Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά...

13
Εργαστηριακή Άσκηση Νο .2 Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Ημερομηνία Διεξαγωγής: 5/5/09 Ομάδα 1 Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Βλάχος Ορέστης 1

Upload: elrik99

Post on 27-Jul-2015

977 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π.

TRANSCRIPT

Page 1: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Εργαστηριακή Άσκηση Νο.2

Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση)

Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών

Ημερομηνία Διεξαγωγής: 5/5/09

Ομάδα 1

Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών

Βλάχος Ορέστης

1

Page 2: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Εισαγωγή

Σκοπός της άσκησης ήταν η εξοικείωση με την εφαρμογή της μεθόδου ανοδικής

προστασίας του αλουμινίου και των κραμάτων του.Αρχικά έγινε μια μικρή θεωρητική εισαγωγή στη μέθοδο κατά τη διάρκεια της οποίας παρουσίαστικάν :• Οι παράμετροι που επηρεάζουν την διαδικασία.• Το φαινόμενο της παθητικοποίησης και η δυναμική του.• Το προς διεξαγωγή πείραμα. Στη συνέχεια προετοιμάσαμε και εκτελέσαμε σε πειραματικό - εργαστηριακό επίπεδο ανοδίωση ενός ελάσματος αλουμινίου.Τέλος το δοκίμιο μας μαζί με άλλα δοκίμια παρατηρήθηκαν στο στερεοσκόπιο του εργαστηρίου με έμφαση στην περιοχή του ορίου σχηματισμού του οξειδίου. Συνολικά έγιναν πιο ξεκάθαρες οι μέθοδοι προστασίας των κραμάτων του αλουμινίου μέσω της βήμα προς βήμα εφαρμογής της συγκεκριμένης μεθόδου ανοδικής προστασίας.

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 3: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Θεωρητικό Μέρος

Αρχές Ανοδικής Προστασίας

Η μέθοδος προστασίας του αλουμινίου και των κραμάτων του μέσω ανοδικής

προστασίας βασίζεται στην ιδιότητα του αλουμινίου και των κραμάτων του, να

παθητικοποιήται.Το αλουμίνιο ,αν και με βάση τις ηλεκτροχημικές σειρές ,είναι επιρεπες σε διάβρωση υπο ευνοϊκές συνθήκες παρουσιάζει παθητική συμπεριφορά πράγμαπου το καθιστά

απο τα ποιό ανθεκτικά σε διάβρωση μέταλλα.Η πα θητικη συμπεριφορά του αλουμινίου

συνησταται στο σχηματισμό ενός στρώματος οξειδίου του αλουμινίου στην επιφάνεια του

μετάλλου.Το στώμα αυτό όταν σχηματίζεται αυθόρμητα ,δηλαδή χωρίς ανθρώπινη

παρέμβαση,δεν επαρκεί για να προστατέψει πλήρως το μέταλλο σε έντονα διαβρωτικά

περιβάλλοντα και συχνά παρουσιάζει ατέλειες που επιτρέπουν τοπικά την διάβρωση του με βελονισμούς στα σημεία αστοχείας του στρώματος αυτού. Όπως φαίνεται και απο το

διάγραμμα ανοδικής πόλωσης τυχαίου μετάλου με ικανότητα παθητικοποίησης αν ωθήσουμε με τεχνητά μέσα (εφαρμογή ανοδικής οξείδωσης ) το δυναμικό του αλουμινίου σε μια περιοχή που

επιθυμούμε τότε επιτυγχάνουμε το σχηματισμό ενός στρώματος οξειδίου με αντιδριαβρωτικές

ικανότητες καλύτερες απο αυτές του αυθόρμητα σχηματιζόμενου στρώματος.

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 4: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Ανοδική Οξείδωση Αλουμινίου Η διαδικασία μέσω της οποίας επιτυγχάνουμε το σχηματισμό του επιθυμητού αυτού

στρώματος οξειδίου είναι η ανοδική οξείδωση αλουμινίου.Η εκτέλεση της περιλαμβάνει την

δημιουργεία ενός ηλεκτροχημικού κελιού,με ισχυρά όξεινο ηλεκτρολύτη, στο οποίο το αλουμίνιο

αποτελεί την άνοδο και κάποιο άλλο στοιχείο την κάθοδο και την εφαρμογή κατάλληλης

πυκνότητας ρέυματος στο ηλεκτροχημικό κέλι.Στην διαδίκασία αυτή απαραίτητη είναι η

παραγωγή ατομικού οξυγώνου το οποίο χρειάζεται για το σχηματισμό οξειδίου του αλουμινίου

(AI2O3).Το οξείδιο αυτό σχηματίζεται και παράλληλα διαλύεται μέσα στον ηλεκτρολύτη.Το

φαινόμενο του σχηματισμού και το φαινόμενο της διάλυσης έχουν ταχύτητες που συγκλίνουν

στο μηδέν και όταν η σύγκλιση επιτευχθεί τα φαινόμενα αυτά σταματούν .Αυτό έχει ως

αποτέλεσμα τη δημιουργεία δύο στρωμάτων οξειδίου.Το πρώτο που βρίσκεται σε άμεση επαφή

με το μέτταλο, παρουσιάζει μεγάλη συνεκτικότητα,μεγάλη διηλεκτρική σταθερά , μικρό πορώδες

και μικρό πάχος.Το δεύτερο στρώμα καλείται κύριο και έχει σχετικά μεγαλύτερο πάχος απο το

πρώτο καθώς και μεγαλύτερο πορώδες.

Είναι σημαντικό να αναφερθεί οτι για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας πρέπει να προηγηθούν αυτής κάποιες ,επιφανειακές κυρίως, διαδικασίες ,όπως η λύανση της επιφάνειας και η

απομάκρυνση άλλων ξένων ουσιών απο την επιφάνεια του μετάλλου είτε με μηχανικές είτε με χημικές διαδικασίες.Τέλος αξίζει να αναφέρθει ότι οι παράγοντες που επιρεάζουν τη διαδικασία

είναι οι ακόλουθοι:

• Συγκέντρωση του θειϊκού οξέως.

• Θερμοκρασία και παρουσία ανάδευσης του λουτρού.

• Πυκνότητα Ρεύματος

• Παρουσία Ξένων Ουσιών

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 5: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Διεργασίες Που Έπονται της Ανοδίωσης Μετά την διαδικασία της ανοδίωσης ακολουθούν διαδικασίες που τελειοποιούν τη μέθοδο συνολικά αυτές είναι :Βαφή Διαδικασία που εκτελείται για την απόκτιση της επιθυμητής απόχρωσης.Απαραίτητη προϋπόθεση για τη βαφή είναι η ύπαρξη ενός στρώματος ελάχιστου πάχους ανοδικού οξειδίου και το μέγεθος των σωματιδίων της χρωστικής ουσίας να είναι μικρότερο απο το κενό των πόρων που εμφανίζει το οξείδιο.Οι τέσσερεις τρόποι βαφής είναι οι ακόλουθοι:• Με εμβάπτιση σε διάλυμα ή κολλοειδή διασπορά χρωστικών• Με διάχυση των συστατικών του κράματος στο στρώμα του οξειδίου κατα τη διάρκεια της ανοδικής οξείδωσης

• Κατά την διάρκεια της ανοδίωσης• Με διαδοχικές ηλεκτρολύσεις

Σφράγιση Των πόρων του ανοδικού οξειδίου Για την βελτίωση της αντοχής σε διάβρωση οι πόροι του στρώματος οξειδίου σφραγίζονται μετά την βαφή του υλικού.Μέσω της διαδικασίας αυτή τα οξείδια του στρώματος μετατρέονται στον υδρίτη τους (AI2O3 · 3H2O) που έχει μεγαλύτερο μοριακό όγκο και οι πόροι του οξειδίου κλείνουν χωρίς σπασίματα και ρωγμές στο ανοδικό στρώμα.Η σφράγιση επιτυγχάνεται με νερό κοντά στο σημείο βρασμού του ή με υδρατμούς.Απαραίτητη κρίνεται η απουσία ξένων ουσιών καθώς και ο έλεγχος του pH του λουτρού.Τελειώνοντας το μέταλο ξεπλένεται και ξηρένεται.

Πειραματικό Μέρος

Πειραματική Διαδικασία Η διαδικασία που ακολουθήσαμε ξεκίνησε με την εισκόπηση των τριών ελασμάτων

(διαστάσεων 5x5 cm2).Το έλασμα του καθαρού αλουμινίου πλένεται για απολίπανση με ακετόνη,

τοποθετείται σε ηλεκτρονικό ζυγό για καταγραφή του βάρους του και έπειτα τοποθετείται ως

ανοδικό ηλεκτρόδιο (σύνδεση με το θετικό πόλο της πηγής) στην ηλεκτρολυτική διάταξη. Μέρη

της ηλεκτρολυτικής διάταξης είναι ακόμα δύο ελάσματα από μόλυβδο , τα οποία καθίστανται κάθοδος του ηλεκτρολυτικού κελιού (σύνθεση με τον αρνητικό πόλο) και ένα γυάλινο δοχείο που

περιέχει διάλυμα θειικού οξέος 15%. Στα τοιχώματα του δοχείου περιέχεται ακόμα ένας

γυάλινος σωλήνας, μέσα από τον οποίο με τη βοήθεια του κυκλοφοριακού θερμοστάτη

κυκλοφορεί νερό για την ψύξη του λουτρού λόγω της παραγόμενης θερμότητας κατά τη

διαδικασία της ηλεκτρόλυσης. Η θερμοκρασιακή περιοχή κυμάνθηκε γύρω από τους 22,3οC.

Τμήμα της διάταξης αποτελεί και η πηγή συνεχούς ρεύματος .

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 6: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Μετά την τοποθέτηση των ελασμάτων αλουμινίου και μολύβδου (ηλεκτροδίων) στο

δοχείο με το διάλυμα, εκατέρωθεν του ελάσματος αλουμινίου για αμφίπλευρο σχηματισμό

στρώματος οξειδίου, και τη σύνδεση τους με τους πόλους της πηγής συνεχούς ρεύματος,

διοχετεύεται μέσα από αυτά ρεύμα 3.5 Α (αντίστοιχης πυκνότητας 7 Α/m2) και για διάρκεια 10

λεπτών. Μετά το τέλος των 10 λεπτών το έλασμα του αλουμινίου απομακρύνεται από το

διάλυμα και ξεπλένεται με νερό βρύσης, στεγνώνεται, ζυγίζεται στον ηλεκτρονικό ζυγό και γίνεται καταγραφή της μάζας του.

Τέλος γίνεται παρατήρηση των δύο ελασμάτων στο στερεοσκόπιο του εργαστηρίου ,όπου

εστιάσαμε στην περιοχή του ορίου σχηματισμού του στρώματος οξειδίου.

Χρησιμοποιούμενος Εξοπλισμός

• Έλασμα αλουμινίου (99,5%) 5 x 5 cm2

• Δύο ελάσματα μολύβδου 5 x 5 cm2

• Διάλυμα θειϊκού οξέος (1,5 lt H2O και 150 ml θειϊκό οξύ)

• Πηγή συνεχούς ρεύματος

• Γυάλινο παραλληλεπίπεδο δοχείο

• Κυκλοφοριακός θερμοστάτης

• Ηλεκτρονικός ζυγός

• Καλώδια με βίσματα και κροκοδειλάκια για τις ηλεκτρικές συνδέσεις

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 7: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Πειραματικά

Αποτελέσματα Βάρη δοκιμίων:

Αρχική μάζα : 11,236 g

Μάζα μετά το πρώτο στάδιο ανοδίωσης : 11,293 g

Στερεοσκοπική Παρατήρηση :

Σχήμα α Σχήμα βΣχήμα α & β : Πρώτο συνεκτικό μη (πορώδες) στρώμα (ζώνη Α) του ανοδικού οξειδίου του

αλουμινίου.

Σχήμα α Σχήμα β

Σχήμα 31 α & β: Δεύτερο (ζώνη B) στρώμα (πορώδες) οξειδίου.

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Αλουµίνιο µετά το πρώτο στάδιο της ανοδικής οξείδωσης

Αλουµίνιο µετά το δεύτερο στάδιο της ανοδικής οξείδωσης.

Αλουµίνιο πριν την ανοδική οξείδωση.

Page 8: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων-Απαντήσεις ερωτήσεων - Συμπεράσματα

0.Παρατηρήσεις Κατά την διάρκεια εκτέλεσης του πειράματος σχολιάστηκε η πιθανότητα απόκλισης απο

το βέλτιστο πάχος οξειδίου.Πιθανές αιτίες για συτή την απόκλιση είναι :

• Η μη παραλληλία των πλακιδίων

• Η απόκλιση των διαστάσεων των πλακιδίων απο τις θεωρητικές

• Η Απουσία ανάδευσης

• Η ανακρίβεια στην παροχή ρεύματος

• Απώλειες Ρεύματος λόγω φαινομένου Joule

• Απόκλιση Θερμοκρασίας απο την επιθυμητή

1.Ανοδική Προστασία Όπως αναφέρθηκε και πιο πριν η μέθοδος αυτή προστασίας το αλουμινίου εντάσεται στο γενικότερο θεωρητικό πλαίσιο των μεθόδων ανοδικής προστασίας.

Τα περισσότερα µέταλλα διαβρώνονται µεταξύ µίας καλώς ορισµένης περιοχής δυναµικού ηλεκτρικού διαλύµατος ή ενός διαλύµατος pH. Για δυναµικό χαµηλότερο αυτής της περιοχής, η διάβρωση διακόπτεται (καθοδική προστασία). Για δυναµικό υψηλότερο αυτής της περιοχής, ορισµένα µέταλλα παθητικοποιούνται. Για αυτά τα µέταλλα το δυναµικό µπορεί να µετακινηθεί ηλεκτροθετικά στην περιοχή παθητικοποίησης µέσω της ανοδικής προστασίας (ΑΠ). Η ΑΠ είναι εφαρµόσιµη κυρίως στο θεϊκό οξύ (H2SO4) και σε άλλα υγρά καυστικά περιβάλλοντα. Η ΑΠ συχνά επιτρέπει στο σχεδιαστή να χρησιµοποιήσει κράµατα χαµηλών προσµείξεων αντί για ανθεκτικά στη διάβρωση µέταλλα στα πλαίσια της µείωσης του συνολικού κόστους. Τα περισσότερα µέταλλα που εκτίθενται σε υγρό διαβρωτικό περιβάλλον µπορούν να προστατευτούν από την διάβρωση χρησιµοποιώντας µία ηλεκτροχηµική τεχνική παρεµπόδισης αυτής, την καθοδική και την ανοδική προστασία. Η επιλογή την καταλληλότερης µεθόδου (καθοδική ή ανοδικής προστασίας) εξαρτάται αρχικά από τη φύση του µετάλλου και τα χαρακτηριστικά του διαβρωτικού περιβάλλοντος.

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 9: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Βάση των νόµων της θερµοδυναµικής µπορεί να καθοριστεί το αν ένα µέταλλο διαβρώνεται σε ένα καθορισµένο περιβάλλον. Yπάρχουν κάποια µέταλλα τα οποία εµφανίζουν ενεργο-παθητική συµπεριφορά σε µερικές περιπτώσεις. Μερικά από αυτά τα µέταλλα είναι: χάλυβας (ανοξείδωτος χάλυβας), νικέλιο, τιτάνιο. Το δυναµικό διάβρωσης των µετάλλων αυτών µπορεί να µεταφερθεί σε ηλεκτροθετικότερες περιοχές και να έχει ως αποτέλεσµα τη δηµιουργία µίας παθητικόποιηµένης επιφάνειας και κατά συνέπεια µεγάλη µείωση του ρυθµού διάβρωσης. Σε αυτήν την κατάσταση, το δυναµικό του µετάλλου µεταφέρεται στην περιοχή παθητικοποίησης όταν µετακινείται στην ηλεκτροθετική κατεύθυνση αφότου του έχει επιβληθεί συνεχές ρεύµα. Στην κατάσταση παθητικοποίησης δηµιουργείται ένα επιφανειακό φιλµ το οποίο προκαλεί µείωση στην πυκνότητα ρεύµατος διάβρωσης και άρα ένα χαµηλότερο ρυθµό διάβρωσης. Αύξηση στην ανοδική πόλωση στην µετα-παθητική (transpassive) περιοχή µπορεί να προκαλέσει την αστοχία στο παθητικοποιηµένο φιλµ και να οδηγήσει σε διάβρωση µε βελονισµούς. Εάν εφαρµόσουµε µία πυκνότητα ρεύµατος µεγαλύτερη από την κρίσιµη τότε η διαµόρφωση του παθητικοποιηµένου φιλµ είναι απαραίτητα ένα φαινόµενο Coulomb (“Coulombic effect”). Έτσι, συνάγεται ότι η απαιτούµενη ποσότητα ρεύµατος για να ξεπεραστεί το πρωταρχικό δυναµικό παθητικοποίησης είναι συνάρτηση του χρόνου. Για παράδειγµα απαιτούνται υψηλότερα ρεύµατα όταν η χρονική περίοδος είναι µικρή και το αντίστροφο. Το ρεύµα που απαιτείται για να παθητικοποιηθεί η µεταλλική επιφάνεια είναι συνήθως µία τάξη µεγέθους µεγαλύτερο από αυτό που απαιτείται για να διατηρηθεί η παθητικοποίηση. Η περιοχή του δυναµικού παθητικοποίησης και η απαιτούµενη πυκνότητα ρεύµατος προκειµένου να επιτευχθεί η παθητικοποίηση εξαρτάται από: • τον τύπο του µετάλλου και του ηλεκτρολύτη • την τιµή του pH • την θερµοκρασία • το βαθµό οξείδωσης κ.α.

2.Παράγοντες που Επιδρούν στην Ανοδίωση

Όπως προαναφέρθηκε πίο συνοπτικά και αναπτήσεται εδώ ,οι παράγωντες που επιδρούν

στην ποιότητα της ανοδίωσης είναι :

Α)Παρουσία ξένων ουσιών.

Η ποιότητα του ανοδικού επιστρώματος επηρεάζεται και από την παρουσία ξένων ουσιών. Αυτές μπορεί να προέρχονται από το οξύ, το νερό ή το ίδιο το κράμα. Μια συνήθης ξένη ουσία είναι τα χλωριόντα από τη χλωρίωση του νερού που προκαλούν στίγματα στην ανοδιωμένη επιφάνεια. Το αλουμίνιο είναι μία ακόμη ουσία που μπορεί να υπάρχει στο λουτρό από τη διάλυση του οξειδίου και η περιεκτικότητα του δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 15 g/l. Άλλες ξένες ουσίες μπορεί να είναι ο σίδηρος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, νιτρικά άλατα κ.α.Για την παραγωγή ανοδικών οξειδίων με διαφορετικά χαρακτηριστικά υπαρχουν γενικά διάφορες παραλλαγές λουτρών οξέως (θειικού-οξικού, θειικού- οξαλικού, θειικού – χρωμίου) στα οποία γίνεται προσθήκη διαφόρων άλλων ουσιών που ενισχύουν κάποιες ιδιότητες των ανοδικών επιστρωμάτων (π.χ. γλυκερίνη για μεγάλη ανακλαστικότητα).

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 10: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Β)Θερμοκρασία - Παρουσία ανάδευσης.

Η αύξηση της θερμοκρασίας συνεπάγεται αύξηση της διαλυτικότητας του οξειδίου στο λουτρό και αύξηση του πορώδους και της στιλπνότητας. Προκαλείται επίσης και μείωση της απαιτούμενης τάσης για την επίτευξη ορισμένης πυκνότητας ρεύματος. Επίσης κατά την ανοδική οξείδωση επέρχεται αύξηση της θερμοκρασίας του λουτρού (φαινόμενο Joule) γι’ αυτό και είναι αναγκαία η ψύξη του. Με την παραγόµενη θερµότητα συσχετίζεται και η ανάδευση. Στην περίπτωση απουσίας ανάδευσης είναι πιθανό να επέλθει υπερθέρµανση σε µεγάλα αντικείµενα και να συµβούν καψίµατα. Η παρουσία της ανάδευση το πορώδες του ανοδικού επιστρώµατος, αλλά συνολικά βελτιώνει την ποιότητα της ανοδίωσης.

Γ)Πυκνότητα ρεύματος

Με την αύξηση της αυξάνει και ο ρυθμός σχηματισμού του οξειδίου το οποίο είναι μεγαλύτερης σκληρότητας και μικρότερου του πορώδους . Επίσης μειώνεται ο χρόνος παραγωγής ορισμένου πάχους οξειδίου και αυξάνεται η αποδοτικότητα της εγκατάστασης ανοδίωσης. Για τη διατήρηση σταθερής πυκνότητας ρεύματος απαιτείται η σταδιακή αύξηση τάσης, εξαιτίας της αυξανόμενης αντίστασης στο σχηματιζόμενο ανοδικό οξείδιο. Σημειώνεται πως η αύξηση της πυκνότητας του ρεύματος συνεπάγεται την αύξηση της παραγόμενης θερμότητας λουτρού.

Δ) Συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη

Η συγκέντρωση θειικού οξέος καθορίζει και τη αγωγιμότητα του διαλύματος. Η μέγιστη αγωγιμότητα επιτυγχάνεται για 29% κ.β. θειικό οξύ. Στην περιοχή της μέγιστης αγωγιμότητας μειώνονται σημαντικά οι απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά ταυτόχρονα αυξάνεται και η διαλυτότητα του οξειδίου του αλουμινίου στο λουτρό με αποτέλεσμα την αύξηση του πορώδους του ανοδικού επιστρώματος. Έτσι η ανοδική οξείδωση διεξάγεται κατά προτίμηση σε λουτρό περιεκτικότητας 15-20% κ.β. θειικού οξέος.

3.Υπολογισμός Φορτίου

Για να υπολογίσουμε το φορτίο που διήλθε απο το κελί κατά το πρώτο στάδιο της

ανοδίωσης κάνουμε χρήση τόσο των δεδομένων που συλέξαμε κατα την εκτέλεση της άσκησης

σχετικά με τη μάζα του δοκιμίου πρίν και μετά την ανοδίωση,όσο και των θεωρητικών μας

γνώσεων σχετικά με την κινητική του φαινομένου της διάβρωσης(Ηλεκτροχημικές

αντιδράσεις,νόμος Faraday).

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 11: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Ξεκινάμε απο την υπόθεση οτι το ποσό της μάζας αλουμινίου που διαλύθηκε ανοδικά στον

ηλεκτρολύτη έγινε εξ ολοκλήρου οξείδιο.Απο το νόμο του Faraday μπορούμε να υπολογίσουμε το

ρεύμα διάυρωσης και κατ’επέκταση το διερχόμενο φορτίο.

Με εξαίρεση τον αριθμό των mol όλα τα άλλα δεδομένα είναι γνωστά.Σύμφωνα με τις ηλεκτροχημικές

αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά την ανοδίωση παρατηρούμε οτι:

Έτσι γίνεται αντιληπτό οτι στο οξείδιο του αλουμινίου έχουμε 2 άτομα Al(όσα και πριν) και 3 άτομα O

πράγμα που μας δείχνει και την αναλογία των mol.Συνεπώς η διαφορά μάζας πριν και μετά τη

ανοδίωση(11,293 -11,236 =0,057g ) οφήλεται αποκλιστικά στο βάρος του οξυγόνου τα οποία είναι :

Απο την αναλογία των mol αλουμινίου - Οξυγόνου στο οξείδιο βρίσκοουμε οτι για το σχηματισμό οξειδείου

με 0.003562 mol οξυγόνου χρειαζόμαστε nAl = 0.002374 mol αλουμινίου και κατά συνέπεια

nAl iM

Alatomic = 0.002374i26.98 = 0.064g αλουμινίου.

Τελικά

QPeiramatiko = tiIPeiramatiko = mAl iniF(ABAl )

= 0.064i96,500i626.98

=1,373Cb

Και

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

IPeiramatiko = mAl iniFti(ABAl )

Al � 2Al 3+ + 6e�

6H + + 6e� � 3H2

2Al + 3 / 2O2 � Al2O3

nO = � � � � � � � � �mO

Matomic

= 0.003562

Qthewrithiko = tiIthewrithiko = 3,5i600 = 2100Cb

Qthewrithiko � QPeiramatiko = 727Cb

Page 12: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Η διαφορά αυτή ανάμεσα στις δύο τιμές οφείλεται στους παρακάτω παράγοντες:

• Η μη παραλληλία των πλακιδίων.

• Η απόκλιση των διαστάσεων των πλακιδίων απο τις θεωρητικές.

• Η ανακρίβεια στην παροχή ρεύματος.

• Απόκλιση Θερμοκρασίας απο την επιθυμητή,πράμα που επιρεάζει την τάση για την οποία

έχουμε το επιθυμητό ρεύμα.

• Η διενέργεια αντριδράσεων διάφορων την ανοδίωσης τις οποίες δε λάβαμε υπόψη μας.

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1

Page 13: Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών ΙΙ (Μή Μεταλλικά Υλικά Και Διάβρωση) Εργαστηριακή Άσκηση νο.2

Βιβλιογραφία

• Διάβρωση και προστασία ναυπηγικών κατασκευών, Δ.Ι.ΠΑΝΤΕΛΗΣ-Θ.ΤΣΙΟΥΡΒΑ,2006, εκδ.ΕΜΠ

• Διάβρωση και προστασία υλικών, Θ.ΣΚΟΥΛΙΚΙΔΗΣ-Π.ΒΑΣΙΛΕΙΟΥ,2000,εκδ.Συμεών

• -Φυλλάδιο εργαστηριακών ασκήσεων

• -Εργαστηριακές σημειώσεις .

Τέλος Έκθεσης

Εργαστηριακή Άσκηση Νο. 2 Ομάδα 1