4. Обработка результатов экспериментов

Рассчитывают средний выход по току металла и толщину слоя покрытия по законам электролиза и по капельному методу, выявляют и объясняют причины расхождения.

Визуально обследуют качество полученного покрытия (шероховатое, гладкое, матовое, блестящее и т.п.), оценивают его пористость и коррозионную стойкость в атмосферных условиях.

5. Требования к отчету

Делают выводы о механизме защиты стали цинковыми и оловянными покрытиями в атмосферных условиях и в пищевой среде.

6. Контрольные вопросы

Для допуска к выполнению работы:

1. Какой вид защитных покрытий будете наносить на сталь?

2. Каким методом в данной работе наносятся защитные покрытия?

3. Как будет защищать сталь от коррозии Ваше покрытие?

4. Каким законам количественно подчиняется электролиз?

5. Чем определяются защитные свойства покрытий?

6. Какой аппаратурой Вы будете пользоваться?

К защите работы:

1. В чем сущность процесса электролиза?

2. Объясните назначение составляющих раствора для электролиза.

3. Напишите катодную (анодную) реакцию при электролизе.

4. Напишите катодную (анодную) реакцию в поре защитного покрытия при коррозии в атмосферных (пищевых) условиях.

5. О чем говорит полярность покрытия по отношению к основе?

6. Какова коррозионная стойкость полученного покрытия и как ее улучшить?

Лабораторная работа 20

Металлические неорганические защитные покрытия на стали

1. Цель работы

Научиться формировать неметаллические фосфатные покрытия на стали с последующим определением защитных свойств полученных покрытий.

2. Теоретическое введение

Фосфатные покрытия, образующиеся на поверхности металла в результате химического взаимодействия его с растворами ортофосфорной кислоты и ее солей, представляют собой кристаллическую пленку нерастворимых в воде фосфорнокислых соединений.

Процесс фосфатирования идет в две стадии: вначале происходит химическое и электрохимическое растворение металла с образованием растворимых соединений

Fe + 2H₃PO₄ = Fe(H₂PO₄)₂ + H₂↑. (119)

В дальнейшем растворимые соединения, взаимодействуя с поверхностью металла, в результате вторичного осаждения образуют пассивный защитный слой из нерастворимых двух- и трехзамещенных фосфатов:

Fe + Fe(H₂PO₄)₂ = 2FeHPO₄↓ + H₂↑, (120)

Fe + 2FeHPO₄ = Fe₃(PO₄)₂↓ + H₂↑. (121)

Из схемы видно, что процесс фосфатирования связан с растворением основного металла (что надо учитывать при практическом осуществлении процесса в производстве) и сопровождается выделением водорода (что может быть причиной наводороживания продукции).

Методом меченых атомов доказано, что ионы фосфатируемого металла являются составной частью покрытия (то есть, показана электрохимическая природа процесса), растворение металла происходит на микроанодах, а водород выделяется на микрокатодах.

Фосфатное покрытие состоит из сросшихся между собой мельчайших кристаллов солей фосфатов, то есть оно потенциально пористо, но и одновременно обладает высокоразвитой шероховатостью. Поэтому фосфатные покрытия широко используются как грунты под лаки и краски, их обычно промасливают или дополнительно пассивируют перед эксплуатацией, они также используются как эластичная прослойка при штамповке.

Для защитных целей чаще всего применяют пленки на основе фосфата цинка. Низкая стоимость фосфатного покрытия, применение дешевого и простого оборудования для нанесения и обработки, а также ценные свойства такого покрытия позволяют эффективно использовать его в разных отраслях промышленности.