Koroze kovových materiálů. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí

Podobné dokumenty
Elektrochemie. Koroze kovových materiálů. Kovy. Kovy. Kovy. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí 1. Kovy Polokovy Nekovy

GALAVANICKÝ ČLÁNEK. V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek.

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Název školy: Číslo a název sady: klíčové aktivity: VY_32_INOVACE_131_Elektrochemická řada napětí kovů_pwp

Koroze kovů. Koroze lat. corode = rozhlodávat

VLASTNOSTI KOVŮ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Galvanické články TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Alkalické kovy. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

KOROZE. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Zařazení kovů v periodické tabulce [1]

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

= vědní disciplína zabývající se ději a rovnováhami v soustavách, ve kterých se vyskytují elektricky nabité částice

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT

Podle vlastností rozdělujeme chemické prvky na. Periodická soustava prvků

Poškození strojních součástí

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

Úpravy povrchu. Pozinkovaný materiál. Zinkový povlak - záruka elektrochemického ochranného působení 1 / 16

Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější.

ŘADA KOVŮ, LP č. 1 REAKCE KOVŮ

A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ _ K O R O Z E A O C H R A N A P R O T I K

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_13_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

Vyučující po spuštění prezentace může provádět výklad a zároveň vytvářet zápis. Výklad je doprovázen cvičeními k osvojení probírané tématiky.

Kovy a metody jejich výroby

Název: Beketovova řada kovů

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Pojmy Metody a formy Poznámky

Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: CHEMIE PRVNÍ Mgr. Tomáš MAŇÁK 29. květen Název zpracovaného celku: REDOXNÍ REAKCE REDOXNÍ REAKCE

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV. 1. Definice koroze. Soli, oxidy. 2.Rozdělení koroze. Obsah: Činitelé ovlivňující korozi H 2 O, O 2

Sešit pro laboratorní práci z chemie

J. Kubíček FSI Brno 2018

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

PERIODICKÁ TABULKA. Všechny prvky v tabulce můžeme rozdělit na kovy, nekovy a polokovy.

Elektrický proud v kapalinách

ANODA KATODA elektrolyt:

Elektrochemie. 2. Elektrodový potenciál

POVRCHY A JEJICH DEGRADACE

Ukázky z pracovních listů 1) Vyber, který ion je: a) ve vodném roztoku barevný b) nejstabilnější c) nejlépe oxidovatelný

Prvky 8. B skupiny. FeCoNi. FeCoNi. FeCoNi

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

ANODA KATODA elektrolyt:

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Otázka: Kovy. Předmět: Chemie. Přidal(a): tinab

ELEKTROCHEMIE A KOROZE Ing. Jiří Vondrák, DrSc. ÚACH AV ČR

Přechodné prvky, jejich vlastnosti a sloučeniny

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA kategorie C. ZADÁNÍ: 60 BODŮ časová náročnost: 120 minut

Seminář z anorganické chemie

Koroze kovů. Koroze lat. corode = rozhlodávat

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace. Digitální učební materiály

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

PÁJENÍ. Nerozebiratelné spojení

Kovové povlaky. Kovové povlaky. Z hlediska funkce. V el. vodivém prostředí. velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) tloušťka pórovitost

Přechodné kovy skupiny I.B a II.B

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

TÜV NOPRD Czech, s.r.o., Laboratoře a zkušebny Seznam akreditovaných zkoušek včetně aktualizovaných norem LPP 1 (ČSN EN 10351) LPP 2 (ČSN EN 14242)

Modul 02 - Přírodovědné předměty

RNDr. Daniela Kravecová, PhD. Premonštrátske gymnázium, Kováčska 28, Košice

Gymnázium Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Mgr. Monika ŠLÉGLOVÁ VY_32_INOVACE_06B_05_Vlastnosti kovů, hliník_test ANOTACE

Elektrolýza Ch_022_Chemické reakce_elektrolýza Autor: Ing. Mariana Mrázková

Chemie = přírodní věda zkoumající složení a strukturu látek a jejich přeměny v látky jiné

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 02: Vlastnosti materiálu I (vlastnosti fyzikální a chemické)

Laboratorní práce č. 8: Elektrochemické metody stanovení korozní rychlosti

TÜV NORD Czech, s.r.o. Laboratoře a zkušebny Brno Olomoucká 7/9, Brno

SHRNUTÍ A ZÁKLADNÍ POJMY chemie 8.ročník ZŠ

PŘECHODNÉ PRVKY - II

Modul 02 - Přírodovědné předměty

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

SHRNUTÍ A ZÁKLADNÍ POJMY UČEBNICE ZÁKLADY CHEMIE 1

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL. Název školy SOUpotravinářské, Jílové u Prahy, Šenflukova 220 Název materiálu INOVACE_32_ZPV-CH 1/04/02/18

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

ROZDĚLENÍ CHEMICKÝCH PRVKŮ NA KOVY, POLOKOVY A NEKOVY

Kovové prvky v periodické soustavě

Test pro 8. třídy A. 3) Vypočítej kolik potřebuješ gramů soli na přípravu 600 g 5 % roztoku.

P2 prvky - IV.A skupina - otázka z chemie

Osnova: 1. Zdroje stejnosměrného napětí 2. Zatěžovací charakteristika

Periodický systém víceelektronové systémy elektronová konfigurace periodický systém periodicita fyzikálních a chemických vlastností

Koroze obecn Koroze chemická Koroze elektrochemická Koroze atmosférická

Stanovení korozní rychlosti objemovou metodou

MINERALOGICKÉ A GEOCHEMICKÉ ZHODNOCENÍ KOROZIVNÍCH PRODUKTŮ POZINKOVANÝCH ŽELEZNÝCH TRUBEK

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 08

Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách

Transkript:

Koroze kovových materiálů Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí 1

Kovy Kovy Polokovy Nekovy 2

Kovy Vysoká elektrická a tepelná vodivost Lesklé Kujné a tažné V přírodě se vyskytují převážně ve formě sloučenin, výjimku tvoří tzv. ryzí kovy Se stoupající teplotou vodivost kovů klesá, naopak při nízkých teplotách vykazují některé kovy supravodivost Pohlcují elektromagnetické záření v širokém rozsahu vlnových délek Ve sloučeninách vytvářejí kationty, velmi ochotně reagují s kyslíkem Oxidy kovů jsou zásadotvorné 3

Kovy Alkalické kovy 1. skupina Kovy alkalických zemin 2. skupina Přechodné kovy 3.-12. skupina Vnitřně přechodné kovy lanthanoidy a aktinoidy Triely 13. skupina: Al, Ga, In, Tl Tetrely 14. skupina: Ge, Sn, Pb Pentely 15. skupina: Sb, Bi Chalkogeny 16. skupina: Te, Po Halogeny 17. skupina: At 4

Kovová vazba Tvořena valenčními elektrony náhodně rozptýlenými mezi kationty kovů Díky tomuto uspořádání jsou kovy dobré vodiče elektřiny a tepla a jsou kujné 5

Pásová teorie Vysvětluje vodivost v kovech Překryvem vazebných orbitalů jednotlivých atomů v mřížce kovu vznikají energetické pásy Tyto pásy představují interval energií, které mohou elektrony v kovu nabývat dovolené pásy Oblasti energií, které se nacházejí mimo tyto pásy se nazývají zakázané pásy 6

Slitiny Homogenní směs dvou a více kovů Nejčastěji pevná, ale může být i kapalná (Na/K, Woodův kov, Fieldův kov) Důležité slitiny Ocel Fe, C, další legující prvky. Obsah uhlíku musí být menší než 2,11 %. Při vyšším obsahu uhlíku jde o litiny. Bronz slitina mědi a barevného kovu (Sn, Al, Mn, Ni, Be, Pb,...) Mosaz slitina mědi a zinku Pájky eutektické slitiny kovů, tající při nízké teplotě. Používají se k pájení pevnému spojování kovových materiálů. Tvrdé pájky tají nad 500 C, obvykle slitiny Cu, Al, Ag Měkké pájky tají pod 325 C, slitiny cínu, často s olovem 7

Elektrodový potenciál Každý kov vložený do vody se částečně rozpouští a ionizuje. Elektrony zůstávají vázány ke kovové elektrodě, která získává záporný náboj. Kationty kovu přecházejí do roztoku. Me Me n ne + + kov + + roztok + Proces se zastaví samovolně, když vzniklý potenciálový rozdíl zabrání dalšímu rozpouštění kovu ustaví se dynamická rovnováha. Podobná situace nastane pokud ponoříme kovovou elektrodu do roztoku její soli. Pokud je koncentrace iontů kovu dostatečně velká, bude převažovat proces zachycování iontů roztoku kovovou elektrodou a elektroda se nabije kladně. 8

Elektrodový potenciál Potenciál E kovové elektrody je dán Nersnstovou rovnicí. E =E 0,059 n log[ Me n ] kde E je standardní elektrodový potenciál, n je počet elektronů uvolněných při ionizaci a [Me n+ ] je koncentrace iontů Me n+. Standardní elektrodové potenciály jsou specifické pro každý kov. Cs + /Cs -3,08 Al 3+ /Al -1,66 Ni 2+ /Ni -0,25 Li + /Li -3,05 Zr 4+ /Zr -1,54 Sn 2+ /Sn -0,14 K + /K -2,92 Mn 2+ /Mn -1,19 Pb 2+ /Pb -0,13 Ba 2+ /Ba -2,90 Cr 2+ /Cr -0,91 W 3+ /W -0,11 Sr 2+ /Sr -2,89 Zn 2+ /Zn -0,76 H + /H 2 0,00 Ca 2+ /Ca -2,87 Cr 3+ /Cr -0,74 Cu 2+ /Cu +0,34 Na + /Na -2,71 Fe 2+ /Fe -0,44 Ag + /Ag +0,80 La 3+ /La -2,52 Cd 2+ /Cd -0,40 Hg 2+ /Hg +0,85 Mg 2+ /Mg -2,37 Tl + /Tl -0,34 Pd 2+ /Pd +0,99 Be 2+ /Be -1,85 Co 2+ /Co -0,28 Au 3+ /Au +1,50 9

Becketovova řada kovů Vytvořena N.N. Beketovem Obsahuje kovy seřazené podle hodnoty standardního elektrodového potenciálu Umožňuje snadno odhadnout reaktivitu a vlastnosti kovů Kovy se záporným potenciálem (před vodíkem) jsou neušlechtilé Kovy s kladným potenciálem jsou ušlechtilé K,Na,Ca,Mg,Al,Mn,Zn,Fe,Ni,Sb,Pb H Cu,Ag,Hg,Au,Pt 10

Beketovova řada kovů Neušlechtilé kovy reagují s kyselinami (některé i s vodou) za vzniku vodíku: Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH + H 2 Ušlechtilé kovy dokáží oxidovat vodík a sami se redukovat: CuO + H 2 Cu + H 2 O Kov stojící v řadě vlevo dokáže redukovat kovy s vyšším elektrodovým potenciálem: Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu 11

Koroze Koroze je samovolné, postupné rozrušení kovů či nekovových organických i anorganických materiálů (např. horniny či plasty) vlivem chemické nebo elektrochemické reakce s okolním prostředím. Může probíhat v atmosféře nebo jiných plynech, ve vodě a jiných kapalinách, zeminách a různých chemických látkách, které jsou s materiálem ve styku. Toto rozrušování se může projevovat rozdílně; od změny vzhledu až po úplný rozpad celistvosti. Koroze je obrovský ekonomický problém na prevenci koroze a nápravu následků korozního poškození jsou vynakládány obrovské částky. 12

Mechanismy koroze Koroze přechod kovu (materiálu) do stabilnější formy Chemická koroze přímá reakce mezi kovem a korozním činitelem v elektricky nevodivém prostředí Elektrochemická (galvanická) koroze v systému existuje galvanický článek, ve kterém dochází ke korozi Galvanická koroze v místě kontaktu dvou různých kovů 13

Chemická koroze Probíhá nejčastěji za vysokých teplot v suchých plynech Koroze roztavenými kovy nedochází k oxidaci kovu, ale jen k rozpouštění konxtrukčních kovů nebo vzniku nežádoucích fází Koroze organickými látkami Karbonylová koroze Nitridová koroze Hydridová koroze Vibrační koroze koroze třením Kavitace většinou fyzikální proces, ale často doprovázen chemickými změnami 14

Elektrochemická koroze Nejčastější typ koroze kovů Platí zde pravidlo Nemíchej kovy! ( Don't mix metals! ) Pro vznik elektrochemické koroze musí být splněny tři podmínky: 1. Standardní elektrodové potenciály kovů musí být dostatečně rozdílné 2. Kovy musí být vodivě propojeny 3. Vodivé spojení musí být realizováno pomocí elektrolytu Vzduch O 2 + H 2 O + 4 e - 4 OH - Voda Fe 2+ Katoda Rez Fe 2+ + 2 OH - Fe(OH) 2 Anoda 2 Fe 2 Fe 2+ + 4 e - 15

Další typy koroze Vysokoteplotní koroze Koroze bludnými proudy poměrně rychlý typ koroze. Vzniká díky přítomnosti tzv. bludných proudů, které se šíří půdou. Mikrobiální koroze mikroby nenapadají přímo kovy, ale některé jejich metabolické produkty mohou být agresivní sami nebo v kombinaci s látkami v okolí. 16

Atmosférická koroze Nejčastější druh koroze (z hlediska korozního prostředí) Hlavními korozními činiteli jsou vlhkost (a její změny), prach a korozivní plyny (O 2, CO 2, SO 2, N 2 ) Kondenzací vzdušné vlhkosti vzniká na povrchu předmětu tenká vrstva vody o tloušťce typicky 50-150 µm (platí pro hodnotu vlhkosti vyšší než 60 %). Kyslík působí jako depolarizátor, čímž urychluje průběh koroze. Proniká vrtsvou vody a účastní se katodické reakce. 17

Atmosférická koroze Norma STN ISO 9223 klasifikuje atmosféru do pěti stupňů podle korozní agresivity: C1 - velmi nízká: atmosféry uzavřených, klimatizovaných místností, v nichž nedochází ke kondenzaci vody C2 - nízká: vztahuje se na prostory, v nichž dochází k občasné kondenzaci C3 - střední: odpovídá suchým klimatům C4 - vysoká: odpovídá vlhkým oblastem za působení atmosférických nečistot průmyslových měst, přístavů aj. C5 - velmi vysoká 18

Korozní činitelé Čistota kovu příměsi, nečistoty a poruchy urychlují korozi Aktivní povrch větší povrch (např. zdrsněný po mechanickém poškození) usnadňuje korozi Prostředí přítomnost agresivních látek usnadňuje korozi, inertní prostředí korozi zpomaluje Teplota a vlhkost ph prostředí 19

Ochrana před korozí Pasivace - samovolný nebo řízený vznik ochranné bariéry (vrstvy) na povrchu kovu, která chrání kov před okolním prostředím a zpomalí nebo zcela zabraňuje rozšíření koroze Správná volba materiálu je nutné zvážit podmínky, v jakých se bude předmět nacházet a účel, kterému má sloužit Konstrukční úpravy omezení korozních činitelů např. úpravou hladkosti stěn nádrže, způsobu proudění kapalin, atd. Úprava korozního prostředí Elektrochemická ochrana Ochranné povlaky 20

Úprava korozního prostředí Inhibitory zpomalují korozi, např. vytvořením pasivní vrstvy, oxidačními vlastnostmi nebo tvorbou nerozpustného povlaku na povrchu Inhibitory mohou být organické látky, např. želatina i anorganické látky, např. křemičitany Další možností je změna fyzikálních charakteristik prostředí teploty, tlaku, mechanického napětí, vibrací,... Snížení koncentrace agresivních látek v prostředí vysoušedla, změna cirkulace vzduchu, odstranění kyslíku,... 21

Elektrochemická ochrana Ovlivňuje se hodnota elektrochemického potenciálu Katodová ochrana posun potenciálu k zápornějším hodnotám připojení zařízení na záporný pól stejnosměrného zdroje proudu Anodová ochrana posun potenciálu ke kladnějším hodnotám pouze pro pasivovatelné kovy chráněný kov je připojen na kladný pól a vytváří se na něm ochranná vrstva, příp. se udržuje v oblasti potenciálové pasivity kovu 22

Ochranné povlaky Nejčastější typ antikorozní ochrany 70 % organické povlaky nátěry 20 % kovové povlaky galvanické pokovování pokovování z tavenin difuzní pokovování 10 % jiné druhy 23