20.1. Защита от коррозии. Металлические покрытия
Анодное покрытие – это металлы, стандартный потенциал которых меньше, чем у защищаемого металла.
Для Fe: Zn, Al.
При нарушении целостности покрытия на границе железо-цинк возникает и начинает работать гальванический элемент:
-2℮
(-) Zn |H2O| Fe (+)
joZn2+/Zn = -0,763В joFe2+/Fe = -0,44В
(-) Анод: Zn0 – 2℮ ® Zn2+
(+) Катод: 2H2O + 2℮ ® H2 + 2OH- (на поверхности железа).
Вторичные процессы: Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2.
Железо само не разрушается. Анодное покрытие продолжает играть защитную роль по отношению к основному металлу, являясь протектором.
Катодное покрытие – это металлы, стандартный потенциал которых имеет более высокое значение, чем у защищаемого металла.
Для Fe: Sn,Pb,Cu.
При нарушении целостности покрытия на границе Sn – Fe возникает и начинает работать гальванический элемент
-2℮
(-) Fe |H2O| Sn (+)
joFe2+/Fe = -0,44В joSn2+/Sn = -0,13В
(-) Анод: Fe0 – 2℮ ® Fe2+
(+) Катод: 2H2O + 2℮ ® H2 + 2OH- (на поверхности олова).
Вторичные процессы: Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2 +2H2O = 4Fe(OH)3
Катодное покрытие выполняет защитную функцию до тех пор, пока целостность его не нарушена. При нарушении ее катодное покрытие ускоряет коррозию железа.
21. Общие свойства металлов
21.1. Физические свойства металлов
Все металлы (кроме ртути) при обычных условиях – твердые кристаллические вещества, обладающие характерными свойствами: высокой электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны (блеск и непрозрачность). Эти типичные для металлов свойства обусловлены их электронным строением. В кристаллической решетке металла не все электроны связаны со своими атомами, некоторая их часть подвижна, потому они являются общими для всего кристалла. Электроны непрерывно перемещаются внутри кристаллической решетки, переходят от одного атома к другому, связывая их. Эти электроны, осуществляющие связь, получили название электронного газа, а сама связь – металлической. Металл можно представить себе в виде остова из положительных ионов, погруженного в электронный газ. Существование свободных электронов в металле и определяет его хорошие электрические и тепловые свойства. Лучшими проводниками теплоты и электричества являются серебро, медь, золото, алюминий.
Многие металлы обладают комплексом механических свойств, обеспечивающим их широкое применение в качестве конструкционных материалов. Это, в первую очередь, сочетание высокой пластичности со значительной прочностью и сопротивлением деформации, причем соотношение этих свойств может регулироваться в большом диапазоне с помощью механической и термической обработки металлов, а также получением сплавов различного состава.
Металлам присущи магнитные свойства. Так, переходные металлы с недостроенными f- и d- электронными облачками являются парамагнетиками. Некоторые из них при определенных температурах переходят в магнитоупорядоченное состояние.
В зависимости от плотности металлы условно делятся на две группы:
Легкие (плотность меньше 5 г/см3) и тяжелые (плотность больше 5 г/см3).
Самый легкий металл – литий (плотность равна 0,534 г/см3), самый тяжелый металл – осмий (22,5 г/см3).
Металлы, имеющие температуру плавления выше температуры плавления хрома (1890о С), считаются тугоплавкими. Самый тугоплавкий металл – вольфрам (3380оС).
В промышленности принято деление металлов на черные и цветные. К первым относят железо и его сплавы, а все остальные металлы – к цветным.