Катодные процессы при электрохимической коррозии металлов
Поверхностная коррозия
Поверхностная коррозия характеризуется равномерным разрушением металла по всей поверхности. Это наименее опасный вид коррозии, так как можно, зная ее скорость, заранее определить возможный срок службы детали.
Местная коррозия
Более опасным видом коррозии является местная коррозия. В этом случае разрушение начинается в отдельных участках детали, распространяясь на значительную глубину с поверхности, и степень этого разрушения трудно определить.
Межкристаллитная (интеркристаллитная) коррозия
Самым опасным видом коррозии является межкристаллитная (интеркристаллитная) коррозия. В этом случае разрушение происходит по границам кристаллов и внешняя поверхность металла не имеет заметных следов коррозии.
Межкристаллитная коррозия может привести к мгновенной поломке деталей в условиях эксплуатации.
Виды коррозии:
- Сплошная (общая) - зависит от скорости протекания процесса бывает равномерной, неравномерной, избирательной.
- Местная - охватывает отдельные участки поверхности металла и имеет вид пятен, язв (раковин), точечных поражений (питтингов), свищей и т.п.
Местный вид коррозии бывает: пятнами, питтинговой, язвенной, сквозной, нитевидной, межкристаллитной, подповерхностной, ножевой, коррозионным растрескиванием и коррозионной хрупкостью.
- химическая - это вид коррозионного разрушения, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды;
- электрохимическая - процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не одновременно с ионизацией атомов металла и от электродного потенциала металла зависят их скорости.
- биокоррозия - вид коррозии, связанный с разрушением под влиянием живых микроорганизмов;
Электрохимическая коррозия - самый распространенный вид коррозии. Электрохимическая коррозия возникает при контакте металла с окружающей электролитически проводящей средой. При этом восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не одновременно с ионизацией атомов металла и от электродного потенциала металла зависят их скорости. Первопричиной электрохимической коррозии является термодинамическая неустойчивость металлов в окружающих их средах. Ржавление трубопровода, обивки днища морского суда, различных металлоконструкций в атмосфере - это, и многое другое, примеры электрохимической коррозии.
К электрохимической коррозии относятся такие виды местных разрушений, какпиттинги
, межкристаллитная коррозия, щелевая. Кроме того процессы электрохимической коррозии происходят в грунте, атмосфере, море.Механизм электрохимической коррозии может протекать по двум вариантам:
1) Гомогенный механизм электрохимической коррозии:
- поверхностный слой мет. рассматривается как гомогенный и однородный;
- причиной растворения металла является термодинамическая возможность протекания катодного или же анодного актов;
- К и А участки мигрируют по поверхности во времени;
- скорость протекания электрохимической коррозии зависит от кинетического фактора (времени);
- однородную поверхность можно рассматривать как предельный случай, который может быть реализован и в жидких металлах.
2)Гетерогенный механизм электрохимической коррозии:
- у твердых металлов поверхность негомогенная, т.к. разные атомы занимают в сплаве различные положения в кристаллической решетке;
- гетерогенность наблюдается при наличии в сплаве инородных включений.
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; растворение основного мет. происходит именно на анодах.
Поверхность любого металла состоит из множества короткозамкнутых через сам металл микроэлектродов. Контактируя с коррозионной средой образующиеся гальванические элементы способствуют электрохимическому его разрушению.
При работе гальванического элемента одновременно протекает два электродных процесса:
Анодный - ионы металла переходят в раствор
Fe → Fe2+ + 2e
Происходит реакция окисления.
Катодный - избыточные электроны ассимилируются молекулами или атомами электролита, которые при этом восстанавливаются. На катоде проходит реакция восстановления.
O2 + 2H2O + 4e → 4OH- (кислородная деполяризация в нейтральных, щелочных средах)
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O (кислородная деполяризация в кислых средах)
2 H+ + 2e → H2 (при водородной деполяризации).
Торможение анодного процесса приводит к торможению и катодного.
Коррозия металлапроисходит именно на аноде.
КАТОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
Процесс катодной деполяризации электрохимической коррозии металлов может осуществляться:
1) ионами:
) нейтральными молекулами:
3)нерастворимыми пленками:
4)органическими соединениями: