Podstawy elektrochemii i korozji

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Podstawy elektrochemii i korozji"

Daria Michałowska
9 lat temu
Przeglądów:

1 Podstawy elektrochem korozj wykład dla III roku kerunków chemcznych Wykład V Dr Paweł Krzyczmonk Pracowna Elektrochem Korozj Unwersytet Łódzk marzec 015 1

2 Podstawy korozj Krzywa polaryzacyjna Dagram Pourbx Korozja jej rodzaje Typy korozj Polaryzacja aktywacyjna Polaryzacja stężenowa Polaryzacja oporowa Mechanzmy roztwarzana żelaza Korozja wżerowa szczelnowa Korozja na skutek występowana prądów błądzących Podstawowe zasady ochrony przed korozją

3 Krzywa polaryzacyjna Krzywa prąd-nadpotencjał Krzywa logarytm prądunadpotencjał 3

4 log(j) Krzywa polaryzacyjna K A T A P T R -6 E [V] ( - ) ( + ) K wydzelane wodoru, obszar tefelowsk (polaryzacja katodowa) A Pk rozpuszczana metalu, A T obszar tafelowsk (polaryzacja anodowa) P zakres pasywacj (polaryzacja anodowa) T zakres transpasywacj (polaryzacja anodowa) R anodowy rozkład elektroltu 4

5 log(j) Krzywa polaryzacyjna N Cu Fe -8 E [V] Krzywe polaryzacyjne nklu, medz stal w M kwase sarkowym (VI) 5

6 log(j) Krzywa polaryzacyjna mol/dm3 HSO4 0.5 mol/dm3 HSO4 0.1 mol/dm3 HSO4-7 E [V] Krzywe polaryzacyjne stal w roztworach kwasu sarkowego (VI) o różnych stężenach. 6

7 Dagram Pourbx - dagram termodynamcznej trwałośc wody E H + + e H ~ 0 0 ~ H H V , E H O O + 4H + + 4e 0 O 4 0 H H O V , E 0, 000 0, 059 ph E 1, 80, 059 ph środowska kwaśne utlenające środowska zasadowe Tlen Woda kwaśne redukujące Wodór zasadowe 7

8 Dagram Pourbx - dagram termodynamcznej trwałośc wody nfe E n lg M lgk lg K 5700 Cu Cu E 0,153 0,059lg e Cu Cu Cu H e O HCuO 3H HCuO E 1,733 0,1773pH0,0591lg E 0,153 E 1,733 0,1773pH Cu Cu HO HCuO lg HCuO Cu 6,7 3pH 3H ph = 8.91 HCuO lg CuO HCuO CuO H 13,15 ph ph =

9 Dagram Pourbx przykłady, Chrom 9

10 Dagram Pourbx przykłady, Żelazo 10

11 Dagram Pourbx przykłady, Cyna 11

12 Dagram Pourbx przykłady, Tytan 1

13 Dagram Pourbx przykłady, Gln 13

14 Korozja jej rodzaje Korozja jest to samorzutne nszczene materału na skutek jego oddzaływana z otaczającym środowskem W zależnośc od środowska korozyjnego, w którym znajduje sę dany metal lub stop rozróżna sę następujące rodzaje korozj: - korozja atmosferyczna - korozja gazowa - w suchych, przeważne gorących gazach - korozja wodna np. w wodze morskej lub rzecznej - korozja zemna np. w glebe W zależnośc od mechanzmu procesów korozyjnych rozróżna sę: - korozję elektrochemczną zachodzącą w środowskach elektroltów, a węc w wodnych roztworach jakm są woda słodka morska, w wlgotnych gazach wlgotnych glebach - korozję chemczną zachodzącą główne w gazach suchych ceczach ne przewodzących (neelektroltach), np. cekłe substancje organczne. Skutkem procesów korozyjnych jest nszczene meterału. Rodzaje korozj Korozja chemczna korozja bologczna korozja elektrochemczna Korozja wysokotemperatutowa 14

15 Typy korozj a - Korozja równomerna b - Plamy korozyjne c - Korozja szczelnowa d - Korozja podpowerzchnowa e - Korozja podosadowa f - Korozja mędzykrystalczna g - Korozja pulwersyjna h - Korozja wżerowa pttng - Korozja warstwowa j - Korozyjne pękane naprężenowe k - Korozja kontaktowa l - Korozja kawtacyjna 15

16 16 E R a a p c c p a 0 0 E E E b c c c c log log log 0 0 b E E c c c c log 0 b a a a log b c E c 10 0 b a E a 10 0 c b a E b E p a c a c p b b b b E E p. Me Me z+ + ze ΔE F j RT R a 0 Polaryzacja aktywacyjna Podstawy elektrochem korozj Δlog równane Sterna-Gear ego c a p

17 Układ meszany - polaryzacja aktywacyjna corr 1.3 p E bcba bc b a E p corr równane Sterna-Gear ego 17

18 Układ meszany - polaryzacja aktywacyjna, przykład nnego zastosowana 18

19 Polaryzacja stężenowa (naczej dyfuzyjna) 0 E c E RT a ln nf a o c nfd t a o a c ndf t d a o d ka o gdze k nfd t d RT nf ln d d a c d k a o d k Polaryzacja oporowa d.303 RT nf log 1 d R 19

20 Układ meszany - polaryzacja aktywacyjna stężenowa 0

21 Mechanzmy roztwarzana żelaza FeH O Fe(HO) ads Fe(HO) ads Fe(OH ) ads H Fe(OH ) ads (FeOH) ads e Fe HO Fe(OH) ads e (FeOH) ads FeOH RDS H FeOH H Fe HO e FeH O H FeOH H Fe H O HFeO H H Fe H O FeO H H 3Fe 4H O Fe O 6H e 3 4 Fe HO Fe OH H 3 4 3Fe OH Fe O H O H Reakcje korozyjnego roztwarzana żelaza zachodzące z równoczesnym wydzelanem wodoru 1

22 Mechanzmy roztwarzana żelaza 1 O HO e OH Fe HO FeOOH 3H e O 4H 4e H O 4Fe 6H O O 4FeOOH 8H 4Fe3O4 HO 6FeO3 4H 4e O 4H 4e H O 4Fe O O 6Fe O Reakcje korozyjnego roztwarzana żelaza zachodzące z udzałem tlenu rozpuszczonego w roztworze

23 Korozja wżerowa szczelnowa Mechanzm powstawana wżeru na powerzchn żelaza a) Stan początkowy, b) stan zaawansowany 3

24 Korozja wżerowa szczelnowa Schemat procesów zachodzących w trakce rozwoju wżeru Korozja szczelnowa w obrębe połączena ntowanego 4

25 Korozja na skutek występowana prądów błądzących Prąd błądzący. Upływność prądu stałego z trakcj elektrycznej poprzez wlgotną zemę do lokalnej nstalacj podzemnej powoduje tworzene lokalnych makroognw korozyjnych 5

26 Podstawowe zasady ochrony przed korozją 1. Najskutecznejszą ochroną przed korozją jest właścwy dobór materału pracującego w określonym środowsku oraz właścwe warunk eksploatacj maszyn urządzeń.. Stosuje sę powłok ochronne z metal, farb, lakerów, polmerów, powłok pasywne tp. Warunk, jake mają spełnać powłok ochronne, by zapewnć skuteczność stosowana, to odporność chemczna, szczelność dobre przylegane do metalu. Newłaścwe przygotowane podłoża nałożene powłok powoduje bardzo groźną w skutkach tzw. korozję podpowłokową. Warstwa katodowa Warstwa anodowa 6

27 Podstawowe zasady ochrony przed korozją 3. Inhbtory korozj, tj. substancje, które powodują zmnejszene szybkośc reakcj główne na drodze mechanzmu adsorpcyjnego oraz na skutek przesuwana potencjału równowagowego reakcj w stronę anodową lub katodową. W praktyce dodane newelkch lośc substancj slne adsorbujących sę na powerzchn metalu blokujących dostęp jonów wodorowych opóźna znaczne procesy korozyjne. Dzałane nhbtorów tłumaczy sę tworzenem trudno rozpuszczalnych warstewek zaporowych w mejscach katodowych lub anodowych. Inhbtory neorganczne: nektóre zwązk arsenu, nklu, cyny, magnezu (stosowane w środowsku obojętnym zasadowym) Inhbtory organczne: krochmal, klej, bałko (stosowane w środowsku kwaśnym) 4.Ochrona katodowa dwojakego rodzaju: berną, czyl protektorową, polegającą na podłączenu do chrononego detau elektrod z metal o bardzej anodowym charakterze (cynk, magnez, specjalne elektrody z platynowanego tytanu) oraz katodową ochronę czynną polegającą na wymuszonej zmane anodowego charakteru chrononego elementu na katodowy. Ten typ ochrony stosuje sę zwykle dla dużych konstrukcj (np. rurocągów lub nabrzeży portowych), nstalując co pewen odcnek zaslane katodowe nakładane na chrononą konstrukcję. Anody zakopuje sę wówczas w zem lub zanurza do wód gruntowych lub nnych wód otaczających konstrukcję. 7

28 Podstawowe zasady ochrony przed korozją Ilustracja zasady ochrony anodowej metalu Ilustracja zasady bernej ochrony katodowej metalu 8

29 Podstawowe zasady ochrony przed korozją Schemat obwodów nstalacj ochrony katodowej rurocągu z zewnętrznym źródłem prądu, przykład czynnej ochrony katodowej 9

30 Lteratura 1. J.Baszkewcz, M.Kamńsk, Podstawy Korozj Materałów, Ofcyna Wydwancza, PW, Warszawa H.Bala, Korozja Materałów-Teora Praktyka, Wydawnctwo WIPMIFS, PCz, Częstochowa, J.O M. Bockrs, J.K. Reddy, Modern Electrochemstry, Plenum Rosetta, New York, H.Scholl, T. Błaszczyk, P.Krzyczmonk, " Elektrochema - Zarys teor praktyk", Wyd. U Ł, I.Koryta, I.Dvorak,V.Bohackowa, "Elektrochema", PWN, W.Lbuś, Z.Lbuś, "Elektrochema", PWN, A.J.Bard, G.Inzelt, F.Scholz, Electrochemcal Dctonary Sprnger,008 30

31 Dzękuje za uwagę 31

Podobne dokumenty

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali Wymagane wiadomości Podstawy korozji elektrochemicznej, wykresy E-pH. Wprowadzenie Główną przyczyną zniszczeń materiałów metalicznych