ĆWICZENIE 3: Pasywność metali WPROWADZENIE Odpornośd korozyjna konstrukcyjnych tworzyw metalowych w wielu wypadkach zależy od ich skłonności do pasywacji. Rozwój badao w tej dziedzinie przyczynił się miedzy innymi do otrzymania szeregu nowych stali i stopów odpornych na korozję. W nowoczesnej technice zabezpieczeo przeciwkorozyjnych zjawisko pasywności jest szeroko wykorzystywane przy doborze odpowiednich tworzyw do agresywnych środowisk przemysłu chemicznego, inhibitorów korozji (pasywatorów), przy stosowaniu ochrony anodowej, itp. 1. Podstawy teoretyczne pasywności metali Termin „pasywność” odnosi się do metali zajmujących w szeregu napięciowym miejsce aktywne, a mimo to korodujących z bardzo małą szybkością. Metal pasywny zachowuje się pod względem elektrochemicznym jak metal szlachetny. Pasywności zawdzięczają swoją odpornośd na działanie większości środowisk naturalnych takie metale jak Al., Cr, Ti i ich stopy, oraz stale odporne na korozję. Niektóre metale lub stopy, normalnie aktywne w danym środowi sku korozyjnym można przeprowadzid w stan pasywny przez ekspozycję w środowisku pasywującym (np. żelazo w roztworach chromianu lub azotynu) lub przez polaryzację anodową dostatecznie dużą gęstością prądu (np. w H 2 SO 4 ). Czyste żelazo nie koroduje w stężonym HNO 3 , zaś w rozcieoczonym HNO 3 ulega szybkiemu rozpuszczaniu. Próbka żelazna zanurzona najpierw w stężonym kwasie azotowym zachowuje odpornośd korozyjną po przeniesieniu do rozcieoczonego kwasu. Jednak nawet nieznaczne uszkodzenie mechaniczne powierzchni próbki powoduje gwałtowną reakcję żelaza z rozcieoczonym kwasem, jak przy bezpośrednim zanurzeniu. Powyższe doświadczenia, przeprowadzone przez Faraday’a w latach 40-tych ubiegłego wieku, dowodzą podobnie jak szereg innych późniejszych eksperymentów, że pasywnośd metali jest ściśle związane z obecnością pewnych warstewek na ich powierzchni. Grubośd warstewek zawierających znaczne ilości wody hydratacyjnej ocenia się na 3 mm lub mniej. Natura warstewek pasywnych, a w konsekwencji podstawowy charakter pasywności pozostaje nadal niewyjaśniony. Spośród wielu teorii dotyczących budowy i powstawaniu warstewek pasywnych, zaproponowanych przez różnych badaczy, dwie uważane są za najważniejsze: warstewkowa i adsorpcyjna. Pierwsza utrzymuje, że pasywnośd jest wynikiem obecności na powierzchni metalu cienkiej warstewki produktów reakcji metalu ze środowiskiem, najczęściej tlenków. Warstewka ma charakter bariery dyfuzyjnej i oddzielając metal od środowiska znacznie zmniejsza szybkośd reakcji. Teoria adsorpcyjna zakłada natomiast istnienie na metalu chemisorpcyjnej warstewki, np. tlenu, wypierającej normalnie adsorbowane cząsteczki H2O, przez co obniżona zostaje szybkośd reakcji rozpuszczania anodowego obejmującej hydratację
12
Embed
ĆWICZENIE 3: Pasywność metali - Alchemik · metalu cienkiej warstewki produktów reakcji metalu ze środowiskiem, najczęściej tlenków. ... W badaniach zjawiska pasywności metali
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ĆWICZENIE 3: Pasywność metali
WPROWADZENIE
Odpornośd korozyjna konstrukcyjnych tworzyw metalowych w wielu wypadkach
zależy od ich skłonności do pasywacji. Rozwój badao w tej dziedzinie przyczynił się miedzy
innymi do otrzymania szeregu nowych stali i stopów odpornych na korozję.
W nowoczesnej technice zabezpieczeo przeciwkorozyjnych zjawisko pasywności jest
szeroko wykorzystywane przy doborze odpowiednich tworzyw do agresywnych środowisk
przemysłu chemicznego, inhibitorów korozji (pasywatorów), przy stosowaniu ochrony
anodowej, itp.
1. Podstawy teoretyczne pasywności metali
Termin „pasywność” odnosi się do metali zajmujących w szeregu napięciowym
miejsce aktywne, a mimo to korodujących z bardzo małą szybkością. Metal pasywny
zachowuje się pod względem elektrochemicznym jak metal szlachetny. Pasywności
zawdzięczają swoją odpornośd na działanie większości środowisk naturalnych takie metale
jak Al., Cr, Ti i ich stopy, oraz stale odporne na korozję.
Niektóre metale lub stopy, normalnie aktywne w danym środowisku korozyjnym
można przeprowadzid w stan pasywny przez ekspozycję w środowisku pasywującym (np.
żelazo w roztworach chromianu lub azotynu) lub przez polaryzację anodową dostatecznie
dużą gęstością prądu (np. w H2SO4).
Czyste żelazo nie koroduje w stężonym HNO3, zaś w rozcieoczonym HNO3 ulega
szybkiemu rozpuszczaniu. Próbka żelazna zanurzona najpierw w stężonym kwasie azotowym
zachowuje odpornośd korozyjną po przeniesieniu do rozcieoczonego kwasu. Jednak nawet
nieznaczne uszkodzenie mechaniczne powierzchni próbki powoduje gwałtowną reakcję
żelaza z rozcieoczonym kwasem, jak przy bezpośrednim zanurzeniu. Powyższe
doświadczenia, przeprowadzone przez Faraday’a w latach 40-tych ubiegłego wieku, dowodzą
podobnie jak szereg innych późniejszych eksperymentów, że pasywnośd metali jest ściśle
związane z obecnością pewnych warstewek na ich powierzchni. Grubośd warstewek
zawierających znaczne ilości wody hydratacyjnej ocenia się na 3 mm lub mniej. Natura
warstewek pasywnych, a w konsekwencji podstawowy charakter pasywności pozostaje nadal
niewyjaśniony.
Spośród wielu teorii dotyczących budowy i powstawaniu warstewek pasywnych,
zaproponowanych przez różnych badaczy, dwie uważane są za najważniejsze: warstewkowa i
adsorpcyjna. Pierwsza utrzymuje, że pasywnośd jest wynikiem obecności na powierzchni
metalu cienkiej warstewki produktów reakcji metalu ze środowiskiem, najczęściej tlenków.
Warstewka ma charakter bariery dyfuzyjnej i oddzielając metal od środowiska znacznie
zmniejsza szybkośd reakcji. Teoria adsorpcyjna zakłada natomiast istnienie na metalu
chemisorpcyjnej warstewki, np. tlenu, wypierającej normalnie adsorbowane cząsteczki H2O,
przez co obniżona zostaje szybkośd reakcji rozpuszczania anodowego obejmującej hydratację