Эффективность защиты стали с анодным покрытиемот коррозии

 

Рис.1. Полная анодная поляризационная кривая: I – активное растворение; II – переход в пассивное состояние; III – пассивность; IV – перепассивация; V – выделение кислорода.

 

На рис.1 приведена анодная кривая, которую мы подробно рассмотрим. Активное растворение продолжается до потенциала, отвечающего точке b. При этом ток равен критическому току пассивации , а потенциал обозначен символом .На участке bс (в интервале потенциалов - ) происходит пассивация. и можно назватьпотенциалом и током полной (наилучшей) запассивированности. Это название не вполне точно, так как на реальных поляризационных кривых линия cd редко бывает строго горизонтальной; но сравнительно небольшими вариациями тока в интервале cd часто можно пренебречь. Потенциал и ток являются важными характеристиками электрода, показывающими, насколько легко металл переходит в пассивное состояние. Чем отрицательнее и чем меньше , тем легче наступает пассивность. Интервал потенциалов отвечает условиям, в которых сохраняется пассивное состояние. Чем больше , тем в более широких пределах изменение потенциала будет сохранять пассивное состояние. Выше потенциала скорость окисления снова увеличивается ( участок cе) и металл оказывается в области перепассивации или в транспассивном состоянии. Иными словами, отклонение значения потенциала от равновесного значения называется перепассивацией. При еще более высоком потенциале становится возможным процесс окисления ионов гидроксила и выделение кислорода: 4ОН^-→ 2Н₂О + О₂ + 4е. Это соответствует участку fg. Если этот последний процесс определяет кинетику анодной реакции, то угловой коэффициент прямой fg соответствует окислению ионов ОН^-.

При изменение потенциала в обратном направлении кривая, вообще говоря, имеет такой же ход. В таком случае будет потенциалом начала потери пассивности (депассивации). Его иногда называют фладе-потенциало ( ) по имени исследователя, изучавшего депассивацию железа.

В настоящее время вопрос сводится к изучению природы защитных образований на металле, в которых  обычно участвует кислород.

При более высоком потенциале становится возможным процесс выделения  кислорода:

2Н₂О – 4е = 2О_адс + 4Н⁺

О₂ = 2О_адс

 Между адсорбированным кислородом и металлом возникают химические связи (хемисорбция), иначе говоря на поверхности металла возникает хемисорбированная пленка:

Из-за неоднородности поверхности пленка может где-то образовываться, а где-то нет. Там, где есть пленка, не происходит окисление металла.[7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ЗАЩИТА СТАЛИ ОТ КОРРОЗИИ С ПОМОЩЬЮ

АНОДНОГО ПРОТЕКТОРА

 

Защита металлических  конструкций от коррозии с помощью  жертвеннных протекторов является распространенным способом электрохимической защиты (например, так защищают наружную обшивкукорпусов морских и речных судов). Суть способа состоит в следующем: назащищаемой металлической конструкции укрепляют протектор – пластинуиз металла или сплава, имеющего в данной коррозионной среде потенциалболее электроотрицательный, чем потенциал защищаемой конструкции.Для защиты стальных конструкций от коррозии в морской воде или почвев качестве материала протекторов чаще всего применяют чистый цинк илисплавы цинка с алюминием, а также сплавы на основе магния. При правильном применении этого способа защиты коррозия металлической конструкции в электролите либо полностью прекращается, либо значительно

уменьшается. Сам протектор  в процессе защиты постепенно растворяется.После полного растворения протектора или потери его контакта с защищаемой конструкцией протектор необходимо возобновлять. Например,протекторы на корпусах судов рыболовного флота приходится обновлятьобычно при каждом их доковании, т.е. каждые два года.

Электрохимическая защита применяется  от коррозии металлов, находящихся  в растворах электролитов. Радиус действия протектора (расстояние, на которое  распространяется защитное действие протектора) тем

больше, чем электропроводнее среда, в которой находится защищаемыйметалл. Чем больше разность потенциалов  протектора и защищаемого металла, тем больше, при прочих равных условиях, радиус действия протектора.

 

 

 

 

 

 

2.1 Методика выполнения работы

Исследования проводят в растворах, указанных в табл. 1, удельнуюэлектропроводность электролитов берут из таблиц.

Растворы приготавливают следующим образом. Отвешенное на технических  весах необходимое количество хлористого натрия высыпают в1,5-литровую колбу. Затем в нее выливают 10 мл 10%-ного раствора красной кровяной соли и 1 л дистиллированной воды и перемешивают.

 

Таблица 1

Состав электролита  для выполнения работы

 

Состав электролита (коррозионной среды): 1 л водопроводной воды  содержит

1. 10% К3[Fe(CN)6] 2. 0,1 % NaCl + К3[Fe(CN)6] 3. 0,5 % NaCl + К3[Fe(CN)6] 4. 0,8 % NaCl + К3[Fe(CN)6] 5.  1,5% NaCl + К3[Fe(CN)6]

 

Образцом служит стальной стержень ∅7-8 мм, длиной 25 см, к одному концу которого на винте прикреплен цилиндрик такого же диаметра, длиной 1 см - из цинка илиалюминия.

Стальной образец, защищаемый протектором, зачищают наждачной бумагой (вдоль образца), промывают в проточной воде со щеткой и вытирают фильтровальной бумагой. Помещают стальной стержень с прикрепленным к нему протектором в ванну на стеклянные подставки (рис. 1).

Через воронку, доходящую  до дна, в ванну наливают раствор. Через 10...15 мин при помощи масштабной линейки определяют расстояние от места  прикрепления протектора до первого  синего пятна на стальном стержне. Результаты измерений записывают в табл. 2. Появление этого пятна указывает на образование турнбулевой сини при реакции красной кровяной соли с ионами железа Fe2+, образующимися на незащищенных участках поверхности стержня. Вылив раствор №1, вынимают образец иготовят его так же, как описано выше, для следующего опыта. Ванну иподставки ополаскивают водопроводной водой.

Рис. 11. Образец  с протектором, помещенный в ванну

 

Радиус действия протектора в растворе №2 и в других растворах определяют так же, как и в растворе №1.

По окончании определения  радиуса действия цинкового протектора берут стержень с прикрепленным  протектором из алюминия и устанавливаютаналогичным образом влияние электропроводности раствора на радиусдействия алюминиевого протектора.

Результаты представляют в виде заполненной таблицы (табл. 2) и кривых, выражающих зависимость расстояния от протектора до появления пятен турнбулевой сини от удельной электропроводности раствора. На основе полученных данных делают выводы.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Обсуждение результатов

Проведя данный опыт, данные занесли в таблицу 2.

Таблица 2. Радиус действия протекторов в зависимости от состава электролита

Состав электролита (коррозионной среды): 1 л водопроводной воды  содержит	Радиус действия протектора r, см
	Протектор Zn	Протектор Al
1. 10% К3[Fe(CN)6] 2. 0,1 % NaCl + К3[Fe(CN)6] 3. 0,5 % NaCl + К3[Fe(CN)6] 4. 0,8 % NaCl + К3[Fe(CN)6] 5.  1,5% NaCl + К3[Fe(CN)6]	12,5 10,4 9 7,6 7,3	8 3 2,5 1 0

 

 

По данным таблицы построили графики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод.

Провели исследование эффективности  защиты стали от коррозии с анодным  покрытием. Исходя из полученных данных, показанных в таблице 1 и на графиках, можно сделать вывод о том, что цинковый протектор для защиты стали  эффективнее алюминиевого протектора. При использовании алюминиевого протектора радиус действия при концентрации NaCl1,5%  был равен нулю, а при использовании цинкового протектора при той же концентрации

NaCl был равен 7,3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы.

1. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. – Л.: Химия, 1989.
2. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высш. шк., 1984.
3. Гальванические покрытия в машиностроении: Справочник. Т. 1, 2 / Под ред. М.А. Шлугера. М.: Машиностроение, 1985.
4. Прикладная электрохимия / Под ред. А.П. Томилова. М.: Химия, 1984.
5. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные материалы. М.: Металлургия, 1986.
6. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.
7. Розенфельд И.Л., Жигалова К.А. Ускоренные методы коррозионных испытаний. М.: Металлургия, 1966.
8. Плудек В. Защита от коррозии на стадии проектирования. М.: Мир, 1980.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение А

График 1. Исследование метода защиты стали с анодным покрытием от коррозии с цинковым протектором

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График 2. Исследование метода защиты стали с анодным покрытием от коррозии с алюминиевым протектором