4. Обработка результатов экспериментов
Сопоставьте все полученные результаты для образцов из стали без фосфатного покрытия и фосфатированных, а также сравните фосфатированые без и с дополнительной обработкой. Дайте рекомендации для практики.
5. Требования к отчету
Сделайте выводы о механизме формирования и защиты фосфатными покрытиями. На основании полученных значений электродных (коррозионных) потенциалов сделайте заключение о путях улучшения защитных свойств фосфатных покрытий.
Выскажите свои соображения о характере защиты стали фосфатными покрытиями в виде коррозионной диаграммы, определите контролирующий фактор процесса.
6. Контрольные вопросы
Для допуска к выполнению работы:
1. Какой вид защитных покрытий Вы будете наносить на сталь?
2. Каким методом будет формироваться защитное покрытие?
3. Как образуется и из чего состоит фосфатное покрытие?
4. Основные свойства фосфатных покрытий для практики.
5. Аппаратура и методики определения защитных характеристик.
К защите работы:
1. Напишите реакции, определяющие формирование фосфатного покрытия.
2. Как определить начало и конец формирования покрытия на стали?
3. Объясните назначение компонентов раствора для формирования фосфатного покрытия, и что вводится в раствор для ускорения процесса?
4. Каковы методы определены коррозионной стойкости полученных фосфатных покрытий?
5. Какова защитная характеристика полученных покрытий и как ее улучшить?
Библиографический список
1. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы / М.: Металлургия, 1993, 416 с.
2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов / М.: Металлургия, 1976. – 472 с.
3. Кеше Г. Коррозия металлов. Физико-химические принципы и актуальные проблемы. Пер. с нем. / М.: Металлургия, 1984, 400 с.
4. Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов / М.: Металлургия, 1969, 448 с.
5. Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы / М.: Машиностроение, 1967, 468 стр.
6. Синявский В.С., Вальков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов / М.: Металлургия, 1986, 368 с.
7. Тимонова М.А. Коррозия и защита магниевых сплавов / М.: Машиностроение, 1964, 286 с.
8. Андреев Ю.Я. Коррозия металлов и сплавов. Раздел: Коррозия и защита металлов в газах и жидких металлах. Курс лекций / М.: МИСиС, 1982.
9. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов / М.: Металлургия, 1981.
10. Васильев В.Ю., Квокова И.М., Кравчинский А.П. Коррозия и защита металлов / М.: МИСиС, 1984.
11. ГОСТ 9.904-82. Сплавы алюминиевые. Метод ускоренных испытаний на расслаивающую коррозию.
12. ГОСТ 9.502-82. Ингибиторы коррозии металлов для водных систем. Методы коррозионных испытаний.
13. ГОСТ 9.302-88. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля.
14. ГОСТ 9.301-86. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования.
Приложения
Приложение 1. Физические свойства некоторых металлов и их оксидов
Элемент, оксид |
Атомная или молекулярная масса |
Плотность, кг/м3 |
Удельное электрическое сопротивление, Ом·м |
Температурный коэффициент электрического сопротивления, α·103, К-1 (при 293 К) |
Температура плавления, К |
Al |
26,93 |
2700 |
2,7·10-8 (293 К) |
4,3 |
933,1 |
α-Al2O3 |
101,96 |
3970 |
1014 (287 K) |
- |
- |
δ-Al2O3 |
101,96 |
2400 |
5·104 (1273 K) |
- |
2319,5 |
Cu |
63,57 |
8900 |
1,72·10-3 (293 К) |
3,8 |
1356 |
Cu2O |
143,14 |
6000 |
- |
- |
1515 |
CuO |
79,57 |
6400 |
1 (293 К) 10-3 (1273 К) |
- |
1609 |
Fe |
55,85 |
7860 |
10-7 (293 К) |
5,0 |
1808 |
FeO |
71,85 |
5870 |
5·10-5 (1273 К) |
- |
1644 |
Fe3O4 |
231,55 |
5200 |
10-4 (293 К) 2,2·10-2 (1273 К) |
- |
1868 |
Fe2O3 |
159,70 |
5240 |
8,2·10-1 (273 K) |
- |
1835 |
Mg |
24,32 |
1740 |
4,4·10-8 (293 К) |
3,9 |
924 |
MgO |
40,32 |
3650 |
9,0·106 (1273 К) |
- |
3073 |
Ni |
58,69 |
8900 |
8,7·10-8 (293 К) |
6,5 |
1726 |
NiO |
74,69 |
7450 |
1,4 (1273 К) |
- |
2230 |
Zn |
65,38 |
7140 |
5,9·10-8 (293 К) |
3,5 |
419,5 |
ZnO |
81,38 |
5660 |
2,6·10-2 (1273 К) |
- |
2248 |
Приложение 2. Таблица стандартных потенциалов металлов и некоторых окислительно-восстановительных реакций
Электродная реакция |
E0, B |
Электродная реакция |
E0, B |
Li+ + e = Li |
-3.045 |
Fe3+ + 3e = Fe |
-0,037 |
K+ + e = K |
-2,925 |
H+ + e = 1/2H2 |
0,000 |
Ba2+ + 2e = Ba |
-2,90 |
Cu2+ + e = Cu+ |
0,153 |
Ca2+ + 2e = Ca |
-2,87 |
AgCl + e = Ag + Cl- |
0,222 |
Na+ + e = Na |
-2,714 |
Cu2+ + 2e = Cu |
0,337 |
Mg2+ + 2e = Mg |
-2,363 |
Fe(CN)63- + e = Fe(CN)64- |
0,36 |
Al3+ + 3e = Al |
-1,66 |
O2 + 2H2O + 4e = 4OH- |
0,401 |
Ti2+ + 2e = Ti |
-1,63 |
Cu+ + e = Cu |
0,521 |
ZnO22- + 2H2O + 2e = Zn + 4OH- |
-1,216 |
I2(тв) + 2e = 2I- |
0,536 |
Mn2+ + 2e = Mn |
-1,18 |
Fe3+ + e = Fe2+ |
0,771 |
2H2O + 2e = H2 + 2OH- |
-0,828 |
Hg22+ + 2e = Hg |
0,789 |
Zn2+ + 2e = Zn |
-0,763 |
Ag+ + e = Ag |
0,799 |
Cr3+ + 3e = Cr |
-0,744 |
NO3- + 3H+ + 2e = HNO2 + H2O |
0,94 |
Fe2+ + 2e = Fe |
-0,44 |
O2 + 4H+ + 4e = 2H2O |
1,229 |
Cd2+ + 2e = Cd |
-0,403 |
Cl2(г) + 2e = 2Cl- |
1,360 |
Cu2O + H2O + 2e = 2Cu + 2OH- |
-0,358 |
PbO2 + 4H+ + 2e = Pb2+ + 2H2O |
1,449 |
Ni2+ + 2e = Ni |
-0,250 |
MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ +4H2O |
1,507 |
Sn2+ + 2e = Sn |
-0,136 |
Au+ + e = Au |
1,681 |
Pb2+ + 2e = Pb |
-0,126 |
F2 + 2e = 2F- |
2,87 |
Приложение 3. Средние коэффициенты активности некоторых сильных электролитов γ± в водных растворах при 25 ºС
Электролит |
m |
||||||||
0,0001 |
0,0005 |
0,001 |
0,005 |
0,01 |
0,05 |
0,1 |
0,5 |
1,0 |
|
CdCl2 |
0,943 |
0,880 |
0,819 |
0,623 |
0,524 |
0,304 |
0,228 |
0,101 |
0,067 |
CdSO4 |
0,850 |
0,774 |
0,699 |
0,476 |
0,404 |
0,220 |
0,150 |
0,062 |
0,042 |
CuCl2 |
- |
- |
0,890 |
0,780 |
0,720 |
0,580 |
0,510 |
0,413 |
0,419 |
CuSO4 |
0,850 |
0,750 |
0,740 |
0,500 |
0,400 |
0,216 |
0,150 |
0,062 |
0,042 |
FeCl2 |
- |
- |
0,890 |
0,800 |
0,750 |
0,620 |
0,520 |
0,452 |
0,508 |
Электролит |
m |
||||||||
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
H2SO4 |
0,265 |
0,209 |
0,154 |
0,130 |
0,124 |
0,124 |
0,141 |
0,171 |
0,212 |
HCl |
0,796 |
0,767 |
0,757 |
0,809 |
0,897 |
1,009 |
1,316 |
1,762 |
2,352 |
Для перехода от молярных концентраций M (г-моль на 1 л раствора) к моляльным m (г-моль на 1000 г H2O) следует воспользоваться следующим уравнением
,
где d – удельный вес раствора; g – вес в граммах вещества, растворенного в 1 л раствора.
Для 1-молялных растворов ошибка при пользовании молярными концентрациями вместо моляльных в большинстве случаев меньше 3 %. При возрастании концентрации ошибка резко возрастает.
Приложение 4. Произведение растворимостей (L) труднорастворимых веществ в воде
Электролит |
t, ºC |
L |
Электролит |
t, ºC |
L |
AgCl |
4,7 |
0,21·10-10 |
Fe(COO)2 |
25 |
2,1·10-7 |
AgI |
25 |
8,5·10-17 |
Fe(OH)2 |
25 |
1,65·10-15 |
AgOH |
18 |
1,5·10-8 |
Fe(OH)3 |
25 |
4·10-38 |
Al(OH)3(кисл) |
25 |
3,7·10-15 |
FeS |
25 |
3,8·10-20 |
Al(OH)3 (осн) |
25 |
1,9·10-33 |
MgCO3 |
25 |
1,0·10-5 |
BaCO3 |
25 |
4,93·10-9 |
MgF2 |
27 |
6,4·10-9 |
CaCO3 |
25 |
4,82·10-9 |
Mg(OH)2 |
25 |
5,5·10-12 |
Ca(OH)2 |
25 |
3,1·10-5 |
MgS |
25 |
2,0·10-15 |
Ca3(PO4)2 |
25 |
1·10-25 |
MnCO3 |
25 |
5,05·10-10 |
CaSO4 |
25 |
6,26·10-5 |
Mn(OH)2 |
18 |
4·10-14 |
CdCO3 |
25 |
1,82·10-14 |
MnS |
25 |
1,1·10-15 |
Cd(OH)2 |
18 |
2,62·10-15 |
NiCO3 |
25 |
1,35·10-7 |
CdS |
25 |
1,2·10-28 |
Ni(OH)2 |
25 |
1,6·10-14 |
Cr(OH)2 |
18 |
2,0·10-20 |
PbCl2 |
25 |
1,7·10-5 |
Cr(OH)3 |
25 |
6,7·10-31 |
PbF2 |
27 |
3,7·10-8 |
CuCO3 |
25 |
2,63·10-10 |
PbO |
25 |
5,5·10-16 |
CuCl2 |
25 |
2,9·10-6 |
H2SiO3 |
25 |
1·10-10 |
Cu(OH)2 |
25 |
5,6·10-20 |
Sn(OH)2 |
20 |
1,4·10-28 |
Cu2O |
25 |
1,2·10-15 |
Sn(OH)4 |
20 |
1·10-56 |
CuS |
25 |
3,2·10-38 |
ZnCO3 |
25 |
9,98·10-11 |
Cu2S |
25 |
2,6·10-49 |
Zn(OH)2 |
25 |
4,5·10-17 |
FeCO3 |
25 |
2,11·10-11 |
ZnSO4·3Zn(OH)2 |
20 |
3·10-54 |
Приложение 5. Давление насыщенного водяного пара при температурах от 10 до 39 ºС
t, ºC |
pH2O, мм рт. ст. |
t, ºC |
pH2O, мм рт. ст. |
t, ºC |
pH2O, мм рт. ст. |
10 |
9,2 |
20 |
17,5 |
30 |
31,8 |
11 |
9,8 |
21 |
18,7 |
31 |
33,7 |
12 |
10,5 |
22 |
19,8 |
32 |
35,7 |
13 |
11,2 |
23 |
21,1 |
33 |
37,7 |
14 |
12,0 |
24 |
22,4 |
34 |
39,9 |
15 |
12,8 |
25 |
23,8 |
35 |
42,2 |
16 |
13,6 |
26 |
25,2 |
36 |
44,6 |
17 |
14,5 |
27 |
26,7 |
37 |
47,1 |
18 |
15,5 |
28 |
28,3 |
38 |
49,7 |
19 |
16,5 |
29 |
30,0 |
39 |
52,4 |