6.5. Контрольные вопросы

1. В чем отличие протекторной защиты от катодной? Какие преимущества и недостатки каждого из этих методов?

2. Какова область применения протекторной защиты?

3. Что такое коэффициент полезного действия протектора, от чего он зависит?

4. Что такое радиус действия протектора и от чего он зависит?

5. Сформулируйте основные требования, предъявляемые к материалу протектора?

6. В каких случаях применяют цинковые протекторы?

7. В каких случаях применяют алюминиевые протекторы?

8. Каковы особенности использования магниевых протекторов?

Лабораторная работа № 7. Химическая коррозия металлов

7.1. Цель работы

Исследовать кинетику химической коррозии металлов и сплавов на воздухе при определенной температуре, установить закономерности роста оксидной пленки во времени при окислении металла на воздухе при высокой температуре; определить константы кинетического уравнения, выражающих найденную зависимость.

7.2. Пояснения к работе

Наиболее распространенным и практически важным видом химической коррозии металлов является газовая коррозия – коррозия металлов в газах при высоких температурах.

При химическом взаимодействии металлов с окружающей средой продукты коррозии образуются непосредственно на металлической поверхности в зоне реакции. Вследствие этого скорость газовой коррозии чаще всего (исключая образование очень рыхлых и пористых пленок или возгоняющихся продуктов коррозии) тормозится, в основном, процессом встречной диффузии компонентов агрессивной среды и частиц металла (обычно в виде ионов) в защитной пленке. В этом случае наблюдается постепенное снижение скорости коррозии во времени. В условиях образования легковозгоняющихся продуктов коррозии или возникновения очень рыхлых пленок скорость газовой коррозии будет определяться скоростью протекания химической реакции металла. В этих случаях будет наблюдаться примерно постоянная скорость окисления во времени.

Скорость газовой коррозии У_г обычно принято выражать через скорость роста оксидной пленки У_г = dx/dτ или через скорость увеличения массы оксидной пленки У_г = dm/dτ. Известно несколько законов роста оксидной пленки во времени (линейный, параболический, квадратный и логарифмический законы), зависящих от ее защитных свойств, т.е. от условий роста пленки при кинетическом, диффузионном и смешанном (диффузионно – кинетическом) контроле.

На скорость газовой коррозии металлов и сплавов оказывают влияние внешние факторы - состав и давление газовой среды, ее скорость движения, температура, режим нагрева, а также внутренние факторы – природа, химический и фазовый состав сплава, механические напряжения и деформации.

В реальных процессах часто наблюдается нарушение приведенных выше зависимостей = f (τ) вследствие влияния ряда факторов, осложняющих процесс (нарушение сплошности пленки внутренними напряжениями, возникающими при ее росте или изменении температуры и др.), а также могут иметь место более сложные зависимости, которые описывают процесс роста оксидной пленки во времени.

7.3. Методика проведения работы

Испытанию подвергают образцы из стали, никеля, латуни, свинца или другого металла по указанию преподавателя. Образцы представляют собой пластины размером 20х20 мм с отверстиями диаметром 1,5 – 2,0 мм. Предварительно подготавливают поверхность трех образцов для коррозионных испытаний по методике, описанной в прил. 1. Подготовленные образцы нумеруют, хорошо высушивают, взвешивают на аналитических весах с точностью до ±0,0002 г и помещают в электропечь, которую предварительно включают для прогрева до заданной температуры (500 – 700 °С по указанию преподавателя).

Температуру в печи определяют с помощью термопары и регулируют в течение всего опыта с помощью лабораторною автотрансформатора, либо автоматически.

Через каждые 15 мин. выдержки в печи образцы вынимают, остужают на воздухе, взвешивают и помещают снова в печь. Опыт повторяют 6 – 8 раз. При извлечении образцов из печи и при дальнейшей работе с ними нельзя допускать отслаивания и опадания с них окалины.

Результаты опытов заносят в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Опытные данные

№ образца	Материал образца	Время окисления, мин.	Температура, °С	Масса образца, г		Изменение массы, г	Среднее удельное увеличение массы, г
				до опыта	после опыта
1	2	3	4	5	6	7	8

Если известен химический состав образующийся окалины, то по величине положительного показателя изменения массы рассчитывают отрицательный показатель изменения массы по формуле

где – отрицательный показатель изменения массы, г/(м^{2 ∙}ч); n – валентность металла; А – атомная масса металла, г .

Массовый и глубинный показатели скорости коррозии рассчитывают по формулам, приведенным в работе 1.