curs 3

Master interdisciplinar

Tehnologii avansate in electronica auto

Titlul Disciplinei:

Inginerie chimica pentru electronica auto Conf.dr.ing. Cristian Pirvu MASTER I (Anul II, semestrul I) 14(14) 14 (7) 4

Titular de disciplin i aplicaii: Tipul programului de master: Semestrul: Numrul de ore curs: Numrul de ore aplicaii: Numrul de puncte de credit:

Inginerie chimica pentru electronica auto

OBIECTIVELE DISCIPLINEI

-Obiectivul disciplinei este de a asigura specialistului in electronica cunostintele necesare aprecierii complexitatii proceselor electrochimice specifice domeniului motoarelor auto, (conditii dificile de lucru).

- Protectia materialelor metalice impotriva coroziunii, protectia anticoroziva prin reducerea agresivitatii mediului corosiv (inhibitori de coroziune/aditivi anticorozivi, conditionarea apelor, conditionarea atmosferelor in spatii inchise).

- Compatibilitatii materialelor electronice cu cele chimice din domeniul auto: rezistenta chimica la fluidele specifice: combustibili, uleiuri, lichide de frana, lichide antigel si reciclarea componentelor electrice si electronice.

Inginerie chimica pentru electronica autoCONTINUTUL TEMATIC (SYLABUS) Curs: Sala L 026

Capitolul

ContinutIntroducere. 2. Coroziunea subansamblelor mecanice si produselor electronice din industria autovehiculelor 2.1 Coroziunea in industria autovehiculelor: definitii, importanta, conditiile aparitiei formelor de coroziune, efectele coroziunii asupra autovehiculelor, costurile coroziunii si managementul riscului. 2.2 Principiile de baza ale coroziunii; medii corozive in exploatarea autovehiculelor. 2.3 Forme de coroziune a metalelor i aliajelor specifice autovehiculelor. 2.4 Tipuri de coroziune si metode de evaluare calitativa si cantitativa a coroziunii Coroziunea chimica 3.1. Definitii, clasificare, nucleatia, cresterea si aderenta filmelor de oxid; oxidarea aliajelor specifice autovehiculelor. 3.2. Coroziunea chimica a subansamblurilor mecanice si produselor electronice in prezenta solventilor organici, lubrifiantilor si a combustibililor 3.3. Coroziunea n gaze uscate si de ardere a combustibililor ce contin compusi ai sulfului 3.4. Coroziunea n gaze uscate ce contin oxigen 3.5. Coroziunea datorata fragilizarii cu oxigen, decarburarii si nitrurarii 4. Coroziunea electrochimica 4.1. Mecanismul coroziunii electrochimice 4.2. Cinetica si termodinamica coroziunii electrochimice 4.3. Factori ce influenteaza coroziunea electrochimica 4.4. Coroziunea locala 5 Forme de coroziune 5.1. Coroziunea in crevasa si in pitting 5.2. Coroziunea galvanica, selectiva, intercristalina 5.3. Coroziunea subansamblurilor mecanice si produselor electronice in medii cu umidiate mare 5.4. Coroziunea subansamblurilor mecanice si produselor electronice in medii cu ceata salina 5.5. Coroziunea subansamblurilor mecanice si produselor electronice ce functioneaza la presini scazute 5.6. Coroziunea subansamblurilor mecanice si produselor electronice ce functioneaza la temperaturi extreme 5.7. Microcoroziunea in ansamblurile electronice din industria auto

Nr. ore

Capitolul 2

2h

Capitolul 3

4h

Capitolul 4

4h

Capitolul 5

4h

TOTAL

14 h

Inginerie chimica pentru electronica autoCURS 3

Principiile de baza ale coroziunii;


Coroziunea electrochimica a metalelorReactiile anodice sunt reactii caracteristice metalului polarizat anodic, ele au loc indiferent de natura mediului coroziv, conform reactiei generalizate:

MM+n + ne-

in care n este numarul electronilor cedati. Particularizind, reactiile anodice ale coroziunii electrochimice ale diferitelor metale pot fi:

Fe Fe+2 + 2eZnZn+2 +2eAlAl+3 +3e-


Coroziunea electrochimica a metalelorIn functie de natura mediului coroziv, pot avea loc urmatoarele tipuri de reactii catodice reactii de depolarizare: * in mediu acid H+ + 1e- H ; H + H H2 * in medii neutre sau bazice O2 + H2O + 4e- 4OH*in medii ce contin ioni metalici la valente superioare Fe+3 +1e- Fe+2 *in medii ce contin ioni metalici cu potential de reducere mai electropozitiv decit al metalului care se oxideaza Cu+2 +2e- Cu0


Coroziunea electrochimica a metalelorReaciile chimice n coroziunea cu depolarizare de hidrogen sunt: n medii acide: Reacie de ionizare a metalului (oxidare), i Reacie de depolarizare (reducere), Reacie global: n medii neutre i alcaline: Reacie de oxidare, Reacie de depolarizare (reducere), Reacie global: MM+z +zeFe Fe+2 + 2ezH2O+ze-zOH-+z/2H2 2H2O+2e- 2OH- + H2 M + zH2O M+z + zOH- + z/2 H2, Fe + 2H2O Fe+2 + 2OH- + H2

MM+z +zeFe Fe+2 + 2ezH++ze- z/2 H2 2H+ + 2e- H2 M+ zH+ M+z + z/2 H2, Fe + 2H+ Fe+2 + H2


Coroziunea electrochimica a metalelorCoroziune cu depolarizare de oxigen: n medii acide: Reacie de oxidare, Reacie de depolarizare, Reacie global: n medii neutre i alcaline: Reacie de oxidare, Reacie de depolarizare (reducere), Reacie global: MM+z +zeFe Fe+2 + 2ez/2 H2O +z/4O2+ze- zOHH2O +1/2O2+2e- 2OHM+z/2 H2O +z/4O2 M(OH)z, Fe+ H2O +1/2O2 Fe(OH)2 MM+z +zeFe Fe+2 + 2ezH++z/4 O2 +ze- z/2H2O 2H++1/2 O2 +2e- H2O M+ zH++z/4 O2 M+z +z/2H2O, Fe+ 2H++1/2 O2 Fe+2 +2H2O


Coroziunea electrochimica a metalelor

Fig. 6.2.1 Exemple tipice de coroziune electrochimic


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune generala


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune galvanica


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune galvanica E0Fe = -0.44 V, E0Cu = +0.337 V. E0Cu - E0Fe = 0.777 V.

E0Zn = -0.763 V, E0Fe = -0.44 V E0Fe - E0Zn = 0.323 V.


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune prin crevasa




Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune in pitting




Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune prin frecare


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune prin dealiere


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune prin stres


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziuniiCoroziune prin exfoliere


Tipuri de coroziune si evaluarea coroziunii

Coroziune prin crevasa

Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor se clasific n protecie activ i pasiv. Protecia anticoroziv pasiv se realizeaz prin aplicarea de straturi protectoare care pot fi: - metalice - nemetalice - de natur anorganic. 1. Straturile protectoare nemetalice organice sunt: peliculele de vopsele, grundurile, pelicule de lacuri, acoperiri cu mase plastice. 2. Straturile protectoare metalice pot fi depuse prin: imersie n metal topit, placare, pulverizare (metalizare), difuziune termic, pe cale electrochimic. a) Acoperiri anodice ( de exemplu Zn pe Fe sau oel),cnd potenialul metalului de baz (Fe) este mai electropozitiv dect a stratul depus (Zn). b) Acoperiri catodice (de exemplu Sn pe Fe),cnd potenialul stratului depus (Sn) este mai electropzitiv dect a metalului de baz (Fe). Depunerea metalelor pe cale electrochimic se realizeaz prin electroliza soluiilor apoase de sruri simple sau complexe ce conin ionul metalului ce trebuie depus 3. Straturile protectoare de natur anorganic sunt: peliculele de oxizi sau fosfai obinute artificial Protecia anticoroziv activ se refer la aciunea de modificare a sistemului de coroziune care depinde de: materialul folosit, mediul coroziv i condiiile de corodare (temperatur, pH, concentraia n O2, presiune, durata de coroziune) 1. Tratarea mediului cu scopul de a micora caracterul lui agresiv a) ndeprtarea agentului oxidant, b) Modificarea pH-ului c) Utilizarea inhibitorilor de coroziune

4.3.4. Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor 2. Metode electrochimice de protecie se bazeaz pe reducerea vitezei de coroziune a construciilor metalice prin polarizarea lor realizat prin protecie catodic i anodic a) Protecia anodic Metalele trec din stare activ n stare pasiv prin deplasarea potenialului, adic prin polarizare anodic cu o surs exterioar de curent

b) Protecia catodic - cu surs exterioar de curent prin polarizarea catodic a instalaiei metalice de protejat cu o surs de curent continuu i un anod auxiliar n circuitul de polarizare

Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor 2. Straturile protectoare metalice pot fi depuse prin: imersie n metal topit, placare, pulverizare (metalizare), difuziune termic, pe cale electrochimic. Straturile metalice pot fi obinute prin diferite procedee: galvanizare, metalizare, difuziune, cufundare n metal topit, placare etc. Galvanizarea - const n depunerea unui strat prin electroliz. n general, pentru acoperirea fierului se folosesc zincul, cromul i plumbul. Metalizarea - const n aplicarea unui metal protector, n stare topit i pulverizat pe suprafa care trebuie protejat. Ea se face cu flacr oxiacetilenic n care se topete o srm din metalul ce trebuie depus, pulverizarea fiind fcut cu aer comprimat. Difuziunea const n tratarea suprafeei unui metal cu un metal de protecie; la temperatur nalt la care are loc operaia, la suprafaa metalului se formeaz un strat protector alctuit dintr-o soluie solid a celor dou metale. Cufundarea n metal topit se face de obicei pentru acoperirea fierului cu un metal care are punctul de topire mai mic, metale ca plumbul, staniul sau zincul. Placarea - const n presarea sau laminarea, la cald, a dou metale diferite. Metalul care trebuie placat se toarn ntro form cptuit cu metalul protector, dup care se lamineaz. Aderena stratului protector la metalul de baz se face datorit forelor mecanice i datorit difuziunii. a) Acoperiri anodice ( de exemplu Zn pe Fe sau oel),cnd potenialul metalului de baz (Fe) este mai electropozitiv dect a stratul depus (Zn). b) Acoperiri catodice (de exemplu Sn pe Fe),cnd potenialul stratului depus (Sn) este mai electropzitiv dect a metalului de baz (Fe). Depunerea metalelor pe cale electrochimic se realizeaz prin electroliza soluiilor apoase de sruri simple sau

Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor2. Straturile protectoare metalice pot fi depuse prin: imersie n metal topit, placare, pulverizare (metalizare), difuziune termic, pe cale electrochimic. a) Acoperiri anodice ( de exemplu Zn pe Fe sau oel),cnd potenialul metalului de baz (Fe) este mai electropozitiv dect a stratul depus (Zn).

b) Acoperiri catodice (de exemplu Sn pe Fe),cnd potenialul stratului depus (Sn) este mai electropzitiv dect a metalului de baz (Fe). Depunerea metalelor pe cale electrochimic se realizeaz prin electroliza soluiilor apoase de sruri simple sau complexe ce conin ionul metalului ce trebuie depus

Sn



Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor 2. Metode electrochimice de protecie se bazeaz pe reducerea vitezei de coroziune a construciilor metalice prin polarizarea lor realizat prin protecie catodic i anodic a) Protecia anodic Metalele trec din stare activ n stare pasiv prin deplasarea potenialului, adic prin polarizare anodic cu o surs exterioar de curent

b) Protecia catodic - cu surs exterioar de curent prin polarizarea catodic a instalaiei metalice de protejat cu o surs de curent continuu i un anod auxiliar n circuitul de polarizare

Protecia anodic Metalele trec din stare activ n stare pasiv prin deplasarea potenialului, adic prin polarizare anodic cu o surs exterioar de curent

Electrochemical effectUsual region for TGSCC, mostly is initiated by pitting corrosion (transgranular cracking propagation needs higher energy)

pittingZone 1

cracking zonesZone 2

passive

active

Usual region for IGSCC, SCC usually occurs where the passive film is relatively weak

Electrochemical effectUsual region for TGSCC, mostly is initiated by pitting corrosion (transgranular cracking propagation needs higher energy)

pittingZone 1

cracking zonesZone 2

passive

active

Usual region for IGSCC, SCC usually occurs where the passive film is relatively weak

4.3.4. Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor 2. Metode electrochimice de protecie se bazeaz pe reducerea vitezei de coroziune a construciilor metalice prin polarizarea lor realizat prin protecie catodic i anodic b) Protecia catodic - cu surs exterioar de curent prin polarizarea catodic a instalaiei metalice de protejat cu o surs de curent continuu i un anod auxiliar n circuitul de polarizare

4.3.4. Protecia anticoroziv a metalelor i a aliajelor 2. Metode electrochimice de protecie se bazeaz pe reducerea vitezei de coroziune a construciilor metalice prin polarizarea lor realizat prin protecie catodic i anodic b) Protecia catodic - cu anozi de sacrificiu

Protectia anticoroziva a pieselor de automobileCURS 5Protecia anticoroziv

Applicability Corrosives

Relative investment cost Relative Very low operation cost Equipment Potentiostat + cathode/s

Anodic protection Active-passive metals only Weak to aggressive High

Cathodic protection All metals Weak to moderate Low Mediums to highSacrificial anodes or DC power supply + ICCP anode/s

curs 3

Documents