Лабораторная работа 24 коррозионные свойства металлических упаковочных материалов

Цель работы: исследование некоторых коррозионных свойств материалов, применяемых для изготовления металлических консервных банок.

Содержание работы

Студенту выдаются образцы консервной луженной и нелуженой жести. Он определяет коррозионные характеристики полученных материалов в различных пищевых средах и оценивает возможность их применения для упаковки тех или иных консервов.

Теоретические сведения

Основные требования, предъявляемые к упаковке: физиологическая безвредность, прочность, экономичность, гигиеничность, технологичность, декоративность, экологичность и т. д.

Среди упаковочных материалов благодаря своим свойствам особое место занимают консервная жесть.

Консервная жесть представляет собой тонкий лист из малоуглеродистой стали, покрытый для защиты от коррозии пищевым оловом. К защитным металлическим покрытиям предъявляется целый ряд требований с точки зрения предохранения деталей от коррозии, в частности, высокая коррозионная стойкость металла покрытия, минимальная пористость, равномерность толщины покрытия по всей поверхности детали, хорошее сцепление с основой и т.д. От этих показателей зависит как надежность защиты деталей от коррозии в течение определенного времени, так и долговечность покрытия.

Естественно, что материал покрытия в первую очередь должен иметь хорошую коррозионную стойкость в данной среде. Вторым важным свойством является полярность покрытия по отношению к защищаемому металлу. Предпочтительными являются анодные покрытия, защитная способность которых определяются как механическими, так и электрохимическими параметрами. Однако в большинстве случаев коррозионная стойкость металла тем хуже, чем меньшим электродным потенциалом он обладает. Поэтому тем большее значение имеет пористость покрытия  чем меньше пор в покрытии, и чем меньшие размеры они имеют, тем лучше изолируют основу от непосредственного контакта с коррозионной средой. При прочих равных условиях пористость зависит от толщины покрытия, уменьшаясь с ее ростом. По мере развития коррозии в порах, покрытие начинает отслаиваться, вследствие чего нарушается связь между ним и основой, а скорость коррозионного разрушения защищаемой детали увеличивается. При определении пористости одних и тех же покрытий различными методами получаются неодинаковые результаты, поэтому оценка пористости осадков является относительной.

При хорошей прочности сцепления с основой покрытие не будет отслаиваться даже при ударах и местной пластической деформации, тем самым не потеряет защитных свойств. Конечно, сам металл покрытия также должен иметь достаточную пластичность и минимальные внутренние напряжения.

Методика выполнения работы

В данной работе определяются тип оловянного покрытия по отношению к углеродистой стали (анодное или катодное), пористость и толщина покрытия, прочность сцепления покрытия с основой.

Определение типа (полярности) покрытия. В приспособлении 1 укрепляют образец без покрытия 2 и образец с покрытием 3 (рис. 42). Образцы погружают в стакан с модельным раствором пищевой среды так, чтобы клеммы были выше уровня электролита на 1015 мм. В цепь включают гальванометр 4. По на правлению отклонения стрелки гальванометра и знаку у клемм прибора определяют полярность покрытия относительно образца.

Определение пористости покрытия. Для определения пористости оловянного покрытия на стальной основе используют реакцию взаимодействия ионов двухвалентного железа с железосинеродистым калием (красной кровяной солью), в результате которой образуется турнбулева синь:

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3-  Fe₃[Fe(CN)₆]₂.

Рис. 42. Установка для определения полярности покрытия

Реактивом, содержащим 10 г К₃[Fe(CN)₆] и 15 г NaCl в 1 дм³ воды смачивают фильтровальную бумагу и накладывают ее на 5 мин на испытуемое покрытие. Так как железо в порах является анодом и интенсивно растворяется, (чему дополнительно способствует хлористый натрий в растворе), то в соответствующих местах фильтровальной бумаги появляются синие точки (бумага во время всего опыта должна плотно прилегать к поверхности образца). Количество синих точек на площади в 1 см² является характеристикой пористости покрытия.

Определение толщины покрытия капельным методом. Толщину слоя олова определяют, используя раствор, содержащий в I дм³ воды 90 г FeCl₃6H₂O; 146 г CuSO₄5H₂O; 348 см³ СН₃СООН (80 %). Одна капля этого раствора в течение 0,5 мин растворяет при 15 °С 1,54 мкм покрытия, при 20 С – 1,75 мкм, при 25 °С  1,90 мкм. С помощью капельницы или пипетки наносят на образец одну каплю раствора и по секундомеру отмечают время. По истечении 30 с каплю снимают, промокая ее фильтровальной бумагой, и на то же место наносят вторую каплю раствора. И так до тех пор, пока не появится розовое пятно контактно выделившейся меди. По общему числу капель определяют толщину слоя.

Определение прочности сцепления покрытия с основой. В данной работе эта характеристика покрытия определяется простейшим способом, без применения специальных измерительных приборов. Листовая жесть в виде ленты с нанесенным на нее покрытием многократно изгибается на 180 до излома. Если покрытие не отслоилось даже в месте излома, то прочность сцепления считается хорошей.