Коррозия и защита металлов Сборник задач

Федеральное агентство по образованию
Уральский государственный технический университет-УПИ
Коррозия и защита металлов
Сборник задач
Печатается по решению редакционно-издательского совета
УГТУ-УПИ от 18.01.2007
Екатеринбург
УГТУ-УПИ
2007
УДК 620.193+620.197(076.1)
ББК 34.66.я73
Составители: А.Н. Ватолин, В.В. Рогачев
Рецензент доц., канд. техн. наук В.Б. Лепинских
Научный редактор доц., канд. техн. Наук В.К.Новиков
Коррозия и защита металлов : сб. задач /сост. А.Н. Ватолин, В.В. Рогачев.
Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 36 с.
Сборник задач предназначен для закрепления теоретических основ курса «Коррозия и защита металлов». Задания охватывают три основных раздела курса:
термодинамику химической коррозии, кинетику химической коррозии и электрохимическую коррозию. Выполнение заданий предполагает умение находить необходимые справочные данные и правильно их использовать для решения предложенных задач, переходить от одной системы размерностей к другой, производить вычисления с нужной точностью и критически оценивать полученные результаты. Часть данных, необходимых для решения задач, приведена в Приложениях.
Библиогр.: 6 назв. Прил. 7.
УДК 620.193+620.197(076.1)
ББК 34.66.я73
© «Уральский государственный
технический университет-УПИ», 2007
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Задание 1. Термодинамика газовой коррозии ……………………………….. 4
Задание 2. Кинетика газовой коррозии ………………………………………. 9
Задание 3. Электрохимическая коррозия и защита от нее ………………… 22
Библиографический список ………………………………………………….. 30
Приложения …………………………………………………………………… 31
3
ЗАДАНИЕ 1. ТЕРМОДИНАМИКА ГАЗОВОЙ КОРРОЗИИ
Вариант 1
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Ca до СаS в газовой фазе из H2 и H2S при T = 550 K.
2. Будет ли происходить окисление хрома в атмосфере H2 – H2O при содержании
H2O = 0,01 мол. % и температуре 800 ºС? Продукт окисления Сr2O3 .
Вариант 2
1. Рассчитайте максимальное содержание кислорода, при котором не протекает коррозия Ba. T = 690 K.
2. Будет ли окисляться железо до Fe3O4 газовой смесью CO – CO2 с соотношением
компонентов Pсо/Pсо2 = 2 при температуре 700 ºС?
Вариант 3
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Be до BeО в газовой фазе из CO и CO2. T = 610 K.
2. При каком давлении серы в газовой фазе начнется коррозия марганца до MnS при
1000 ºС?
Вариант 4
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Zr до ZrO2 в газовой фазе из CO и CO2. T = 725 K.
2. При какой температуре станет невозможным окисление серебра, если содержание кислорода в газовой фазе равно 2 мол. %. Общее давление равно 105 Па.
Вариант 5
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Cu до Сu2O в газовой фазе из H2 и H2O. T = 1010 K.
2. Каким должно быть парциальное давление кислорода, чтобы предотвратить
окисление серебра при температуре 250 ºС?
4
Вариант 6
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Fe до Fe2O3 в газовой фазе из O2 и Ar. T = 900 K. P = 0,7 атм.
2. При каком соотношении CO и CO2 станет невозможной коррозия хрома до Cr2O3,
если температура равна 800 ºС?
Вариант 7
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Mo до МоО2 в газовой фазе из CO и CO2 , если T = 1110 K.
2. Газовая атмосфера имеет состав 70 % N2, 24 % H2, 6 % H2O. Будет ли в этой атмосфере корродировать железо до Fe2O3 при температуре 550 ºС?
Вариант 8
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия меди до Сu2O в газовой фазе из H2 и H2O, если температура равна 800 ºС.
2. Определите, корродирует ли железо в атмосфере H2 – H2S (30 % H2S) при температуре 700 ºС. Продукт взаимодействия – FeS2.
Вариант 9
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Zn в газовой фазе из CO и CO2. T = 710 K.
2. Определите, возможно ли окисление палладия до PdO в воздухе и кислороде, если температура равна 850 ºС.
Вариант 10
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Ni в газовой фазе из H2 и H2S. T = 590 K. Продукт коррозии – NiS.
2. Будет ли окисляться серебро газовой смесью 20 % СО – 80 % CO2 при 250 ºС?
Вариант 11
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором невозможно образование Nb2O5 на ниобии в газовой фазе из CO и CO2, если T=710 K.
5
2. Определите, выше какой температуры станет невозможным окисление палладия
(до PdO) кислородом воздуха при нормальном давлении.
Вариант 12
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Pb до Pb3O4 в газовой фазе из CO и CO2, если T = 600 K.
2. Будет ли окисляться иридий кислородом воздуха при 1000 и 1500 К, если продуктом окисления является IrO2?
Вариант 13
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Mn до Mn3O4 в газовой фазе из O2 и Ar, если T = 890 K, а Pобщ = 0,2 атм.
2. Определите температуру, при которой будет невозможным окисление серебра
кислородом воздуха при давлении Р = 1 атм.
Вариант 14
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Mn до MnO в газовой фазе из H2 и H2O, если T = 900 K.
2. Возможен ли процесс коррозии меди до CuS при температуре 1100 К и давлении
газообразной серы 0,2 атм?
Вариант 15
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Ti с образованием TiO2 в газовой фазе из CO и CO2. T = 1030 K.
2. При какой температуре становится невозможной коррозия меди в атмосфере H2 и
H2S (20 % H2S)? Продукт коррозии – CuS.
Вариант 16
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия висмута до Bi2О3 в газовой фазе из O2 и Ar. T = 560 K. Pобщ = 0,7 атм.
2. Возможна ли коррозия серебра в газовой смеси, состоящей из равных объемов
водорода и сероводорода, если температура равна 830 К?
6
Вариант 17
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Mn до Mn3O4 в газовой фазе из H2 и H2O, если T = 650 K.
2. Будет ли корродировать железо в атмосфере 70 % CO – 30 % CO2 с образованием
оксида Fe3O4 при 650 ºС?
Вариант 18
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Fe до Fe2O3 в газовой фазе из H2 и H2О. T = 685 K.
2. При каком составе газовой смеси H2
–
H2S будет невозможна коррозия серебра
при 830 К?
Вариант 19
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Mn до МnO2 в газовой фазе из CO и CO2, если T = 520 K.
2. Будет ли корродировать бронза состава (мас. %): 10 Sn, 10 Pb, 80 Cu в атмосфере
50 % H2 – 50 % H2S при 500 К? Сплав считать идеальным раствором.
Вариант 20
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Al до Al2S3 в газовой фазе из H2 и H2S. T = 840 K.
2. Возможен ли процесс коррозии свинцовой обкладки аппарата в атмосфере, содержащей 50 % H2S, 10 % H2, 40 % Ar, при температуре 300 ºС?
Вариант 21
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия никеля до NiO в газовой фазе из H2 и H2O. T = 520 K.
2. Возможно ли окисление железа до Fe3O4 при температуре 700 ºС и составе газовой фазы 80 % CO, 20 % CO2?
7
Вариант 22
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Mn до MnS в газовой фазе из H2 и H2S, если T = 810 K.
2. Будет ли корродировать железо до Fe3O4 при температуре 800 K и газовой фазе,
состоящей из 30 % Н2 и 70 % H2O?
Вариант 23
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Ti до TiO2 в газовой фазе из H2 и H2O. T = 800 K.
2. При каком соотношении CO и CO2 станет невозможной коррозия молибдена до
MoO2 , если температура равна 1050 К?
Вариант 24
1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя, при котором не протекает
коррозия Cr до Cr2О3 в газовой фазе из H2 и H2O, если T = 850 K.
2. Будет ли протекать коррозия вольфрама с образованием WO3 при T = 900 K в газовой смеси из 40 % Н2 и 60 % H2O?
8
ЗАДАНИЕ 2. КИНЕТИКА ГАЗОВОЙ КОРРОЗИИ
Вариант 1
1. Удельный прирост массы образца кобальта (г/см2) в зависимости от времени описывается квадратно-параболическим уравнением Δm2 = 0,56·exp (-184 400/RT)τ, (где
τ– время в секундах). Продукт коррозии – СоО. На какую глубину проникнет коррозия за год при t = 800 ºС?
2. Оцените по 10-балльной шкале и сравните коррозионную стойкость цинка (образует ZnO) и олова (SnO2) на воздухе в естественных условиях, если средние скорости коррозии для них составили (по приросту массы образца) 1,28 мг/м2·ч и 0,32
мг/м2·ч соответственно.
3. По приведенным данным определите закон роста пленки оксида FeO на железе
при 700 ºС на воздухе. Сделайте вывод о режиме процесса.
Время, ч
0
1,26
16,7
41,9
72,8
Увеличение массы, г/м2
0
48
191
302
400
Вариант 2
1. Удельный прирост массы образца свинца (г/см2) в зависимости от времени описывается квадратно-параболическим уравнением Δm2 = 9·10-3·еxp (-101 300/RT)τ,
(где τ –время в секундах). За какое время прокорродирует свинцовая защита кабеля
толщиной 0,2 мм при t = 300 ºС? Свинец окисляется до PbO.
2. По приведенным данным определите закон роста оксидной пленки на молибдене
при 300 ºС в воздухе. Сделайте вывод о режиме процесса. Плотность оксида МоО3 =
= 4,69 г/см3.
Время, мин
5
10
20
40
60
Прирост массы, мг/см2
6
9
12
16
18
3.Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Cu на воздухе при температуре 345 ºС. Образец металла с площадью поверхности 150 см2 весил до испы9
тания 10,8117 г. После 165-часового окисления на воздухе при заданной температуре он весил 10,8189 г.
Вариант 3
ΔG0 = -1 677 790 – 16,66T·lg T + 366,86T
1. Для реакции 2 Al + 3/2 O2 = Al2O3
(Дж/моль). Определите толщину оксидной пленки на алюминии через 360 часов,
если ее увеличение подчиняется закону квадратной параболы, удельная электропроводность при 400 ºС
равна 3·10-11 См/м, доля ионной проводимости ti = 0,95,
плотность ρ = 3,8 г/см3. Коррозия протекает на воздухе.
2. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость малоуглеродистой стали
и влияние на нее меди и хрома по следующим данным:
Сталь
Прибавка массы, г/м2·час
Без добавок
0,6 % Cu
0,040
0,023
0.6%Cu+0.1%Cr
0,008
3. По приведенным данным определите закон роста оксидной пленки на железе в
воздухе при 200 ºС.
τ, час
0.5
1
2
3
4
5
h, Å
90
122
154
176
196
216
Вариант 4
1. Удельный прирост массы образца меди (г/см2) описывается квадратнопараболическим уравнением Δm2 =0,266·exp (-158 000/RT)τ, (где τ – время в секундах). За какое время медный стержень диаметром 2 см потеряет в сечении 10 %
площади в результате коррозии при 600 ºС?
2. Оцените коррозионную стойкость никеля на воздухе и влияние на нее других
компонентов сплава по приведенным данным:
10
Металл
Потери массы, г/м2·год
Ni
Ni+30 % Cu
Ni+15 % Cr
15.71
7.14
0.29
3. Сравните защитные свойства пленок из оксидов железа, используя: а) условие
сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и кипения; в)
данные об удельной ионной и электронной проводимости.
Вариант 5
1. Для реакции 2 Al + 3/2 O2 = Al2O3
ΔG0 = -1 677 790 – 16,66T·lg T + 366,86T
(Дж/моль). Определите толщину оксидной пленки на Al через сутки после начала
окисления в атмосфере кислорода при 400 ºС, если рост пленки подчиняется закону
квадратной параболы, удельная электропроводность равна 3·10-8 См/м, доля ионной проводимости ti = 0,86, плотность оксида алюминия ρ = 3,8 г/см3.
2. Оцените по 10-балльной шкале и сравните коррозионную стойкость меди в сельской местности, на морском побережье и в промышленном городе, если прирост
массы образцов (образуется Cu2O) составляет соответственно 0,505, 1,043 и 1,318
2
мг/м ·час.
3. По приведенным данным определите энергию активации процесса окисления
стали 20Х3 во всем интервале температур. Объясните полученные результаты.
t, ºC
400
450
500
550
600
650
700
750
Vкор, г/м2·час
0,33
0,54
0,81
1,15
1,78
2,82
4,46
6,75
t, ºC
800
850
900
950
1000
1050
1100
Vкор, г/м2·час
15,1
43,6
77,6
100
151
204
275
11
Вариант 6
1. Образец никеля площадью 100 см2 помещен в кислород при 800 ºС. Оцените по
10-балльной шкале коррозионную стойкость Ni в этих условиях, если за час образец поглотил 4,7 см3 кислорода.
2. По приведенным данным определите энергию активации процесса окисления
стали Ст3 во всем интервале температур. Объясните полученные результаты.
t, ºC
400
450
500
550
600
650
700
750
800
Vкор, г/м2·час
0,81 1,00 1,28 1,51 2,29 3,38 4,67 6,30 15,8
t, ºC
850
900
950
1000
1050
1100
Vкор, г/м2·час
39,8
112
174
282
457
630
3. Сравните защитные свойства пленок из оксидов вольфрама, используя: а) условие сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и кипения; в)
данные об удельной ионной и электронной проводимости.
Вариант 7
1. Сравните защитные свойства пленок из оксидов ниобия, используя: а) условие
сплошности, б) справочные данные об их температурах плавления и кипения, в)
данные об удельной ионной и электронной проводимости.
2. Оцените по 10-балльной шкале и сравните коррозионную стойкость никеля и
магния в кислороде при 550 ºС, если увеличение массы образцов составило 0,32 и
4,22 г/м2·ч, соответственно.
3. Определите режим коррозии металла в кислороде при 1000 К, если коэффициент
диффузии кислорода в газовой фазе 0,36 см2/с, градиент концентрации кислорода в
диффузионном слое 3,2·10-4 г/см4, константа скорости химической реакции зависит
12
от температуры по уравнению lg (k, см/с) = -3 830/T + 4,15, а коэффициент диффузии в пленке толщиной 50 нм равен 4,4·10-11 см2/с.
Вариант 8
1. Сравните защитные свойства пленок из оксидов осмия, используя: а) условие
сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и кипения; в)
данные об удельной ионной и электронной проводимости.
2. Оцените по 10-балльной шкале и сравните коррозионную стойкость сталей У6 и
ШХ при 800 ºС на воздухе, если привес образцов составил в первом случае 4 мг/см2
за 5 часов, а во втором - 2,5 г/дм2 за 4 часа.
3. Увеличение массы образца Ni при его коррозии в воздухе составило 0,32 г/м2·ч
при 550 ºС. Принимая во внимание параболический закон роста пленки (Δm2 = kt) и
энергию активации процесса 188 370 Дж/моль, оцените время, за которое полностью окислится пластинка никеля толщиной 0,3 мм при температуре 1000 К.
Вариант 9
1. Сравните защитные свойства пленок из оксидов церия, используя: а) условие
сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и кипения; в)
данные об удельной ионной и электронной проводимости.
2. Сталь состава 0,15 % С, 0,35 % Mn, 0,2 % Si помещена в чистый сероводород при
340 ºС. Оцените по 10-балльной шкале ее коррозионную стойкость, если при коррозии образца площадью 100 см2 за 1000 минут в системе образовалось 1,64 л водорода.
3. По данным о привесе образца стали в чистом сероводороде при 250 ºС определите закон роста пленки FeS и сделайте выводы о режиме процесса. Плотность FeS =
3
= 5,6 г/см .
Время, мин
Привес образца, мг/см2
90
180
270
360
450
540
7,20
13,4
16,7
21,5
25,5
27,0
13
Вариант 10
1. Сравните защитные свойства пленок из оксидов марганца, используя: а) условие
сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и кипения; в)
данные об удельной ионной и электронной проводимости.
2. Оцените и сравните по 10-балльной шкале коррозионную стойкость при 800 ºС
на воздухе армко-железа и стали 3, если для первого образца прирост массы за 100
минут составил 200 г/м2 , а для второго – 150 мг/см2.
3. При 800 ºС удельный привес медного образца на воздухе составил 11,3 мг/см2 за
4 часа. Исходя из параболической зависимости привеса от времени (Δm2 = kt) определите толщину пленки Cu2O на металле через 10 часов с начала выдержки. Мольный объем оксида равен 23,1 см3 .
Вариант 11
1. Сравните защитные свойства оксидных пленок, образующихся на титане, используя: а) условие сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и
кипения; в) данные об удельной ионной и электронной проводимости.
2. Толщина пленки при окислении железа в воздухе при температуре 300 ºС изменяется со временем по закону: h = 53 + 17lg t (мкм), где t – время в минутах. Определите истинную и среднюю скорость окисления железа через час, месяц, год.
3. По приведенным данным определите закон роста оксидной пленки на цинке в
воздухе при 390 ºС. Сделайте вывод о режиме процесса. Плотность оксида ZnO =
=5,6 г/см3.
Время, час
Прирост массы, мг/см2
2
4
6
8
10
0,146
0,218
0,259
0,291
0,316
Вариант 12
1. Сравните защитные свойства оксидных пленок, образующихся на свинце, используя: а) условие сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и кипения; в) данные об удельной ионной и электронной проводимости.
14
2. Увеличение массы образца кальция при 500 ºС на воздухе составило 96 г/м2 за
300 минут. Оцените коррозионную стойкость кальция в этих условиях по десятибалльной шкале.
3. Зависимость «привес образца магния – время» при окислении в воздухе имеет
линейный характер, а скорости окисления составляют: при 748 К – 3,36·10-9 г/см2·с,
при 848 К – 1,64·10-7 г/см2·с. Определите толщину оксидной пленки на магнии после часовой выдержки на воздухе при 800 К.
Вариант 13
1. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Ni на воздухе при температуре 610 ºС. Образец металла с площадью поверхности 390 см2 весил до испытания 12,1314 г. После 178-часового окисления на воздухе при заданной температуре он весил 12,1377 г.
2. По приведенным данным определите среднюю и истинную скорости коррозии
латуни при 775 ºС на воздухе через 0,5, 1 и 5 часов.
Время, ч
0,5
1
2
3
4
5
6
Прирост массы, г/м2
5,2
6,1
7,2
7,9
8,4
8,7
9,0
3. При стационарном режиме окисления металла в диффузионной области скорость
коррозии возросла на 350 % при увеличении температуры от 1200 К до 1400 К. Рассчитайте среднюю энергию активации процесса диффузии в оксидной пленке.
Вариант 14
1. Сравните защитные свойства оксидных пленок, образующихся на ванадии, используя: а) условие сплошности; б) справочные данные об их температурах плавления и кипения; в) данные об удельной ионной и электронной проводимости.
2. Оцените по 10-балльной шкале и сравните коррозионную стойкость стали 20Х3
при 400, 700 и 1000 ºС на воздухе, если увеличение веса за первый час окисления
составило 0,33; 4,46 и 151 г/м2, соответственно.
15
3.Кинетика окисления цинка при 673 К характеризуется следующими данными.
Определите закон роста пленки и лимитирующую стадию процесса. Плотность ZnO
принять равной 5,6 г/см3.
Время, ч
0
12,5
25
50
100
150
200
Прирост массы, мг/см2
0
0,22
0,31
0,44
0,62
0,76
0,88
Вариант 15
1. Рассчитайте коэффициент пропорциональности в квадратно-параболическом законе роста оксидной пленки на меди при 1000 ºС и P = 100 мм рт.ст. Медь окисляется в соответствии с реакцией: 2Cu + 1/2O2 = Cu2O. Доля ионной проводимости
оксида меди ti = 4·10-4, удельная электропроводность æ = 4,8 Ом-1·см-1.
2. Оцените по 10-балльной шкале и сравните коррозионную стойкость электролитического железа и стали 20Х3 на воздухе при 800 ºС, если прирост массы для них
составил 112 и 15,1 г/м2·ч соответственно.
3. На поверхности магния образуется незащитная пористая оксидная пленка. По
данным о константе скорости окисления Mg в чистом кислороде, г/см2·с: km =
=1,7·106·exp (-25 000/T) определите, за какое время полностью окислится образец
магния толщиной 2 мм при 500 ºС.
Вариант 16
1. Как изменится режим окисления металла на воздухе при увеличении температуры от 300 К до 1500 К, если коэффициент диффузии кислорода в газовой фазе DГ =
= 2,86·10-6T1,7 см2/с, толщина диффузионного слоя в газе равна 0,01 см, константа
скорости химической реакции зависит от температуры в соответствии с уравнением
lg (kх,см/с)= - 3 830/T + 4,15; а коэффициент диффузии в оксидной пленке толщиной
75 нм выражается уравнением DО=7,3·10-5·exp (-16 600/T).
2. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Cr на воздухе при температуре 460 ºС. Образец металла площадью поверхности 95 см2 весил до испыта16
ния 37,5419 г. После 55-часового окисления на воздухе при заданной температуре
он весил 37,5478 г. Металл окисляется до Cr2O3.
3. По данным о привесе образца стали в воздухе при 640 ºС определите закон роста
пленки FeО и сделайте выводы о режиме процесса. Плотность FeO = 5,8 г/см3.
Время, мин
2
Привес образца, мг/см
90
180
270
360
480
540
600
660
690
13,7
20
38,9 55,8 66,8 76,3
85
94
97
Вариант 17
1. Оцените по десятибалльной шкале коррозионную стойкость Ni на воздухе при
температуре 460 ºС. Образец металла с площадью поверхности 871 см2 весил до испытания 17,8415 г. После 150-часового окисления на воздухе при заданной температуре он весил 17,8487 г.
2. Алюминий помещен в атмосферу хлора при 823 К. Глубина коррозионного слоя
изменяется со временем следующим образом.
τ, с
9·102
5,4·103
1,1·104
3,6·104
h, мм
0,24
0,82
1,35
2,50
Найдите закон роста пленки AlCl3 и определите толщину пленки через сутки и через месяц.
3. Коррозия железного образца на воздухе при 700 ºС сопровождается за 1 час
удельным привесом 38 г/м2. Энергия активации процесса равна 138,14 кДж/моль.
Учитывая параболический закон роста окалины, определите время, за которое полностью окислится железная пластинка толщиной 1 мм при 1000 ºС.
Вариант 18
1. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Co на воздухе при температуре 455 ºС. Образец металла площадью поверхности 810 см2 весил до испытания 7,3417 г. После 57-часового окисления на воздухе при заданной температуре
он весил 7,3495 г.
17
2. При температуре 572 ºС металлическое железо находится в равновесии с FeO и
Fe3O4, в присутствии которых энергия активации процесса окисления составляет
96,28 и 26,78 кДж/моль соответственно. Зная, что скорость окисления железа при
20 ºС равна 6·10-8 см/ч, а при 1000 ºС – 1,57·10-2 см/ч, определите при 572 ºС толщину оксида на железе через сутки окисления в предположении, что: а) образуется
FeO; б) образуется Fe3O4. Сравните с экспериментальной толщиной, мм: h2 =
=200·exp (-7 833/T)τ , где τ, ч.
3. Окисление железа описывается квадратичной параболой. Рассчитайте толщину
оксидной пленки на железном образце через 24 часа, 1 неделю, 1 месяц с начала
окисления, если за час она составила 15 нм.
Вариант 19
1. Медный образец площадью поверхности, равной 20 см2, после 2-часового окисления в кислороде при 700 ºС поглотил 13,6 см3 кислорода при нормальных условиях. Считая, что медь корродирует до Cu2O, оцените коррозионную стойкость меди
по 10-балльной шкале.
2. При часовой выдержке на воздухе толщина оксидного слоя на поверхности железа в зависимости от температуры изменяется следующим образом:
t, °С
75
100
150
175
200
h·108, см
11
22
48
73
122
Определите энергию активации процесса окисления и толщину пленки при температуре 250 ºС.
3. Прирост массы образца никеля в процессе окисления на воздухе при 1000 ºС
изменяется со временем следующим образом.
Время, ч
Привес образца, мг/см2
1
2
3
4
6,2
10,3
13,1
15,5
18
Определите закон роста защитной пленки (NiO) и сделайте вывод о режиме процесса. Плотность NiO принять равной 7,4 г/см3.
Вариант 20
1. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Zn на воздухе при температуре 400 ºС. Образец металла площадью поверхности 30 см2 весил до испытания 21,4261 г. После 180-часового окисления на воздухе при заданной температуре
он весил 21,4279 г.
2. При 800 °С удельный привес медного образца на воздухе составил 4 мг/см2ч.
Найдите толщину оксидной пленки Cu2O после 10 часов выдержки на воздухе при
600 °С, если энергия активации процесса окисления составляет 157,3 кДж/моль и
выполняется параболический закон роста пленки.
3. Серебро корродирует в атмосфере брома (T = 500 К, P = 170 мм.рт.ст.). Удельный
привес образца изменяется со временем следующим образом:
Время, с
Привес образца, мг/см2
1000
2000
3000
4000
6000
10
13,4
16,1
18,4
22,4
Определите закон изменения массы образца со временем и сделайте вывод о вероятном режиме процесса.
Вариант 21
1. Привес образца ниобия при окислении на воздухе, если значение температуры
составляет 1100 °С приведен ниже:
Время, ч
5
10
15
20
25
Привес образца, мг/см2
45
80
100
118
130
Оцените количество ниобия, которое может окислиться за 100 часов при этой температуре, считая, что металл окисляется до NbO2.
19
2. Зависимость «привес образца металла – время» при окислении на воздухе имеет
квадратно-параболический характер. При 900 °С за первый час привес составил
0,014 г/см2, а при 1100° С – 0,16 г/см2. Определите время, за которое полностью
окислится пластинка толщиной 2 мм при температуре 1000 °С. Плотность металла
равна 7 г/см3.
3. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Cu на воздухе при температуре 500 °С. Образец металла площадью поверхности 42 см2 весил до испытания 29,3274 г. После 150-часового окисления на воздухе при заданной температуре
он весил 29,3298 г. Продукт окисления – Сu2O.
Вариант 22
1. Прирост массы образца никеля (г/см2) в зависимости от времени описывается
уравнением ∆m2 = 0,032·exp (-188 000/RT)τ, где τ – время, с. На какую глубину проникнет коррозия за год при 1000 °С?
2. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Fe на воздухе при температуре 570 °С. Образец металла площадью поверхности 67 см2 весил до испытания 24,1281 г. После 84-часового окисления на воздухе при заданной температуре
он весил 24,8972 г.
3. Коррозия медного образца на воздухе при 750 °С сопровождается за 1 час удельным привесом 27 г/м2. Энергия активации процесса равна 112,5 кДж/моль. Учитывая параболический закон роста окалины, определите время, за которое полностью
окислится медная пластинка толщиной 3 мм при 700 °С.
Вариант 23
1. Окисление меди описывается квадратичной параболой. Рассчитайте толщину
оксидной пленки на медном образце через 1 сутки, 1 неделю, 1 месяц от начала
окисления, если за 1 час она составила 7 мкм.
2. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Zn на воздухе при температуре 275 °С. Образец металла площадью поверхности 35 см2 весил до испыта20
ния 17,0134 г. После 41-часового окисления на воздухе при заданной температуре
он весил 17,9578 г. Металл окисляется до ZnO.
3. Прирост массы железного образца в процессе окисления на воздухе до FeO при
780 °С изменяется со временем следующим образом:
Время, ч
Привес образца, мг/см2
1
2
3
4
5
8,0
11,3
13,9
16,0
17,9
Определите закон роста защитной пленки и сделайте вывод о режиме процесса.
Плотность FeO = 5,8 г/см3.
Вариант 24
1. Оцените по 10-балльной шкале коррозионную стойкость Al на воздухе при температуре 400 °С. Образец металла площадью поверхности 52 см2 весил до испытания 25,0107 г. После 24-часового окисления на воздухе при заданной температуре
он весил 25,7951 г.
2. Коррозия образца кобальта на воздухе при 700 °С сопровождается за 1 час удельным привесом 15 г/м2. Энергия активации процесса равна 150 кДж/моль. Учитывая
параболический закон роста окалины, оцените время, за которое полностью окислится кобальтовая пластинка толщиной 1 мм при 900 °С. Продукт коррозии – СоО.
3. Удельный прирост массы образца железа (г/см2) в зависимости от времени описывается квадратно-параболическим уравнением Δm2 = 0,37·exp (-138 000/RT)τ, (где
τ – время, с). На какую глубину проникнет коррозия за год при 600 °С, если продуктом коррозии является FeO?
21
ЗАДАНИЕ 3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА ОТ НЕЕ
Вариант 1
1. Стационарный потенциал железа в 1-нормальном растворе серной кислоты составляет -0,82 В относительно 0,1-нормального медно-сульфатного электрода. Коэффициенты в уравнении Тафеля (ŋ=b·lg(i/i0 )) для катодного процесса b = -0,15 В,
i0 = 10-2 А/м2. Какова толщина слоя железа, который удаляется с гладкой поверхности электрода за 1 час? Железо окисляется до двухвалентных ионов.
2. Электролитическое цинкование деталей осуществлялось в течение 22 минут в
цианистом электролите при плотности тока 3,0 А/дм2 со средним выходом по току
цинка 85 %. Сколько цинка осаждается на детали поверхностью 2,7 дм2 за время
процесса? Какова при этом средняя толщина цинкового покрытия?
Вариант 2
1. В железной полосе площадью 7430 см2 находится 50 медных заклепок, каждая из
которых имеет площадь поверхности 3,2 см2 . Полоса погружена в аэрируемый раствор с высокой электропроводностью, в котором железо, не соединенное с другим
металлом, корродирует со скоростью 0,165 мм/год. Какова скорость коррозии железной полосы? Какой ток нужно пропускать для обеспечения полной катодной защиты железа? Допустить, что катодный процесс протекает в режиме предельного
тока диффузии по кислороду, а растворения меди не происходит.
2. Электролитическое осаждение цинкового покрытия толщиной 18 мкм производится в сульфатном электролите при катодной плотности тока 2,0 А/дм2 и выходе
по току 98 %. Определите продолжительность процесса цинкования.
Вариант 3
1. Определите стационарный потенциал и скорость коррозии цинка в 1-нормальном
растворе HCl. Принять, что суммарные площади анодных и катодных участков равны. Угловые коэффициенты наклона (b) тафелевских зависимостей
ŋ
= b·lg(i/i0 )
22
равны ± 0,1 В, плотности тока обмена (i0 ) цинка и выделения водорода на цинке
равны 0,1 и 1·10-4 А/м2, соответственно. Принять, что аZn2+ = 0,1.
2. Расход электроэнергии при электролитическом нанесении слоя серебра толщи2
ной 32 мкм на поверхность изделия площадью 530 см составил 0,023 кВт·час. Напряжение равно 4 В. Определите выход серебра по току.
Вариант 4
1. При катодной поляризации железного электрода стационарный потенциал составляет -0,916 В относительно 1-нормального каломельного электрода. Величина
рН электролита равна 4,0. Каково значение перенапряжения водорода?
2. Рассчитайте расход электроэнергии (кВт·ч) при электролитическом нанесении
слоя Zn толщиной 90 мкм на поверхность стального изделия площадью 540 см2.
Выход по току равен 94 %. Напряжение равно 5,5 В.
Вариант 5
1. В медной полосе площадью 5000 см2 находится 40 железных заклепок, каждая из
которых имеет площадь поверхности 4 см2 . Полоса погружена в аэрируемый раствор с высокой электропроводностью, в котором железо, не соединенное с другим
металлом, корродирует со скоростью 0,165 мм/год. Какова скорость коррозии железных заклепок? Какой ток нужно пропускать для обеспечения полной катодной
защиты железа? Допустить, что катодный процесс протекает в режиме предельного
тока диффузии по кислороду, а растворения меди не происходит.
2. Расход электроэнергии при электролитическом нанесении слоя кадмия на поверхность стального изделия, площадью 900 см2 составил 0,18 кВт·ч. Выход по току
равен 97 %. Напряжение на электролизере 8,5 В. Определите толщину нанесенного
покрытия.
Вариант 6
1. Вода, поступающая в стальной трубопровод со скоростью 40 л/мин, содержит
5,5 мл/л О2 (при 25 ºС, Р = 0,1 МПа). Вода, выходящая из трубопровода, содержит
0,15 мл/л О2. Рассчитайте скорость коррозии (г/м2·час) и необходимую плотность
23
тока при катодной защите (А/м2), принимая, что коррозия полностью протекает на
нагретом участке трубопровода площадью 30 м2 с образованием Fe2O3. Допустить,
что катодный процесс протекает в режиме предельного тока диффузии по кислороду.
2. Рассчитайте расход электроэнергии (кВт·ч) при электролитическом нанесении
слоя Ag толщиной 29 мкм на поверхность стального изделия площадью 295 см2.
Выход по току равен 96 %. Напряжение равно 4,0 В.
Вариант 7
1. Сколько миллилитров Н2 выделяется с 1 м2 стальной поверхности за сутки, если
ее потенциал на 0,1 В отрицательнее критического потенциала катодной защиты.
рН = 9,5; перенапряжение (ŋ) водорода на стали равно
ŋ = -0,105·lg(i/10-7 ), где |ŋ|,
В; |i|, А/см2. На поверхности стали образуется пленка Fe(OH)2.
2. Рассчитайте продолжительность электролитического нанесения слоя Sn толщиной 33 мкм на поверхность стального изделия площадью 145 см2, если сила тока
составляет 4,6 А, а выход по току равен 89 %.
Вариант 8
1. Медная пластина с общей открытой поверхностью 300 см2 контактирует с железной пластиной, имеющей поверхность в 50 см2 . Пластины погружены в морскую
воду. Какой ток должен протекать через пару металлов для того, чтобы предотвратить коррозию железа? Скорость коррозии в морской воде железа, не соединенного
с другими металлами, равна 0,13 мм/год. Катодный процесс протекает в режиме
предельного тока диффузии по кислороду.
2. Рассчитайте расход электроэнергии (кВт·ч) при электролитическом нанесении
слоя Cr толщиной 80 мкм на поверхность стального изделия площадью 890 см2.
Выход по току равен 92 %. Напряжение равно 2,5 В.
Вариант 9
1. Скорость коррозии железной детали в деаэрированном растворе соляной кислоты
(рН = 3) составляет 3 г/м2·сут. Рассчитайте стационарный потенциал железа в этом
24
растворе относительно 0,1-нормального каломельного электрода (φ0 = 0,268 В). Известны коэффициенты в уравнении Тафеля (ŋ = b·lg (i/i0)) для катодного процесса:
b = -0,15 В, i0 = 10-2 А/м2.
2. Рассчитайте расход электроэнергии (кВт·ч) при электролитическом нанесении
слоя Pb толщиной 54 мкм на поверхность стального изделия площадью 598 см2.
Выход по току равен 96 %. Напряжение равно 6,4 В.
Вариант 10
1. Потенциал катода, на котором идет разряд ионов Н2, составляет -0,92 В относи0
тельно хлорсеребряного электрода (φ =0,222 В) в 0,01-нормальном растворе KCl
при 25 ºС. Каково значение потенциала катода по стандартной водородной шкале?
2. Расход электроэнергии при электролитическом нанесении слоя хрома из раствора
CrO3 на поверхность стального изделия площадью 345 см2 составил 0,14 кВт·ч. Выход по току равен 98 %. Напряжение на электролизере 1,5 В. Определите толщину
нанесенного покрытия.
Вариант 11
1. Рассчитайте давление водорода, необходимое для подавления коррозии железа в
деаэрированной воде с Fe(OH)2 в качестве продукта коррозии (произведение растворимости Fe(OH)2 равно 1,8·10-15). рН = 9,5.
2. Рассчитайте продолжительность электролитического нанесения слоя никеля
толщиной 12 мкм на поверхность стального изделия площадью 550 см2, если сила
тока составляет 5,4 А, а выход по току равен 91 %.
Вариант 12
1. Сколько миллилитров водорода (при стандартных условиях) выделяется за сутки
с 1 м2 стальной поверхности, контактирующей с водой, если потенциал стали равен
критическому потенциалу катодной защиты Е = -0,59 В? Перенапряжение (ŋ) водорода на стали равно ŋ = -0,105·lg (i/10-7), где, |ŋ|, В; |i|, А/см2. рН=9,5.
25
2. Рассчитайте расход электроэнергии (кВт·ч) при электролитическом нанесении
слоя Cd толщиной 25 мкм на поверхность стального изделия площадью 100 см2.
Выход по току равен 97 %. Напряжение равно 4,5 В.
Вариант 13
1. Рассчитайте давление водорода, необходимое для подавления коррозии железа в
0,1-моляльном растворе FeCl2 с рН = 3.
2. Расход электроэнергии при электролитическом нанесении слоя серебра на поверхность стального изделия площадью 941 см2 составил 0,05 кВт·ч. Выход по току
равен 96 %. Напряжение на электролизере 5,5 В. Определите толщину нанесенного
покрытия.
Вариант 14
1. При выделении водорода на ртутном электроде в 0,01-нормальном растворе HCl
при потенциале φ = -1,133 В относительно стандартного водородного электрода ток
равен 601 мкА, а при φ = -1,342 В ток равен 0,038 А. Площадь электрода 1,2 см2.
Определите постоянные a и b в уравнении Тафеля (t= 25 ºС): ŋ = а + b·lg (i). Вкладом в величину тока процессов с участием ртути пренебречь.
2. Определите продолжительность электролитического осаждения слоя меди толщиной 25 мкм: а) при плотности тока i = 3 А/дм2 и выходе по току 75 %; б) при i =
=200 А/м2 и выходе по току 99 %.
Вариант 15
1. В медной емкости с разбавленным раствором H2SO4 (рН = 6) создано давление
водорода в 0,1 МПа. Рассчитайте максимально возможное содержание в кислоте
ионов Cu2+ (моль/л). Чему будет равно это значение при уменьшении парциального
давления водорода до 1·10-5 МПа?
2. Конвейерный автомат электролитического лужения холоднокатаной стальной
ленты работает с хлоридным (на основе SnCl2) электролитом при катодной плотности тока 40 А/дм2 и выходе по току 90 %. Лента, проходящая через автомат со ско-
26
ростью 8 м/с, покрывается слоем олова толщиной 1 мкм. Определите длину рабочей
части ванны лужения (равную длине одновременно покрываемой части ленты).
Вариант 16
1. Рассчитайте минимальное значение потенциала (относительно нормального ка-
ломельного электрода), до которого необходимо деполяризовать медную деталь в
0,1-моляльном растворе CuSO4 для полной катодной защиты.
2. При электролизе раствора, содержащего соли Na2SnO3 и Na2Zn(CN)4, на детали
осадилось 0,57 г оловянно-цинкового сплава (71 мас.% Sn и 29 мас.% Zn). Ток во
время процесса составлял 1,3 А, время электролиза – 31 мин. Каков выход по току
сплава (В = Qт·100/Qф)?
Вариант 17
1. Определите, будет ли медь корродировать в деаэрированном растворе CuSO4 с
образованием Cu2+ (активность 0,1) и Н2 (Р = 0,1 МПа) при рН = 0?
2. За 45 минут процесса при использовании аммонийно-хлоридного электролита на
детали осадилось 1,22 г сплава, содержащего 19 мас.% никеля и 81 мас.% цинка.
Сила тока составляла 1,45 А. Рассчитайте выход по току полученного сплава
(В=Qт·100/Qф )?
Вариант 18
1. Определите, будет ли серебро, погруженное в 0,1- моляльный раствор CuCl2, корродировать с образованием твердого AgCl. Каков потенциал электрода?
2. Электролизом раствора, содержащего Pb(BF4)2 и Sn(BF4)2, на деталях получено
покрытие толщиной 8 мкм из сплава (50 мас.% Pb, 50 мас.% Sn). Катодная плотность тока при осаждении 1 А/дм2 , выход по току сплава близок к 100 %. Определите продолжительность электролиза, если плотность покрытия равна 8,7 г/см3.
Вариант 19
1. Железо корродирует в морской воде со скоростью 2,5 г/м2·сут. Рассчитайте минимальную начальную плотность тока (А/м2), необходимую для полной катодной
27
защиты. Принять, что коррозия идет с кислородной деполяризацией в режиме предельного тока диффузии по кислороду.
2. За 30 минут анодирования алюминиевой детали при плотности тока 1,2 А/дм2 получена оксидная пленка (Al2O3) толщиной 6 мкм с пористостью около 14 %. Рассчитайте выход по току при оксидировании, если плотность беспористого Al2O3
равна 3,85 г/см3.
Вариант 20
1. Блуждающий ток силой в 0,7 А проходит через подземный участок стальной трубы, имеющей диаметр 50,8 мм и длину 0,61 м. Какова начальная скорость коррозии
(мм/год), обусловленная этим током?
2. Анодную полировку медных и деталей осуществляют в растворе ортофосфорной
кислоты при плотности тока 1,6 А/дм2 , продолжительности процесса 12 минут и
среднем выходе по току для растворения меди 95 %. Какова толщина слоя меди,
удаленного за время ее анодной полировки?
Вариант 21
1. Рассчитайте константу равновесия реакции Cu + Cu2+ = 2Cu+ при 25 ºС. Ион какой валентности преобладает при анодном растворении меди в условиях равновесия между ионами и металлом?
Cu2+ + 2e = Cu
E0 = +0,337 B;
Cu+ + e = Cu
E0 = +0,521 B.
2. За 22,5 минуты анодного травления стальных деталей (перед нанесением защитного никелевого покрытия) при плотности тока 2,0 А/дм2 с поверхности деталей
снят слой стали толщиной 6 мкм. Какая доля анодного тока израсходована на электрохимическое растворение стали? Расчет вести на трехвалентное железо. Химическим растворением стали и наличием в ней углерода пренебречь.
Вариант 22
1. Рассчитайте минимальное значение, до которого нужно сместить потенциал цинка в воде по отношению к насыщенному медно-сульфатному электроду сравнения,
28
для достижения полной катодной защиты. Принять, что продуктом коррозии является Zn(OH)2 (произведение растворимости Zn(OH)2 равно 4,5·10-17).
2. При электролитическом кадмировании детали площадью 1,4 дм2 за 32 минуты
получено кадмиевое покрытие толщиной 18 мкм. При этом на катоде выделилось
37,8 мл Н2 при нормальных условиях. Определите выход по току кадмия, силу тока
при кадмировании детали.
Вариант 23
1. Рассчитайте константу равновесия реакции Cr + 2Cr3+ = 3Cr2+ при 25 ºС. Ион какой валентности преобладает при анодном растворении хрома?
Cr2+ + 2e = Cr
E0 = -0,91 B;
Cr3+ + 3e = Cr
E0 = -0,7 B.
2. На цинковых анодах лабораторного электролизера при цинковании за время опыта выделилось 8,2 мл кислорода при общей плотности тока 8 А/дм2. На платиновом
аноде последовательно включенного газового кулонометра с щелочным электролитом за то же время выделилось 56,9 мл кислорода. Определите: а) анодный выход
по току для растворения цинка; б) парциальные плотности тока процессов ионизации цинка и выделения кислорода; в) скорость растворения цинкового анода.
Вариант 24
1. Цинк погрузили в раствор CuCl2. Какая реакция при этом протекает, и при каком
соотношении активностей aZn2+ /aCu2+ реакция прекратится?
2. Сколько времени необходимо для нанесения на поверхность детали никелевого
покрытия толщиной 3 мкм из раствора NiCl2, если катодный выход по току никеля
96 %, а осаждение проводилось при плотности тока i = 4 А/дм2?
29
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Равдель А.А. Краткий справочник физико-химических величин / под ред.
А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. Л.: Химия, 1983. 232с.
2. Зефиров А.П. Термодинамические свойства неорганических веществ: справ.
/ под ред. А.П. Зефирова. М.: Атомиздат, 1965. 460 с.
3. Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов/ Е.А.Казачков, М.:
Металлургия, 1988. 288 с.
4. Жук Н.П. Курс теории коррозии металлов / Н.П.Жук, М.: Металлургия,
1976. 472 с.
5. Улиг Г.Г. Коррозия и борьба с ней: пер. с англ. / Г.Г.Улиг, Р.У.Реви, под ред.
А.М. Сухотина. Л.: Химия, 1989. 455 с.
6. Кубышевский О. Металлургическая термохимия / О. Кубашевский, С. Олкокк,
М.: Металлургия, 1982. 392 с.
30
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НЕКОТОРЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ */2/
Вещество
Ir
Nb
Pd
Al2S3
IrO2
MoO2
NbO
NbO2
Nb2O5
PdO
ΔН0298,
кДж/моль
0
0
0
-724
-184
-548
-406
-791
-1 906
-88
S0298,
Дж/моль·К
Ср=a+b·T+c`·T-2, Дж/моль·К
a
b·103
c`·10-5
23,3
5,95
23,7
4,02
24,3
5,78
38,4
63,6
67,8
12,6
-13,0
40,2
18,4
71,6
6,7
-11,7
91,6
118,0
13,8
59,5
-
36,4
34,8
37,3
96,3
66,6
60,7
50,0
53,0
137,0
38,1
Примечание. * Свойства некоторых неорганических веществ, не вошедших в справ. /1/.
Приложение 2
КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ ΔG0=M+N·T
ДЛЯ РЕАКЦИЙ ОБРАЗОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ
xМе + y/2O2 = MexOy
Металл
Cr
Zr
Fe
Al
Ni
Mn
Mn
Ce
Co
Co
Cu
Cu
Mo
Mo
Оксид
Cr2O3
ZrO2
Fe2O3
Al2O3
NiO
Mn2O3
MnO
CeO2
CoO
Co3O4
CuO
Cu2O
MoO2
MoO3
M, Дж
-1 110 884
-1 092 754
-814 374
-1 687 909
-234 503
-959 070
-385 186
-1 084 381
-237 308
-957 940
-159 852
-168 519
-584 435
-742 194
N, Дж/К
247,48
183,80
248,82
325,15
85,28
259,54
73,73
211,98
72,72
457,24
91,02
71,3
170,6
247,1
31
Окончание прил. 2
xМе + y/2O2 = MexOy
Металл
Nb
Nb
Nb
Pb
Pb
Ti
V
V
V
W
W
Zn
Оксид
NbO
NbO2
Nb2O5
PbO
PbO2
TiO2
V2O3
V2O5
VO2
WO2
WO3
ZnO
M, Дж
-402 067
-773 302
-1 874 539
-218 676
-27 256
-939 535
-1 231 129
-1 464 417
-706 732
-585 440
-837 821
-493 666
N, Дж/К
81,1
160,2
410,9
97,8
193,8
175,2
239,6
325,3
155,4
171,9
245,7
204,0
xМе+y/2S2=MexSy
Металл
Ag
Al
Ca
Cu
Cu
Fe
Mn
Mo
Ni
Pbж
Сульфид
Ag2S
Al2S3
CaS
Cu2S
CuS
FeS
MnS
MoS2
NiS
PbS
M, Дж
-161 359
-723 900
-584 471
-140 802
-115 681
-150 350
-296 719
-397 746
-146 454
-163 285
N, Дж/К
168,7
96,3
130,9
43,38
76,12
52,58
76,69
182,13
72,01
88,09
В+1/2О2=ВО
Газвосстановитель (В)
Газ-окислитель
(ВО)
СО
Н2
Н2
СО2
Н2О
Н2S
M, Дж
-282 695
-246 115
-91 691
N, Дж/К
87,58
54,12
50,62
32
Приложение 3
ПЛОТНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
ρ, г/см3,
при t=25º
C
10,5
2,7
19,3
3,76
1,75
9,8
1,54
8,65
6,2
8,84
7,19
8,96
7,87
22,4
1,74
7,44
10,2
Металл
Ag - серебро
Al – алюминий
Au – золото
Ba – барий
Be – бериллий
Bi – висмут
Ca – кальций
Cd – кадмий
Ce – церий
Co – кобальт
Cr – хром
Cu – медь
Fe – железо
Ir – иридий
Mg – магний
Mn – марганец
Mo – молибден
Tпл,º С
960
660
1 063
710
1 285
270
851
321
920
1 493
1 890
1 083
1 539
2 450
651
1 244
2 620
Металл
Nb – ниобий
Ni – никель
Os – осмий
Pb – свинец
Pd – палладий
Pt – платина
Re – рений
Rh – родий
Sc – скандий
Sn – олово
Sr – стронций
Ta – тантал
Ti – титан
V – ванадий
W – вольфрам
Zn – цинк
Zr – цирконий
ρ, г/см3,
при t=25º
C
8,6
8,9
22,5
11,3
12,0
21,5
21,0
12,5
3,0
7,3
2,6
16,6
4,5
6,1
19,3
7,1
6,4
Tпл,º С
2 500
1 453
3 030
327
1 554
1 772
3 180
1 960
1 539
232
770
3 000
1 665
1 900
3 400
420
1 852
Приложение 4
ПЛОТНОСТИ, ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ, КИПЕНИЯ (ВОЗГОНКИ) И УДЕЛЬНЫЕ
СОПРОТИВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ОКСИДОВ
Оксид
Ce2O3
CeO2
CoO
Co3O4
Co2O3
Cr2O3
CrO3
CrO2
Cu2O
CuO
FeO
Fe3O4
Fe2O3
Плотность,
г/см3
Температура
плавления, 0С
Температура
кипения, 0С
6,95
7,13
6,20
6,07
5,18
5,21
2,70
–
5,95
6,40
5,87
5,20
5,24
1690
2600
1810
967
895
2330
200
–
1240
1336
1370
1590
1350
3227
–
2627
разлагается
разлагается
3000
727
–
–
–
2512
2623
1562
Удельное электросопротивление, Ом·м
(при Т, К)
2·107 (293)
10 000(770) и 650(1073)
106 (293)
102 (293)
–
3
1,3·10 (623)
–
5·10-5 (513)
106 (293)
1-10 (293)
1,6·10-3 (873)
0,13 (873)
62,4 (873)
33
Окончание прил. 4
Оксид
Плотность,
г/см3
Температура
плавления, 0С
Температура
кипения, 0С
5,44
4,70
4,95
5,03
7,26
5,98
4,95
7,91
4,91
9,53
9,10
9,38
5,23
4,24
4,87
4,34
3,36
14,8
11,4
6,47
1 785
1 560
1 347
847
1 940
2 080
1 490
650
40
886
500
290
1 875
1 870
1 970
1 545
670
–
1 570
1 470
3127
2627
разлагается
разлагается
разлагается
3527
2927
разлагается
130
1472
разлагается
разлагается
–
2927
3027
3027
2052
1852
1850
–
MnO
Mn3O4
Mn2O3
MnO2
NbO
NbO2
Nb2O5
OsO2
OsO4
PbO
Pb3O4
PbO2
TiO
TiO2
V2O3
VO2
V2O5
W3O
WO2
WO3
Удельное электросопротивление, Ом·м
(при Т, К)
108 (293)
1013 (293)
–
–
–
–
-2
8·10 (1473)
–
–
107 (293)
–
10-4 (273)
310 (400)
3·105 (773)
5·10-5 (293)
10,7 (293)
0,3 (293)
–
–
3
2·10 (293)
Приложение 5
ДЕСЯТИБАЛЛЬНАЯ ШКАЛА КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОВ
Группа стойкости
1. Совершенно стойкие
2. Весьма стойкие
3. Стойкие
4. Пониженно-стойкие
5. Малостойкие
6. Нестойкие
Глубинный показатель, мм/год
Менее 0,001
0,001 – 0,005
0,005 – 0,01
0,01 – 0,05
0,05 – 0,1
0,1 – 0,5
0,5 – 1
1–5
5 – 10
Свыше 10
Балл
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
34
Приложение 6
СТАНДАРТНЫЕ ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ НЕКОТОРЫХ СИСТЕМ
В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
№ пп
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Электрод
Al , Al
Mn2+, Mn
Zn2+, Zn
Fe2+, Fe
Ni2+, Ni
Sn2+, Sn
Pb2+ , Pb
Cu2+, Cu
Ag+, Ag
H+, H2
O2, OHFe, Fe(OH)2
Zn, Zn(OH)2
Ag, AgCl
Hg, Hg2Cl2
3+
φо, В
Реакция
3+
Al + 3e = Al
Mn2++2e = Mn
Zn2++2e = Zn
Fe2++2e = Fe
Ni2++2e = Ni
Sn2++2e = Sn
Pb2+ +2e = Pb
Cu2++2e = Cu
Ag++e = Ag
H++2e = H2
O2+2H2O+4e = 4OHFe(OH)2+2e = Fe + 2OHZn(OH)2+2e = Zn + 2OHAgCl+e = Ag +ClHg2Cl2+2e = 2Hg + 2Cl-
-1,66
-1,17
-0,76
-0,44
-0,25
-0,136
-0,126
+0,337
+0,799
0,000
+0,401
-0,877
-1,245
+0,222
+0,268
Приложение 7
СРЕДНИЕ ИОННЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ АКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ
В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ /1/
Электролит
CuCl2
CuSO4
FeCl2
HCl
H2SO4
KCl
NaCl
SnCl2
ZnCl2
ZnSO4
0,001
Концентрация, m (моль/кг воды)
0,002 0,005 0,01
0,02
0,05
0,1
0,2
1,0
0.888
0.74
0,89
0,965
0,830
0,965
0,965
0,809
0,88
0,700
0.849
0,86
0,952
0,757
0,952
0,952
0,716
0,84
0,608
0.508
0.154
0,52
0,796
0,265
0,770
0,778
0,233
0,515
0,150
0.455
0.104
0,47
0,767
0,209
0,718
0,735
0,462
0,104
0.417
0.043
0,51
0,809
0,132
0,604
0,657
0,339
0,043
0.783
0.573
0,80
0,928
0,639
0,927
0,928
0,624
0,77
0,477
0.723
0.438
0,75
0,904
0,544
0,902
0,903
0,512
0,71
0,387
0.659
0.317
0,70
0,875
0,453
0,869
0,872
0,398
0,64
0,298
0.577
0.217
0,62
0,830
0,340
0,816
0,822
0,283
0,56
0,202
35
Учебное издание
Коррозия и защита металлов
Составители: Ватолин Анатолий Николаевич,
Рогачев Владимир Васильевич
Редактор И.В. Меркурьева
Компьютерная верстка В.В. Рогачева
ИД № 06263 от 12.11.2001
Подписано в печать 07.05.07
Бумага писчая
Плоская печать
Уч.-изд.л. 1,6
Тираж 100
Формат 60×84 1/16
Усл.печ.л. 2,09
Заказ
Цена «С»
Редакционно-издательский отдел УГТУ-УПИ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
rio@mail. ustu. ru
Ризография НИЧ УГТУ-УПИ,
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
36