BaiIŚ Budownictwo	Jolanta Tulińska	Poniedziałek 15.10.2001 r.
Grupa 5	Mgr inż Małgorzata Heigelmann	16:50- 18:20

Ćwiczenie 6

Korozja metali II - Chromianowanie

Ćwiczenie a)

Dwie płytki stalowe, dokładnie oczyszczone, odtłuszczone w metanolu, opłu- kane wodą destylowaną zostały zanurzone na kilka minut w roztworze HCl. W trakcie przygotowywania płytek w zlewce o pojemności 150ml umieszczono 100 ml 4% roztworu dwuchromianu (Na₂Cr₂O₇) i ogrzano do temperatury 90-95°C. Do tak przygotowanego roztworu włożono, po uprzednim wyjęciu z roztworu HCl, opłukaniu i wysuszeniu, jedną z płytek. Zanurzona w roztworze dwuchromianu płytka została poddana procesowi chromianowania. Po 15 minutach płytkę wyciągnięto i na obydwie płytki nałożono kroplę roztworu Akimowa (CuSO₄) i zmierzono czas potrzebny do wydzielenia się miedzi metalicznej na powierzchni żelaza. Na płytce nie zanurzonej w Na₂Cr₂O₇ miedź metaliczna wydzieliła się po 10 sekundach, natomiast na płytce poddanej procesowi chromianowania zmiany można było zaobserwować po upływie 40 sekund. Im dłuższy czas byłby potrzebny do wydzielenia się miedzi metalicznej na płytce chronionej tym oznaczałoby to, że powłoka ochronna jest trwalsza. Z zaobserwowanej różnicy czasu wydzielania się miedzi krystaliczne można wywnioskować, że proces chromianowania wywołał pasywację powierzchni płytki zanurzonej w roztworze dwuchromianu. Warstwa pasywna składała się z chromianów oraz tlenków chromu i zwiększała odporność na korozję.

Wydzielenie się miedzi metalicznej nastąpiło gdy została ona wyparta przez bardziej aktywne żelazo (potencjał Cu/Cu²⁺ wynosi +0,34, a Fe/Fe²⁺ -0,44).

Reakcje zachodzące podczas korozji będą przebiegać następująco:

-na anodzie (utlenienie)

Fe ⇆ Fe²⁺ + 2e^-

-w roztworze elektrolitu (bardziej aktywne jony żelaza wypchną z

roztworu jony miedzi)

CuSO₄ + Fe ²⁺ → FeSO₄ + Cu ²⁺

-na katodzie (redukcja)

Cu²⁺ + 2e^- → Cu

Ćwiczenie b) Badanie powłok ochronnych

Na oczyszczoną i odtłuszczoną w metanolu płytkę stalową naniesiono kroplę ro- ztworu 0,1% K₃[Fe(CN)₆] tworzącego z jonami Fe ²⁺ niebieski osad. Następnie to samo zrobiono z płytkami stalowymi pokrytymi powłokami metalicznymi: cynkową, miedziową i niklową oraz powtórnie z płytkami o uszkodzonych powłokach. Zaobserwowano brak reakcji po nałożeniu kropli na nieuszkodzone płytki (kolor niebieski nie pojawił się, brak jonów Fe ²⁺), zatem korozja nie zaszła, a powłoki okazały się szczelne i dobrze chroniły metal przed korozją.

Natomiast na powierzchni uszkodzonych płytek zaszły pewne zmiany. Na płytkach pokrytych powłoką niklową i miedzianą wzdłuż rysy pojawił się niebieski kolor, co oznacza, że pojawiły się jony Fe ²⁺.Powstało ogniwo korozyjne. Jako, że żelazo jest bardziej aktywne od miedzi i niklu, będzie ono spełniało funkcję anody. Zajdą następujące reakcje:

-na anodzie (utlenianie)

Fe → Fe ²⁺ + 2e ^-

-na katodzie (redukcja)

½ O₂ + H₂O + 2e ^- → 2OH ^-

-w elektrolicie

Fe ²⁺ + 2OH ^- → Fe(OH) ₂

2Fe(OH)₂ + ½ O₂ + (n-2)H₂O → Fe₂O₃ * nH₂O

Powłoki miedziana i niklowa okazały się być katodowymi powłokami ochronnymi, w przypadku których podczas uszkodzenia powłoki korozji ulega metal chroniony.

Na płytce pokrytej powłoką cynkową kolor niebieski nie pojawił się. Oznacza to, że korodował cynk. Cynk jako metal bardziej aktywny od żelaza spełnia funkcję anody. Zachodzą następujące reakcje:

-na anodzie

Zn → Zn ²⁺ + 2e ^-

-na katodzie

½O₂ + H₂O + 2e ^- → 2OH ^-

-w elektrolicie

Zn ²⁺ + 2OH ^- → Zn(OH)₂

Powłoka cynkowa okazała się być ochronną powłoką anodową, w przypadku której po uszkodzeniu powłoki korozji ulega metal chroniący, a nie chroniony.

3

---