Сплавы и коррозия.
презентация к уроку по химии

Слайд 1

Слайд 2

Корро́зия , ржавление, ржа — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Разрушение по физическим причинам не является коррозией, а характеризуется понятиями «эрозия», «истирание», «износ». Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде. Пример — кислородная коррозия железа в воде: 4 Fe+6H2O+3O2→4Fe(OH)3 Гидроксид железа Fe (OH) 3 и является тем, что называют ржавчиной. В повседневной жизни для сплавов железа (сталей) чаще используют термин«ржавление» - коррозия железа и его сплавов с образованием продуктов коррозии, состоящих из гидратированных остатков железа.

Слайд 3

На неметаллические материалы определение коррозии не распространяется. Применительно к полимерам существует понятие «старение», аналогичное термину «коррозия» для металлов. Например, старение резины из-за взаимодействия с кислородом воздуха или разрушение некоторых пластиков под воздействием атмосферных осадков, а также биологическая коррозия. Скорость коррозии, как и всякой химической реакции, очень сильно зависит от температуры. Повышение температуры на 100 градусов может увеличить скорость коррозии на несколько порядков.

Слайд 4

Классификация видов коррозии Коррозионные процессы отличаются широким распространением и разнообразием условий и сред, в которых они протекают. Поэтому пока нет единой и всеобъемлющей классификации встречающихся случаев коррозии.

Слайд 5

По типу агрессивных сред, в которых протекает процесс разрушения, коррозия может быть следующих видов: газовая коррозия; атмосферная коррозия; коррозия в неэлектролитах ; коррозия в электролитах; подземная коррозия; биокоррозия ; коррозия под воздействием блуждающих токов.

Слайд 6

По условиям протекания коррозионного процесса различаются следующие виды: контактная коррозия; щелевая коррозия; коррозия при неполном погружении; коррозия при полном погружении; коррозия при переменном погружении; коррозия при трении; межкристаллитная коррозия; коррозия под напряжением.

Слайд 7

По характеру разрушения: сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность: равномерная; неравномерная; избирательная; локальная (местная) коррозия, охватывающая отдельные участки: пятнами; язвенная; точечная; сквозная; межкристаллитная (расслаивающая в деформированных заготовках и ножевая в сварных соединениях).

Слайд 8

Главная классификация производится по механизму протекания процесса. Различают два вида: химическую коррозию; электрохимическую коррозию.

Слайд 9

Коррозия неметаллических материалов По мере ужесточения условий эксплуатации (повышение температуры, механических напряжений, агрессивности среды и др.) и неметаллические материалы подвержены действию среды. В связи с чем термин «коррозия» стал применяться и по отношению к этим материалам, например «коррозия бетонов и железобетонов», «коррозия пластмасс и резин». При этом имеется в виду их разрушение и потеря эксплуатационных свойств в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Но следует учитывать, что механизмы и кинетика процессов для неметаллов и металлов будут разными.

Слайд 10

Коррозия металлов Ржавчина, самый распространённый вид коррозии. Коррозия металла. Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Для процесса коррозии следует применять термин «коррозионный процесс», а для результата процесса — «коррозионное разрушение». Образование гальванических пар с пользой применяют для создания батарей и аккумуляторов. С другой стороны, образование такой пары приводит к неблагоприятному процессу, жертвой которого становится целый ряд металлов, — коррозии. Под коррозией понимают происходящее на поверхности электрохимическое или химическое разрушение металлического материала. Наиболее часто при коррозии металл окисляется с образованием ионов металла, которые при дальнейших превращениях дают различные продукты коррозии. Коррозия может быть вызвана как химическим, так и электрохимическим процессом. Соответственно, различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.

Слайд 11

Типы коррозии Различают 4 основных вида коррозии: электрохимическая коррозия, водородная, кислородная коррозия и химическая.

Слайд 12

Электрохимическая коррозия Коррозионный элемент Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. Не следует путать с электрохимической коррозией коррозию однородного материала, например, ржавление железа или т. п. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются электроды — либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с различающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т. п., электропроводность её повышается, и скорость процесса увеличивается.

Слайд 13

Коррозионный элемент При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так называемый коррозионный элемент. Он представляет собой не что иное, как замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не корродирует . Этот вид коррозии особо присущ металлам с высокими отрицательными потенциалами . Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами, например, сварочные швы или заклёпки.

Слайд 14

Водородная и кислородная коррозия Если происходит восстановление ионов H3O+ или молекул воды H2O, говорят о водородной коррозии или коррозии с водородной деполяризацией. Восстановление ионов происходит по следующей схеме: 2H 3 O+ + 2e → 2H 2 O + H 2 или 2H 2 O + 2e → 2OH + H 2 Если водород не выделяется, что часто происходит в нейтральной или сильно щелочной среде, происходит восстановление кислорода и здесь говорят о кислородной коррозии или коррозии с кислородной деполяризацией: O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH Коррозионный элемент может образовываться не только при соприкосновении двух различных металлов. Коррозионный элемент образуется и в случае одного металла, если, например, структура поверхности неоднородна.

Слайд 15

Если растворяющийся электрод коррозионно-стоек, процесс коррозии замедляется. На этом основана, например, защита железных изделий от коррозии путём оцинковки — цинк имеет более отрицательный потенциал, чем железо, поэтому в такой паре железо восстанавливается, а цинк должен корродировать . Однако в связи с образованием на поверхности цинка оксидной плёнки процесс коррозии сильно замедляется.

Слайд 16

Примером крупномасштабной электрохимической коррозии может служить происшествие, случившееся в декабре 1967 года с норвежским рудовозом « Анатина » (англ. Anatina ), следовавшим из Кипра в Осаку. Налетевший в Тихом океане тайфун привёл к попаданию в трюмы солёной воды и образованию большой гальванической пары: медного концентрата со стальным корпусом судна, который вскоре размягчился, и судно подало сигнал бедствия. Экипаж был спасён подоспевшим немецким судном, а сама « Анатина » еле-еле добралась до порта.

Слайд 17

Химическая коррозия Электрокоррозия полотенцесушителя Химическая коррозия — взаимодействие поверхности металла с коррозионно-активнойсредой , не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисления металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалиныпри взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом: 4Fe+3O 2 → 2Fe 2 O 3 При электрохимической коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).

Слайд 18

Виды коррозии Газовая коррозия Атмосферная коррозия Коррозия при неполном погружении Коррозия по ватерлинии Коррозия при полном погружении Коррозия при переменном погружении Подземная коррозия Подземная коррозия Биокоррозия Коррозия внешним током Коррозия блуждающим током Контактная коррозия Коррозия при трении Фреттинг-коррозия Сплошная коррозия Равномерная коррозия Неравномерная коррозия Местная коррозия

Слайд 19

Морская коррозия Подповерхностная коррозия Точечная коррозия Коррозия пятнами Сквозная коррозия Послойная коррозия Нитевидная коррозия Структурная коррозия Межкристаллитная коррозия Избирательная коррозия Графитизация чугуна Обесцинкование Щелевая коррозия Ножевая коррозия Коррозионная язва Коррозионное растрескивание Коррозия под напряжением Коррозионная усталость Предел коррозионной усталости Коррозионная хрупкость

Слайд 20

Борьба с коррозией Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и решение этой проблемы является важной задачей. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. Истинные убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене прокорродировавших деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Слайд 21

Идеальная защита от коррозии на 80 % обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20 % качеством используемых лакокрасочных материа­лов и способом их нанесения. Наиболее производительным и эффективным методом подготовки поверхности перед дальнейшей защитой субстрата является абразивоструйная очистка. Обычно выделяют три направления методов защиты от коррозии: Конструкционный Активный Пассивный

Слайд 22

Для предотвращения коррозии в качестве конструкционных материалов применяют нержавеющие стали, кортеновские стали, цветные металлы. При проектировании конструкции стараются максимально изолировать от попадания коррозионной среды, применяя клеи, герметики, резиновые прокладки. Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

Слайд 23

В качестве защиты от коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод). Защита: Газотермическое напыление, Термодиффузионное цинковое покрытие,Кадмирование , Хромирование

Слайд 24

Заключение : коррозия может быть разных типов, видов и существует методы борьбы с коррозией .

Слайд 1

Слайд 2

Коррозия- что это? - это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Разрушение по физическим причинам не является коррозией, а характеризуется понятиями «эрозия», «истирание», «износ».

Слайд 3

Виды коррозии Равномерная – охватывает всю поверхность равномерно Неравномерная Избирательная Местная пятнами – корродируют отдельные участки поверхности Язвенная (или питтинг ) Точечная Межкристаллитная – распространяется вдоль границ кристалла металла Растрескивающая Подповерхностная

Слайд 4

Химическая коррозия металлов это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь. Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной : Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла. Жидкостная коррозия металлов– может протекать в таких неэлектролитах , как нефть, смазочные масла, керосин и др.

Слайд 5

Электрохимическая коррозия металлов это процесс разрушения металлов в среде различных электролитов, который сопровождается возникновением внутри системы электрического тока. При таком типе коррозии атом удаляется из кристаллической решетки результате двух сопряженных процессов: Анодного – металл в виде ионов переходит в раствор. 2. Катодного – образовавшиеся при анодном процессе электроны, связываются деполяризатором (вещество — окислитель). Сам процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией, а вещества способствующие отводу – деполяризаторами .

Слайд 6

Методы защиты от коррозии металла Металлические покрытия Металлическое покрытие наносится на металл, который нужно защитить от коррозии, слоем другого металла, устойчивого к коррозии в тех же условиях. Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более отрицательным потенциалом (более активный) , чем защищаемый, то оно называется анодным покрытием. Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более положительным потенциалом (менее активный), чем защищаемый, то оно называется катодным покрытием. Например, при нанесении слоя цинка на железо, при нарушении целостности покрытия, цинк выступает в качестве анода и будет разрушаться, а железо защищено до тех пор, пока не израсходуется весь цинк. Цинковое покрытие является в данном случае анодным. Катодным покрытием для защиты железа, может, например, быть медь или никель. При нарушении целостности такого покрытия, разрушается защищаемый металл. Химические покрытия оксидирование – получение устойчивых оксидных пленок ; фосфатирование – получение защитной пленки фосфатов. азотирование – поверхность металла насыщают азотом. воронение стали – поверхность металла взаимодействует с органическими веществами. цементация – получение на поверхности металла его соединения с углеродом. Изменение состава технического металла также способствует повышению стойкости металла к коррозии. Изменение состава коррозионной среды тоже является средством защиты металла от коррозии. Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем.

Слайд 1

Слайд 2

Описание: Коррозия металлов (от латинского corrodere - грызть ) -процессы, происходящие в результате химического воздействия окружающей среды, в результате которых происходит их разрушение. электрохимическая коррозия - поверхностное разрушение в среде электролита с возникновением в системе электрического тока. Электрохимическая коррозия - разрушение в атмосфере, на почве, водоёмах, грунтах.

Слайд 3

Электрохимическая коррозия Примером электрохимической коррозии является, например, разрушение деталей машин, приборов и различных металлических конструкций в почвенных, грунтовых, речных и морских водах, в атмосфере, под пленками влаги, в технических растворах, под действием смазочно-охлаждающих жидкостей и т.д .

Слайд 4

электрохимическая коррозия протекает на поверхности металлов под действием электрических токов, то есть происходят окислительно-восстановительные химические реакции - , характеризующиеся отдачей электронов и их переносом, так как образуются катодные и анодные участки.

Слайд 5

Образованию катодов и анодов способствуют химическая неоднородность металлов (примеси и включения), наличие участков остаточной деформации, неоднородность покрывающих металл защитных плёнок и т.д. Наиболее часто в образовании данного вида разрушения металла участвуют не один фактор, а несколько. Когда метал начинает корродировать , он превращается в многоэлектронный гальванический элемент.

Слайд 6

Потенциал. В отличии химического, электрохимические процессы контролируются (зависят) не только от концентрации реагирующих веществ, но и, главным образом, зависят от потенциала поверхности металла. На границе раздела двух разнородных фаз происходит переход заряженных частиц - ионов или электронов из одной фазы в другую, следовательно, возникает разность электрических потенциалов, распределения упорядоченных электрических зарядов, т.е. образование двойного электрического слоя.

Слайд 7

Методы борьбы: Противостоять коррозии непросто. С точки зрения химии, это процесс окисления, в котором принимает участие электрон. Не имеет значения, превратится ли при этом металл в оксид, карбонат, гидроксид или сульфид. Важно, что он отдает свои электроны, окисляется. Очень часто электроны достаются кислороду воздуха, а продуктом коррозии является оксид. Если в коррозии участвует еще и атмосферная влага, может образоваться и гидроксид . Так кислород воздуха совместно с влагой разъедают железо, при этом образуется ржавчина Металлы высокой степени чистоты не подвергаются электрохимической коррозии.

Слайд 8

Самый простой способ защиты от коррозии - это изолировать металл от окружающей среды. Достаточно поместить металлическую деталь в инертную атмосферу или изолировать в вакууме - и все. Она сохранится.

Слайд 9

Эксперимент. Использование алюминиевой проволоки. Использование медной проволоки.