Забравена парола?
Начало на реферати

Пищови по химия





Въпрос 14.Основни методи за защита на металите от корозия – характеристика на най-често прилаганите в машиностроенето.

Методите за защита на металите от корозия се разделят на 5 основни групи: легиране,обработка на корозионната среда, електрохимична защита, рационално конструиране и защитни покрития. 1)Легиране-добавяне на други метали или неметали към основния метал.Целта им е получаването на продукти,по-устойчиви на корозия или намаляване на корозионната или анодната активностна основния метал.2) Обработка на корозионната среда-извършва се когато средата е с ограничен обем.Първата възможност е отстраняване на деполяризатора от корозионната среда.Извършва се когато средата е с по-голям обем.Тъй като обикновено катализатора е кислород,този процес е деаеризация.Може да се извърши по няколко начина:чрез продухване на корозионната среда с инертен газ(азот);чрез нагряване при висока t за отстраняване на кислорода.Възможно е да се пропусне течната корозионна среда през нагорещени железни стружки,които свързват кислорода.Когато корозионната среда има по-малък обем към нея могат да се добавят малки количества вещ-ва,които намаляват скоростта на корозията и се наричат инхибитори.Различаваме следните видове инхибитори – анодни и катодни,органични и неорганични. Анодните инхибитори имат способността да пасивират анодните участъци на микрогалванични елементи,което измества електродния им потенциал в положителна посока.Това намалява скоростта на корозията.Катодните инхибитори при корозия с кислородна деполяризация могат да свързват кислорода,по този начин намалява скоростта на корозия.При корозия с водородна деполяризация катодните инхибитори увеличават водородното свръхнапрежение.По-малко ефективни са неорганичните инхибитори. Органичните се адсорбират в активните метални центрове и така увеличават водородното свръх напрежение.Интерес представляват летливите(лесно изпаряващи се) инхибитори.Поставят се в складови помещения или трюмове на кораби.Те са летливи, парите им полепват по металното изделие и го защитават от корозия. 3)Електрохимична защита-протекторна и катодна.При протекторната защитаваното изделие се свързва с метала с по-отрицателен електронен потенциал.В образувалия се макрогалваничен елемент даденото изделие изпълнява ролята на катод.При желязото като анод се използва Zn или цинкоалуминиева сплав.Анода се разтваря.При катодната защита защитаваното изделие се свързва с източник на слаб постоянен ток. Защитаваното изделие трябва да бъде катод,защото електродният му потенциал се измества в отрицателна посока и скоростта на корозията намалява.Като анод се използват железните отпадъци. 4)Рационално(правилно) конструиране – да се избягват неблагоприятните метални контакти,което означава,че при образуването на макрогалванични елементи ще кородира анода.Трябва да се избягват по възможност механичните натоварвания,да се отстранят вътрешните напрежения.Да няма отвори,в които да се събира електролит и да се извършва корозия.Да няма недостъпни места и застойни зони,в които да се задържа електролит.Да няма неравномерен достъп до корозионната среда. 5)Защитни покрития (защитно-декоративни покрития).Те биват: а)метални-анодни;-катодни;б)химични съединения на метали-оксидни,фосфатни, хроматни и др.Те се получават при химична или електрохимична обработка на метали.Не са много добра защита от корозия и се нуждаят от допълнителна обработка,като лакиране,нанасяне на смазочно масло и др.в)нематални покрития: 1)Органични неметални покрития-филмообразуващи вещества:безири,лакове и бои – те образуват тънък филм,които изолира изделието от околната среда; смоли-полимеризационни или поликондензационни и се нанасят в по-дебел слой; - нанасяне на консервационни смазки – те са само временна защита; - нанасяне на гумено покритие;2)Неорганични защитни покрития: емайли – лесно топимо стъкло.Нанася се в-у стоманени или чугунени изделия и ги защитава много добре от корозия,но това покритие е много крехко; - нанасяне на циментова или бетонна замазка – това се нарича торкретиране.6)Методи за получаване на метални изделия: а)Горещо метализиране – при този метод защитаваното изделие се потапя в стопилка от защитаващия метал.За да се образува покритие е необходимо в-у двата метала да се образува химично съединение,в противен случай изделието няма да се умокри.По този начин се получава поцинкована и покалаена железна ламарина.Недостатък на метода е металът на покритието да има по-ниска температура на топене от желязото.Трудно се регулра дебелината на покритието и детайли със сложна форма се покриват с нееднаква дебелина,неравномерно.б)Пулверизиране – тук металът на покритието се пулверизира (разпръсква) с помощта на горещ въздух или инертен газ.Частичките от пулверизирания метал се залепват за защитаваното изделие.Възстановяват се износени детайли.в)термодифузионен – защитаваното изделие се покрива с прах от защитавания метал и се загрява при висока температура в редукционна атмосфера.Атомите на покритието дифундират (навлизат) в основния метал и по този начин се получава защитен слой,който обикновено е с голяма твърдост и износоустойчивост.г)Лакиране или мехаплакиране или термомеханчен метод – покртието под формата на фолио се пресова в-у основния метал при високо налягане и температура.д)химичен метод – покритието се намира в р-р под формата на метални йони.Като редуктор се използва някакво хим.съединение например формалдехид – CH2O.Повърхността,по която се получава покритието трябва да е катализирана.Така се получава покритие и в-у неметалното покритие.д)Електрохимичен метод(галваничен метод) – покритието също се намира под формата на йони в р-р.Редуктор е електрическия ток.По този метод е възможно получаването на много качествени покрития,чиято дебелина може много точно да се регулира.




Въпрос 15.Получаване,характеристика и област на приложение на Zn,Ca,Ni,Cr в многослойни метални покрития. 1)Поцинковане – цинка е сребристо бял метал със синкав оттенък.На въздух особено в присъствие на водни пари и въглероден диоксид,той се покрива с филм от основен цинков карбонат.Той го защитава добре от корозия.Цинка е устойчив на действието на атмосфера съдържаща сярни съединения. Умерено устойчив на морска корозия (Cl).Цинка е амфотерен метал.Много чистия цинк почти не се разтваря,поради липсата на макрогалванични елементи и високото съдържание на Н2.Той се явява анодно покритие.Устойчив е на действията на масла и горива.Цинковите йони практически не са вредни за човека.Поцинковането може да се извърши по разл методи:горещо дифузиране (най-разпространения матод в машиностроенето).Той може да се извърши с кисели и основни електролити.Основните електролити се делят на цианидни и цинкатни.От киселите електролити най-разпространен е този на базата на цинков сулфат:ZnSO4-><-Zn^2+ + SO4^2-; K(-) Zn^2+ +2e=Zn.Във водния р-р има много водородни катиони,но на катода не се отделя Н2,поради водородното свръх напрежение. Използването на ток е почти 100%.На анодите се поставят цинкови плочи,които по време на процеса се разтварят: А(+) Zn-2e=Zn^2+.В електролита за кисело поцинковане се получават светли дебели покрития. Електролита обаче притежава слаба разсейвателна способност(възможността на даден електролит да отложи еднакво дебело покритие в-у всички части на детайла). Покритието е по-едро кристално.Р-ра освен ZnSO4 съдържа още Na2SO4 по 10 молекули вода за увеличение на електропроводността. Като буфер за поддържане на постоянно рН на р-ра се добевят Al соли .Добавят се и някои органични вещ-ва като декстрин,глюкоза за увеличаване на катодната поляризация. Цизнидни електролити – съдържат натриев тетрациано цинкат (Na2[Zn(CN)4]),Na2[Zn(OH)4] – натриев хидроксикинкат,NaCn,Na[Zn(CN)4] -><-2Na^+ +[Zn(CN)4]^2-. K(-)Zn(CN)4]^- +2e=Zn+4CN^-. Комплексният анион се абсорбира на катода,деформира се и се разпада със отелектризиране на цинковия йон.Цинкатни електролити – съдържат Na или К хидроксицинкат и свободна основа: Na2[Zn(OH)4],NaOH.Качесрвени покрития обаче могат да се образуват само в присъствието на калай,Pb,Hg:Na2[Zn(OH)4]-><- 2Na +[Zn(OH)4]^2-;[Zn(OH)4]^2-><-Zn^2+ +4OH-; K(-) [Zn(OH)]^2- +2e=Zn+4OH-; Zn^2+ +2e=Zn. Сравнение на трите вида електролити: 1)киселия електролит е прост като състав,евтин,лесно се работи с него.Има слаба разсейвателна способност,поради което детайли със сложна форма могат да се поцинковат само след поставянето на допълнителни или профилирани аноди.2)Цианодният електролит е по-сложен по състав, по- скъп,по-трудно се експлоатира.Много силно отровен.Има много добра разсейвателна способност.Полученото покритие е ситно кристално и качествено. При работа се отделя силно отровния циановодород HCN,поради което е необходима добра вентилация.Помедяване – медта е светлочервен метал с подчертан метален блясък, който се запазва в среда с чист и сух въздух,поради образуването на оксид на едновалентна мед:Cu2O.Във влажна среда,съдържаща СО2 и серни съединения,медта се покрива с зелен слой от основен меден карбонат.Този слой се нарича патина.Медта е електроположителен метал,поради което не се губи много в резултат на корозионните процеси.Медта се покрива с неособено красиви корозионни продукти,поради което не се използва самостоятелно,а се оксидира допълнително или се покрива с безцветен лак. Медта не се разтваря в неокислително действащи киселини.Разтваря се в окислително действащи киселини като концетрирана H2SO4 и HNO3.С основа също не взаимодейства,с изключение на амоняка,който се явява комплексообразувател за нея. Като електроположителен метал медта се явява катодно покритие за Fe.Тя притежава голяма еластичност и много добро сцепление с останалите метали,затова много често се използва като междинно покритие. Помедняването може да се извърши в кисели и цианидни електролити.От киселите електролити най-разпространен е CaSO4-><- Cu^2+ +SO4^2-; K(-) Cu^2+ +2e=Cu;A(+) Cu-2e=Cu^2+.Този електролит има голяма скорост на отлагане,но основния му недостатък е,че ако в този р-р се постави директно железен детайл,поради голямата разлика в потенциалите на желязото и медта,в-у детайла започва да се отделя контактна мед.Този получен меден слой е тъмен,трошлив,с лоша адхезия,за това железните детайли първо се помедяват в цианиден електролит или се никелират,а след това се прехвърлят в р-ра за кисело помедяване.Полученото покритие е по-едно кристално и р-ра има по-малка разсейвателна способност.Освен CaSO4 електролита съдържа и Н2SO4.Тя увеличава електропроводимостта на р-ра, подобрява структурата на покритието и пречи на хидролизата на CuSO4. Блестящи покрития: Б7211: цианидните електролити съдържат натриев дициапокупросат Na[Cu(CN)2]; Na[Cu(CN)2]-><-Na[Cu(CN)2]; K(-) [Cu(CN)2]

Полученото покритие е кристално и много качествено, поради високата катодна поляризация.

Никелиране- никелът е сребристо бял метал с жълтеникав оттенък. На въздух той се пасивира и не губи блясъка и външниа си вид при обикновенна температура. При награвяне около 500гр. Той се превръща в тъмния никелов оксид. Никелът не е устойчив на действието на атмосфера, съдържаща серни съединения. Той е електроотрицателен материал и се разтваря в различни киселини, като концентрираната азотна киселина го пасивира. Не се разтваря в основи. Никелът има по-положителен потенциал от желязото, затова се явява катодно покритие за него. В условията на корозия ще кородира желязото, а никелът няма да се промени. Никелът се използва много в многослойните покрития, които се смятат за практически безпорести. Причина за това е че е малко вероятно да съвпаднат порите на отделните слоеве. Много често се прави дву- или трислойно само никелово покритие, например първоначално се отлага никела за матово никелиране, отгоре отлага слой от блестящ никел. Той включва: сяра от блясъкообразуващата добавка, което измества потенциала му в отрицателна посока. Така блестящия никел се явява анодно покритие за матовия никелов слой. Никелирането се извършва в кисели електролити, от които най-разпространени са сулфатните. NiSO4 -><- Ni^2+ + SO4^2-; K(-) Ni^2+ + 2e =Ni A(+) Ni-2e=Ni^2+ За увеличаване на електропроводността се поставят: NaSO4, H3BO3(борна киселина), Cl, F, NiSO4, NiCl2. Бляскаво покритие можем да получим в присъствието на 1.4 бутиндиол захарин. Хромиране- хромът е отложен в/у блестяща повърхност. Представлява блестящ слой със сребристо бял цвят и синкав оттенък. На Въздух се пасивира като получения оксиден слой е тънък и прозрачен. При увеличаване на температурата към 800гр. Хромовото покритие потъмнява. Устойчив е на атмосфера със серни съединения. Устойчив е на действието на основи, органични киселини и концентрирана азотна киселина. При получаването на хром чрез електролиза използването на ток е много малко 10-15%. Затова се получава на катода много водород, който навлиза във покритието. Там се съдържат и кислородни съединения. Участието на водорода и кислорода в електрокристализацията на покритието са причина за получаването на много ситно кристално покритие с много голяма твърдост. Тя е по-голяма от тази на закалената стомана и металургично получения хром. Това се използва при така нареченото твърдо хромиране. Така могат да се възстановят и износените детайли като хромовото покритие се отлага директно в/у желязото. Твърдото покритие е сравнително крехко и трошливо. Хромът има голяма отражаелна способност затова се използва за покриване на фарове. По-голяма отражателна способност от хрома има само среброто, но то бързо потъмнява защото на повърхността му се образуват сулфиди. Поради лошата разсейвателна способност на електролитите за хромиране полученото покритие има много пори. Затова като защитно декоративно покритие рядко се използва самостоятелни, а се отлага в тънък слой (0,5 до 2 микрометра) в/у други покрития (най-често мед-никел-хром). Голямата порестост на хрома се използва при така нареченото поресто хромиране. При специални технологични условиясе отлага порест хромов слой който може да задържа масло. При по-голямо маслото излиза от порите и осъществява смазване. Хромът е катодно покритие за желязото тъй като пасивиращия оксиден слой измества много потенциала му в положителна посока. Този оксиден слой е причина в/у хрома да не може да се отлага друго галванично покритие с голяма адхезия. CrO3:H2SO4 = 100:1 K(-)Cr^6+ -> Cr^0 Cr^6+ -> Cr^3+ ; 2H^+ ->H2 ; A(+) 2OH^- ->H2O+ ½ O2; Cr^3+ ->Cr^6+ При хромиране се използват неразтворими аноди от олово съдържащи малко антимон или сребро. Могат да се използват и разтворими аноди от хром, но много бързо се разтварят и увеличават ненужно концентрацията на хрома.

Пищови по химия facebook image
Публикувано от: Илонка Закова

История и произлизане на химията 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.