Файл: Цуркан И.Г. Смазочные и защитные материалы учебник.pdf

5 мгэкв/л (0.005N), т. е. приблизительно 0,615 г MgS04 • 7Н20 или 0,5 г MgCI2 ■6Н20 на 1 л.

Чтобы избежать гидролиза, раствор подкисляют, прибавляя на 1 л раствора хлористого магния 10 капель крепкой НС1, а сернокислого магния — 6 капель крепкой H ,S04. К 100 мл отобранного пипеткой раствора соли магния прили­ вают 5 мл аммиачного буферного раствора1, 5—7 капель раствора индикатора и медленно титруют раствором трилона до перехода окраски раствора из красной в синюю.

Титр трилона Б вычисляется из соотношения

(36)

где с — концентрация раствора соли магния, мгэкв/л;

т— количество мл раствора трилона] Б, пошедшего на титрование 100 мл раствора соли магния;

10 — коэффициент приведения к объему 1 л.

Метод количественного определения содержания дибутилфталата в силиконовой пластичной смазке

Экспериментально установлено, что недостаточное содержание дибутилфта­ лата (ДБФ) в смазке ЖТ-72 менее оптимального вызывает экстрагирование смаз­ кой пластификаторов, содержащихся в резине, что приводит к потере эластич­ ности резиновых деталей. Повышенное содержание ДБФ вызывает набухание резины сверх допустимых пределов. В связи с этим важно контролировать со­ держание в смазке ДБФ.

Существующие химические методы определения количества ДБФ в смазке сложны и продолжительны. Более простой и быстрый метод его определения — спектрофотометрический. Он основан на изменении поглощения потоков лучистой энергии, проходящей через раствор какого-либо вещества, в зависимости от концентрации последнего. Между интенсивностью монохроматического излуче­ ния, прошедшего через раствор’ /;, и интенсивностью первоначального монохро­ матического излучения / 0, падающего на объект, существует соотношение

Величина lg /;//0 называется оптической плотностью раствора и обозначается через D.

Из формулы (38) следует, что при постоянной толщине слоя раствора I и при определенной длине волны монохроматического потока лучистой энергии вели­ чина оптической плотности D прямо пропорциональна концентрации растворен­ ного вещества (табл. 10).

Все исследованные растворы имеют максимальные значения оптической

76

Ниже приведены данные определения оптической плотности D растворов

Из этих данных видно, что оптическая плотность растворов смазки ЖТ-72 также пропорциональна содержанию в ней ДБФ. Следовательно, зная такую за­ висимость, можно по значению D определить количественное содержание ДБФ в смазке.

Для определения концентрации ДБФ необходимы: спектрофотометр СФ-4а;

шивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем в стакан налива­ ют около 30 мл петролейного эфира. Смесь перемешивают стеклянной палоч­ кой и добавляют несколько капель этилового спирта для лучшего осаждения. Осадок отфильтровывают в мерную колбу через фильтр с синей лентой. Стакан несколько раз ополаскивают петролейным эфиром и промывают им остаток на фильтре. Непосредственно перед определением оптической плотности в колбу добавляют петролейный эфир точно до метки.

тилфталата в смазке:

0,0002 г) помещают в химические стаканы. К первым четырем навескам добавляют соответственно 0,08; 0,06; 0,04 и 0,02 ДБФ. В первом стакане смазка содержит 8% ДБФ, во втором — 6%, в третьем — 4%, в четвертом — 2% и в пятом ДБФ отсутствует. Содержимое всех пяти стаканов растворяют в петролейном эфире и осаждают этиловым спиртом в описанной выше последовательности. Затем на спектрофотометре в кюветах с толщиной слоя 1 мм определяют оптическую плот­ ность смазок с 2,4, 6 и 8% ДБФ, приняв за раствор сравнения фильтрат раство­ ренной смазки без ДБФ. После этого строят график в координатах содержание ДБФ — оптическая плотность.

77

Изделия из металлов н их сплавов под действием кислорода воз­ духа, углекислого газа, дождевой и почвенной влаги подвергаются коррозии, краткое понятие о которой было дано в главе II.

В результате коррозии происходит разъедание поверхностей ме­ таллов (латинское слово «корродере» значит разъедать), качество изделий и сооружений ухудшается. Они могут стать даже совершенно непригодными к использованию. Особенно сильному химическому воздействию подвергаются металлы внутри вагонов, в котлах цистерн, перевозящих продукцию химической промышленности. Здесь на ме­ талл действуют влага, кислород, кчіелоты, щелочи п другие вещества, часто при повышенных температурах.

За счет коррозии железных изделий теряется большое количество металла. Поэтому постоянная борьба с этим вредным явлением пред­ ставляет собой исключительно важную задачу.

Во влажном воздухе и в воде, содержащей растворенный кислород,

Этот процесс коррозии связан прежде всего с переводом металла (железа) в активнее состояние, т. е. в ионную форму путем передачи электронов от атомов металла (металл при этом становится положи­ тельно заряженным) в раствор (кислород + вода).

Реакция (40) идет в несколько стадий.

Первой стадией является образование ионов железа:

где е — свободный электрон.

Процесс, отраженный в реакции (41), является окислительным, так как связан с отдачей электронов атомами железа.

Образовавшиеся свободные электроны соединяются с молекулами

78

Если раствор, соприкасающийся с металлом, имеет кислую реак­ цию, т. е. содержит ионы водорода, то свободные электроны восста­ навливают их до атомарного водорода:

Атомарный водород весьма реакционноспособен и частью соеди­ няется в молекулы водорода Н 2, а в основном реагирует с кислородом, давая молекулы воды:

4Н + 0 2 -*• 2Н20 .

Таким образом, коррозия является окислительно-восстановитель­ ным процессом.

Образовавшиеся ионы железа и гидроксила реагируют между собой:

2Fe2+ + 40Н - 2Fe (ОН)2.

Полученная гидроокись Fe (ОН) 2 соединяется с водой и кислородом:

4Fe (ОН)а -Ь0 2 + 2Н20 -*■ 4Fe (ОН)3.

Гидроокиси железа Fe (ОН)2 и Fe (ОН)3 представляют собой гид­ ратированные окислы железа FeO-HaO и Fe20 3-3H 20 соответст­ венно. Эти комплексные молекулы концентрируются на поверхности металла, образуя ржавчину, состав которой можно представить в следующем виде:

X FeO • у Fe20 3 • z Н 20 .

Концентрация водородных ионов (pH) определяет скорость этих реакций, в то время как химическая природа металла — саму возмож­ ность взаимодействия.

По степени легкости отдачи электронов металлы располагаются в определенном порядке, называемом рядом напряжений. В качестве примера можно привести расположение в нем следующих металлов:

...К ... Ca... Mg... Al... Zn... Fe... Sn... Pb... H... Cu... Ag... Au. В этом ряду' прочность удерживания электронов в металле увели­

чивается от К до Au. Чем левее в ряду напряжений стоит металл, тем больше в нем концентрация свободных электронов, плохо удержи­ ваемых в атомах данного металла. Поэтому если два разных металла привести в соприкосновение (например, как в ’случае, когда железо содержит включения меди), то будет происходить выравнивание кон­ центраций свободных электронов, а именно электроны с железа нач­ нут перетекать на медь и уже с последней на ноны кислорода или водо­ рода, находящиеся в окружающей среде (например, в воде).

При протекании этого процесса медь (или другой металл, стоящий правее железа) не расходует свои электроны на нейтрализацию ионов

79

кислорода или водорода, а отдает лишь электроны, перешедшие на нее от железа. С другой стороны, эти лишние для меди электроны она отдает в раствор на реакции (42) и (43) значительно легче, чем если железо отдавало бы их непосредственно. Именно поэтому образование Fe+2 по реакции (41) идет значительно быстрее, чем в отсутствии меди.

Усиление коррозии железа в контакте с медью протекает при очень малых величинах и .площадях катодных участков включений меди и больших площадях анодных участков чистого железа.

В ряде случаев, особенно в атмосферных условиях при нейтраль­ ной среде (pH = 6-^7), когда скорость коррозии сравнительно неве­ лика, она может быть значительно снижена легированием стали медью, т. е. введением в сталь 2—3% меди и других легирующих компонентов.

Полученная низколегированная сталь имеет более высокий элект­ родный потенциал, приближающийся к электродному потенциалу катодного включения (чистой меди), т. е. происходит выравнивание разности потенциалов и, следовательно, снижение скорости коррозии.

В начальной стадии атмосферной коррозии такая низколегирован­ ная сталь образует более плотную защитную пленку продуктов кор­ розии, которая предохраняет от ускорения процесса коррозии и сни­ жает скорость этого процесса.

Резкого повышения коррозионной стойкости стали можно достиг­ нуть при введении в нее 11— 18% легирующих элементов, таких как хром, никель, получая высоколегированные нержавеющие стали. При столь значительном содержании легирующих металлов сталь пере­ ходит в пассивное состояние.

Хром очень легко пассивируется и, находясь в твердом растворе с железом, повышает его стойкость и затрудняет переход железа в ак­ тивное состояние. Этим и объясняются противокоррозионные свойства таких сталей.

Если в железе имеются включения цинка, стоящего левее в ряду напряжений, то окисляться (отдавать электроны) будет в' основном цинк, а не железо.

Выравнивание концентраций свободных электронов у двух контактирующихся металлов, т. е. движение электронов, представляет собой электрический ток, характеризуемый разностью потенциалов.

Если принять, что у водорода потенциал равен нулю, то потенциалы металлов, определяющие их расположение в ряду напряжений, будут иметь значения, показанные на рис. 25. Чем больше разнятся друг от друга по величине потенциалов два соприкасающихся металла, тем сильнее корродирует более активный из них и тем надежнее защищен от коррозии второй, менее активный. Поэтому недопустимо, например, наличие деталей из меди и ее сплавов в конструкции из алюминиевого сплава.

Поверхность металла (стали, чугуна) неоднородна и имеет участки карбидов железа и других включений. Как правило, эти участки электроположительны, а железо электроотрицательно. Поэтому на такой поверхности будут образовываться микрогальванические эле­ менты и протекать электрохимический процесс коррозии.

80