Курсовая работа


Скачать 331.63 Kb.
НазваниеКурсовая работа
страница1/3
Дата публикации15.04.2013
Размер331.63 Kb.
ТипКурсовая
userdocs.ru > Химия > Курсовая
  1   2   3
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ИММАНУИЛА КАНТА

КУРСОВАЯ РАБОТА

«ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ ЗАЩИТЕ СТАЛИ ФОСФАТНЫМИ ПЛЁНКАМИ»

Выполнил: Валентин Викторович Гурченко

Научный руководитель: Людмила Константиновна Ягунова

Калининград © MMXII

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение стр. 2

2. Электрохимическая коррозия стр. 4

2.1. Механизм электрохимической коррозии стр. 4

3. Ингибиторы коррозии стр. 10

3.1. Классификация ингибиторов коррозии стр. 10

3.2. Ингибиторы нейтральных сред стр. 12

3.2.1. Нитрит натрия стр. 13

3.2.2. Фосфаты стр. 13

3.2.3. Хроматы стр. 14

3.3. Ингибиторы атмосферной коррозии стр. 14

3.3.1. Контактные стр. 15

3.3.2. Летучие стр. 15

3.3.3. Применение стр. 16

3.4. Ингибиторы кислотной коррозии стр. 17

3.5. Анодные ингибиторы коррозии стр. 18

3.6. Катодные ингибиторы коррозии стр. 18

3.7. Смешанные ингибиторы коррозии стр. 19

4. Фосфатирование стр. 20

4.1. Фосфатное покрытие стр. 20

4.1.1. Толщина и структура фосфатного покрытия стр. 20

4.1.2. Цвет фосфатного покрытия стр. 21

4.1.3. Свойства фосфатного покрытия стр. 22

4.2. Суть процесса фосфатирования стр. 23

4.2.1. Фосфатирование чёрных металлов стр. 24

4.2.2. Холодное фосфатирование стр. 24

4.2.3. Нормальное фосфатирование стр. 25

4.2.4. Ускоренное фосфатирование стр. 26

4.2.5. Электрохимическое фосфатирование стр. 28

4.2.6. Фосфатирование цветных металлов стр. 29

4.3. Улучшение защитных свойств фосфатных плёнок стр. 30

5. Список использованной литературы стр. 31

  1. ВВЕДЕНИЕ


Коррозия - это самопроизвольное разрушение металлов под воздействием химического или физико-химического влияния окружающей среды. В широком понимании, коррозии подвергаются не только металлы, но и любые материалы, будь то бетон, пластмасса, резина или керамика.

Коррозия протекает в самых разных средах, но в основном, это газообразные и жидкостные (грунт, вода, окружающая атмосфера и т.д.).

Термин «коррозия» походит от латинского слова «corrodere», что означает «разъедать» что-либо.

Причиной возникновения и протекания процессов коррозии является термодинамическая неустойчивость материалов к определенным компонентам, находящихся в окружающей их среде. Результатом коррозии являются продукты коррозии (например, ржавчина), испорченное оборудование, разрушение конструкций.

Ежегодно коррозия наносит огромнейший ущерб народному хозяйству каждой страны. В промышленно развитых странах убытки от коррозии за год составляют в среднем около 3 - 5% от внутреннего валового продукта. А потери металла достигают 20%. Ущерб от коррозии складывается не только от стоимости материалов, но и от затрат на изготовление пришедших в негодность конструкций, оборудования и различных изделий.

Коррозия наносит как прямые, так и косвенные убытки. К косвенным относятся убытки, связанные с отказом оборудования, пришедшего в негодность из-за коррозионных процессов, его простоя, замены или ремонта, порчей продукции других производств вследствие загрязнения её продуктами коррозии, высокими допусками на коррозию, стоимость дополнительно потраченной электроэнергии, воды, материалов и др. К прямым - стоимость испорченных коррозией трубопроводов, оборудования, машин и др.

Коррозию по механизму протекания принято разделять на химическую и электрохимическую. Более распространенный - второй вид.

Наука о коррозии и защите металлов изучает особенности и механизмы протекания коррозионных процессов в различных средах. Задачей науки о коррозии является не только изучение, но и разработка методов защиты различных материалов от коррозии.

Наука о коррозии подразумевает не только знание всех закономерностей протекания процессов коррозии. Нужно еще и хорошо знать свойства металлов, различных материалов. При изучении коррозии металлов и методов защиты от неё, научной базой является физическая химия и металловедение.

Важно знать, что коррозия – это многостадийный сложный процесс, который необходимо изучать целостно. Только изучив саму суть коррозионного процесса, можно приступать к изучению и разработке методов защиты.

Коррозия есть везде, где обрабатываются и эксплуатируются металлические изделия, конструкции. С коррозией нужно бороться! Лучше её предотвращать, чем потом ликвидировать!


  1. ^ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

Электрохимическая коррозия - самый распространенный вид коррозии. Электрохимическая коррозия возникает при контакте металла с окружающей электролитически проводящей средой. При этом восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не одновременно с ионизацией атомов металла и от электродного потенциала металла зависят их скорости. Первопричиной электрохимической коррозии является термодинамическая неустойчивость металлов в окружающих их средах. Ржавление трубопровода, обивки днища морского суда, различных металлоконструкций в атмосфере - это, и многое другое, примеры электрохимической коррозии.

К электрохимической коррозии относятся такие виды местных разрушений, как питтинги, межкристаллитная коррозия, щелевая. Кроме того процессы электрохимической коррозии происходят в грунте, атмосфере, море.
^ 2. 1. МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

Механизм электрохимической коррозии может протекать по двум вариантам:

1) Гомогенный механизм электрохимической коррозии:

  • поверхностный слой мет. рассматривается как гомогенный и однородный;

  • причиной растворения металла является термодинамическая возможность протекания катодного или же анодного актов;

  • К и А участки мигрируют по поверхности во времени;

  • скорость протекания электрохимической коррозии зависит от кинетического фактора (времени);

  • однородную поверхность можно рассматривать как предельный случай, который может быть реализован и в жидких металлах.


2) Гетерогенный механизм электрохимической коррозии:

  • у твердых металлов поверхность негомогенная, т.к. разные атомы занимают в сплаве различные положения в кристаллической решетке;

  • гетерогенность наблюдается при наличии в сплаве инородных включений.

Электрохимическая коррозия имеет некоторые особенности: делится на два одновременно протекающих процесса (катодный и анодный), которые кинетически зависимы друг от друга; на некоторых участках поверхности электрохимическая коррозия может принять локальный характер; растворение основного мет. происходит именно на анодах.

Поверхность любого металла состоит из множества короткозамкнутых через сам металл микроэлектродов. Контактируя с коррозионной средой образующиеся гальванические элементы способствуют электрохимическому его разрушению (рисунок 1).

z:\квантовая\10.jpg

Рисунок 1.

Схема электрохимической коррозии.


Причины возникновения местных гальванических элементов могут быть самые разные:

1) неоднородность сплава

  • - неоднородность мет. фазы, обусловленная неоднородностью сплава и наличием микро- и макровключений;

  • - неравномерность окисных пленок на поверхности за счет наличия макро- и микропор, а также неравномерного образования вторичных продуктов коррозии;

  • - наличие на поверхности границ зерен кристаллов, выхода дислокации на поверхность, анизотропность кристаллов.

2) неоднородность среды

  • область с ограниченным доступом окислителя будет анодом по отношению к области со свободным доступом, что ускоряет электрохимическую коррозию.

3) неоднородность физических условий

  • облучение (облученный участок - анод);

  • воздействие внешних токов (место входа блуждающего тока - катод, место выхода - анод);

  • температура (по отношению к холодным участкам, нагретые являются анодами) и т. д.

При работе гальванического элемента одновременно протекает два электродных процесса:

1) Анодный - ионы металла переходят в раствор.

Fe0 → Fe2+ + 2e-

Происходит реакция окисления.

2) Катодный - избыточные электроны ассимилируются молекулами или атомами электролита, которые при этом восстанавливаются. На катоде проходит реакция восстановления.

O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (кислородная деполяризация в нейтральных, щелочных средах)

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (кислородная деполяризация в кислых средах)

2H+ + 2e- → H2 (при водородной деполяризации).

Торможение анодного процесса приводит к торможению и катодного. Коррозия металла происходит именно на аноде.

При соприкосновении двух электропроводящих фаз (например, мет. - среда), когда одна из них заряжена положительно, а другая отрицательно, между ними возникает разность потенциала. Это явление связано с возникновением двойного электрического слоя (ДЭС). Заряженные частицы располагаются несимметрично на границе раздела фаз.

Скачек потенциалов в процессе электрохимической коррозии может происходить из-за двух причин:

1) При достаточно большой энергии гидратации, ионы металла могут отрываться и переходить в раствор, оставляя на поверхности эквивалентное число электронов, которые определяют её отрицательный заряд. Отрицательно заряженная поверхность притягивает к себе катионы металла из раствора. Так на границе раздела фаз возникает двойной электрический слой.

2) На поверхности металла разряжаются катионы электролита. Это приводит к тому, что поверхность металла приобретает положительный заряд, который с анионами раствора образует двойной электрический слой.

Иногда возникает ситуация, когда поверхность не заряжена и, соответственно, отсутствует ЭДС. Потенциал, при котором это явление наблюдается называется потенциалом нулевого заряда (φN). У каждого металла потенциал нулевого заряда свой.

Величина электродных потенциалов оказывает очень большое влияние на характер коррозионного процесса.

Скачок потенциала между двух фаз не может быть измерен, но при помощи компенсационного метода можно измерить электродвижущую силу элемента (ЭДС), который состоит из электрода сравнения (его потенциал условно принят за ноль) и исследуемого электрода. В качестве электрода сравнения берется стандартный водородный электрод. ЭДС гальванического элемента (стандартный водородный электрод и исследуемый элемент) называют электродным потенциалом. Электродами сравнения могут также выступать хлорсеребряный, каломельный, насыщенный медно-сульфатный.

Международной конвенцией в Стокгольме 1953г. решено при записях электрод сравнения всегда ставить слева. При этом ЭДС рассчитывать, как разность потенциалов правого и левого электродов:

E = Eп – Eл

Если положительный заряд внутри системы движется слева направо - ЭДС элемента считается положительной, при этом:

Emax = -(ΔGT) / mnF,

где F - число Фарадея.

Если положительные заряды будут двигаться в противоположном направлении, то уравнение будет иметь вид:

Emax = +(ΔGT) / mnF.

При коррозии в электролитах самыми распространенными и значимыми являются адсорбционные (адсорбция катионов или анионов на границе раздела фаз) и электродные потенциалы (переход катионов из металла в электролит или наоборот).

Электродный потенциал, при котором металл находится в состоянии равновесия с собственными ионами, называется равновесный (обратимый). Он зависит от природы металлической фазы, растворителя, температуры электролита, активности ионов мет.

Равновесный потенциал подчиняется уравнению Нернста:

E = Eο + (RT / nF) LnαMen+,

где Eο - стандартный потенциал металла; R - молярная газовая постоянная; n - степень окисления иона металла; Т - температура; F - число Фарадея; αMen+ - активность ионов металла. При установленном равновесном потенциале электрохимическая коррозия не наблюдается.

Если по электроду проходит электрический ток - равновесное состояние его нарушается. Потенциал электрода изменяется в зависимости от направления и силы тока. Изменение разности потенциал, приводящее к уменьшению силы тока, принято называть поляризацией. Уменьшение поляризуемости электродов называют деполяризацией. Скорость электрохимической коррозии тем меньше, чем больше поляризация. Поляризация характеризуется величиной перенапряжения.

Поляризация бывает трех типов:

1) электрохимическая (при замедлении анодного или катодного процессов);

2) концентрационная (наблюдается, когда скорость подхода деполяризатора к поверхности и отвода продуктов коррозии мала);

3) фазовая (связана с образованием на поверхности новой фазы).

Электрохимическая коррозия наблюдается также при контакте двух разнородных металлов. В электролите они образуют гальванопару. Более электроотрицательный из них будет анодом. Анод в процессе будет постепенно растворяться. При этом идет замедление или даже полное прекращение электрохимической коррозии на катоде (более электроположительном). Например, при контакте в морской воде дюралюминия с никелем интенсивно растворятся будет именно дюралюминий.


  1. ^ ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ

Ингибиторы коррозии – вещества, которые, находясь в коррозионной среде в достаточной концентрации, сильно замедляют либо вообще прекращают коррозионное разрушение металла . Ингибитором коррозии может быть как одно соединение, так и смесь нескольких.

Эффективность действия ингибиторов коррозии можно оценить по двум показателям: степени защиты (Z, %) и коэффициенту торможения коррозии γ (защитный эффект ингибитора):

1) Формула для определения степени защиты Z:

Z = [(K1– K2) / K1] •100 = [(i1 – i2) / i1] •100,

где K1, K2 – скорость коррозии (растворения) металла в среде без ингибитора и с ним [г / (м2 • ч)]; i1, i2 – плотность коррозионного тока в не ингибируемой среде и ингибируемой, соответственно [А / см2].

Значение Z равно 100% тогда, когда металл полностью защищен, скорость коррозии сводится к 0.

2) Защитный эффект ингибитора рассчитывается по формуле:

γ = K1 / K2 = i1 / i2.

Коэффициент торможения показывает, во сколько раз под действием ингибитора уменьшается скорость коррозии.

Между коэффициентом торможения и степенью защиты существует связь, определяющаяся формулой:

Z = (1 – 1/ γ) • 100.
^ 3. 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ

По типу среды ингибиторы коррозии различают:

  • ингибиторы нейтральных коррозионных сред;

  • атмосферной коррозии;

  • ингибиторы кислых сред;

  • сероводородной коррозии;

  • ингибиторы нефтяных сред.

В разных коррозионных средах один и тот же ингибитор может вести себя совершенно по-разному.

Классификация ингибиторов коррозии по механизму действия:

  • пассивирующие ингибиторы;

  • адсорбционные ингибиторы.

По характеру защитного действия различают ингибиторы:

  • анодные;

  • катодные;

  • смешанные.

По химической природе ингибиторы делятся на:
  1   2   3

Похожие:

Курсовая работа iconКазанский государственный университет культуры и искусств факультет...
Профориентационная работа с молодежью в контексте традиций и инноваций. 20
Курсовая работа icon6. Курсовая работа
Курсовая работа студента обеспечивает реализацию цели и решение задачи курса на основе выполнения индивидуальных заданий по
Курсовая работа icon6. Курсовая работа
Курсовая работа студента обеспечивает реализацию цели и решение задачи курса на основе выполнения индивидуальных заданий по
Курсовая работа iconКурсовая работа по дисциплине «Агрохимия»
Курсовая работа по дисциплине «Агрохимия»: / И. И. Серегина, В. Ф. Волобуева, В. М. Лапушкин, Т. В. Украинская. М.: Изд-во ргау –...
Курсовая работа iconКурсовая работа по дисциплине «Общая психокоррекция»
Курсовая работа является формой учебной работы, в процессе которой студенты овладевают методикой и техникой научного исследования,...
Курсовая работа iconКурсовая работа по теории государства и права
Курсовая работа по теории государства и права: Учебно-методическое пособие / Под ред. Р. А. Ромашова. – Спб.: Изд-во Института правоведения...
Курсовая работа iconКурсовая работа по дисциплине на тему: «Технологии социальной работы...
Фгбоу впо Пензенский государственный университет Факультет   Кафедра социологии и социальной теории и практики работы социальной...
Курсовая работа iconКурсовая работа по дисциплине «Питание и удобрение садовых растений»
Курсовая работа по дисциплине «Питание и удобрение садовых растений»: / И. И. Серегина, В. Ф. Волобуева, В. М. Лапушкин. М.: Изд-во...
Курсовая работа iconКурсовая работа по Теоретическим основам электротехники Курсовая...
Курсовая работа по электротехнике для студентов заочного отделения является заключительным этапом подготовки специалиста по предмету...
Курсовая работа iconКурсовая работа по дисциплине «организация и управление производством»
Курсовая работа по дисциплине «организация и управление производством» состоит из следующих составляющих
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница