Слово коррозия происходит от латинского «corrodo» – «грызу» (позднелатинское «corrosio» означает «разъедание»). Коррозия вызывается химической реакцией металла с веществами окружающей среды, протекающей на границе металла и среды. Чаще всего это окисление металла, например, кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, с которыми контактирует металл. Особенно подвержены этому металлы, расположенные в ряду напряжений (ряду активности) левее водорода, в том числе железо.

Химическая коррозия t Fe+ 3 SO O 2 Fe 2 (SO 4) t Fe + 3 Cl 2 2 FeCl t Zn + O 2 2 ZnO Коррозия происходит в непроводящей ток среде. Например, взаимодействие металла с сухими газами или жидкостями - неэлектролитами (бензином, керосином и т.д.)

Многие металлы (например, алюминий) при коррозии покрываются плотной, оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от коррозии. При удалении этой пленки металл начинает взаимодействовать с влагой и кислородом воздуха.

Электрохимическая коррозия Коррозия происходит в токопроводящей среде (в электролите) с возникновением внутри системы электрического тока. Металлы не однородны и содержат различные примеси. При контакте их с электролитами одни участки поверхности выполняют роль- анодов, другие- катодов.

Рассмотрим разрушение железного образца в присутствии примеси олова. 1. В кислой среде: На железе, как более активном металле, при соприкосновении с электролитом происходят процессы окисления (растворения) металла и перехода его катионов в электролит: Fe 0 – 2 e = Fe 2+ (анод) На катоде (олово) происходит восстановление катионов водорода: 2H + + 2e H 2 0 Ржавчина не образуется, т.к. ионы железа (Fe 2+) переходят в раствор

2. В щелочной или нейтральной среде: Fe 0 – 2e Fe 2+ (на аноде) O H 2 O + 4e 4OH – (на катоде) ________________________________________________________ Fe OH - Fe(OH) 2 4 Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4 Fe (OH) 3 (Ржавчина)

1. Шлифование поверхностей изделия, чтобы на них не задерживалась влага. 2. Применение легированных сплавов, содержащих специальные добавки: хром, никель, которые при высокой температуре на поверхности металла образуют устойчивый оксидный слой(например Cr 2 O 3).Общеизвестные легированные стали – «нержавейки», из которых изготовляют предметы домашнего обихода(ножи, вилки, ложки), детали машин, инструменты.

3. Нанесение защитных покрытий Неметаллические – неокисляющиеся масла, специальные лаки, краски, эмали. Правда, они недолговечны, но зато дешевы. Химические – искусственно создаваемые поверхностные плёнки: оксидные, нитридные, силицидные, полимерные и др. Например, все стрелковое оружие и детали многих точных приборов подвергают воронению – это процесс получения тончайшей плёнки оксидов железа на поверхности стального изделия.

Металлические – это покрытие другими металлами, на поверхности которых под действием окислителей образуются устойчивые защитные плёнки. Нанесение хрома- хромирование, никеля - никелирование, цинка - цинкование и т.д. Покрытием может служить и пассивный в химическом отношении металл – золото, серебро, медь.

4. Электрохимические методы защиты 4. Электрохимические методы защиты *Протекторная (анодная) – к защищаемой металлической конструкции присоединяют кусочек более активного металла (протектора), который служит анодом и разрушается в присутствии электролита. В качестве протектора при защите корпусов судов, трубопроводов, кабелей и др. стальных изделий используются магний, алюминий, цинк.. *Катодная – металлоконструкцию подсоединяют к катоду внешнего источника тока, что исключает возможность её анодного разрушения.

Введение веществ - ингибиторов, замедляющих коррозию. Примеры использования современных ингибиторов: соляная кислота при перевозке и хранении прекрасно «укрощается» производными бутиламина, а серная кислота –азотной кислотой; летучий диэтиламин впрыскивают в различные ёмкости. Ингибиторы действуют только на металл, делая его пассивным по отношению к среде. Науке известно более 5 тыс. ингибиторов коррозии. Удаление растворённого в воде кислорода (деаэрация). Этот процесс используют при подготовке воды, поступающей в котельные установки. 5. Специальная обработка электролита или другой среды, в которой находится защитная металлическая конструкция

1 из 38

Презентация - Коррозия металлов и способы защиты от коррозии

Текст этой презентации

Урок химии по теме “Коррозия металлов и способы защиты от коррозии"
Подготовила учитель химии СШ РГКП «Республиканский центр реабилитации для детей и подростков» Лепесбаева Сандугаш Кайратовна

Цели урока:
сформировать представление учащихся о механизме коррозийных процессов, об их последствиях и способах защиты от коррозии; развивать умение работать с опорным конспектом, наблюдать, делать выводы; воспитывать эмоциональное отношение к изучаемому явлению.

Чугун
Сплав железа с углеродом (2-4%)
Сталь
Сплав железа с углеродом (меньше 2%)
Применяется в фасонном литье
При добавлении легирующих элементов улучшает качества

В III до нашей эры на острове Родос был построен маяк в виде огромной статуи Гелиоса. Колосс Родосский считался одним из семи чудес света, однако просуществовал всего 66 лет и рухнул во время землетрясения. У Колосса Родосского бронзовая оболочка была смонтирована На железном каркасе. Под действием влажного, насыщенного солями средиземноморского воздуха железный каркас разрушился.

Что является символом Парижа? – Эйфелева башня. Она неизлечима больна, ржавеет и разрушается, и только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом: её красили 18 раз, отчего её масса 9000 т каждый раз увеличивается на 70 т.

Коррозия – рыжая крыса, Грызёт металлический лом. В. Шефнер
Ежегодно в мире «теряется» до ¼ произведённого железа…

А.Н.Несмеянов
Знать – значит победить!

Путешествие по царству «Рыжего дъявола»
ст. Информационная
ст. Экспериментальная
ст. Практическая

разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей среды.
Коррозия

Виды коррозии
По характеру разрушения сплошная (общая): равномерная, неравномерная локальная(местная): точечная, пятнами, язвами, подповерхностная, сквозная и др.

Виды коррозии
сплошная точечная

Язвенная межкристаллитная

Химическая коррозия
- металл разрушается в результате его химического взаимодействия с агрессивной средой (сухими газами, жидкостями-неэлектролитами).
Образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом: 8ē 3Fe0 + 2O20 → (Fe+2Fe2+3)O4-2
Видео- фрагмент
Лабораторный опыт – накаливание медной проволоки

Электрохимическая коррозия
- в среде электролита возникает электрический ток при контакте двух металлов (или на поверхности одного металла, имеющего неоднородную структуру); - коррозия напоминает работу гальванического элемента: происходит перенос электронов от одного участка металла к другому (от металла к включению).
Видео- фрагмент

Образующиеся на аноде ионы Fe2+ окисляются до Fe3+ : 4Fe2+ (водн.) + O2 (г.) + (2n + 4)H2O (ж.) = 2Fe2O3 nH2O (тв.) + 8H+ (водн.)
Коррозия металла на влажном воздухе

Железо слабо прокорродировало в воде, в чистой воде коррозия идет медленнее, т. к. вода слабый электролит.
Сравним результаты опытов № 2 и № 5

Добавка к воде NaCl усиливает коррозию Fe. добавка к раствору NaCl – NaOH, как видно из опыта, наоборот ослабила коррозию, ржавчины получилось мало.
Сравним результаты опытов № 1 и № 2

Т. о. скорость коррозии данного металла зависит от состава омывающей среды. Одни составные части омывающий металл среды, в частности Cl- - ионы усиливают коррозию металлов, другие составные части могут ослаблять коррозию. Коррозия Fe ослабевает в присутствии OH- - ионов.

В обоих случаях Fe находится в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасается с цинком, а в другом нет. В пробирке № 2 осадок бурого цвета – это ржавчина, а в пробирке № 4 осадок – белого цвета – это Zn(OH)2 Вывод: В опыте № 4 корродировало не Fe, а Zn , т. к. железо почти не корродирует, если оно соприкасается с цинком.
Сравним результаты опытов № 2 и № 4

Окисляется Zn, как более активный металл
А (-)
отщепляющиеся от его атомов
перемещаются на поверхность Fe и восстанавливают
К (+) Fe

В обоих случаях Fe находится в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасается с медью, а в другом нет. В обеих пробирках произошла коррозия и появился бурый осадок ржавчины. В пробирке №2 ржавчины получилось меньше, чем в пробирке №3. Вывод: таким образом, коррозия и ржавление железа сильно усиливается, когда оно соприкасается с медью.
Сравним результаты опытов № 2 и № 3

А (-)
К (+) Cu
Реакция растворенного в воде кислорода с железом приводит к образованию бурой ржавчины.

Коррозия металла резко усиливается, если он соприкасается с каким-либо другим, менее активным металлом, т. е. расположенным в электрохимическом ряду напряжений металлов правее его. Но коррозия замедляется, если металл соприкасается с другим металлом, расположенным левее в электрохимическом ряду напряжений металлов, т. е. более активным.

Защита от коррозии
- Изоляция металла от среды - - Изменение среды

Барьерная защита
- механическая изоляция поверхности при использовании поверхностных защитных покрытий: неметаллических (лаки, краски, смазки, эмали, гуммирование (резина), полимеры); металлических (Zn, Sn, Al, Cr, Ni, Ag, Au и др.); химических (пассивирование концентрированной азотной кислотой, оксодирование, науглероживание и др.)

Барьерная защита

Какое поверхностное защитное покрытие использовалось в данном случае? К какой группе поверхностных защитных покрытий оно относится?
Видео- фрагмент
Барьерная защита

Изменение состава металла (сплава)
Протекторная защита - добавление в материал покрытия порошковых металлов, создающих с металлом донорские электронные пары; создание контакта с более активным металлом (для стали - цинк, магний, алюминий).
Под действием агрессивной среды постепенно растворяется порошок добавки, а основной материал коррозии не подвергается.

К основной конструкции прикрепляются заклёпки или пластины из более активного металла, которые и подвергаются разрушению. Такую защиту используют в подводных и подземных сооружениях.

Пропускание электрического тока в направлении, противоположном тому, который возникает в процессе коррозии.
Изменение состава металла (сплава)
Электрозащита

В повседневной жизни человек чаще всего встречается с покрытиями железа цинком и оловом. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки.
Изменение состава металла (сплава)
Видео- фрагмент

Введение в металл легирующих добавок: Cr, Ni, Ti, Mn, Mo, V, W и др.
Изменение состава металла (сплава)
Легирование

Изменение среды
Ингибирование
Введение веществ, замедляющих коррозию (ингибиторов): - для кислотной коррозии: азотсодержащие органические основания, альдегиды, белки, серосодержащие органические вещества; - в нейтральной среде: растворимые фосфаты (Na3PO4), дихроматы (K2Cr2O7), сода (Na2CO3), силикаты (Na2SiO3); - при атмосферной коррозии: амины, нитраты и карбонаты аминов, сложные эфиры карбоновых кислот.

В какой пробирке гвоздь не заржавел и почему?
Изменение среды

Изменение среды
Деаэрация - удаление веществ, вызывающих коррозию: нагревание воды; пропускание воды через железные стружки; химическое удаление кислорода (например, 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4).

Подумай и объясни (домашнее задание)
1. В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили пластинку из Zn и пластинку из Zn, частично покрытую Cu. В каком случае процесс коррозии происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.
2. Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

1. На уроке я работал 2. Своей работой на уроке я 3.Урок для меня показался 4. Мое настроение 6. Материал урока мне был активно / пассивно доволен / не доволен коротким / длинным стало лучше / стало хуже понятен / не понятен полезен / бесполезен интересен / скучен
Рефлексия

Код для вставки видеоплеера презентации на свой сайт: