1 Ćwiczenie 4
Korozja materiałów
Korozja żelaza z depolaryzacją tlenową
Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z przyczynami, przebiegiem oraz skutkami zjawiska korozji elektrochemicznej żelaza oraz sposobami ochrony przed korozją.
Wprowadzenie
Do śledzenia przebiegu korozji używa się odczynnika ferroksylowego (roztwór wodny sześciocyjanożelazianu (III) potasu (K3[Fe(CN)6] i alkoholowy roztwór fenoloftaleiny). Powstające podczas korozji (w procesie anodowym) jony Fe2+ tworzą z sześciocyjanożelazianem (III) potasu niebiesko – zielone obszary, zaś tworzące się w reakcji katodowej jony OH
zabarwiają fenoloftaleinę na czerwono. Aby utrudnić mieszanie się produktów reakcji katodowej i anodowej doświadczenie przeprowadza się w żelu agar – agar.
Odczynniki: żel o składzie: woda, agar-agar, 3% NaCl, 0,05% K3[Fe(CN)6], alkoholowy roztwór fenoloftaleiny, odczynnik ferroksylowy (do 100 ml gorącego (ok. 90oC) 1,5 % roztworu Agaru (1,5 g Agaru) dodać kilka kryształków (ok. 50 mg) K3Fe(CN)6 oraz nieco alkoholowego roztworu fenoloftaleiny (1 ml) i 2 g NaCl. Po ochłodzeniu roztworu do ok. 40oC, dodaje się kroplami (2-4 kropli) bardzo rozcieńczony roztwór NaOH (2 pastylki na 100 ml wody destylowanej), do powstania pierwszych śladów słabego zabarwienia różowego). Odczynnik stosuje się w postaci płynnego ciepłego roztworu, którym można np. malować pędzlem fragmenty testowanych metalowych konstrukcji technicznych.
Sprzęt: spinacze biurowe, blaszka miedziana lub drut miedziany, blaszka cynkowa lub drut cynkowy, szalki Petriego.
Wykonanie ćwiczenia
1. W szalce Petriego położonej na zimnej powierzchni stołu umieścić badany materiał. Do szalki wlać odczynnik korozyjny uprzednio ogrzany do stanu płynnego w takiej ilości, aby przykryć powierzchnię próbki. Po zastygnięciu cieczy obserwować barwne efekty korozji.
2. W kolejnej szalce Petriego położonej na zimnej powierzchni stołu umieścić drut stalowy (opisany jako a) owinięty blaszką Cu oraz drut stalowy (opisany jako b) i owinięty blaszką Zn. Do szalki wlać odczynnik korozyjny uprzednio ogrzany do stanu płynnego w takiej ilości, aby przykryć powierzchnię drutów. Po zastygnięciu cieczy obserwować barwne efekty korozji.
Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia
W sprawozdaniu należy zamieścić opis wykonanego ćwiczenia oraz wyjaśnić przyczyny, z powodu których żel barwi się na czerwono i niebiesko – zielono. Odpowiedzieć na następujące pytania: Dlaczego barwy występują wokół różnych części metalu? Podać reakcje zachodzące w obszarze czerwonym i niebieskim. Jaki wpływ wywierają naprężenia mechaniczne na postęp korozji?
2
Zagadnienia do kolokwium 3.
1. Definicja korozji.
2. Klasyfikacja rodzajów korozji.
3. Korozja w środowisku suchym i wilgotnym. 4. Korozja chemiczna. Reguły Pillinga i Bedwortha.
5. Korozja elektrochemiczna. Rodzaje korozji elektrochemicznej. 6. Metody zapobiegania korozji.
7. Jakie reakcje zachodzą w mikroogniwach korozyjnych Fe-Cu i Fe-Zn w roztworze H2SO4? Jakie w roztworze NaCl?
Literatura
1. Marek Blicharski, „Wstęp do inżynierii materiałowej”, WNT 2012
2. Praca zbiorowa pod red. K. Moskwy: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii z elementami teorii i obliczeń dla mechaników, Skrypt AGH nr 1478 str. 142 – 154, Kraków 2000.
3. Praca zbiorowa pod red. J. Banasia i W. Solarskiego: Chemia dla inżynierów, AGH OEN, Kraków, 2000, rozdz. VII.
4. Czasopismo OCHRONA PRZED KOROZJĄ (ang. PROTECTION FROM CORROSION), Czasopismo Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, rok powstania: 1957, miesięcznik.
