электрохимической коррозии металлов

В процессе химического разрушения на поверхности металлаобразуется пленка из продуктов коррозии, обычно оксидов. В некоторых случаяхета пленка может защищать лежащий под ней металл от дальнейшего коррозии.Сравнительно плотные оксиды пленки образуются на поверхности алюминия, свинца, олова, никеля, хрома. При окислении железа в сухом воздухе или в атмосфере сухого кислорода образуется также достаточно плотная пленка, но онапо мере роста растрескивается и отслаивается от металла. Чаще всего всегохимическая коррозия происходит в среде сухих газов при высокой температуре (металлическая арматура печей, клапаны двигателей, лопатки газовых турбин ит.п.) или в жидкостях неэлектролитов (окисление металла в спирте, бензине, нефти, мазуте и т. П).

Металлические покрытия можно наносить также посредствомдиффузии металла покрытия в основной металл алитирование , силицирование , хромирование (см. С. 316), а также способом плакирования , то есть наложения на основные металл тонкого слоя защитного металла ( биметалл ) и зарепления егопутем горячей прокатки (например , железо - медный сплав , дюралюминий - чистийалюминий ).

Электрохимическая коррозия - это вид коррозии, возникающей при контакте разнородных металлов. При столкновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так называемый коррозионно элемент. Он представляет собой не что иное, как замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не корродирует. Этот вид коррозии особенно опасен для металлов с высокими отрицательными потенциалами.

Термическое напыление на один из контактирующих металлов другому (например, в контактной паре алюминий-медь напыления меди на алюминий) позволяет исключить электролит с контактной зоны и, таким образом, предупредить электрохимическую коррозию. С помощью газотермического покрытия на поверхности металла формируется беспористая пленка толщиной 150-300 мкм, адгезионно примыкает к основному металлу. Процесс не предусматривает перемешивание напыляемого и основного металла, но за счет плотной ламельного структуры доступ электролита в зону контакта практически невозможен. При нанесении покрытия деталь не нагревается более 120 С, поэтому исключены термические поводки и структурные изменения.

Коррозия металла происходит в результате движения заряженных частиц от одного металла более реагирует ( анода ) к более благородному (катоду ) через электролит. Скорость коррозии зависит от разницы между окислительно- восстановительный потенциал контактируют металлов.

По величинам потенциалов двух металлов в данном электролите можно указать, какой из них будет замедлять коррозию другого, а какой ускорять: металл, имеет более положительный потенциал, то есть стоит правее в ряду напряжений, ускоряет катодный процесс и способствует коррозии металла, с которым находится в паре. В реальных условиях металлы могут покрываться оксидными пленками, меняет их электрохимическое состояние, и опытные данные могут противоречить теоретическим прогнозам. При контакте металлов коррозия наиболее интенсивно происходит вблизи места соединения двух разнородных металлов. Контактом различных металлов объясняется быстрое химическое разрушение спаянных изделий именно по месту спайки. Кроме того, на скорость коррозии анодного металла в контактной паре влияет соотношение анодных и катодных площадей. Например, в случае соединения медных листов стальными заклепками последние за короткое время подвергаются ном разрушению. При обратной картине, когда стальные листы соединены медными заклепками, наблюдается незначительный рост коррозии вблизи медных заклепок. Известно покрытие железа цинком и оловом. Исходя из электрохимического ряда напряжений цинк должен защищать железо, тогда как олово - усиливать коррозию. Оловянная покрытия чисто механически защищает железо и достаточно в одном месте нарушить целостность олова, как, железо начинает разрушаться. Иначе обстоит дело с цинковым покрытием: до тех пор, пока не растворится весь цинк, железо не корродирует. Предотвращают контактную коррозию подбором соответствующих материалов с малой разностью потенциалов, электрической изоляцией различных металлов друг от друга и др. Скорость электрохимической коррозии зависит от внутренних и внешних факторов. К внутренним относятся факторы, связанные с природой металла, его химическим составом, структурой, наличием неметаллических включений. Очень чистые металлы медленно разрушаются. Посторонние включения заметно снижают устойчивость металлов, двухфазные сплавы корродируют намног...

К внешним факторам относятся природа и свойства коррозионной среды и ее параметры. На скорость электрохимической коррозии влияет концентрация водородных ионов в растворе электролита (т.н. рН среды). Для каждого металла есть определенное значение рН раствора , при котором скорость коррозии минимальна. Известно , например, что железо пассивно в молочной среде. Значительное влияние оказывает температура , так как она изменяет скорость диффузии и растворимость продуктов коррозии.

Таким образом , процесс электрохимической коррозии очень приближенно можно уподобить процесса, происходящего в простом гальваническом элементе. Электродвижущая сила гальванического элемента зависит от активности, проявляется в реакциях вытеснения металлов друг другом из растворов их солей.

Местная коррозия приводит к разрушению отдельных участков поверхности металлического предмета. Коррозия может иметь вид темных пятен, точек (питтингов), язв в виде раковин. Это наиболее часто встречаются повреждения музейного металла. К этому виду разрушения относятся случаи "бронзовой болезни ", которые будут подробно рассмотрены в разделе "Разрушение медных сплавов ". К местной коррозии относится также межкристаллическая коррозия - разрушение по границам кристаллитов (этот вид коррозии опасен тем, что, не меняя внешнего вида, металл теряет прочность и пластичность), сквозная коррозия, коррозионное растрескивание - разрушение металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений.

Электродные процессы электрохимической коррозии металлов обязательно включают в себя, как всякий гетерогенный процесс, кроме электрохимической реакции, стадии массопереноса, осуществляемые диффузией или конвекцией: отвод продукта анодного процесса (ионов металла) от места реакции - поверхности металла, перенос частиц деполяризатора катодного процесса в поверхности металла и отвод продуктов катодной деполяризационного реакции от места реакции - поверхности металла в глубь раствора и т.п. Суммарная скорость гетерогенного процесса определяется торможениями его отдельных стадий. Если, однако, торможение одной из последовательных его стадий значительно больше других, то суммарная скорость процесса определяется в основном скоростью этой наиболее заторможенной стадии. В коррозионных процессах нередки случаи диффузного или диффузионно-кинетического контроля, то есть в значительной заторможенности стадий массопереноса. В связи с этим диффузное кинетика представляет теоретический и практический интерес.

Возможность подразделения процесса растворения металлов в электролитах на два соединенных процесса - анодный и катодный - облегчает в большинстве случаев его ход по сравнению с химическим взаимодействием. При электрохимическом взаимодействии окислитель играет лишь роль деполяризатора , отнимающего валентные электроны металла и обеспечивает переход металла в ионное состояние , но не вступает с ним при этом в химическое соединение [ вторичные процессы и продукты коррозии при электрохимическом механизме коррозии металлов могут иметь место (см. С. 212 ), но они не обязательны ].

Первопричиной коррозии металлов , в том числе и электрохимической коррозии , является их термодинамическая неустойчивость. При взаимодействии с электролитами металлы самопроизвольно растворяются , переходя в более устойчивое окисленное (ионное ) состояние. Большой теоретический и практический интерес представляет механизм этого саморастворения металлов , то есть механизм коррозионного процесса , его основные закономерности, скорость протекания процесса и характер коррозионного разрушения.

2) зависимость кинетики этих двух электрохимических процессов , а следовательно , и скорости коррозии в соответствии с за¬конами электрохимической кинетики от величины электродного потенциала металла : смещение потенциала металла в положительную сторону (например, в результате поляризации от внешнего источника тока ) обычно облегчает анодный процесс и затрудняет катодный ; смещение потенциала в отрицательную сторону , на¬оборот , ускоряет катодный процесс и тормозит анодный ;

Электрохимическая коррозия наблюдается также при контакте двух разнородных металлов. В электролите они образуют гальванопар. Более электроотрицательным из них будет анодом. Анод в процессе будет постепенно растворяться. При этом идет замедление или даже полное прекращение электрохимической коррозии на катоде (более электроположительный ). Например , при контакте в морской воде дюралюминия с никелем интенсивно растворятся будет именно дюралюминий.

Электрохимическая коррозия имеет некоторые особенности: делится на два одновременно протекающих процесса ( катодный и анодный ) , которые кинетически зависимы друг от друга; на некоторых участках поверхности электрохимическая коррозия может принять локальный характер; растворения основного мет. происходит именно на анодах.

При достаточно большой энергии гидратации ионы металла могут отрываться и переходить в раствор , оставляя на поверхности эквивалентное число электронов , которые определяют ее отрицательный заряд. Отрицательно заряженная поверхность притягивает к себе катионы мет. из раствора. Так на границе раздела фаз возникает двойной электрический слой.

702.0013ms

Похожие статьи

Вход для пользователей