Контрольная работа по дисциплине: «Коррозия и защита»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Сарапульский политехнический  институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего  профессионального образования

«Ижевский государственный технический  университет имени М.Т. Калашникова»

 

Кафедра: «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»

 

 

РЕГ.№ __________

Дата __________

Регистрация учебной части ЗО

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

По дисциплине: «Коррозия и защита»

 

Преподаватель:

 

студента  курса группы

 

специальности «Технология машиностроения»

 

шифр  151001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Защита от коррозии металлическими покрытиями

Защита  металлическими покрытиями осуществляется различными способами:

• погружение в расплавленный металл (листы, лента, проволока) — оцинкование, лужение, освинцовывание, кадмирование, алитирование;
• гальванический метод — путем отложения на поверхности детали тонкого слоя металла из растворов его солей под действием электрического тока; гальванические покрытия осуществляются хромом, никелем, оловом, цинком, кадмием и другими металлами; этот способ защиты от коррозии был разработан знаменитым русским ученым Б.С. Якоби;
• диффузионный метод, т.е. нагрев деталей в порошке какого-нибудь металла: хрома, алюминия, цинка и др. (диффузионная металлизация); об этом способе защиты от коррозии уже упоминалось на стр.114;
• набрызгивание расплавленного металла на подготовленную поверхность детали (покрытие распылением). В этом случае применяют специальные приборы (пистолеты), в которых проволока разбрызгиваемого металла нагревается до температуры плавления и затем жидкий металл пульверизируется сжатым воздухом и наносится на поверхность детали. Чаще всего для таких покрытий применяют цинк, кадмий и алюминий;
• плакирование — т.е. покрытие одного металла другим при их совместной горячей прокатке.

Таким путем получают биметаллы — дюралюминий, покрытый алюминием (плакированный), сталь, покрытую железом, томпаком, нержавеющей сталью, алюминием и др.

 

Законы роста толщины  оксидных пленок

Обычно  скорость газовой коррозии, т.е. процесса окисления, выражают через скорость роста толщины оксидной пленки во времени:

Рост  толщины, т.е. окисление поверхности  металла, может проходить в соответствии с различными кинетическими зависимостями, или законами: линейным, параболическим, логарифмическим.

Согласно линейному закону, скорость процесса окисления постоянна во времени. Этот закон выполняется как при полном отсутствии оксидной пленки на поверхности, так и при наличии тонкой или незащитной (пористой, несплошной) оксидной пленки, у которой а < 1. Во всех этих случаях доступ к поверхности свободен. По линейному закону происходит окисление щелочных и щелочноземельных металлов, а также ванадия, вольфрама и молибдена при высоких температурах. У первых оно обусловлено их разогревом из-за плохого отвода теплоты, вызванного образованием на поверхности рыхлых оксидных пленок, препятствующих ее оттоку, у вторых — летучестью их оксидов при высоких температурах.

В соответствии с параболическим законом скорость процесса окисления обратно пропорциональна толщине оксидной пленки. Этот закон соблюдается, когда на поверхности металла при его окислении образуется пленка, обладающая защитными свойствами, т.е. сплошная и непористая, для которой а > 1 Согласно параболическому закону, окисляются вольфрам, кобальт, никель (за исключением начальных участков), а также медь в интервале температур 300….1000°С и железо — 500…1000°С.

Логарифмический закон имеет место, когда происходит либо уплотнение защитной оксидной пленки, либо появление в ней дефектов в виде пузырей или расслоений, тормозящих процессы встречной диффузии ионов кислорода и металла. При этом наблюдается сильное затухание процесса окисления, и рост толщины оксидной пленки осуществляется медленнее, чем по параболическому закону. В соответствии с логарифмическим законом, окисляются медь при температуре ниже 100°С, тантал — ниже 400°С, а также алюминий, цинк и никель — ниже 3000°С. Скорость процесса окисления в этом случае обратно пропорционально времени его протекания.

Процесс окисления большинства металлов с изменением условий (температуры, состава газовой корроозионной  среды, времени контакта) протекает  по различным законам. Например, для  титана:

Температура, °С < 350 630–830 > 850

Закон роста толщины

оксидной  пленки… логарифмический параболический линейный

Помимо  внутренних факторов (состояние оксидной пленки) на скорость газовой коррозии значительно большее влияние  оказывают внешние факторы, такие  как: состав, давление, температура  и скорость движения газовой среды, время ее контакта, режим нагрева. При повышении температуры, с  одной стороны, понижается термодинамическая  возможность газовой коррозии, с  другой, — увеличиваются константа  скорости химической реакции и коэффициент  диффузии, а также изменяются защитные свойства оксидной пленки. В целом  с ростом температуры скорость коррозии увеличивается в соответствии с  зависимостью, близкой к экспотенциальной. Колебания температуры, особенно попеременный нагрев и охлаждение, вызывают быстрое  разрушение защитной пленки из-за возникновения  больших внутренних напряжений.