Коррозия металлов

Тема урока: Коррозия металлов Цель урока:

• ознакомить учащихся с разрушающим действием коррозии;
• рассмотреть особенности различных видов коррозии;
• изучить методы защиты металлов от коррозии;
• выяснить причины и последствия этого явления для экономики страны;
• развить навыки всестороннего и творческого подхода к изучению данной темы

Тип урока: урок обучения новым знаниям

Оборудование: демонстрационные материалы: презентация,

фрагменты видеофильма; компьютер, проектор, опорный конспект урока

Методы и приемы: иллюстрационный, индивидуальный

Ход работы

1. Организационный момент (3 мин.)

Приветствие учителя
Проверка отсутствующих.
Установка внимания.
Установка на плодотворную работу.

1. Мотивация учебной деятельности (2 мин.)

Вводное слово учителя: С тех пор как человек научился выплавлять металл, природа упорно стремится разрушить все то, что сделано из металла. И хотя в обычных условиях, в которых чаще всего находится металл, этот процесс протекает не так стремительно, тем не менее, коррозия преследует его на всех этапах служения человеку. Поэтому сегодня на уроке мы рассмотрим следующие вопросы: Что такое коррозия?

Каков механизм ее протекания?

Каким образом можно спасти металл от коррозионного разрушения?

3. Изучение нового материала

3.1. Активизация мыслительной активности учащихся посредством организации беседы по формулированию определения понятия “Коррозия”

Что такое коррозия и почему она опасна?

Коррозия (от лат. сorrosio – разъедание) – это разрушение поверхностного слоя металлов под воздействием окружающей среды (рабочего тела)

Ученые посчитали, что в течение

года исчезает от 1 до 1,5% всего

металла.

Примеры коррозии металла мы можем ежедневно наблюдать в своей повседневной жизни, начиная от ржавого гвоздя и до огромного разнообразия различных металлоконструкций и технических приспособлений.

Примеры коррозии металлов

Причины коррозии

Каковы же основные причины коррозии?

• Окружающие физические условия

• Химическая неоднородность (ликвация)

• Искаженная форма атомно-кристаллической решетки

• Остаточные напряжения и т.д.

3.2. Классификация коррозии 3.2.1. В зависимости от рабочей среды, в которой постоянно находятся детали, механизмы и конструкции

• газовая коррозия (в сухих газах);
• атмосферная коррозия (в условиях открытой атмосферы, влажного естественного воздуха);
• коррозия в жидких растворах (воде, электролитах, неэлектролитах, нефти и нефтепродуктах);
• почвенная коррозия

3.2.2. По видам коррозионных разрушений общая или сплошная, коррозия поверхности металлов (а – равномерная, б – неравномерная)

межкристаллитная (интеркристаллитная)

язвенная

Слайд 12

структурно-избирательная

подповерхностная

!!! Какие виды коррозии наиболее опасны?

Особенно опасные виды коррозии

• подповерхностная
• язвенная
• межкристаллитная

3.2.3. По механизму воздействия на разрушение металла:

Просмотр фрагмента 1 видеофильма

• химическая

происходит под воздействием на поверхность металлов и сплавов сухого воздуха, газов, жидкостей, не взаимодействующих с электрическим током, различных нефтепродуктов, расплавленных солей

• электрохимическая

это образование множества мельчайших гальвани-

ческих элементов (пар) под действием тока, при

котором происходит движение электронов металла

в электролит и разрушение этого металла

3.3. Методы защиты металлов от коррозии Просмотр фрагмента 2 видеофильма

3.3.1. Неметаллические покрытия –

нанесение на поверхность защищаемых металлических изделий

 краски

 лака

 эмали

 пластмассы

 смазки

3.3.2. Металлические покрытия -
нанесение на поверхность изделия слоя металла, хорошо противостоящего коррозии (хрома, никеля, кадмия, цинка, олова, свинца и др. металлов)

• легирование
• плакирование
• лужение
• гальванические покрытия
• протекторная защита
• диффузионные покрытия
• химические покрытия
  
  

Легирование – добавление в процессе плавки коррозионно-стойких металлов и неметаллов (хромистые, хромо-никелевые с титаном и другие легированные стали и сплавы)

Плакирование – прокатка листов, труб и др. изделий с металлами, устойчивыми к коррозии (образуется многослойное антикоррозионное покрытие – медь, алюминий, хром тонкие листы нержавеющей стали)

Лужение – получение многослойного покрытия окунанием в жидкий расплавленный металл (медь, олово, цинк и др.)

Гальванические покрытия – нанесение металлического покрытия гальваническим способом (меднение, хромирование, цинкование, никелирование, серебрение, золочение и др.)

Протекторная защита - применяется для изделий, работающих в условиях агрессивной среды (морская вода, грунтовые воды и т.д.). К поверхности защищаемого стального изделия прикрепляют протекторы – пластины из цинка или другого металла. Между цинком и сталью возникает электрический ток. При этом цинк разрушается, предохраняя стальное изделие от коррозии.

Диффузионнные покрытия – насыщение защищаемых поверхностей на небольшую глубину коррозионно-стойкими металлами: хромом, алюминием (химико-термическая обработка)

Химические покрытия – образование на поверхности деталей пленки, состоящей из металла детали и присадочного материала (воронение, оксидирование, фосфатирование)

3.4. Контроль коррозионных разрушений

С целью определения объема коррозионных разрушений изделий из металла проводят различные испытания: лабораторные – в искусственных условиях; в природных условиях – в почве, атмосфере, пресных водоемах и море; эксплуатационные – в естественных условиях работы сооружений, машин, трубопроводов и т.д. ускоренные – имитация естественных условий работы при условии ускорения во времени По коррозионной стойкости металлы классифицируются по 10-ти балльной шкале

3.5. Выступления учащихся по предварительно заданным и подготовленным вопросам темы:

3.5.1. Коррозия автомобиля на открытой стоянке

3.5.2. Коррозия автомобиля при хранении в гараже

1. Коррозия движущегося автомобиля

(Можно использовать материал из книги В. В. Бородина "Защита автомобиля от коррозии электрохимическим способом" – Приложение 1)

4. Практическое закрепление материала (Найдите соответствие - 3 мин.)

Найдите соответствие: Каким способом защищены от коррозии?

1. Кузов автомобиля

2. Металлические конструкции экскаваторов, кранов и др.

строительных машин

3. Металлические детали, хранящиеся на складе

4. Рукоятки управления, смесители горячей и холодной воды

5. Выпускной клапан ДВС (4Х9С2)

А. Гальваническое покрытие

Б. Покрытие эмалью

В. Легирование

Г. Масляная краска

Д. Смазка

Проверь себя!!!

1 – Б

2 – Г

3 – Д

4 – А

5 - В

5. Дополнительная информация

Это интересно!!! Местной коррозии благоприятствует морская вода, растворы солей и т.д. Особенно большие неприятности связаны с хлоридом натрия, который разбрасывают в зимнее время на дорогах и тротуарах для удаления снега и льда. Подсчитано, что в США применение для этой цели солей приводит к потерям на сумму до 2 млрд. долларов в год в связи с коррозией двигателей и 0,5 млрд. на дополнительный ремонт дорог, подземных коммуникаций и мостов.

6. Домашнее задание (2 мин.) Повторить весь изученный материал по опорному конспекту урока

7. Подведение итогов

(Поблагодарить всех за урок, выставить оценки)

Список использованной литературы

1. Мускат Л.В. Материаловедение для слесарей-сантехников, слесарей-монтажников, машинистов строительных машин. Учебник для ПТУ и подготовки рабочих на производстве. - М., "Высшая школа", 1974

1. Ю. Т. Чумаченко, Г. В. Чумаченко, А. И. Герасименко Материаловедение для автомехаников: - Ростов-на-Дону: Феникс, 2008

3. В. В. Бородин "Защита автомобиля от коррозии электрохимическим способом" korozia.htm

Приложение 1

КОРРОЗИЯ АВТОМОБИЛЯ НА ОТКРЫТОЙ СТОЯНКЕ

На открытой стоянке на автомобиль постоянно воздействуют находящаяся в воздухе влага и атмосферные осадки. В условиях низкой и средней влажности в теплое время года при изменении температуры воздуха (например, вечером или ранним утром) атмосферная влага конденсируется по всей поверхности автомобиля как снаружи, так и внутри салона. Наибольшее ее скопление наблюдается в скрытых полостях (порогах, лонжеронах, стойках, на внутренней поверхности дверей, потолка под декоративной обивкой). С повышением температуры влага с открытых поверхностей испаряется, но еще продолжительное время находится в скрытых полостях. В результате именно эти, как правило, труднодоступные части кузова более других страдают от коррозии. При высокой влажности воздуха или во время выпадения осадков влага более или менее равномерно распределяется по всей внешней поверхности автомобиля и поскольку она в данном случае не застаивается, в наименьшей степени вызывает процесс коррозии. Однако следует заметить, что и в данном случае возможно накопление влаги в салоне автомобиля. Таким образом, при хранении автомобиля на открытой стоянке в максимальной степени подвержены коррозии внутренние поверхности его кузова. Внешние поверхности коррозируют лишь там, где нарушено лакокрасочное покрытие.
Как это не покажется странным дополнительные меры предосторожности необходимо принимать при хранении автомобиля под тентом. Тент (например, из брезента) надежно предохраняет автомобиль от пыли грязи снега и частично от воды, но совершенно не предохраняет от воздействия на корпус влаги воздуха. Более того, под тентом влага конденсируется, и долгое время находится на кузове автомобиля. Таким образом, автомобиль под тентом находится как бы в водяной бане, что способствует коррозии автомобиля в летний период, когда после ночной прохлады температура воздуха повышается. Механизм возникновения ржавчины в этом случае понятен из предыдущего изложения. Корпус автомобиля и влажный воздух вместе образуют гальваническую пару, в которой корпус автомобиля является анодом. Если чехол касается поверхности автомобиля, то от коррозии не спасает даже лакокрасочное покрытие и ржавчина проступает сквозь краску. Обычно достаточно нескольких летних утренних туманов, чтобы новый автомобиль превратился в груду ржавого металла. Поэтому, если вы закрываете автомобиль тентом, обязательно придерживайтесь правил:

• не допускайте соприкосновения чехла с корпусом автомобиля;

• обеспечьте вентиляцию воздуха под чехлом;

• периодически, особенно в период большой влажности и перепада температур, снимайте чехол и проветривайте автомобиль.

КОРРОЗИЯ АВТОМОБИЛЯ ПРИ ХРАНЕНИИ В ГАРАЖЕ

На первый взгляд, наилучшие условия для длительного хранения автомобиля создаются в гараже, поскольку гараж предохраняет автомобиль от внешних осадков. Однако многочисленные исследования показали, что это справедливо только при малой влажности воздуха. В условиях большой влажности (в средней полосе этот период включает в себя осень и особенно весну, т. е. почти полгода) скорость коррозии металла в обычном стальном боксе с бетонным полом составляет 1 мм/год, что в 5—20 раз выше скорости на открытом воздухе. Причина этого, парадоксального на первый взгляд, явления состоит в том, что металлические стенки гаража являются примером дополнительного катода, который и увеличивает скорость коррозии. Наличие столь большого по размерам дополнительного катода вызывает коррозию как изнутри, так и снаружи всего корпуса. При этом в большей степени страдают те части кузова, которые находятся в более влажных нижних слоях атмосферы пол, днище, диски колес, трансмиссия.
С целью лучшей сохранности автомобиля стенки гаража должны быть окрашены, а пол необходимо надежно защитить от подземных вод. С этой целью перед укладкой бетона, асфальта или щебня положите на землю полиэтиленовые листы, которые полностью закроют поверхность пола. Этим вы надежно предохраните свой гараж от влаги, содержащейся в земле, что особенно важно в период осенних дождей и весеннего половодья. Некоторые автолюбители обивают стены и пол гаража деревом. Такая защита автомобиля резко снижает пожаробезопасность. Поэтому, если имеется такая возможность, лучше для этой цели использовать асбестовое покрытие или стекловолокно. При обустройстве гаража обязательно предусмотрите его вентиляцию. Вентиляция гаража способствует постоянному воздухообмену, снижает влажность воздуха и тем самым замедляет скорость коррозии. Простейший способ обеспечить вентиляцию гаража состоит в использовании асбестовой трубы установленной вертикально на высоте 30—40 см над уровнем пола и возвышающейся на 1 м над крышей гаража.
Диаметр трубы для стандартного гаража объемом 50—60 м3 должен составлять не менее 20 см. Чтобы дождь через трубу не попадал в гараж, ее верх украсьте металлическим конусом, который, кроме того, необходимо заземлить.

КОРРОЗИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ АВТОМОБИЛЯ

Как правило, при движении скорость коррозии корпуса автомобиля снижается. Причина этого явления состоит в том, что встречный воздух интенсивно обдувает корпус автомобиля я, как следствие снижается влажность воздуха как снаружи, так и изнутри корпуса. Однако при движении по грязной или мокрой дороге воздействие на корпус автомобиля дождя, снега, соли, которой посыпают дороги в зимний период, в совокупности с механическими воздействиями песка мелких камней, льдинок я вибрации приводит к старению и разрушению покрытия. Наиболее уязвимыми местами при этом являются внутренние поверхности передних я задних крыльев, днища, трансмиссии и подвеска автомобиля. Механические воздействия в сочетании с влагой приводят к тому, что именно эти места корпуса автомобиля начинают коррозировать в первую очередь.
Наиболее известные способы защиты корпуса движущегося автомобиля — противокоррозионная обработка днища и использование подкрыльников. Лучшее защитное покрытие для днища — это покрытие на основе каучуковых смол, которое имеет отличную адгезию к металлу и образует толстый, рыхлый слой, в котором механические частицы (песок, грязь) вязнут, не доходят до металла.
Подкрыльники отлично защищают внутренние поверхности крыльев от механического воздействия грязи и песка. Вместе с тем между подкрыльниками и защищаемой ими поверхностью образуется замкнутое пространство, что способствует накоплению влаги. Поэтому при установке подкрыльников необходимо обеспечить свободный доступ воздуха для вентиляции и целесообразно снимать подкрыльники на время длительной стоянки автомобиля.
Приведенные факты, а также собственные наблюдения автолюбителей указывают на большое разнообразие условий, при которых возникает коррозия корпуса автомобиля. Среди этого многообразия выделим два условия, которые, на наш взгляд оказывают наибольшее воздействие образование локальных мест скопления влаги и конденсирование влаги по всей как внутренней, так и внешней поверхности кузова автомобиля. Именно для этих случаев и будут рассмотрены методы катодной защиты.