Общие вопросы пайки — Производство радиоаппаратуры

1 ─ Стеклянная колба для раствора; 2 ─ раствор для испытаний; 3 ─ крышка; 4 ─ стеклянная подвеска; 5 ─ образец

Образцы металлов,
размерами 40·20·(1…5) мм с отверстием,
зачищают наждачной бумагой или при
необходимости напильником. Измеряют
штангенциркулем (или линейкой) их размеры
с точностью до 0,1 мм, обезжиривают
органическим растворителем (ацетоном,
бензином, керосином) и взвешивают на
аналитических весах с точностью до
0,0002
г.

Рисунок 3 ─
Химическая ячейка для определения
коррозии
металлов в щелочных и
нейтральных средах

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

Образцы выдерживают
в течение 1,5 часа, после чего их извлекают
из растворов, промывают водой (желательно
дистиллированной), протирают мягкой
(карандашной) резинкой для удаления
шлама и продуктов коррозии. После этого
снова промывают водой, сушат фильтровальной
бумагой, затем на воздухе в течение 5–10
минут и взвешивают на аналитических
весах. Результаты измерений записывают
в табли-
цу 1.

Таблица 1 – Скорость
коррозии и коррозионная стойкость
металлов (сплавов) в растворах гидроксида
натрия и хлористого натрия
при
температуре опыта (t =… °С)

6 Необходимые приборы и материалы

1. Образцы 4─5
   различных металлов (сплавов) размерами

40·20·1 мм с отверстиями

6 мм
─ по 2 образца

2. Раствор Н2SO4
10 % -ный
─ 1 л

3. Раствор NaCl 10 %
-ный
─ 1 л

4. Раствор NaOH 5
%-ный
─ 1
л

5. Органический
растворитель (бензин, керосин,

ацетон или др.)

─ 0,5 л

6. Подвески для
металлов (стеклянные с крючками или

из металла
слабовзаимодействующего с используемой

средой 
2 мм)
─ 5 шт.

7. Наждачная бумага
─ лист 20·10
см

https://www.youtube.com/watch?v=upload

8. Фильтровальная
бумага ─ лист
20·10 см

9. Карандашная
резинка
─ 1 шт.

10. Химические
стаканы на 250 см3
и 100 см3

─
по 5 шт.

11. Штангенциркуль
с ценой деления 0,1 или 0,05 мм ─
4 шт.

12. Коррозиметр

─ 1 шт.

7 Задача

Металлические
образцы определенных размеров были
выдержаны в нейтральных растворах соли
и в растворах кислоты. Используя различные
варианты экспериментов определить
коррозиноную стойкость металлических
материалов в нейтральных и кислых
средах. Для этого провести ряд расчетов.

1. По результатам
испытаний образцов в нейтральном
растворе и в кислоте вычислить
отрицательные массовые и глубинные
показатели коррозии.

2. Для испытания
образцов в растворе кислоты, кроме
указанных выше показателей коррозии,
рассчитать объёмные показатели коррозии.
По значениям объёмного показателя для
отдельных измерений вычислить его
среднее значение с указанием абсолютного
разброса.

3. Построить
график зависимости объёма выделившегося
водорода, приведенного к нормальным
физическим условиям, от времени испытаний
образцов.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

4. Дать
характеристику коррозионной стойкости
металла (сплава) в нейтральной и кислой
средах, а также указать коррозионную
активность сред, используя ГОСТ-13819 (см.
Приложение А).

Варианты экспериментов вариант 1

Размеры образцов:
40·20·2 мм.

Коррозионная
среда: раствор нейтральной соли,
содержащей ионы Cl.

Материал образца:
Ст. 3, ст
= 7,8 г/см3,
m0
= 12,4874 г, m1
=
= 12,4869 г.

Материал образца:
Zn, Zn
= 7,13 г/см3,
m0
= 11,4082 г, m1
=
= 11,4073 г.

Время испытаний
─ 1,5 часа.

Коррозионная
среда: раствор кислоты.

Материал образца:
Ст. 3, m0
= 12,4796 г, m1
= 12,4785 г.

Материал образца:
Zn, m0
= 11,4004 г, m0
= 11,3988 г.

Время испытаний
30 мин.

для
Cт. 3 для Zn

5 мин
V
= 1,2 cм3,
h
= 108 мм,
V
= 2,3 см3,
h
= 147 мм.

10 мин
V
= 2,6 см3,
h
= 94 мм,
V
= 4,7 см3,
h
= 123 мм.

15 мин
V
= 3,7 см3,
h
= 83 мм,
V
= 6,7 см3,
h
=
103 мм.

20 мин
V
= 4,9 см3,
h
= 71 мм,
V
= 8,9 см3,
h
= 81 мм.

30 мин
V
= 7,5 см3,
h
= 45 мм,

V
= 13,6 см3,
h
= 34 мм.

Литература

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

1. Томашов,
Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов
/ Н.Д. Томашов. ─ М.: изд. АН СССР, 1959.

2. Жук, Н.П.
Курс коррозии и защиты металлов / Н.П.
Жук. ─ М.: Металлургия, 1976.

3. Электрохимическая
коррозия. Лабораторные работы 2─3. Тула:
Тульский политехнический институт,
кафедра химии, 1978.

4. Краткий
справочник физико-химических величин
/ под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя. ─ Л.
отд.: Химия, 1972.

5. Глинка, Н.Л.
Общая химия / Н.Л. Глинка. ─ Л.: Химия,
1985.

6. Шлугер, М.А.
Коррозия и защита металлов / М.А. Шлугер,
Ф.Ф. Ажогин, Е.А. Ефимов. ─ М.: Металлургия,
1981.

7. Коровин,
Н.В. Лабораторные работы по химии / Н.В.
Коровин, Э.И. Мингулина, Н.Г. Рыжова. ─
М.: Высшая школа, 1998.

Учебное издание

Сакович
Георгий Готфильдович

Определение коррозионной стойкости металлов в щелочных, нейтральных и кислых средах

Коррозионную
стойкость металлов или сплавов определяют
весовым методом.

В химические
стаканчики (колбы) наливают 5 %-ный раствор
щелочи и 10 %-ный раствор хлорида натрия
и погружают в них на подвесках испытуемые
образцы (рисунок 3) так, чтобы уровень
жидкости находился от верхнего края
образца на расстоянии приблизительно

10 мм.

1
4

2
5

Методические
рекомендации к выполнению лабораторной
работы
по курсу «Химическое сопротивление
и защита от коррозии»
для студентов
специальностей 240706, 260601, 270109
всех форм
обучения

Редактор Малыгина
И.В.

Технический
редактор Малыгина Ю.Н.

Подписано
в печать 19.10.10.
Формат 6084
1/16

Усл.
п. л. 2,27.
Уч.-изд. л. 2,44

Печать – ризография,

множительно-копировальный
аппарат «RISO
ЕZ300»

Тираж
50 экз.
Заказ 2010-154

Издательство
Алтайского государственного

технического
университета

656038, г. Барнаул,
пр-т Ленина, 46

Оригинал-макет
подготовлен ИИО БТИ АлтГТУ

Отпечатано в ИИО
БТИ АлтГТУ

659305, г. Бийск, ул.
Трофимова, 27

2.2 Коррозия нержавеющих сталей

Стандартный
электродный потенциал железа 0Fe2 /
Fe = -0,44 В и
0Fe3 /Fe
= -0,037 В.
Поэтому при коррозии в раствор переходят
ионы Fe2 .

В водопроводной
воде в присутствии кислорода воздуха
стационарный потенциал железа Fe
= -0,40 В, а в 3 %-ном растворе хлорида натрия
достигает значения до Fe
= -0,50 В. Поэтому железо может коррозировать
с кислородной и с водородной деполяризацией.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

При повышении
концентрации кислорода в воде скорость
кор-розии железа (малоуглеродистых
сталей) сначала увеличивается, достигая
максимума при содержании кислорода 16
см3/л,
а затем уменьшается. Это связано с
пассивацией железа кислородом из-за
образования адсорбционной пассивной
или оксидной плёнки.

В нейтральных
растворах хлоридов и сульфатов с
повышением концентрации соли скорость
коррозии железа возрастает, а затем
несколько уменьшается. Максимальная
коррозия 
в 3 %-ном растворе NaCl, что связано с
увеличением содержания ионов Cl
и уменьшением растворимости кислорода.
При малой концентрации NaCl сказывается
эффект активации анодного процесса
ионами Cl,
а при большой ─ уменьшением растворимости
кислорода.

В присутствии
анионов
,и др. скорость коррозии железа понижается
и может быть сведена к нулю. Ингибирующее
действие этих анионов связано с
торможением анодного процесса.

На коррозию железа
влияет рН раствора. В кислых средах при
повышении рН до 4 скорость коррозии
закономерно уменьшается, а при рН = 4…9,5
─ остается постоянной из-за коррозии
с кислородной деполяризацией. При этом
образуется гидроксид железа (II),
насы-щенный раствор которого имеет рН
= 9,5. При рН 
9,5 у пограничного слоя раствора рН также
увеличивается, в результате железо
пассивируется и скорость коррозии
уменьшается.

При большой
концентрации щелочи и повышенной
температуре скорость коррозии железа
увеличивается. Процесс протекает с
образованием аниона диоксоферрата (II)
и выделением водорода.

В неокислительных
кислотах 
соляной, разбавленной серной и др. 
коррозия железа происходит с водородной
деполяризацией.

При повышении
концентрации H2SO4
скорость коррозии железа сначала
увеличивается и достигает максимума в
50 %-ном водном растворе, а затем
уменьшается. В 70─100 %-ных растворах H2SO4
железо пассивируется и коррозия не
происходит. На его поверхности образуется
плотная плёнка сернокислого железа
FeSO4.

В соляной кислоте
при увеличении её концентрации скорость
коррозии железа повышается. Следует
отметить, что в растворе соляной кислоты
скорость коррозии железа меньше, чем в
растворе серной кислоты той же
концентрации.

При повышении
концентрации азотной кислоты скорость
кор-розии железа сначала повышается, а
затем уменьшается, и при содержании
около 50 % HNO3
железо пассивируется.

Введение в раствор
серной кислоты анионов Cl, Br,
I
приводит к уменьшению скорости коррозии
из-за их адсорбции на поверхности железа.
При этом тормозятся катодный и анодный
процессы.

Высокой коррозионной
стойкостью обладают высоколегиро-ванные
стали с большим содержанием Cr, Ni, Si. Эти
легирующие элементы облегчают переход
сталей в пассивное состояние. Наибольшее
применение получили хромистые и
хромоникелевые аустенитные нержавеющие
стали.

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertiseru

Высокохромистые
стали. В
речной воде, атмосфере, разбавленной
азотной кислоте при комнатной температуре
стали с небольшим содержанием Cr находятся
в активном состоянии. При увеличении
содержания Cr до 12 %, что соответствует
правилу Таммана n/8,
хромистая сталь в указанных средах
переходит в пассивное состояние:
электродный потенциал резко
облагораживается, а скорость коррозии
падает. При повышении содержания Cr
способность к пассивации усиливается.

В неокислительных
кислотах ─ соляной, разбавленной серной
─ при увеличении содержания Cr скорость
коррозии стали увели-чивается.

На коррозионную
стойкость хромистых сталей влияет
термообработка. Закалка повышает
коррозионную стойкость, а отпуск ─
понижает. Чем выше температура отпуска,
тем ниже коррозионная устойчивость.

Типичные представители
хромистых нержавеющих сталей: 12Х13,
30Х13, 20Х13, 40Х13, 12Х17, 12Х18, 15Х28, 15Х25 и др.

Н.Д. Томашов с
сотрудниками показали, что небольшие
присадки благородных металлов (Pd, Pt),
способствуют переходу сталей 15Х25, 15Х28
и др. в пассивное состояние и в
неокислительных кислотах ─ HСl и
разбавленной H2SO4
при комнатной и повышенных температурах.

Хромоникелевые
аустенитные стали.
Введение Ni в хромистые стали улучшает
их механические свойства и несколько
повышает
коррозионную стойкость в
неокислительных и слабокислотных
сре-дах. Хромоникелевые стали устойчивы
в растворах с концентрацией меньше 65
%-ной HNO3
при
комнатной температуре;

при кипении в
концентрированной кислоте
стали имеют низкую коррозионную стойкость
из-за наступления перепассивации. В
слабых кислотах, например, борной,
лимонной, пикриновой, молочной и др.,
стали имеют высокую коррозионную
стойкость. Хромоникелевые стали
корродируют в соляной, разбавленной
серной, ледяной уксусной кислоте при
кипении, сернистой кислоте, а также в
кипящих растворах щавелевой и муравьиной
кислот.

Большой недостаток
нержавеющих сталей ─ их склонность в
определенных условиях к межкристаллитной,
точечной, щелевой коррозии и коррозионному
растрескиванию.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Наибольшее
применение в промышленности находят
хромоникелевые стали Х18Н9, 12Х18Н9, Х18Н10.
Для уменьшения склонности хромоникелевых
сталей типа 12Х18Н9 к межкристаллитной
коррозии рекомендуется легирование
карбидообразующими элементами: титаном,
ниобием, танталом, которые обладают
большим сродством к углероду, чем хром,
например стали Х18Н10Т.