереніс і електропровідність у плівках продуктів корозії. Ріст плівок пористих і суцільних. Вплив внутрішніх та зовнішніх факторів на швидкість газової корозії.

Розділ II. ЕЛЕКТРОХІМІЧНА КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ

1. Механізм електрохімічної корозії металів. Діаграми Пурбе.

Основні уявлення про процес розчинення металу. Виникнення стрибка потенціалу між фазами Потенціал нульового заряду. Зворотні електродні потенціали.

Термодинамічна можливість електрохімічної корозії металів. Катодні процеси. Гомогенний і гетерогенний шляхи протікання електрохімічної корозії металів. Виникнення гальванічних елементів на поверхні металів.

Діаграми Пурбе. Закономірності кінетики електродних реакцій.

2. Корозійні процеси з водневою та кисневою деполяризацією. Пасивність металів.

Поляризація електродних процесів. Причини поляризації. Електрохімічна кінетика анодних і катодних процесів. Рівняння поляризаційних кривих. Дифузійна кінетика і концентраційна поляризація. Вплив продуктів електрохімічної корозії металів на поляризацію. Анодна реакція іонізації металу.

Корозійні процеси з оксигенною деполяризацією. Захист металів від корозії в нейтральних електролітах. Корозійні процеси з гідрогенною деполяризацією. Захист металів від корозії в розчинах кислот.

Пасивність металів. Способи переведення металів та сплавів у пасивний стан.

Розділ III. ЗАСОБИ ЗАХИСТУ МЕТАЛІВ ВІД КОРОЗІЇ

1. Електрохімічні методи захисту металів. Захисні середовища.

Катодний та анодний захист.

Анодний та катодний контроль корозійного процесу. Механізм електрохі-

мічного захисту металів .Умови застосування та критерії захисту.

Зниження агресивності корозійного середовища, як метод антикорозійного захисту.

2. Корозійна характеристика металів та сплавів. Сталі та чавуни.

Конструкційні матеріали на основі феруму. Легування сталей. Жаростійкі сплави. Конструкційні матеріали на основі кольорових металів. Алюміній та його сплави. Магній, купрум, нікол, титан та їх сплави. Плюмбум, цинк,

кадмій, тантал.

3. Захист металів від корозії за допомогою металевих покриттів.

Гальванічні покриття. Цинкування та кадмування. Ніколеві покриття. Хромування. Покриття зі стануму та плюмбуму. Оксидування.

Жаростійкі захисні покриття. Термодіфузійний метод. Метод занурення в розплавлений метал. Металізація напиленням. Плакирування.