Interessante Fakten über Korrosion. Allgemeine Informationen zur Metallkorrosion. Metalloxide und -hydroxide

Was haben ein rostiger Nagel, eine rostige Brücke oder ein undichter Eisenzaun gemeinsam? Warum rosten Eisenkonstruktionen und Eisenprodukte im Allgemeinen? Was ist Rost als solcher? Wir werden versuchen, diese Fragen in unserem Artikel zu beantworten. Betrachten wir die Ursachen des Rostens von Metallen und Möglichkeiten, uns vor diesem für uns schädlichen Naturphänomen zu schützen.

Ursachen für Rost

Alles beginnt mit dem Metallabbau. Nicht nur Eisen, sondern beispielsweise auch Magnesium wird zunächst in Form von Erzen abgebaut. Aluminium-, Mangan-, Eisen- und Magnesiumerze enthalten keine reinen Metalle, sondern deren chemische Verbindungen: Carbonate, Oxide, Sulfide, Hydroxide.

Dies sind chemische Verbindungen von Metallen mit Kohlenstoff, Sauerstoff, Schwefel, Wasser usw. In der Natur gibt es ein oder zwei reine Metalle – Platin, Gold, Silber – Edelmetalle – sie kommen in Form von Metallen in freiem Zustand vor und neigen nicht sehr stark zur Bildung chemischer Verbindungen.

Allerdings sind die meisten Metalle unter natürlichen Bedingungen immer noch nicht frei, und um sie aus ihren ursprünglichen Verbindungen zu lösen, ist es notwendig, die Erze zu schmelzen und so reine Metalle wiederherzustellen.

Durch das Schmelzen von metallhaltigem Erz erhalten wir zwar das Metall in seiner reinen Form, es befindet sich jedoch immer noch in einem instabilen Zustand, der alles andere als natürlich ist. Aus diesem Grund neigt reines Metall unter normalen Umgebungsbedingungen dazu, in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren, also zu oxidieren, und es handelt sich dabei um Metallkorrosion.

Somit ist Korrosion ein natürlicher Zerstörungsprozess für Metalle, der unter Bedingungen ihrer Wechselwirkung mit der Umwelt auftritt. Unter Rosten versteht man insbesondere den Prozess der Bildung von Eisenhydroxid Fe(OH)3, der in Gegenwart von Wasser auftritt.

Aber was den Menschen in die Karten spielt, ist die natürliche Tatsache, dass die oxidative Reaktion in der Atmosphäre, die wir gewohnt sind, nicht besonders schnell abläuft, sondern mit einer sehr geringen Geschwindigkeit, so dass Brücken und Flugzeuge nicht sofort einstürzen und Töpfe nicht in sich zusammenfallen rotes Pulver vor unseren Augen. Darüber hinaus kann die Korrosion grundsätzlich durch den Rückgriff auf einige traditionelle Tricks verlangsamt werden.

Beispielsweise rostet Edelstahl nicht, besteht zwar aus Eisen, das zur Oxidation neigt, ist jedoch nicht mit rotem Hydroxid beschichtet. Der Punkt hier ist jedoch, dass Edelstahl kein reines Eisen ist, sondern eine Legierung aus Eisen und anderen Metallen, hauptsächlich Chrom.

Stahl kann neben Chrom auch Nickel, Molybdän, Titan, Niob, Schwefel, Phosphor usw. enthalten. Die Zugabe weiterer Elemente zu den Legierungen, die für bestimmte Eigenschaften der resultierenden Legierungen verantwortlich sind, wird als Legieren bezeichnet.

Möglichkeiten zum Schutz vor Korrosion

Wie oben erwähnt, ist Chrom das wichtigste Legierungselement, das gewöhnlichem Stahl zugesetzt wird, um ihm Korrosionsschutzeigenschaften zu verleihen. Chrom oxidiert schneller als Eisen, das heißt, es hält dem Schlag stand. So entsteht auf der Oberfläche von Edelstahl zunächst ein Schutzfilm aus Chromoxid, der eine dunkle Farbe hat und nicht so locker ist wie gewöhnlicher Eisenrost.

Chromoxid lässt aggressive, für Eisen schädliche Ionen aus der Umgebung nicht durch und das Metall ist wie durch einen langlebigen, versiegelten Schutzanzug vor Korrosion geschützt. Das heißt, der Oxidfilm hat in diesem Fall eine Schutzfunktion.

Der Chromgehalt in Edelstahl beträgt in der Regel nicht weniger als 13 %, Edelstahl enthält etwas weniger Nickel und andere Legierungszusätze sind in deutlich geringeren Mengen vorhanden.

Dank Schutzfolien, die Umwelteinflüsse als erste absorbieren, sind viele Metalle in verschiedenen Umgebungen korrosionsbeständig. Beispielsweise glänzt ein Löffel, ein Teller oder eine Pfanne aus Aluminium nie besonders; bei genauem Hinsehen haben sie einen weißlichen Farbton. Dabei handelt es sich genau um Aluminiumoxid, das beim Kontakt von reinem Aluminium mit Luft entsteht und das Metall dann vor Korrosion schützt.

Der Oxidfilm entsteht von selbst, und wenn Sie eine Aluminiumpfanne mit Schleifpapier reinigen, wird die Oberfläche nach einigen Sekunden Glanz wieder weißlich – das Aluminium auf der gereinigten Oberfläche oxidiert unter dem Einfluss von Luftsauerstoff erneut.

Da sich der Aluminiumoxidfilm ohne besondere technologische Tricks auf ihm selbst bildet, spricht man von einem Passivfilm. Solche Metalle, auf denen sich auf natürliche Weise ein Oxidfilm bildet, werden als passivierend bezeichnet. Insbesondere Aluminium ist ein passivierendes Metall.

Einige Metalle werden gewaltsam in einen passiven Zustand überführt, zum Beispiel das höchste Eisenoxid – Fe2O3 –, das Eisen und seine Legierungen an der Luft bei hohen Temperaturen und sogar in Wasser schützen kann, womit weder rotes Hydroxid noch niedrigere Oxide desselben Eisens aufwarten können von.

Es gibt auch Nuancen beim Phänomen der Passivierung. Beispielsweise wird passivierter Stahl in starker Schwefelsäure sofort korrosionsbeständig, in einer schwachen Schwefelsäurelösung beginnt jedoch sofort Korrosion.

Warum passiert das? Die Lösung des scheinbaren Paradoxons besteht darin, dass sich in einer starken Säure sofort ein Passivierungsfilm auf der Oberfläche von Edelstahl bildet, da eine höhere Säurekonzentration ausgeprägte oxidierende Eigenschaften aufweist.

Gleichzeitig oxidiert eine schwache Säure den Stahl nicht schnell genug und es bildet sich kein Schutzfilm; es beginnt einfach die Korrosion. In solchen Fällen, wenn die oxidierende Umgebung nicht aggressiv genug ist, greifen sie zur Erzielung der Passivierungswirkung auf spezielle chemische Zusätze (Inhibitoren, Korrosionsverzögerer) zurück, die zur Bildung eines Passivfilms auf der Metalloberfläche beitragen.

Da nicht alle Metalle zur Bildung passiver Filme auf ihrer Oberfläche neigen, auch wenn diese erzwungen werden, führt die Zugabe von Moderatoren zu einer oxidierenden Umgebung lediglich zu einer vorbeugenden Retention des Metalls unter Reduktionsbedingungen, wenn die Oxidation energetisch unterdrückt wird, d. h. in der Das Vorhandensein eines Zusatzstoffs in einer aggressiven Umgebung erweist sich als energetisch ungünstig.

Wenn es nicht möglich ist, einen Inhibitor zu verwenden, gibt es eine andere Möglichkeit, das Metall unter Rückgewinnungsbedingungen zurückzuhalten, nämlich die Verwendung einer aktiveren Beschichtung: Ein verzinkter Eimer rostet nicht, da die Zinkbeschichtung bei Kontakt mit der Umgebung korrodiert Eisen hält den Schlag aus, da es ein aktiveres Metall ist und Zink schneller reagiert.

Der Boden eines Schiffes wird oft auf ähnliche Weise geschützt: Ein Stück Protektor wird daran befestigt und dann wird der Protektor zerstört, der Boden bleibt jedoch unversehrt.

Auch der elektrochemische Korrosionsschutz von unterirdischen Leitungen ist eine weit verbreitete Methode zur Bekämpfung der Rostbildung auf diesen. Reduktionsbedingungen werden durch Anlegen eines negativen Kathodenpotentials an das Metall geschaffen, und in diesem Modus kann der Prozess der Metalloxidation nicht mehr einfach energetisch ablaufen.

Jemand fragt sich vielleicht, warum korrosionsgefährdete Oberflächen nicht einfach lackiert werden und warum nicht jedes Mal der korrosionsanfällige Teil emailliert wird? Warum genau sind unterschiedliche Methoden nötig?

Die Antwort ist einfach. Der Zahnschmelz kann beschädigt werden, beispielsweise kann der Autolack an einer unauffälligen Stelle abplatzen und die Karosserie beginnt allmählich, aber kontinuierlich zu rosten, da Schwefelverbindungen, Salze, Wasser und Sauerstoff aus der Luft an diese Stelle zu strömen beginnen. und irgendwann wird der Körper zusammenbrechen.

Um eine solche Entwicklung zu verhindern, greifen sie auf eine zusätzliche Korrosionsschutzbehandlung des Körpers zurück. Ein Auto ist kein Emailleschild, das man bei Beschädigung der Emaille einfach wegwerfen und ein neues kaufen kann.

Gegenwaertiger Stand der Dinge

Trotz der offensichtlichen Kenntnis und Ausarbeitung des Phänomens Korrosion, trotz der vielfältigen Schutzmethoden stellt Korrosion auch heute noch eine gewisse Gefahr dar. Pipelines werden zerstört und dies führt zur Freisetzung von Öl und Gas, Flugzeugabstürzen und Zugunfällen. Die Natur ist komplexer, als es auf den ersten Blick erscheinen mag, und die Menschheit muss noch viele Aspekte der Korrosion untersuchen.

Daher sind selbst korrosionsbeständige Legierungen nur unter bestimmten vorhersehbaren Bedingungen beständig, für die sie ursprünglich entwickelt wurden. Beispielsweise vertragen rostfreie Stähle keine Chloride und werden von ihnen angegriffen – es kommt zu Lochfraß, Lochfraß und interkristalliner Korrosion.

Äußerlich ohne Anzeichen von Rost kann die Struktur plötzlich einstürzen, wenn sich im Inneren kleine, aber sehr tiefe Läsionen gebildet haben. Mikrorisse, die die Dicke des Metalls durchdringen, sind von außen unsichtbar.

Selbst eine Legierung, die keiner Korrosion unterliegt, kann bei längerer mechanischer Belastung plötzlich reißen – allein ein großer Riss zerstört plötzlich die Struktur. Dies ist bereits auf der ganzen Welt bei Gebäudekonstruktionen aus Metall, bei Maschinen und sogar bei Flugzeugen und Hubschraubern geschehen.

Andrey Povny

Korrosion ist die spontane Zerstörung von Metall unter dem Einfluss äußerer Faktoren. Das Problem der Korrosion besteht, seit der Mensch lernt, Metall zu schmelzen. Durch Korrosion werden Metallstrukturen, Maschinen, Geräte, Maschinenmechanismen usw. zerstört und manchmal dauerhaft zerstört, was der Wirtschaft schadet.

Arten von Korrosion

Abhängig von der Umgebung, die das Metall beeinflusst, wird zwischen atmosphärischer, unterirdischer und Unterwasserkorrosion unterschieden.

Je nachdem, wie der Korrosionsprozess abläuft, wird er in chemische und elektrochemische unterteilt. Bei chemischer Korrosion kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der das Metall zerstört wird. Und bei der elektrochemischen Korrosion treten Reaktionen unter dem Einfluss elektrischer Impulse auf.

Korrosionsschutz

Aufgrund der Tatsache, dass jährlich 20–30 % der Metalle durch Korrosion verloren gehen, ist das Problem des Metallschutzes akut. Eine der beliebtesten Methoden des Korrosionsschutzes sind Schutzbeschichtungen. Es gibt metallische und nichtmetallische Beschichtungen, die das Metall von einer aggressiven Umgebung isolieren. Zu den nichtmetallischen Beschichtungen gehören Lacke und Farben, Gummi, Kunststoff, Phosphatfilme usw.

Metallbeschichtungen werden auf drei Arten aufgetragen:

1. Eintauchen von Teilen in geschmolzenes Zink. Dieses Verfahren wird als Feuerverzinkung bezeichnet. Sie können mehr über diese Methode des Metallschutzes erfahren, indem Sie „Feuerverzinkung Jekaterinburg“ in eine Suchmaschine eingeben. Diese Beschichtung hat kein dekoratives Aussehen, schützt das Produkt jedoch zuverlässig in einer Produktionsumgebung.
2. Metallisierung oder Sprühen. Das Metall wird in einem Lichtbogen aufgesprüht und mit Druckluft oder Inertgas auf die Oberfläche des Produkts aufgetragen.
3. Das Blockieren ist eine Methode zum Schutz eines Metalls vor Korrosion durch ein anderes Metall, das einer aggressiven Umgebung standhält. Die beiden Metallarten werden gewalzt und anschließend wärmebehandelt. Durch Diffusion entsteht an der Grenzfläche der Metalle eine starke Verbindung.

Wissenswertes zum Thema Rost sind in diesem Artikel zusammengefasst.

Interessante Fakten zur Metallkorrosion

Fast alle Legierungen und Metalle zersetzen sich unter dem Einfluss bestimmter Umweltfaktoren langsam. Wenn ein Metall mit Niederschlägen und Stoffen in der Luft interagiert, bildet sich auf seiner Oberfläche ein Film, der aus Carbonaten, Oxiden, Sulfiden und ähnlichen Verbindungen besteht. Sie haben entgegengesetzte Eigenschaften wie Metall. Im Alltag nennen wir diesen Vorgang „Rost“ und „Rosten“, wenn wir auf Metallprodukten einen braunroten Belag sehen. Der wissenschaftliche Begriff Rost ist die Korrosion von Eisen.

Korrosion ist ein spontaner Prozess der Zerstörung von Metallen und ihren Legierungen unter dem Einfluss von Umweltfaktoren. Der Begriff „Korrosion“ bedeutet im Lateinischen „corrodere“, also „korrodieren“. Nicht nur Metalle, sondern auch Steine, Holz, Polymere und Kunststoffe unterliegen der Korrosion.

Jedes Jahr zerstört Korrosion 10 bis 20 % des gesamten geschmolzenen Metalls.

In der Schweiz haben Wissenschaftler ein Gerät entwickelt, das Metall von Rost befreit. Dabei wird ein korrodierter Gegenstand oder ein korrodiertes Produkt mit Wasserstoffmolekülen „beschossen“. Dabei verbindet sich Wasserstoff mit dem im Rost enthaltenen Sauerstoff. Nach einigen Stunden „verjüngt“ sich das Produkt und erhält sein ursprüngliches Aussehen zurück, ist langlebig und sauber. Seine Form bleibt jedoch gleich. Natürlich kann Metall, das durch Rost stark beschädigt ist, nicht wiederhergestellt werden.

Die Korrosionsgeschwindigkeit ist, wie bei jeder chemischen Reaktion, sehr hoch stark temperaturabhängig. Eine Temperaturerhöhung um 100 Grad kann die Korrosionsrate um mehrere Größenordnungen erhöhen.

Rost fungiert in der Technik als Schutzmittel. Beispielsweise beherrschen die Menschen das Schmelzen niedriglegierter Stähle mit geringen Mengen an Chrom, Nickel und Kupfer. Solcher Stahl rostet sehr schnell, aber unter der Rostschicht ist ein schwarzer, dichter Film zu sehen, der das Metall vor weiterer Korrosion schützt. Der einzige Punkt ist, dass die Bildung einer Schutzschicht sehr lange dauert, bis zu 4 Jahre.

Rost hat ein gutes Sorptionsvermögen für organische Stoffe. Nachdem das rostige Eisen mit organischem Material ausgegraben wurde, wurde es in Schmieden erhitzt und dann durch Abkühlen mit Wasser abgeschreckt. In der Oberflächenschicht des Metalls traten Stickstoff und Kohlenstoff auf, die das Produkt festigten und ihm eine besondere Härte verliehen.

Der römische Gott Robigus ist der Schutzpatron des Rosts.

Um zu verhindern, dass Eisenprodukte rosten, sollten sie mit Bleimennige (spezielle rote Farbe) oder Lack beschichtet werden. Gusseisen ist mit Emaille beschichtet, Stahl mit einem anderen Metall, beispielsweise Zink.

Rost ist eine der häufigsten Ursachen für Brückenausfälle. Da Rost ein viel größeres Volumen als die ursprüngliche Eisenmasse hat, kann seine Ansammlung zu einer ungleichmäßigen Passung von Bauteilen aneinander führen. Dies führte 1983 zur Zerstörung der Mianus-Brücke, als die Lager des Hebemechanismus im Inneren rosteten. Am 15. Dezember 1967 stürzte die Silver Bridge, die Point Pleasant, West Virginia, und Kanauga, Ohio, verbindet, unerwartet in den Ohio River. Zum Zeitpunkt des Einsturzes waren 37 Autos auf der Brücke unterwegs, 31 von ihnen stürzten mit der Brücke ein. 46 Menschen kamen ums Leben und 9 wurden verletzt. Die Ursache des Einsturzes war Korrosion.

Seit jeher verwendet die Menschheit Metalle. Während der Zeit des Bestehens lernten die Menschen, erstaunliche Mineralien abzubauen, zu schmelzen und zu verwenden. Im Laufe der Zeit wurde das Verfahren verbessert und es entstanden Metalllegierungen, deren Anwendungsbereich sich über das Unmögliche hinaus erweiterte.

Heutzutage gibt es wahrscheinlich keinen Ort mehr, an dem nicht Metallprodukte und daraus hergestellte Strukturen verwendet werden. Interessante Fakten über Metalle weisen auf den Bedarf an Elementen im Laufe der menschlichen Existenz hin.

Silber ist das älteste Fossil. Bei Ausgrabungen entdeckten Archäologen Silbergegenstände, die seit 6.000 Jahren im Boden lagen. Frühe Funde wurden in den Ländern des antiken Mesopotamiens und in Ägypten gefunden. Historiker haben nachgewiesen, dass antike Münzen aus diesem Metall hergestellt wurden.

Fakten über Metalle zeigen:

• Silber ist eines der Metalle, die auf unserem Planeten äußerst selten sind. Unter natürlichen Bedingungen kommt das Element in Form von Nuggets vor oder ist Bestandteil anderer Verbindungen. Im Norden Chiles wurde ein riesiges Nugget gefunden. Die Platte wog 1420 kg. Das Element kommt in Meteoriten vor und ist Teil des Meerwassers. Astrologen nennen Silber das Metall des Mondes. Alte Manuskripte weisen auf den Mondursprung des Metalls hin: Bilder von Silber in Form einer Mondsichel oder einer Mondfrau weisen auf den kosmischen Ursprung des Fossils hin.

• Indien ist ein Land mit großen Silberreserven. In diesem Bereich gilt Metal als Folk. Die Ureinwohner glauben an die Wunderkraft des Elements: Das Metall ist so beliebt, dass es sogar zum Kochen verwendet wird.
• Silber ist in der Industrie beliebt. Es wird bei der Herstellung von Elektronik verwendet – fast jedes Gerät enthält dieses Metall.

• Silber hat antibakterielle Eigenschaften. Beispielsweise wird häufig metallgereinigtes Wasser verwendet. Amerikanische Entdecker gingen noch einen Schritt weiter: Indem sie eine Silbermünze in einen Krug Milch legten, verlängerten sie dessen Frische um drei Tage. Seine antiseptischen Eigenschaften wurden erstmals in Ägypten entdeckt: Vor 4.000 Jahren nutzten die Menschen die Elemente Silber zur Behandlung von Wunden und Schnitten. Es ist nicht verwunderlich, dass antike Krieger immer eine Silberplatte bei sich trugen und diese bei einer Verwundung auf die betroffene Stelle auftrugen: Man glaubte, dass es mit Hilfe des Produkts möglich sei, Blutungen zu stoppen und eine Infektion der Wunde zu verhindern. Auch heute noch entwickelt sich die Verwendung von Silber in der Medizin rasant weiter.
• Überraschenderweise wird Metall in Japan nicht nur zur Behandlung, sondern auch zur Luftreinigung verwendet: So bekämpfen die Japaner die Luftverschmutzung auf dem Kontinent.

Gold ist ein seit der Antike verehrtes Metall

Gold ist ein majestätisches Metall, das seit der Antike verehrt wird. Dank seiner Eigenschaften ist Gold für Kulturen und Völker zum Objekt der Begierde geworden.

Merkmale des Edelmetalls:

• Es ist äußerst selten. Beispielsweise wird auf dem Planeten in einer Stunde viermal mehr Stahl geschmolzen, als während der Existenz der Menschheit gelbes Metall abgebaut wurde.

• In den Weltmeeren sind 10 Milliarden Tonnen wertvoller Mineralien „versteckt“. Aber Gold kommt auf allen Kontinenten der Erde vor. Der Abbau des Edelmetalls boomt: Man geht davon aus, dass sich noch mehr als 80 % des Fossils im Boden befinden.
• Gold schmilzt perfekt: Der Schmelzpunkt liegt bei 1064,43 Grad. Das Element weist eine hohe Leitfähigkeit für Wärme und elektrische Energie auf und unterliegt keiner Korrosion. Die ersten von Archäologen gefundenen Goldgegenstände haben ihre ursprüngliche Schönheit bewahrt.

• Die Menschen verwenden Gold beim Kochen. Beispielsweise glaubte die Bevölkerung des alten Indien, dass die Verwendung von Metall die Fähigkeit zum Schweben offenbarte; in Asien wurde es als Gewürz für Desserts verwendet und Getränken zugesetzt. Seit dem 16. Jahrhundert wird Blattgold in teure Spirituosen eingearbeitet: Goldschlager, Danziger Goldwasser. Darauf deuten nicht nur Fakten über Metalle hin, sondern auch verkorkte Flaschen.
• 1869 entdeckten Goldgräber in Australien ein 72 kg schweres Anführernugget. Seine Größe betrug 31 x 63,5 cm. Der Rekord gilt bis heute. Der Riese erhielt den Namen „Hallo Fremder“. Interessanterweise befand sich der riesige Barren auf der Erdoberfläche: Seine Tiefe betrug 5 cm.

• Im Frühjahr 2008, während eines starken Abschwungs der Weltwirtschaft, stieg der Goldpreis stark an und betrug 1.000 US-Dollar pro Unze (28,55 g). Ein solcher Wert wurde einmal in der Geschichte des Metalls verzeichnet, obwohl es in allen Jahrhunderten einen hohen Stellenwert hatte.
• In der Antike wurde das meiste Gold in Nubien abgebaut: Sklaven, die das Metall abbauten, erlitten beispielloses Leid, und der Adel betrachtete es als göttliches Metall.
• Für die Herstellung von Schmuck werden ausschließlich Legierungen verwendet; reines Gold wird nicht verwendet.

Kupfer ist ein beliebtes Metall in der Elektronik

Kupfer erhielt seinen Namen von dem ersten Ort, an dem das Metall abgebaut wurde. Bereits im 3. Jahrtausend v. Chr. Auf der Insel Zypern wurde Metall angebaut.

Metalleigenschaften:

• Häufiger kommt es in Form vollständiger Nuggets vor. Metall wird unter natürlichen Bedingungen intensiver abgebaut als Edelmineralien. Das führende Beispiel für Kupfer ist ein Nugget, das in Nordamerika gefunden wurde. Es wog 420 Tonnen.

• Kupfer ist heute in der Elektrotechnik gefragt. Wird zur Herstellung von elektrischen Kabeln und Leitungen verwendet: Es wird nur reines Metall verwendet, da die Kombination mit anderen Metallen zu einer Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit führt. Wenn man Kupfer beispielsweise 0,02 % Aluminium hinzufügt, verringert sich die Wärmeleitfähigkeit um 10 %.
• Es hat antibakterielle Eigenschaften. Die Wissenschaft der Chemie beweist, dass Kupfer Bakterien in Wasser und Luft beseitigen kann. Schon in der Antike galt Kupfer in Nepal als göttliches Metall. Mit seiner Hilfe heilten Heiler Krankheiten Magen-Darmtrakt. Es ist nicht verwunderlich, dass es in Nepal einen „Kupfer“-Tempel gibt, in dem der natürliche Rohstoff noch heute verehrt wird.

Kupferarmbänder werden für medizinische Zwecke verwendet

• Wissenschaftlern aus Polen zufolge wachsen Fische in einem Reservoir, in dem Kupfer vorkommt, viel größer als üblich. In Flüssen und Flüssen, in denen das Element fehlt, ist das Wasser anfällig für die Entwicklung von Pilzen und Schimmel. Gleichzeitig vertragen Haie jedoch die Anwesenheit von Kupfer im Wasser nicht. Das bewies das amerikanische Militär im Zweiten Weltkrieg: Damals sanken täglich Schiffe und man musste nach einem „Anti-Hai“-Mittel suchen. Kupfer übertraf alle Erwartungen: Der Fisch kam nicht einmal annähernd an den Bereich heran, der Kupfersulfat enthielt.
• Der menschliche Körper enthält 80 mg Kupfer: Das Metall kommt in den lebenswichtigen Organen des menschlichen Körpers vor. Eine Gruppe irischer und französischer Metallforscher hat eine Kupferzusammensetzung geschaffen, die die Wiederaufnahme von Stoffwechselprozessen in einem lebenden Organismus fördert. Ein Couturier aus Frankreich machte sich diese Innovation zunutze, indem er die Denim-Fäden mit Gold Vision – 3000 Classic behandelte. Der Gürtel und die Taschen aus der Zusammensetzung werden aus einem „Kupferkorsett“ geformt, das sich positiv auf die Funktionalität lebenswichtiger menschlicher Systeme auswirkt.

Interessante Fakten über Metalle zusammengefasst

Valcambi begeistert Liebhaber edler Metalle mit seinen erlesenen Produkten. Es werden Gold-, Silber- und Platinbarren in Form von Schokoriegeln hergestellt. Die Besonderheit solcher Produkte besteht darin, dass sie schnell zerbrochen werden können: Quadrate werden oft als Geschenk verwendet. Das Gewicht einer „Scheibe“ beträgt 1 g.

Olympische Goldmedaillen bestehen überhaupt nicht aus Gold, sondern aus Silber. Bei der Verleihung von Auszeichnungen verlangt das Internationale Olympische Komitee, dass diese mit 6 Gramm Gold überzogen werden. Beispielsweise enthielten die Goldprämien für die Olympiameisterschaft 2012 1 % des kostbaren gelben Metalls.

• Als er bei der British Mint arbeitete, war er der erste, der die Kanten von Münzen aus Edelmetall schnitzte. Heute nennt man die Rippung Rand. Das Anbringen von Unregelmäßigkeiten an den Rändern der Münzen war auf die Notwendigkeit zurückzuführen, Betrüger zu bekämpfen, die die Ränder der Münzen abschneiden und eine Fälschung formen.
• Insgesamt haben die Menschen im Laufe ihres Bestehens 161.000 Tonnen Gold aus den Eingeweiden der Erde gewonnen; gemessen am Wert beläuft sich diese Zahl auf 9 Billionen US-Dollar.
• Bei der Herstellung von Goldschmuck wird eine spezielle Legierung mit Zusatz von Silber oder Kupfer verwendet.

• Alkalimetalle – Francium, Cäsium, Rubidium, Kalium, Natrium, Lithium – können sich in Wasser lösen und Verbindungen bilden. Bewahren Sie sie unter Öl oder Kerosin auf.
• Manche Menschen haben die Fähigkeit, Metallprodukte aufzunehmen. Berühmt wurde beispielsweise der Schauspieler M. Lotito durch das Verschlucken von Metallprodukten: Es ist erwiesen, dass ein Mensch bei all seinen Auftritten bis zu 9 Tonnen Metalllegierungen aß.
• Platin wurde lange Zeit nicht als Edelmetall verwendet. Das feuerfeste Element wurde viel niedriger bewertet als Silber. Zu Beginn des 17. Jahrhunderts galten in Südamerika Münzen aus Platin als Fälschung. Die Regierung des Landes versenkte sogar ein Schiff mit wertvollen Währungen im Ozean, damit die Münzen nicht in Gebrauch kamen. Im Diamantenfonds des Moskauer Kremls wird ein riesiger Platinklumpen aufbewahrt. Sein Gewicht beträgt 7 kg.

• In Japan wird Gold mit einer unkonventionellen Methode abgebaut: Das Metall wird aus Asche gewonnen. Wissenschaftler verbrennen einfach Abwasserabfälle von Industrieunternehmen, die in ihrer Produktion Gold- und Edelmetallverbindungen verwenden.
• Vanadium, das beim Schmieden verwendet wird, gilt als duktiles Metall. Es wird von professionellen Handwerkern bevorzugt.

• Die Erdkruste enthält Metalle mit einem größeren Anteil an Aluminium – bis zu 8 %. Gold wiederum macht 5 % ppm aus. Aluminium wurde vom Menschen lange Zeit nicht genutzt: Erstmals wurde es 1885 entdeckt. Damals betrachteten die Franzosen Aluminium als Edelmetall.

• Laut Guinness-Buch der Rekorde ist das teuerste Metall kalifornisches. Das Element wurde 1950 künstlich gewonnen. Pro Jahr werden mehrere Milligramm Metall produziert und es kostet 6.500.000 US-Dollar pro Gramm.

Wolfram ist ein hochschmelzendes Metall: Sein Siedepunkt liegt bei 5900 Grad. Chrom ist langlebig, Gold ist weich.

Titan ist ein mystisches Metall, benannt nach der Feenkönigin. Es ist leicht, wie die luftigen Flügel einer Fee. Möglicherweise stammt der Name des Elements von dieser Funktion.

Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften werden Gold, Platin und Silber in der Medizin verwendet. Metalle reagieren nicht mit Wärme und haben dementsprechend unabhängig von äußeren Faktoren eine konstante Temperatur.

Mit Metallen wird sparsam umgegangen, da die fossilen Reserven nicht unbegrenzt sind. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften sind sie in allen Branchen gefragt. Diese Gaben von Mutter Natur sind heute aus der menschlichen Existenz nicht mehr wegzudenken.

Chemieunterricht in der 9. Klasse

Unterrichtsthema: Metallkorrosion

Unterrichtsart: Lektion in der Beherrschung neuer Kenntnisse, Fähigkeiten und Handlungsmethoden

Lernziele: Bedingungen schaffen, um die geplanten Ergebnisse zu erreichen:

Persönlich: Kulturbildung, auch ökologisch; Fähigkeit, mit Korrosion verbundene Umweltprobleme zu lösen; Entwicklung der Fähigkeit, die eigene kognitive Aktivität zu steuern; Entwicklung zwischenmenschlicher Beziehungen.

Metafach: in der Lage sein, Bildungsziele festzulegen, Ihre Aktivitäten zu planen und zu organisieren; in einem zeitlich begrenzten Modus arbeiten; Kommunikationsfähigkeiten bewahren, wenn einzeln, zu zweit und in Gruppen gearbeitet wird; einen interdisziplinären Wissenstransfer durchführen; Selbstbeherrschung, gegenseitige Kontrolle, gegenseitige Hilfe ausüben; Bedingungen für die Entwicklung von Fähigkeiten zur Analyse, Synthese und Verallgemeinerung von Informationen schaffen; Schlussfolgerungen.

Betreff: Wiederholen Sie die chemischen Eigenschaften von Metallen; Abhängigkeit der Eigenschaften von Metallen von der Lage des Metalls in der Spannungsreihe; Machen Sie sich mit dem Konzept der „Korrosion“ vertraut; Schaffung von Bedingungen für die Beherrschung des Konzepts „Korrosion“ und Klassifizierung von Korrosionsprozessen; Machen Sie sich mit den Bedingungen zur Reduzierung der Metallkorrosion vertraut. Methoden zum Schutz von Metallen vor Korrosion; Entwicklung der Fähigkeiten zum Aufstellen von Reaktionsgleichungen.

Lernziele:

Prüfung des Wissens der Studierenden über die chemischen Eigenschaften von Metallen und die Abhängigkeit der Eigenschaften von Metallen von ihrer Lage in der Spannungsreihe;

Selbstständige Formulierung des Unterrichtsthemas durch die Schüler mit Hilfe des TSO;

Teilweise Suchmethode zur Beherrschung des Falls und zur Beantwortung von Fragen nach dem Lesen des Textes;

Leistung jedes Schülers aus den Teams und Verteilung der Verantwortlichkeiten zwischen den Teammitgliedern durch den Kapitän;

Gemeinsame Lösungssuche der Studierenden, Diskussion über Möglichkeiten, Metalle vor Korrosion zu schützen;

Die praktische Bedeutung von Korrosion und Schutzmethoden im menschlichen Leben;

Zusammenfassung der Lektion durch den Lehrer;

Erklärung der Hausaufgaben.

Vorbereitung der Schüler auf die Arbeit

Eine Woche vor dem Thema „Korrosion von Metallen“ gibt der Lehrer eine Aufgabe: Finden Sie es im Internet, in wissenschaftlicher Literatur, in den Medien usw. Artikel zum Thema Korrosion. In der vorherigen Lektion erklärt der Lehrer der Klasse, was ein Fall ist. Jeder Schüler erhält eine Erinnerung an das Sprechen an der Tafel. Teamarbeitsregeln werden im Chemieraum ausgehängt und den Mannschaftskapitänen ausgehändigt. Kapitäne machen ihre Teammitglieder vorab mit den Regeln vertraut. Die Gruppen werden vorab vom Lehrer zusammengestellt.

Memo an den Mannschaftskapitän und seine Gruppe

Lesen Sie den Fall sorgfältig durch.

Beantworten Sie die Fragen in der Aufgabe.

Schreiben Sie die Gleichungen aller möglichen Reaktionen auf, die im Fall beschrieben werden.

Teilen Sie die Präsentation unter allen Teammitgliedern auf.

Wir erinnern Sie daran! Sollte ein Gruppenmitglied keine Leistung erbringen, wird die Note für das gesamte Team gemindert.

Unterrichtsschritte

Hauptdidaktische Aufgaben der Bühne

Formen der Organisation studentischer Aktivitäten

Lehrmethoden und Lehrtechniken

Bildungsmittel

Ungefähre Zeit

Organisatorisch

Bühne

Vorbereitung auf die Arbeit:

Organisatorisch;

Psychologisch.

Bildung von Gruppen zur Bearbeitung von Fällen

frontal

Gruppe

Verbal – visuell

Pädagogische Präsentation

1 Minute .

Feststellung der Richtigkeit, Vollständigkeit und Kenntnis der Arbeitsausführung: Wiederholung der chemischen Eigenschaften von Metallen.

frontal

Gespräch

3 Minuten

Phase der Beherrschung neuer Kenntnisse und Fähigkeiten:

1. Einführung in die Lehrerinformationen

Bereitstellung von Motivation und Akzeptanz des Unterrichtsziels;

Aktualisierung subjektiver Erfahrungen (persönliche Bedeutungen, Grundwissen und Handlungsweisen, Wertverhältnisse).

Gruppe

Teilweise – Suche, verbal: Gespräch – Diskussion, Erstellung eines Gruppenarbeitsplans

TSO: Multimedia-Computer, Projektor, Leinwand;

Pädagogische Präsentation – Folie. Metallkorrosion

2 Minuten

2. Die Arbeit der Studierenden mit dem Fall

Sicherstellung der Wahrnehmung, des Verständnisses und des primären Auswendiglernens des untersuchten Materials;

Erleichterung der Aneignung von Methoden und Mitteln, die zu einer bestimmten Schlussfolgerung führten;

Schaffung von Bedingungen für die Beherrschung der Methodik zur Reproduktion des untersuchten Materials.

frontal

1. Teilweise – Suche, verbal: Gespräch über Arten der Metallkorrosion

TSO: Multimedia-Computer, Projektor, Leinwand;

Pädagogische Präsentation – Folie. Arten von Metallkorrosion

8 Min

Phase der Konsolidierung neuer Kenntnisse und Fähigkeiten

Sicherstellen, dass Kenntnisse und Handlungsweisen, die für selbstständiges Arbeiten erforderlich sind, im Gedächtnis gefestigt werden;

Sicherstellung einer Steigerung des Verständnisniveaus des untersuchten Materials und der Tiefe seines Verständnisses.

2. Bearbeiten Sie den Fall „Korrosion von Metallen“ in Kleingruppen

Fall „Korrosion von Metallen“

15 Minuten

Generalisierungs- und Systematisierungsphase

Sicherstellung der Bildung eines ganzheitlichen Systems studentischen Wissens über Metallkorrosion und Methoden zum Schutz von Metallen vor Korrosion;

Sicherstellen, dass die Schüler die Fähigkeit entwickeln, Wissen und Handlungsmethoden auf den Ebenen anzuwenden: reproduktiv, produktiv und kreativ.

Gruppe, Kollektiv

Teilweise - Suche: Diskussion

12 Min

Reflexionsphase

Bedingungen für Reflexion und Umdenken schaffen:

Eigenes Wissen;

Eigene Fähigkeiten;

Eigene Aktivitäten;

Interaktionen mit Klassenkameraden und Lehrern

Individuell

Teilweise – explorativ, praktisch: Einschätzung der eigenen Kenntnisse, Fähigkeiten, der eigenen Aktivitäten

Fragebögen für Studierende

2 Minuten.

Nachbesprechungsphase

Bieten Sie eine qualitative Bewertung der Arbeit der Klasse und einzelner Schüler

Gruppe

verbal

Mündliche Fragen des Lehrers;

1 Minute

Informationsphase zu den Hausaufgaben

Sicherstellen, dass die Schüler die Ziele, Inhalte und Methoden der Hausaufgabenerledigung verstehen;

Individuelle Auswahl von Schulungsinhalten zur Festigung und Korrektur von Kenntnissen, Fähigkeiten und Handlungsmethoden.

Individuell

Kreativ: individuelle Hausaufgabenvorbereitung

1 Minute

Während des Unterrichts.

Organisationsphase.

Eine Woche vor dem Unterricht erhielten die Schüler eine Aufgabe: Finden Sie interessante Fakten über Metallkorrosion. Nutzung wissenschaftlicher Literatur, Medien, Internet. Basierend auf den erhaltenen Informationen erstellte der Lehrer den Fall „Korrosion von Metallen“. In dieser Phase des Unterrichts werden Gruppen gebildet, die den Fall bearbeiten.

II. Phase der Hausaufgabenkontrolle.

In der vorherigen Lektion befassten sich die Schüler mit dem Thema „Chemische Eigenschaften von Metallen“. In dieser Phase werden Kenntnisse über die allgemeinen chemischen Eigenschaften von Metallen und die elektrochemische Spannungsreihe von Metallen geprüft.

Die Studierenden werden gebeten, folgende Fragen zu diskutieren:

1. Wie werden Metalle herkömmlicherweise in die Aktivitätsreihe eingeteilt?

2. Wie wirkt sich das auf ihre Interaktionen aus?

3. Mit welchen Substanzen interagieren Metalle?

4. Mit welchen Substanzen werden die in der Aktivitätsreihe nach Wasserstoff befindlichen Metalle nicht interagieren?

Die Phase der Beherrschung neuer Kenntnisse und Fähigkeiten.

Einführung in Lehrerinformationen.

Der Lehrer schlägt vor, sich Folien mit Bildern von Metallkorrosion anzusehen. Die Studierenden sind eingeladen, das Phänomen der Metallkorrosion zu diskutieren und eine Definition des Begriffs „Korrosion“ zu formulieren. Außerdem formulieren die Schüler gemeinsam mit dem Lehrer ein Thema, legen die Ziele des Unterrichts fest und erstellen einen Unterrichtsplan. Der Lehrer informiert die Schüler über die Arten der Korrosion: chemische und elektrochemische (Folie. Arten der Korrosion). Im Gespräch mit Studierenden werden die Faktoren geklärt, die zu chemischer und elektrochemischer Korrosion führen.

2. Studierende arbeiten an einem Fall.

Die Studierenden studieren selbstständig den Inhalt des Koffers und lösen die Aufgabe anhand einer Karte, die den Mannschaftskapitänen vorab ausgehändigt wird.

Die Phase der Konsolidierung neuer Kenntnisse und Fähigkeiten.

In dieser Phase wird den Studierenden angeboten, in Kleingruppen (3-4 Personen) den Fall „Korrosion von Metallen“ zu bearbeiten.

Fall „Korrosion von Metallen“

Zweck der Arbeit: Festigung des Wissens über Metallkorrosion, Arten der Metallkorrosion und Methoden zum Schutz von Metallen vor Korrosion.

Übung.

Lesen Sie sorgfältig die interessanten Fakten über Metallkorrosion.

Bestimmen Sie, welche Fakten auf chemische Korrosion hinweisen. Begründen Sie Ihre Wahl.

Bestimmen Sie, welche Fakten auf galvanische Korrosion hinweisen. Begründen Sie Ihre Wahl.

Schreiben Sie die chemischen Formeln von Stoffen auf, deren Wirkung zur Korrosion von Metallen führt.

Schreiben Sie Gleichungen für chemische Reaktionen auf.

Schlagen Sie Maßnahmen zur Korrosionsverhinderung und Möglichkeiten zum Schutz von Metallen vor Korrosion vor.

Fall Nr. 1

URSACHEN UND ANALYSE VON UNFÄLLEN DURCH KORROSION VON AUSRÜSTUNG UND KOMMUNIKATION BEI OJSC „ORENBURGNEFT“ ( _)

Wenn es um Ausrüstung für Öl- und Gasfelder gehtKorrosionZunächst werden freigelegt: Futterrohrstränge (Futterrohre und Kupplungsverbindungen); Pumpen- und Kompressorrohre von Produktions- und Injektionsbrunnen; Tiefbrunnenpumpen (hauptsächlich beim Betrieb von Brunnen mit selbstfahrenden Pumpen); Saugstangen, wenn sie mit einer Saugstange betrieben werden; System zum Sammeln und Transportieren von Bohrprodukten in Feldern (Fließleitungen, Öl- und Gaspipelines); Öl-, Gas- und Wasseraufbereitungssystem; M-System-AusstattungAUSWEIS und Wasserleitungen ; Ölfeldtanks . Die größten Probleme im Zusammenhang mit der Korrosion von Öl- und Gasfeldgeräten hängen mit dem System zum Sammeln und Transportieren von Bohrprodukten zusammen. JSC Orenburgneft betreibt etwa 8.000 km Pipelines für verschiedene Zwecke, darunter: Sammeln von Ölpipelines und Durchflussleitungen – 4.925 km; Ölpipelines für den Öltransport - 653.210 km; Gaspipelines für den Gastransport - 844 km; Hochdruck-Abwasserleitungen – 668 km; Niederdruck-Abwasserleitungen - 1060 km. Die wichtigsten Öl- und Gastransportleitungen haben Durchmesser von 168 bis 1020 mm und Wandstärken von 6 bis 11 mm. Das Rohrmaterial sind die Stahlsorten Styu und St20 gemäß GOST 8731-74.

Die Datenanalyse zeigt, dass ein Drittel aller Pipelines seit über 15 Jahren und zwei Drittel der Pipelines seit über 10 Jahren in Betrieb sind. Die langfristige Lebensdauer hat einen wesentlichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Rohrleitungen. Im Jahr 2012 kam es bei OJSC Orenburgneft zu 2.875 Rohrbrüchen, von der Gesamtzahl der Unfälle entfielen auf: 43,5 % der Wasserleitungen; auf Fließleitungen 28,8 %; für Gasleitungen 1,2 %. Etwa 90 % der Ausfälle von Wasserhauptleitungen und 7 % der Ausfälle von Fließleitungen waren auf interne Rohrkorrosion zurückzuführen.

Der Grad der Auswirkungen der Ölfeldumgebung auf Stahlausrüstung hängt nicht nur vom korrodierenden Metall selbst ab, sondern hauptsächlich von der Zusammensetzung sowie den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Bohrprodukte. Bei der Ölförderung aus einer produktiven Formation wird ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch aus Öl, Gas und Wasser an die Oberfläche gefördert. Zu den wichtigsten Korrosionsmitteln zählen Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und niedermolekulare Ölbestandteile.

Öl ist eine unpolare Flüssigkeit, aber einige seiner Bestandteile: Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und Schwermetalle verleihen ihm Eigenschaften, die denen schwach polarer Dielektrika ähneln, was zu seiner Korrosivität beiträgt. Neben der Zusammensetzung und den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Öls werden Art und Ausmaß der Korrosionseffekte auch durch die Bedingungen des Ölvorkommens in Lagerstätten, Systeme und Entwicklungsstadien sowie Methoden des Bohrlochbetriebs beeinflusst.

Formationswässer von Ölfeldern sind konzentrierte Salzlösungen und haben in der Regel einen neutralen pH-Wert.

Wenn im Wasser Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid oder Sauerstoff aus verschiedenen Quellen vorhanden sind, steigt die Korrosionsaktivität stark an.

Bezüglich der Aggressivität der Einwirkung auf den Korrosionsprozess haben Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid den stärksten Einfluss, da sie in Wasser gelöst durch Dissoziation ein saures Milieu ergeben. Dadurch kommt es zum Prozess der Zerstörung des Metalls. Die Praxis des Betriebs von Wasserleitungen des PPD-Systems hat gezeigt, dass beim Pumpen aggressiver Abwässer die Lebensdauer von Wasserleitungen bis zum vollständigen Austausch 5-6 Jahre nicht überschreitet, d.h. zwei- bis dreimal niedriger als die Standardfristen. Darüber hinaus ist die durchschnittliche spezifische Häufigkeit von Brüchen in Wasserleitungen in den letzten fünf Jahren doppelt so hoch wie bei Ölleitungen. Angesichts der Tatsache, dass OJSC Orenburgneft über mehr als 1.700 km Hochdruck-Abwasserleitungen verfügt, durch die jährlich mehr als 21.000.000 m 3 aggressive Flüssigkeit gepumpt werden, kommt dem Problem der Korrosionsbekämpfung von Wasserleitungen eine dringende Bedeutung zu.

Jedes Jahr wird ein umfassendes „Programm zum hemmenden Schutz von Ölfeldausrüstung und Pipelines vor Korrosion“ entwickelt, das Folgendes umfasst: Durchführung von Forschungsarbeiten zur Auswahl von Methoden zur Korrosionsbekämpfung und Suche nach den wirksamsten Korrosionsinhibitoren in Bezug auf die Bedingungen von Ölfeldern Region Orenburg; Durchführung von Pilotproduktionsarbeiten an Brunnen; Entwicklung neuer Geräte und hocheffizienter Technologien.

Fall Nr. 2. Japanischer Damaststahl

Japanischer Damaststahl hatte eine außergewöhnliche Eisenqualität, die nach mehreren Schmiedevorgängen eine noch höhere Härte und Festigkeit als Damaststahl erreichte. Schwerter und Säbel aus diesem Eisen zeichneten sich durch ihre erstaunliche Zähigkeit und außergewöhnliche Schärfe aus.

Bereits in unserer Zeit wurde eine chemische Analyse des Stahls durchgeführt, aus dem japanische Waffen des 11.–13. Jahrhunderts hergestellt wurden. Und die antike Waffe enthüllte ihr Geheimnis: Im Stahl wurde Molybdän gefunden. Heute ist bekannt, dass mit Molybdän legierter Stahl eine hohe Härte, Festigkeit und Zähigkeit aufweist. Molybdän ist eines der wenigen Legierungselemente, dessen Zusatz zum Stahl gleichzeitig eine Erhöhung seiner Zähigkeit und Härte bewirkt. Alle anderen Elemente, die die Härte und Festigkeit des Stahls erhöhen, tragen zur Erhöhung seiner Sprödigkeit bei.

Natürlich wirkten japanische Schwerter und Säbel im Vergleich zu Damastklingen aus Eisen und Stahl mit 0,6–0,8 % Kohlenstoff wie ein Wunder. Aber bedeutet das, dass die Japaner damals wussten, wie man legierten Stahl herstellt? Natürlich nicht. Sie wussten nicht einmal, was legierter Stahl war, genauso wenig wie sie wussten, was Molybdän war. Das Metall Molybdän wurde viel später, ganz am Ende des 18. Jahrhunderts, vom schwedischen Chemiker K. V. Scheele entdeckt.

Anscheinend war dies der Fall. Japanische Handwerker gewannen rotes (reduziertes) Eisen aus eisenhaltigen Sanden alluvialer Ablagerungen. Diese Erze waren arm an Eisen und der Gehalt an schädlichen Verunreinigungen im daraus gewonnenen Stahl war recht hoch. Aber die Sande enthielten neben Eisenoxiden auch Legierungselemente. Sie verliehen dem Metall ein hohes Maß an Eigenschaften.

Anscheinend haben japanische Handwerker zufällig bemerkt: Wenn man an einem bestimmten Ort Erz abnimmt, hat der daraus hergestellte Stahl eine besondere Qualität, und Klingen aus diesem Stahl erweisen sich als stark und scharf. Sie hatten keine Ahnung, dass dieses Phänomen beobachtet wurde, da die von ihnen verwendeten Eisenerze Molybdänoxid – Molybdänit – und Verunreinigungen von Seltenerdmetallen enthielten.

Das aus dem „Sand“ geschmolzene Eisen wurde zu Stäben geschmiedet und im sumpfigen Boden vergraben. Von Zeit zu Zeit wurden die Stäbe herausgenommen und wieder vergraben, und so weiter für 8–10 Jahre. Das mit Salzen und Säuren gesättigte Sumpfwasser korrodierte den Stab und ließ ihn wie ein Stück Käse aussehen. Genau das strebten die Meister an. Aber warum brauchten sie das?

Tatsache ist, dass bei der Korrosion eines porösen Eisenstabs zunächst Metallpartikel mit schädlichen Verunreinigungen korrodierten und in Form von Rost ausfielen. Eisen mit darin gelösten Legierungszusätzen widerstand länger der Korrosion und blieb daher konserviert. Darüber hinaus hatte der resultierende schwammartige Stab eine entwickelte Oberfläche und sorgte bei der anschließenden Aufkohlung bereits vor dem Schmieden für eine komplexe Verflechtung von Kohlenstoffstahl und Weicheisen. Durch die anschließende wiederholte Heißverformung wurde dieses Gewebe noch komplexer.

Der Meister bog die Legierung, schmiedete sie in Streifen, faltete sie in der Mitte, entschmiedete sie im heißen Zustand und faltete sie erneut wie Blätterteig. Letztendlich erreichte die Zahl der dünnsten Schichten einer „Torte“ teilweise mehrere Zehntausend. Wir wissen bereits, wie sehr ein solcher Vorgang das Metall durch die Bildung einer enormen Anzahl von Versetzungsbündeln und eine enorme Zunahme ihrer Dichte verstärkt. Die anschließende Härtung der Klingen sicherte die hohen Eigenschaften des Molybdänstahls. So wurde zu Beginn der Metallurgie in Japan natürlicher legierter Stahl hergestellt, der durch plastische Verformung und thermomechanische Behandlung verstärkt wurde.

Fall Nr. 3 Der Eiffelturm.

Im Jahr 1889 entwarf der französische Ingenieur A. Eiffel einen Entwurf für seinen berühmten Turm in Paris, der aus Stahlfachwerken gebaut werden sollte. Die Entscheidung zum Bau fiel lange nicht, da viele Metallurgen vorhersagten, dass es nur 25 Jahre halten und dann aufgrund von Stahlkorrosion einstürzen würde. Eiffel garantierte die Festigkeit der Struktur nur für 40 Jahre. Wie Sie wissen, steht der Eiffelturm in Paris seit etwa 100 Jahren, aber das liegt nur daran, dass seine Träger ständig mit einer dicken Farbschicht bedeckt sind. Für die Bemalung des Turms, die alle paar Jahre durchgeführt wird, werden 52 Tonnen Farbe benötigt. Seine Kosten übersteigen längst die Kosten der Struktur selbst!

Das Streichen von Gebäudestrukturen, die atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt sind, ist teuer und nimmt viel unproduktive Arbeitszeit in Anspruch. Gleichzeitig gibt es Fälle, in denen Eisenprodukte sehr lange ohne Lackierung dienten und keiner Korrosion ausgesetzt waren. Über die Stahlträger der Kirche in der Uralstadt Kataw-Iwanowsk haben wir bereits gesprochen. Weithin bekannt sind auch die Geländer der Treppen am Ufer des Flusses Fontanka in Leningrad. Sie wurden 1776 aus russischem Schmiedeeisen gefertigt und standen mehr als 160 Jahre unbemalt im Freien in einem feuchten Klima. Der Akademiker A. A. Baykov, der die Eisenteile dieser Geländer untersuchte, kam zu dem Schluss, dass der wahrscheinliche Grund für die hohe Korrosionsbeständigkeit des Metalls eine dünne Oberflächenschicht aus Oxiden ist.

Ähnliches Schmiedeeisen wurde in Swerdlowsk gefunden. Das Dach eines der Gebäude dieser Stadt, das zu Zeiten Demidows mit Dacheisen ausgekleidet war, wurde nie erneuert, ebenso wie das Eisen selbst lange Zeit fast keine Korrosion. Die chemische Analyse ergab, dass die Geländer von Leningrad einen hohen Phosphorgehalt enthalten und die Dächer von Swerdlowsk Phosphor und Kupfer enthalten!

Ähnliches Eisen wurde auch in Westeuropa gefunden. So trägt in der Stockholmer Storkyrkan-Kathedrale, die in der zweiten Hälfte des 15. Jahrhunderts erbaut wurde, eine bronzene „Siebenerkerze“ eine Eisenstange. Seine Länge beträgt 3,5 m, der Querschnitt an der Basis beträgt 50 x 50 mm. Der Stab besteht aus einzelnen Gusseisenstücken, die unter Silikatschlacke heißgeschmiedet werden. Die untersuchten Eisenproben dieses Stabes zeichneten sich durch eine hohe Phosphorkonzentration (bis zu 0,074 %) aus. In Gebieten mit hohen Phosphorkonzentrationen wurde eine hohe Metallhärte festgestellt.

(Yu.G. Gurevich. Das Geheimnis des Damastmusters)

Fall Nr. 4

Die berühmte Eisensäule in Delhi. Wie Sie wissen, wurde es 415 n. Chr. von indischen Metallurgen zu Ehren des Sieges eines der Kaiser der Gupta-Dynastie geschaffen. Seine Höhe beträgt 7,2 m, sein Durchmesser an der Basis beträgt 420 mm und an der Spitze 320 mm. Die Säule steht seit mehr als 1.500 Jahren und es sind keine Spuren von Korrosion (Oxidation) daran sichtbar. Eine ähnliche, noch größere Säule aus dem 3. Jahrhundert steht in der indischen Stadt Dhar.

Welche Vermutungen haben Metallurgen angestellt, um die außergewöhnliche Wetterbeständigkeit des Eisens zu erklären, aus dem indische Säulen hergestellt werden! Es wurde vermutet, dass die Säulen aus massiven Meteoriteneisenstücken bestehen. Es ist dafür bekannt, dass es gut korrosionsbeständig ist. Aber Nickel wurde immer in Meteoriteneisen gefunden, Nickel wurde jedoch nicht im Eisen indischer Säulen gefunden. Damals wurde angenommen, dass die Säule aus reinem Eisen bestand, das mit einem speziellen Brennstoff gewonnen wurde. Tatsächlich beträgt der Eisengehalt in der Delhi-Säule 99,72 %, in der Dhar-Säule ist er viel geringer, aber sie war seit Hunderten von Jahren keiner Korrosion ausgesetzt.

Es wurde vermutet, dass die Haltbarkeit indischer Eisensäulen auf die trockene und saubere Luft in der Gegend zurückzuführen ist, in der sie installiert sind. Andere Forscher argumentierten, dass die Atmosphäre einst einen hohen Ammoniakgehalt aufwies, der im subtropischen Klima Indiens die Bildung einer Schutzschicht aus Eisennitriden auf der Oberfläche der Säule ermöglichte. Mit anderen Worten: Die Säulen werden angeblich von der Natur selbst nitriert.

Es sind auch originellere Standpunkte bekannt: Da die Säulen als heilig galten, wurden sie mit duftenden Ölen übergossen und rosteten daher nicht. Es wird sogar vermutet, dass seit jeher nackte indische Kinder auf die Säulen kletterten und später Touristen sich daran „rieben“. Daher wurden die Säulen ständig mit Talg geschmiert!

Anscheinend ist alles viel einfacher. In indischen Säulen wurden etwas Kupfer und hohe Mengen an Phosphor gefunden. Im Eisen der Delhi-Säule sind es 0,114–0,180 %, in der Dhara-Säule sogar noch mehr – 0,280 %. In gewöhnlichem Schmiedeeisen sind nicht mehr als 0,05 % Phosphor enthalten, während witterungsbeständiger Phosphorstahl (der Leser weiß es bereits) bis zu 0,15 % Phosphor enthält. Der Phosphorgehalt in indischen Säulen kommt dem Gehalt in modernem wetterbeständigem Stahl sehr nahe. Erklärt dies die Tatsache, dass sich auf der Oberfläche der Säulen stabile Oxidfilme gebildet haben, die das Eisen vor weiterer Korrosion schützen?

Es gibt Hinweise darauf, dass der obere Teil der Säule, der für den Menschen unzugänglich ist, eine Bronzetönung aufwies, weshalb einige Beobachter das Material der Säule sogar mit einer Kupferlegierung verwechselten. Andere berichten von einem bläulich-braunen oder bläulich-schwarzen Oxidfilm, der die Oberseite der Säule bedeckt. Somit sind Oxidschichten in ihrem Aussehen der Schutzhülle aus witterungsbeständigem Cor-Ten-Stahl sehr ähnlich.

Aus den oben genannten Fakten folgt: Japanischer Damaststahl ist nicht der einzige natürlich legierte Stahl, der in der Vergangenheit hergestellt wurde. Auch indische und russische Metallurgen fanden Eisenerze, aus denen sie natürlich legiertes Gusseisen und Stahl gewannen. Aber unterscheiden sich die mechanischen Eigenschaften von natürlich legiertem Stahl von modernen Stählen, deren Legierungselemente beim Schmelzen durch Zugabe der erforderlichen Menge fester Ferrolegierungen zum flüssigen Metall eingebracht werden? Es stellt sich heraus, dass sie unterschiedlich sind. Die Eigenschaften natürlicher legierter Stähle sind viel höher.

(Yu.G. Gurevich. Das Geheimnis des Damastmusters)

Fall Nr. 5

Meerwasser ist ein ausgezeichneter Elektrolyt. Meerwasser ist gut belüftet (ca. 8 mg/l Sauerstoff). Das Medium ist neutral (pH = 7,2 – 8,6). Meerwasser enthält Kalzium-, Kalium-, Magnesiumsalze, Natriumsulfate und Chloride.

Gerade wegen der Anwesenheit von gelösten Chloriden (Aktivatorionen Cl - ) Es hat eine depassivierende Wirkung auf die Metalloberfläche (es zerstört und verhindert das Auftreten von Passivfilmen auf der Metalloberfläche).Folgendes unterliegt der Seekorrosion: Metallauskleidung des Bodens von Schiffen, Unterwasserpipelines, Marineflieger, verschiedene im Wasser befindliche Metallkonstruktionen, Metallkonstruktionen in Häfen, rollende Walzen auf Auskleidungen, die durch Meerwasser gekühlt werden usw.

Fast alle Bücher, insbesondere die populären, über Metallkorrosion beschreiben einen Vorfall, der sich in den 20er Jahren dieses Jahrhunderts in den USA ereignete. Einer der amerikanischen Millionäre scheute keine Kosten und beschloss, die luxuriöseste Yacht zu bauen. Sein Boden war mit teurem Monel-Metall (einer Legierung aus 70 % Nickel und 30 % Kupfer) ummantelt, und Kiel, Steven und Ruderrahmen bestanden aus Stahl. Im Meerwasser wurde im Unterwasserteil der Yacht eine galvanische Zelle mit einer Monel-Metallkathode und einer Stahlanode gebildet. Er arbeitete so energisch, dass die Yacht kaputt ging, noch bevor die Arbeiten abgeschlossen waren, da sie noch nie auf See war. Interessanterweise erhielt die Yacht den Namen „Call of the Sea“.

Wasserlinie

Die Wasserlinie ist eine Zone periodischer Benetzung mit Wasser. Meereskorrosion in der Nähe der Wasserlinie wird immer verstärkt. Dies ist auf den leichteren Zugang von Sauerstoff zur Oberfläche zurückzuführen (erhöhte Belüftung der Metalloberfläche); aggressiver Einfluss von Spritzern (anstelle der eingetrockneten Spritzer bleiben Salzkristalle zurück, die die Bildung von Schutzfilmen verhindern); Die Oberflächenschicht des Meerwassers wird durch die Sonnenstrahlen stärker erwärmt und bei erhöhter Belüftung intensiviert .

(okorrozii.com Meereskorrosion)

Fall Nr. 6

Unter dem Gesichtspunkt der Korrosion ist ein Auto eine bestimmte Substanz, die aus dünnen Blechen minderwertigen Eisens besteht . Die strukturellen Merkmale dieser Struktur sind so, dass nach Abschluss der Montage eine große Anzahl versteckter, schlecht belüfteter Hohlräume darin entsteht, in denen sich Feuchtigkeit, Staub und Schmutz perfekt ansammeln können – das ist alles! Die gesamte Maschine ist von oben bis unten durch und durch mit Schweiß- und Rollverbindungen, Befestigungs- und Entwässerungslöchern versehen – das sind gleich zwei! Gleichzeitig dürfen wir nicht die stark belasteten Abschnitte der Struktur vergessen, die ständig wechselnden und pulsierenden mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, was an diesen Stellen zum Auftreten einer vorzeitigen Metallermüdung mit einem unvermeidlichen Korrosions-Rost-Finale führt – drei! Wie kann man ein Auto trotz alledem nicht lieben? Natürlich Rost und ausschließlich im gastronomischen Sinne des Wortes.

Aus all dem oben Gesagten ergibt sich eindeutig, dass die Karosserie eines jeden Autos auch ohne Berücksichtigung des Faktors einer aggressiven Straßenumgebung zahlreiche „Schwachstellen“ in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit aufweist und geschützt werden muss. Und nachdem er auf die Straße gekommen ist, wo er auf Schmutz, Wasser, Salz, unter den Rädern hervorfliegende Steine ​​und Schlaglöcher stößt, wird er gezwungen sein, alle Umwelt- und Klimawechsel einer bestimmten Region unerschütterlich zu ertragen, um damit klarzukommen alle Arten von mechanischen und thermischen Überlastungen, all dies zusammengenommen und unter Berücksichtigung des Zeitfaktors ist in der Lage, absolut jedes Gerät „auszurollen“.

IV. Das Stadium der Verallgemeinerung und Systematisierung des Wissens.

In dieser Phase werden Zuordnungsfragen besprochen. Gruppen erarbeiten Vorschläge zum Schutz von Metallen vor Korrosion.

Reflexionsphase.

Die Schüler beantworten individuell die Frage: Können die in der heutigen Lektion erworbenen Kenntnisse in Ihrem Leben nützlich sein? Nenne Beispiele.

Zusammenfassung der Bühne.

In dieser Phase bewerten Schüler und Lehrer die Arbeit der Gruppen.

Informationsphase zu den Hausaufgaben.

Hausaufgaben. Arbeiten Sie weiter an der Ausweitung des Falles „Korrosion von Metallen“: Finden Sie in den Medien oder im Internet eine reale Tatsache, die die Auswirkungen von Korrosion auf Metalle beschreibt. Schlagen Sie Maßnahmen vor, um Korrosion zu verhindern und Metalle vor Korrosion zu schützen.