Лаба 3

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ имени императора Александра I»

Кафедра «Инженерная химия и естествознание»

Дисциплина: «Современные защитные материалы»

Отчёт

По лабораторной работе №3

«Металлические покрытия»

Вариант №1

Выполнил студент

факультета ТЭС

группы ПТМ-613

Сызранов И.Ю.

Проверила

Масленникова Л.Л.

Санкт-Петербург

2018

Цель работы: ознакомление с методами защиты металлов от коррозии при помощи металлических защитных покрытий.

Основные теоретические положения:

Опыт 1

Никелирование медного электрода.

Ход работы:

Медный электрод очистить наждачной бумагой. Очищенный электрод опустить на 1-2 минуты в стаканчик с 15-20% раствором щёлочи, после чего промыть её водой из промывалки, держа за конец, к которому прикреплён провод. Не касаться руками электрода, так как жир, оставшийся на поверхности даже в ничтожных количествах, не даёт металлу прочно пристать к предмету. Обезжиренный электрод опустить на 1-2 минуты в 4Н раствор серной кислоты с целью освободить поверхность металла от оксидов. Снова обмыть электрод водой из промывалки и положить на кусочек фильтровальной бумаги.

В U-образную трубку налить заготовленный заранее электролит для никелирования и опустить в него медный и никелевый электрод. Соединить последние так, чтобы медный электрод был катодом, а никелевый – анодом. Через несколько минут наблюдать покрытие той части медного электрода, который был погружен в раствор электролита. Написать уравнения катодного и анодного процессов.

(+) A: Ni - 2e = Ni²⁺

(-) K: Ni²⁺ +2e = Ni

Вывод:

Ni₂SO₄

Анодное покрытие - устойчивое

Опыт 2

Определение толщины слоя покрытия капельным методом.

Ход работы:

Из капельницы наносят на образец одну каплю раствора и по секундомеру отмечают время. По истечении одной минуты каплю снимают, промокая её фильтровальной бумагой, и на то же место наносят вторую каплю раствора. И так до тех пор, пока не обнаружится участок основного металла, равный по величине половине поверхности, занимаемой каплей. По общему числу капель определяют толщину слоя.

Раствор 200 грамм KI и 100 грамм I₂ в одном литре воды

1 минута при 10’С растворяет цинк толщиной 0,78 мкм

При 15’C – 1,245 мкм

Вывод:

Толщина покрытия – 6 * 1,245 = 7,47 мкм

Опыт 3

Значение различных металлических покрытий в защите стали от коррозии.

Ход работы:

В две пробирки налить по 3-5 мл воды и в каждую добавить по 5 капель концентрированного раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)₆] и по 5 капель 2Н раствора H₂SO₄. В одну из пробирок поместить пластинку оцинкованного железа, в другую – такую же пластинку белой жести. Перед погружением пластинок в раствор при необходимости сделать на их поверхности несколько глубоких царапин. Написать уравнения катодных и анодных процессов, объяснить изменение окраски металла на царапинах и в поведении защитных покрытий в случае нарушения их сплошности.

Красная кровяная соль – индикатор на ионы двухвалентного железа

а) Анодное покрытие (безопасное)

H⁺+O₂

Zn (ϕ = -0,76 эВ)

A: Zn – 2e = Zn²⁺

Fe (ϕ = -0,44 эВ)

К: 4H⁺ + O₂ + 4e = 2H₂O

б) Катодное покрытие (опасное)

H⁺+O₂

K₃+Fe²⁺=Fe₃[Fe(CN)₆]₂+3К⁺

Sn (ϕ = -0,14 эВ)

A: Fe – 2e = Fe²⁺

Fe (ϕ = -0,44 эВ)

K: 4H⁺ + O₂ + 4e = 2H₂O

Вывод:

Олово (Sn, катодное покрытие) хорошо в тех случаях, когда сплошность не нарушается, в основном же применяется анодное, как более надёжное и устойчивое к потере сплошности.

Задача

Плотность катодного тока = 0,15 А/см²; время – 1 час; выход по току = 100% Плотность олова = 7,3 г/см³; 1мкм = 10^-4 см