Akademia Górniczo Hutnicza im Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Metali Nieżelaznych Kierunek Metalurgia

Temat: Korozja kontaktowa. Depolaryzacja wodorowa.

Wykonał:

Marcin Krajewski

Wstęp teoretyczny

Korozja kontaktowa jest szczególnym przypadkiem korozji elektrochemicznej. Zachodzi ona wówczas, gdy różne metale stykają się ze sobą pozostając jednocześnie w kontakcie z elektrolitem. Tego rodzaju kontakt z reguły zwalnia szybkość korozji jednego metalu powoduje jednak przyśpieszenie korozji drugiego. Reakcje anodowe w tego rodzaju układzie opisują równanie stechiometryczne:

M_AM²⁺_A+ae

M_BM²⁺_B+be

Proces anodowy sprowadza się do roztwarzania metali, szybkość tego procesu będzie, więc szybkością korozji. Proces katodowy stechiometrycznie można zapisać jako (tzw. depolaryzacja wodoru)

H⁺+e1/2H₂

Korozję metali A i B można, więc opisać równaniami stechiometrycznymi

M_A+aH⁺M^a+_A+a/2H₂

M_B+bH⁺M^b+_B+b/2H₂

Jeżeli metale korodujące są bardziej elektro ujemne od wodoru to ilość przekorodowanych metali musi być stechiometrycznie równe ilości wydzielonego wodoru. Podobnie suma prądów anodowych i katodowych w układzie.

Cel ćwiczenia

Ustalenie wpływu kontaktów: żelazo-cynk, żelazo-miedź oraz stosunku wielkości powierzchni pozostających w kontakcie metali na szybkość korozji w 10 % kwasie siarkowym.

Przykład obliczeń

Do ćwiczenia wykorzystano komplety blaszek o wymiarach 4x5cm i 2x1cm

Blaszka z żelaza o wymiarach 4x5cm

S=4*5=20cm²*2=40cm²

m_przed=16,2506g

m_po=16,1738

Δm=m_przed-m_po=16,2506g-16,1738g=0,0768g

czas korozji 60minut - 3600 s

Z pierwszego prawa Faradaya m=kIt

I=m/(kt)

F=96500C - stała Faradaya

M=55,8g - masa molowa

k=M/(2*F)=55,8/(2*96500)=2,89*10^-4

I=Δm/(kt)=0,0768/(2,89*10^-4*3600)=0,0738 [A]

i=I/S=0,0738/40=18,45*10^-4 [A/cm²]

Wnioski

Z przeprowadzonych pomiarów i obliczeń można zauważyć iż szybkość korozji żelaza jest największa potem cynku a miedź korodowała najwolniej. Widać również było zwiększone wydzielanie się gazu w zlewkach zawierających Fe i Zn. Na wykresie i_Cu=f(S_Fe/S_Cu) widać że szybkość korozji próbki miedzianej pozostającej w kontakcie z żelazem jest mniejsza od szybkości korozji samej próbki miedzianej, natomiast prędkość korodowania blaszki cynkowej będącej w kontakcie z żelazem jest większa niż przy korozji samej próbki cynkowej i rośnie wraz ze wzrostem stosunku powierzchni S_Zn/S_Fe. Z wykresu szybkości korozji żelaza będącego w kontakcie z miedzią można zaobserwować że szybkość korozji żelaza zależy od stosunku powierzchni S_Cu/S_Fe w taki sposób iż dla małej wartości stosunku powierzchni żelazo koroduje wolniej niż przy korozji samego żelaza, a po przekroczeniu określonego stosunku powierzchni proces korozji żelaza przebiega znacznie szybciej. Odwrotna sytuacja obserwowana jest dla kontaktu żelazo z cynkiem, ponieważ dla małego stosunku powierzchni S_Zn/S_Fe szybkość korozji żelaza będącego w kontakcie z cynkiem jest większa od szybkości korozji samego żelaza, a po przekroczeniu określonego stosunku powierzchni szybkość korozji żelaza będącego w kontakcie z cynkiem jest mniejsza od szybkości korozji samego żelaza.

3