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 серьёзные экологические последствия. Например, из-за неё разрушаются трубопроводы с газом и нефтью, происходит утечка и загрязняется окружающая среда.

Коррозию вызывают такие компоненты окружающей среды:

• 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 ещё 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 ещё 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, на нём 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.