Конспект урока: Коррозия металлов и способы защиты от неё. Металлы в природе. Понятие о металлургии

Рисунок 1. Ржавчина - частный случай коррозии

Все мы знакомы с ситуацией, когда на различных предметах нашего пользования появляются ржавые пятна. 

 

Ржавчина – результат окисления железа кислородом воздуха в присутствии влаги. Ржавление железа – частный случай коррозии. Что же такое коррозия?

Понятие «коррозия» происходит от латинского corrodere – разъедать.

Не все металлы подвержены коррозии. Например, благородные металлы устойчивы к коррозии из-за своей химической инертности. На поверхности, например, магния и алюминия образуется тончайшая, но очень прочная оксидная плёнка, которая предохраняет металл от дальнейшего разрушения.

Но, к сожалению, оксиды железа, образующиеся на его поверхности, очень непрочные и не способны защищать металл от воздействия окислителей. Поэтому негативные последствия коррозии обходятся человеку достаточно дорого.

Коррозия вызывает серьезные экологические последствия. Например, из-за нее разрушаются трубопроводы с газом и нефтью, происходит утечка и загрязняется окружающая среда.

Коррозию вызывают такие компоненты окружающей среды, как:

• вода;
• кислород;
• оксиды азота и серы в воздухе;
• водные растворы солей (морская вода, грунтовые воды);
• кислотные дожди.

Виды коррозии

1. Химическая коррозия  – самопроизвольное разрушение металлов в среде окислительного газа. Под действием высоких температур металлические поверхности покрываются слоем окалины. Химическую коррозию еще называют газовой:
 

$3\mathrm{Fe} + 2{\mathrm{O}}_2 = {\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4$

Особенно сильно железо корродирует во влажном воздухе, при соприкосновении с водой или растворами электролитов.

Химически чистое железо почти не подвергается коррозии. В техническом железе содержатся примеси и это еще одна причина возникновении коррозии.

2. Электрохимическая коррозия – самопроизвольное разрушение металлов вследствие электрохимического взаимодействия его с окружающей электрически проводящей средой.

Обязательное условие электрохимической коррозии – наличие электролита. Суть данного вида коррозии состоит в переходе электронов от более активного металла к менее активному вследствие чего более активный металл (например, тоже самое железо) корродирует.

Способы защиты металлов от коррозии

1. Нанесение защитных покрытий на поверхность металлического изделия .

В качестве защитных покрытий обычно применяют эмали, краски или покрывают металлическое изделие лаком. Но такая защита не будет долговечной. Например, Эйфелеву башню в Париже красят каждые семь лет.

Более надежный способ – нанесение химических покрытий. Слой предохраняемого металла можно покрыть слоем другого металла, который менее подвержен коррозии: золотом, серебром, хромом, никелем. Один из самых старых способов – лужение, то есть покрытие железного листа слоем олова.

2. Добавка легирующих элементов .

Легирующие добавки – это специальные вещества, которые добавляют при производстве, для защиты материала от коррозии. Например, сталь, содержащая легирующие добавки хрома, никеля или марганца, называется нержавеющей.

3. Изменение состава поверхностного механического слоя изделия .

Металл термически или химически обрабатывается и на нем образуется тончайший плотный слой, препятствующий действию коррозии.

4. Использование ингибиторов .

Ингибиторы – вещества, уменьшающие скорость коррозии в несколько десятков раз. Например, в состав антифриза для автомобилей входят ингибиторы, которые препятствуют коррозии внутренней поверхности мотора или системы охлаждения.

5. Протекторная защита – контакт металлического изделия с более активным металлом (протектором).

Например, для защиты изделий из железа используют цинк. Цинк – более активный металл, поэтому коррозии подвергается он, а не железо.

Мы познакомились с понятием коррозии. Рассмотрели два вида коррозии: химическую и электрохимическую. А также узнали о способах защиты от коррозии: нанесение защитных покрытий, добавка легирующих элементов, изменение поверхностного состава металлического изделия, использование ингибиторов и протекторная защита.