stali ochrona protektorowa

Podobne dokumenty
Karta pracy III/1a Elektrochemia: ogniwa galwaniczne

KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA i OCHRONA PRZED KOROZJĄ.

KOROZJA. Korozja kontaktowa z depolaryzacja tlenową 1

Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

Grupa:.. Dzień: Godzina:

Schemat ogniwa:... Równanie reakcji:...

Laboratorium Ochrony przed Korozją. GALWANOTECHNIKA Część I Ćw. 7: POWŁOKI NIKLOWE

ĆWICZENIE: Wpływ przewodnictwa elektrycznego roztworu na promień działania protektora

Laboratorium Ochrony przed Korozją. GALWANOTECHNIKA II Ćw. 6: ANODOWE OKSYDOWANIE ALUMINIUM

Elektrochemia - prawa elektrolizy Faraday a. Zadania

Laboratorium Ochrony przed Korozją. Ćw. 9: ANODOWE OKSYDOWANIEALUMINIUM

Fragmenty Działu 8 z Tomu 1 PODSTAWY ELEKTROCHEMII

Korozja kontaktowa depolaryzacja wodorowa.

PODSTAWY KOROZJI ELEKTROCHEMICZNEJ

Cel ogólny lekcji: Omówienie ogniwa jako źródła prądu oraz zapoznanie z budową ogniwa Daniella.

Zadanie 2. Przeprowadzono następujące doświadczenie: Wyjaśnij przebieg tego doświadczenia. Zadanie: 3. Zadanie: 4

KOROZJA. Ćwiczenie 1. Pomiar potencjału korozyjnego różnych metali

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

IV A. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale

IV. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale

Zestaw do doświadczeń z elektrochemii [ BAP_ doc ]

Elektrochemia elektroliza. Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.3 / 1

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 35: Elektroliza

Laboratorium Ochrony przed Korozją. GALWANOTECHNIKA I Ćw. 5: POWŁOKI OCHRONNE NIKLOWE I MIEDZIOWE

Korozja kontaktowa depolaryzacja tlenowa

Pytania przykładowe na kolokwium zaliczeniowe z Podstaw Elektrochemii i Korozji

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

1. za pomocą pomiaru SEM (siła elektromotoryczna róŝnica potencjałów dwóch elektrod) i na podstawie wzoru wyznaczenie stęŝenia,

Ć W I C Z E N I E 6. Nadnapięcie wydzielania wodoru na metalach

TŻ Wykład 9-10 I 2018

Laboratorium Ochrony przed Korozją. KOROZJA KONTAKTOWA Część I Ćw. 5: DEPOLARYZACJA WODOROWA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1050

K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Pt, Au

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

Ć W I C Z E N I E 7 WPŁYW GĘSTOŚCI PRĄDU NA POSTAĆ OSADÓW KATODOWYCH MIEDZI

ĆWICZENIE 10. Szereg napięciowy metali

Ćwiczenie 2: Elektrochemiczny pomiar szybkości korozji metali. Wpływ inhibitorów korozji

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

Czy prąd przepływający przez ciecz zmienia jej własności chemiczne?

ELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne wzgl dem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawieraj cym jony tego metalu.

POWTÓRKA Z ELEKTROCHEMII

LABORATORIUM KOROZJI MATERIAŁÓW PROTETYCZNYCH

Ć W I C Z E N I E 5. Kinetyka cementacji metali

MODUŁ. Elektrochemia

OGNIWA GALWANICZNE I SZREG NAPIĘCIOWY METALI ELEKTROCHEMIA

KOROZJA MATERIAŁÓW KOROZJA KONTAKTOWA. Część II DEPOLARYZACJA TLENOWA. Ćw. 6

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE. Ćwiczenie nr 2 Temat: Wyznaczenie współczynnika elektrochemicznego i stałej Faradaya.

10. OGNIWA GALWANICZNE

Wyznaczanie parametrów równania Tafela w katodowym wydzielaniu metali na elektrodzie platynowej

MA M + + A - K S, s M + + A - MA

Przetwarzanie energii: kondensatory

Miareczkowanie kulometryczne

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

10. OGNIWA GALWANICZNE

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

ELEKTROGRAWIMETRIA. Zalety: - nie trzeba strącać, płukać, sączyć i ważyć; - osad czystszy. Wady: mnożnik analityczny F = 1.

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

Elektrochemiczne osadzanie antykorozyjnych powłok stopowych na bazie cynku i cyny z kąpieli cytrynianowych

Katedra Inżynierii Materiałowej

I 2 + H 2 S 2 HI + S Wielkością charakteryzującą właściwości redoksowe jest potencjał redoksowy E dany wzorem Nernsta. red

Reakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami.

STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH. DYSOCJACJA JONOWA. REAKTYWNOŚĆ METALI

Wyjaśnienie treści Specyfikacji Istotnych Warunków Zamówienia

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Przetwarzanie energii: kondensatory

Metody Badań Składu Chemicznego

ĆWICZENIE 18 Elektroliza - +

OCHRONA PRZED KOROZJĄ

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

Laboratorium Ochrony przed Korozją. Ćw. 4: KOROZJA KONTAKTOWA - DEPOLARYZACJA WODOROWA

Nazwy pierwiastków: ...

Przedmiot: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej

WYKŁAD 13 Przewodnictwo roztworów elektrolitów. Konduktometria nanotechnologia II rok 1

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

Reakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami.

Obwody prądu stałego. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12)Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

PL B1. Sposób otrzymywania proszków i nanoproszków miedzi z elektrolitów przemysłowych, także odpadowych

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo- napięciowej elektrolizera typu PEM,

Druty oporowe [ BAP_ doc ]

POWŁOKI GALWANICZNE. Wprowadzenie

Ćw. 8 Weryfikacja praw Kirchhoffa

Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część V

Potencjometryczna metoda oznaczania chlorków w wodach i ściekach z zastosowaniem elektrody jonoselektywnej

(1) Przewodnictwo roztworów elektrolitów

KARTA KURSU. Kod Punktacja ECTS* 1

SZEREG NAPIĘCIOWY METALI OGNIWA GALWANICZNE


Wrocław dn. 22 listopada 2005 roku. Temat lekcji: Elektroliza roztworów wodnych.

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2016/2017 ETAP TRZECI

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

Zabezpieczanie żelaza przed korozją pokryciami. galwanicznymi.

Ogniwa galwaniczne. Elektrolizery. Rafinacja. Elektroosadzanie.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Wrocław dn. 18 listopada 2005 roku

NAPIĘCIE ROZKŁADOWE. Ćwiczenie nr 37. I. Cel ćwiczenia. II. Zagadnienia wprowadzające

Pierwiastek: Na - Sód Stan skupienia: stały Liczba atomowa: 11

Wyciskamy z cytryny... prąd elektryczny. Wpisany przez Administrator środa, 04 lipca :26 -

SZEREG NAPIĘCIOWY METALI OGNIWA GALWANICZNE

RHODUNA Diamond Bright Rodowanie błyszcząco-białe

Transkrypt:

Laboratorium Budownictwa WBiA Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi zagadnieniami elektrochemii takimi jak : galwaniczne nanoszenie powłok, szereg napięciowy metali, ogniwa galwaniczne, ochrona protektorowa. Studenci porównują rzeczywiste wyniki procesów elektrochemicznych ze spodziewanymi rezultatami wynikającymi z obliczeń teoretycznych oraz sprawdzają praktycznie zastosowanie praw Faradaya: - nanosząc warstwę cynku na próbkę stalową obliczają teoretyczną grubość warstwy i wydajność prądową - tworząc ogniwa elektrochemiczne porównują rzeczywiste napięcie pomiędzy elektrodami z teoretycznym - porównując ubytek masy płytki stalowej w środowisku korozyjnym z ubytkiem masy płytki chronionej obliczają skuteczność ochrony przed korozją. Aparatura i odczynniki: - Wanienka do elektrolizy z elektrodami cynkowymi i elektrolitem, - pojemnik z elektrolitem do montażu ogniwa, - pojemnik z roztworem korozyjnym do wykonania doświadczenia ochrony protektorowej - zlewka do korozji blaszki stalowej bez ochrony - 1 blaszka cienka do nałożenia powłoki + 3 blaszki grubsze do ochrony protektorowej, - zestaw elektrod: Zn, Cu, Al, mosiądz, Pb - zasilacz stabilizowany z wbudowanym amperomierzem i woltomierzem, - miliwoltomierz cyfrowy, - przewody elektryczne z wtyczkami bananowymi i krokodylkami, - papier ścierny, bibuła, - suszarka, - waga elektroniczna - suwmiarka - H 2 SO 4 ( 15 %, ), metanol, trójchloroetylen. Wykonanie ćwiczenia: Ćwiczenie składa się z 4 części: 1. Przygotowanie próbek. - Cienką blaszkę stalową oraz dowolnie wybrane dwie grubsze blaszki oczyścić z rdzy lub zabrudzenia papierem ściernym. - Starannie wytrzeć próbki z pyłu za pomocą bibuły - Próbki zważyć na wadze z dokładnością do 0,001 g wagę zanotować (blaszki grubsze są oznaczone nawierconymi wgłębieniami) - Odtłuścić próbki przez kilkukrotne zanurzenie w trójchloroetylenie ( 30 sekund) a następnie bezpośrednio w alkoholu metylowym poprzez zanurzenie w słoiku z alkoholem(10 s). Próbki zanurzać za pomocą drucika miedzianego lub pęsety. str. 1

- Odtłuszczone próbki opłukać pod bieżącą wodą wodociągową - Grubsze blaszki odłożyć na bok do wykonania kolejnych części ćwiczenia - Wytrawić cienką blaszkę w 15% roztworze kwasu siarkowego przez zanurzenie na 15 s - Wytrawioną próbkę przenieść nad parowniczką do swojego stanowiska. 2. Naniesienie powłoki cynkowej. - Zmontować (za pomocą przewodów) układ elektryczny do cynkowania według poniższego schematu. - Zamontować (na sztywno) cienką płytkę stalową w wanience do elektrolizy - Zanotować podane przez prowadzącego parametry cynkowania: natężenie prądu czas cynkowania - Zaraz po włączeniu zasilania i ustawieniu natężenia przepływającego przez układ prądu zacząć odmierzać czas eksperymentu podany przez prowadzącego (1-1,5 h) - Po upływie podanego czasu wyłączyć zasilacz, rozmontować układ, próbkę wyjąć, opłukać wodą wodociągową, osuszyć za pomocą suszarki i zważyć na tej samej wadze z dokładnością do 0,001g. Wynik zanotować. - Zmierzyć wysokość szerokość i grubość ocynkowanej części płytki z dokładnością do 0,1 mm. - Wykonać potrzebne obliczenia do arkusza sprawozdawczego. (obliczenia wykonać w domu) str. 2

3. Szereg napięciowy metali. - Z załączonego zestawu elektrod wybrać dwie dowolne pary i umieścić najpierw jedną parę elektrod w naczyniu z elektrolitem oznaczonym napisem OGNIWO (jako elektroda może być użyta płytka stalowa) - Elektrody połączyć przewodem elektrycznym na ok. 1 min. Po tym czasie rozłączyć elektrody. - Nastawić miliwoltomierz na zakres 2000 mv. Zmierzyć napięcie pomiędzy elektrodami dotykając ostrzem przewodów dołączonych do miliwoltomierza, do elektrod. - Wynik zanotować w tabeli. - Wyjąć obie elektrody opłukać pod bieżącą wodą i odstawić na stanowisko. - Obliczyć teoretyczną wartość napięcia jaka powinna być pomiędzy elektrodami. Porównać obie wartości, zastanowić się nad przyczyną różnic. - To samo powtórzyć dla drugiej pary elektrod. 4. Ochrona protektorowa stali. - Wybrać z zestawu elektrod odpowiednią dla stali elektrodę do ochrony katodowej lub anodowej. (stanowisko A ochrona anodowa; stanowisko B- ochrona katodowa) - Dwie odtłuszczone wcześniej grube blaszki stalowe zanurzyć na 15 s w roztworze kwasu siarkowego i po wyjęciu umieścić równocześnie jedną w naczyniu oznaczonym KOROZJA (blaszka bez żadnej ochrony) a drugą w naczyniu oznaczonym napisem OCHRONA ANODOWA/KATODOWA. Zanotować, którą blaszkę włożyliśmy do naczynia KOROZJA a którą do naczynia OCHRONA... - Natychmiast włożyć do naczynia OCHRONA ANODOWA/KATODOWA odpowiednią (wybraną wcześniej) elektrodę i połączyć, za pomocą przewodu elektrycznego, umieszczoną w naczyniu OCHRONA ANODOWA/KATODOWA blaszkę stalową i elektrodę ochronną. - Zanotować godzinę i rozpocząć odmierzanie czasu czas doświadczenia 1 godz. - Po zakończeniu tej części doświadczenia rozłączyć blaszkę z elektrodą, wyjąć elektrodę i obie blaszki stalowe (i tą chronioną i tą bez ochrony ze zlewki oznaczonej KOROZJA ). - Opłukać blaszki i elektrodę pod bieżącą wodą wodociągową. - Elektrodę odstawić na stanowisko - Blaszki wysuszyć suszarką i zważyć na wadze z dokładnością do 0,001 g. - Wyniki zanotować w tabeli i obliczyć efektywność ochrony protektorowej. E - określenie efektywności działania ochrony protektorowej E = ( 1- [Δm z ochroną /Δm bez ochrony ]) x 100% str. 3

5. Przykładowe obliczenia. Zadanie 1. Przeprowadzono elektrolizę cynku przy natężeniu prądu I = 1 [A] w czasie 20 minut. Oblicz grubość powłoki cynkowej, gęstość prądu, wydajność elektrolizy i szybkość nakładania powłoki jeżeli masa płytki stalowej wynosiła na początku m 0 = 16,382 g a na końcu m k = 16,727 g a wymiary powierzchni ocynkowanej wynosiły: wysokość h = 52,0 mm, szerokość s = 30,0 mm, grubość g = 1,0 mm. - Powierzchnia powłoki S = 2x(hxs + hxg) + sxg S = 2x(52x30 + 52x1) + 30x1 = 2x(1560 + 52) + 30 = 2x1612 + 30 = 3254 mm 2 = 32,54 cm 2 = 0,3254 dm 2 - Gęstość prądu [A/dm 2 ] J = 1[A] / 0,3254 [dm 2 ] = 3,0731 [A/dm 2 ] - Masa osadzonego cynku Δm = m k m 0 [g] Δm = 16,727 16,382 = 0,345 [g] - Grubość powłoki cynkowej d obliczona z definicji gęstości gdzie m = Δm, V = S x d stąd gęstość cynku z tablic ρ = 7,134 [g/cm 3 ] d = 0,345/(32,54 x 7,134) = 0,345/ 232,14 = 0,001486 = 1,486 x 10-3 cm = 1,486 x 10-2 mm = 14,86 µm - Wydajność prądowa η = - Szybkość nakładania powłoki V d = V d = 14,86/ 1200 = 1,24 x 10-2 [µm/s] gdzie k = k Zn = = = 3,389 x 10-4 [g/mol C] Zadanie 2. Porównywano ubytek masy blaszek stalowych w środowisku korozyjnym. Jedna blaszka niczym nie chroniona miała po upływie 1 godziny ubytek masy Δm bez ochrony = 0,015 g a druga z zastosowaniem ochrony protektorowej miała w tym samym czasie ubytek Δm z ochroną = 0,008 g. Obliczyć efektywność ochrony zakładając, że warunki korozji w obu przypadkach były identyczne. E = ( 1- [Δm z ochroną /Δm bez ochrony ]) x 100% E = ( 1-0,008/0,015) x 100% = 46,67% str. 4

Zadanie 3. Zbudowane ogniwo elektrolityczne z elektrody stalowej i cynkowej wykazywało napięcie 0,21 [V]. Przyjmując założenie, że ogniwo było w warunkach standardowych porównaj uzyskany wynik z teoretyczną siła elektromotoryczną ogniwa. Z tablicy szeregu napięciowego: - półogniwo Fe/Fe 2+ ma potencjał -0,447 V - półogniwo Zn/Zn 2+ ma potencjał -0,763 V SEM = -0,447-(-0,763)=0,316 V Zmierzone napięcie jest mniejsze od teoretycznego SEM ogniwa 6. Arkusz sprawozdawczy 10.1 stali, ochrona protektorowa Dane do obliczeń Warunki prowadzenia pomiaru Parametry Wyniki Jednostki Natężenie prądu [A] Czas elektrolizy [min] Gęstość prądu [A/dm 2 ] Wymiary powierzchni ocynkowanej Wysokość Szerokość Grubość [mm] [mm] [mm] Pole powierzchni pokrytej powłoką [dm 2 ] Masa płytki przed naniesieniem Masa płytki po naniesieniu Masa wydzielonego cynku [g] [g] [g] Wydajność prądowa [%] Obliczona grubość powłoki [µm] Ogniwo Napięcie obliczone (teoretyczne) [V] Napięcie zmierzone [V] Oznacz enie Elektroda ochronna Masa początkowa Masa końcowa Zmiana masy Efektywność ochrony Bez ochrony Ochrona katodowa Ochrona anodowa str. 5

7. Szereg napięciowy metali Metal Reakcja redukcji Wartość potencjału Lit Li + + e - Li 0-3,04 Cez Cs + + e - Cs 0-3,026 Rubid Rb + + e - Rb 0-2,98 Potas K + + e - K 0-2,931 Bar Ba 2+ + 2e - Ba 0-2,912 Wapń Ca 2+ + 2e - Ca 0-2,866 Sód Na + + e - Na 0-2,714 Magnez Mg 2+ + 2e - Mg 0-2,372 Beryl Be 2+ + 2e - Be 0-1,847 Glin Al 3+ + 3e - Al 0-1,662 Mangan Mn 2+ + 2e - Mn 0-1,180 Cynk Zn 2+ + 2e - Zn 0-0,763 Chrom(III) Cr 3+ + 3e - Cr 0-0,74 Żelazo(II) Fe 2+ + 2e - Fe 0-0,447 Kadm Cd 2+ + 2e - Cd 0-0,4030 Kobalt(II) Co 2+ + 2e - Co 0-0,28 Nikiel Ni 2+ + 2e - Ni 0-0,257 Cyna(II) Sn 2+ + 2e - Sn 0-0,1375 Ołów(II) Pb 2+ + 2e - Pb 0-0,1262 Żelazo(III) Fe 3+ + 3e - Fe 0-0,037 Miedź(II) Cu 2+ + 2e - Cu 0 +0,3419 Miedź(I) Cu + + 2e - Cu 0 +0,521 Srebro Ag + + e - Ag 0 +0,7996 Platyna Pt 2+ + 2e - Pt 0 +1,198 Złoto(III) Au 3+ + 3e - Au 0 +1,498 Złoto(I) Au + + e - Au 0 +1,68 str. 6