この実験について
鉄を乾燥、湿潤、または塩分のある環境に曝露します。コーティングを施す、銅の表面を接触させる、または犠牲亜鉛を接続して、どの金属がいつ消耗し、保護がいつ終わるかを測定します。
学習目標
- 水、酸素、露出面積がこの腐食モデルにどのように影響するかを説明します。
- 犠牲陽極としての亜鉛による保護と、銅との接続による影響を区別してください。
- 有限の電荷容量を使って、保護が持続する時間を推定してください。
使い方
- 1同じ時間にわたって、乾燥、湿潤、塩水への曝露を比較してください。
- 2鉄の表面の一部を覆い、腐食に必要な電流が小さくなることを測定してください。
- 3亜鉛を接続し、鉄の損失がない初期の時間区間を特定してください。
- 4少量の亜鉛を用い、亜鉛が枯渇した後まで測定してから、銅との接続の場合と比較してください。
モデル
前提条件
- このモデルでは、電極分極や局部的な孔食を計算するのではなく、中性水中での腐食に必要な電流が一定であると仮定します。
- 湿潤条件での電流密度は1平方センチメートルあたり10マイクロアンペアで、塩水では4倍、銅との接続では3倍になります。酸素の供給量と被覆されていない部分の割合に応じて、電流密度は比例して変化します。
- 亜鉛が接続されている間は、有限の二電子酸化容量が尽きるまで、その電流需要を亜鉛が供給します。その後、残りの電流需要によって鉄が酸化され、Fe²⁺になります。
- 酸による腐食、亜鉛自体の腐食、酸化皮膜の変化、表面積の変化は考慮していません。さび色の痕跡は鉄の損失を実際より大きく見せるもので、さびの質量を測定したものではありません。
授業で試してみましょう
- Q1銅との接触で鉄の損失が加速する一方、亜鉛はなぜ鉄を保護するのでしょうか？
- Q2犠牲亜鉛が消耗した後は、何が変わりますか？
よくある質問
これらの電流密度から、実際の構造物の寿命を予測できますか？
いいえ。これらはメカニズムを比較するための説明用の設定です。実際の腐食は、材料、形状、電解質の化学組成、そして変化する皮膜に左右されます。
ここでは、なぜ乾燥した鉄の需要がゼロなのですか？
この簡略化されたモデルでは、導電性の水膜と酸素が必要です。その他の乾燥酸化や酸による反応経路は含まれていません。