Количественный химический анализ коррозионного поражения.

Принцип проведения количественного химического анализа коррозионного поражения. Количественный анализ проводят для установления степени коррозионного поражения. При этом сравнивают окраски индикаторной бумаги или раствора по соответствующим методикам.

Анализируемый и стандартный растворы подвергают строго одинаковой обработке (по характеру, продолжительности и последовательности операций). При этом концентрацию анализируемого раствора считают равной концентрации стандартного раствора, дающего одинаковую с ним окраску (по интенсивности и тону).

Для снятия продуктов коррозии применяют те же растворы, что и при качественном анализе (не более 2 см³ на 1 см² анализируемой поверхности). Продукты коррозии удаляют посредством погружения исследуемого образца в перемешиваемый раствор на 5 - 15 мин. Если продукты коррозии не снимаются, то применяют катодную обработку в тех же растворах, но в гальванической ячейке с нерастворимыми анодами в течение 20 - 40 мин при катодной плотности тока 100 - 150 мА/дм². В случае неполного снятия продуктов коррозии увеличивают продолжительность катодной обработки до 60 мин и катодную плотность тока до 200 мА/дм². После обработки током продукты коррозии смывают в этом же растворе, потирая палочкой с резиновым наконечником в течение 3 мин, затем раствор и осадок переносят в стакан или фарфоровую чашку, осадок растворяют и проводят анализ этого раствора.

По результатам количественного анализа вычисляют:

степень коррозионного поражения (в г/см²)

среднюю скорость коррозии (в г/см²) х ед. времени

глубину проникновения коррозии (в см•ед. времени)

где С - концентрация ионов определяемого металла в анализируемом растворе, г/см³. Для сплавов значение С принимают равным наибольшему значению концентрации ионов отдельных компонентов сплава; V - объем анализируемого раствора, с³; S - анализируемая поверхность, см³; t - продолжительность испытаний, годы, месяцы, сутки и т. д.; d - плотность материала образца, г/см³.

Для образца с металлическим покрытием дополнительно вычисляют среднее уменьшение толщины (в см) покрытия

где С_м - концентрация ионов; d_м - плотность материала покрытия образца.

По результатам количественного анализа можно судить о скорости, характере и механизме коррозионного разрушения образцов; о влиянии контактов различных металлических и неметаллических материалов на скорость и характер разрушения.

Никель. Продукты коррозии с анализируемой поверхности снимают 0,5 н. раствором НСl или HNO₃ (как указано ранее). Затем определяют содержание никеля в анализируемом растворе. Половину полоски индикаторной бумаги на 1 с погружают в анализируемый раствор (для приготовления индикаторной бумаги используют насыщенный раствор диметилглиоксима в этиловом спирте). Затем в течение 10-12 с ее держат на фильтровальной бумаге в вертикальном или слегка наклоненном положении (для стекания избытка раствора) и в течение 30 с над концентрированным раствором аммиака.

Подобную операцию выполняют и со стандартным раствором. Содержание никеля в анализируемом растворе определяют подбором стандартного раствора, дающего окраску, одинаковую с окраской анализируемого раствора. Для приготовления стандартных растворов никеля используют хлористый никель (NiCl₂•6Н₂O), взятый из такого расчета, чтобы получить в заданном объеме раствор, содержащий 1 мг/см³ никеля. Его растворяют в 0,5 н. растворе НСl или HNO₃. Например, для приготовления 100 см³ раствора используют 0,4049 г хлористого никеля. Расчет: молекулярная масса NiCl₂•6H₂O=237,7 (58,7 мг Ni); следовательно, для приготовления 100 см³ раствора, содержащего 1 мг/см³ никеля, понадобится хлористого никеля

Из полученного раствора готовят стандартные растворы. Для разбавления применяют 0,5 н. раствор НСl или HNO₃.

Стали 12Х18Н10Т, 14Х17Н2, 95X18, 30X13. Продукты коррозии с анализируемой поверхности снимают 0,5 н. раствором НСl или HNO₃. Содержание железа в анализируемом растворе определяют посредством погружения в него индикаторной бумаги и сравнения ее окраски с окраской такой же бумагой, погружаемой в стандартный раствор. Для приготовления бумаги используют 10%-ный водный раствор сульфасалициловой кислоты. При наличии железа индикаторная бумага окрашивается в желтый цвет.

Для приготовления стандартных растворов 1 мг/см³ стали растворяют при нагревании в минимальном объеме (3 - 10 см³) концентрированной соляной кислоты. Если сталь не растворяется, то добавляют такой же объем (3 - 10 см³) концентрированного раствора HNO₃. После упаривания (не досуха) и обработки двумя порциями воды по 3 - 5 см³ (каждый раз упаривают не досуха) раствор переносят в мерную колбу и доводят объем до метки, добавляя 0,5 н. раствор НСl или HNO₃. Разбавляя полученный раствор, готовят стандартные растворы с содержанием сплава 0,01 -0,08 мг/см³ (через 0,01 мг). Для разбавления применяют 0,5 н. раствор НС1 или HNO₃.

Сталь с цинковым покрытием. Продукты коррозии удаляют 5%-ным раствором уксуснокислого аммония. Индикаторную бумагу для обнаружения железа готовят как указано ранее, а для обнаружения цинка - берут раствор, содержащий 0,3-0,5 гдифенилкар-базона в 100 см³ этилового спирта.

Стандартный раствор готовят путем растворения 1 мг/см³ цинка в 5%-ном растворе уксуснокислого аммония. Концентрацию цинка в исходном растворе проверяют титрованием трилоном Б. Разбавляя полученный раствор, готовят стандартные растворы с содержанием цинка от 0,01 до 0,08 мг/см³. Для разбавления применяют 5%-ный раствор уксуснокислого аммония.

Сталь с кадмиевым покрытием. Продукты коррозии снимают 0,1 н. раствором уксусной кислоты. Для приготовления индикаторной бумаги используют 0,5%-ный стандартный раствор кадиона ИРЕА. Для получения стандартного раствора кадмия 3CdSO₄ x 8Н₂O растворяют в 0,1 н. растворе уксусной кислоты. Разбавляя его 0,1 н. раствором уксусной кислоты, готовят стандартные растворы с содержанием кадмия от 0,01 до 0,08 мг/см³.

Ковар с никелевым или никель-хромовым покрытием. В белую фарфоровую чашку диаметром 5 -8 см наливают 1 см³ анализируемого раствора, добавляют 20 - 50 мг тонко растертого порошка фтористого натрия и 2 см³ насыщенного раствора роданида аммония в ацетоне. Голубую окраску полученного раствора сравнивают с окраской стандартных растворов, обработанных аналогичным образом.

Медь с никелевым или никель-хромовым покрытием. Продукты коррозии снимают 0,5 н. раствором соляной кислоты, ингибированным уротропином. Для насыщения бумаги используют 10%-ный водный раствор диэтилдитио-карбоната натрия.

При наличии никеля часть анализируемого раствора (2 - 5 см³) насыщают порошком трилона Б (20 - 50 мл), который добавляют в анализируемый раствор. Раствор тщательно перемешивают. Затем им обрабатывают индикаторную бумагу. При наличии меди образуется соединение, окрашенное в желто-коричневый цвет.

Для приготовления стандартных растворов меди 1 мг/см³ хлорной меди (CuСl₂•2Н₂O) растворяют в воде. Из полученного раствора готовят растворы, содержащие 0,01-0,1 мг/см³ меди, разбавляя 0,5 н. раствором НCl.

Медь с оловянным покрытием. Продукты коррозии снимают 0,5 н. раствором H₂SO₄ или 0,5 н. раствором НСl, ингибированным уротропином. Для приготовления стандартных растворов олова хлористое олово растворяют в 0,5 н. растворе соляной кислоты. Из полученного раствора готовят стандартные растворы с содержанием олова 0,005-0,05 мг/см³.

При наличии меди в анализируемом растворе ее маскируют тиомочевиной. Для этого 10 - 30 мг тонко растертой тиомочевины добавляют в анализируемый раствор и интенсивно перемешивают с 1 см³ этого раствора в фарфоровой чашке диаметром 5 - 8 см, затем добавляют 1 см³ буферного раствора и 1 см³ гематоксилина. Контрольная проба имеет желтую окраску.

Латуни с никелевым или никель-хромовым покрытием. Продукты коррозии снимают 0,5 н. раствором соляной кислоты, ингибированным уротропином. Для обнаружения цинка используют 0,2 н. раствор NaOH. Для нейтрализации кислого раствора и создания необходимой щелочности применяют 5 н. раствор NaOH. Содержание цинка определяют методом сравнительного колориметрирования лилово-розовой окраски дитизоната цинка в анализируемом и стандартных растворах.

Для приготовления стандартных растворов цинка хлористый цинк растворяют в воде. Если раствор мутный, то добавляют одну-две капли концентрированного раствора НСl. Концентрацию цинка в исходном растворе проверяют титрованием трилоном Б. Из полученного раствора готовят стандартные растворы с содержанием цинка от 0,005 до 0,06 мг/см³, разбавляя 0,2 н. раствором NaOH.

Для приготовления раствора дити-зонат (0,5 г на 100 см³ раствора) растворяют в хлороформе.

Цинк обнаруживают следующим образом. К остатку кислого раствора добавляют 5 н. раствор NaOH, чтобы получить раствор, содержащий 0,2 г•экв/дм³ NaOH (0,2 н. раствор). Подставляя значения концентраций исходного раствора кислоты (0,5 н.) и конечного раствора щелочи (0,2 н.), получают (в см³)

Если при нейтрализации кислого раствора щелочью выпадает осадок, ему дают отстояться в течение 30 мин, а затем фильтруют через плотный фильтр.

Осадок на фильтре промывают в 0,2 н. растворе щелочи, смешивая основной фильтрат с промывной жидкостью. Полоску бумаги погружают на 1 с последовательно в анализируемый раствор и в раствор дитизоната в хлороформе. Окраски сравнивают с окраской стандартного раствора.

Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.