Понятие о контактной коррозии металлов

Самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией.

Контактная коррозия металлов является частным случаем электрохимической коррозии, т.е. коррозии, протекающей в растворах электролитов.

Электрохимической коррозии подвергаются, например, подводные части судов, проложенные в земле трубопроводы. Коррозия металлов, находящихся во влажной атмосфере, также представляет собой электрохимическую коррозию.

Контактная коррозия возникает при контакте двух разных металлов, находящихся в растворе или во влажной атмосфере. Два металла с различными электродными потенциалами, контактируя друг с другом, образуют гальванический элемент, или, как говорят при обсуждении вопросов коррозии, гальванопару. При этом металл, характеризующийся меньшим значением электродного потенциала, окисляется, т.е. является анодом гальванического элемента. На менее активном металле, который в гальваническом элементе всегда является катодом, протекает процесс восстановления. Если гальванопара из двух металлов находится в кислом растворе, то на катоде могут восстанавливаться ионы водорода:

2H⁺ + 2e^– ® H₂.

Вещество, восстанавливающееся на катоде, называют деполяризатором катода. В данном случае имеет место водородная деполяризация катода в кислой среде.

Кроме того, в растворах, контактирующих с атмосферным воздухом, содержится растворённый кислород, также способный восстанавливаться на катоде: O₂ + 4H⁺ + 4e^– ® 2H₂O (кислородная деполяризация катода в кислой среде);

О₂ + 2H₂O + 4e^– ® 4OH^– (кислородная деполяризация катода в нейтральной и щелочной средах).

Пример 9.8 Составить уравнения анодного и катодного процессов, протекающих при контактной коррозии гальванопары медь-никель с водородной деполяризацией катода в кислой среде.

Поскольку ,

то никель, как более активный металл, будет в данной гальванопаре подвергаться окислению; таким образом, никель, являясь анодом, отдаёт электроны и переходит в раствор в виде ионов Ni²⁺. На медном катоде будут восстанавливаться ионы водорода. (-) анод (Ni) Ni ® Ni²⁺ + 2e^–

(+) катод(Cu) 2H⁺ + 2e^– ® H₂

Ni + 2H⁺ ® Ni²⁺ + H₂ .

Пример 9.9 Составить уравнения анодного и катодного процессов, протекающих при контактной коррозии гальванопары железо-цинк с кислородной деполяризацией катода в нейтральной среде.

Поскольку , в данном случае цинк, как более активный металл, является анодом и будет окисляться. На железном катоде будет восстанавливаться кислород.

анодный процесс Zn ® Zn²⁺ + 2e^– 2

катодный процесс O₂ + 2H₂O + 4e^– ® 4OH^– 1

2Zn + O₂ + 2H₂O ® 2Zn²⁺ + 4OH^–

2Zn + O₂ + 2H₂O ® 2Zn(OH)₂

Последний пример показывает один из способов защиты металлов от коррозии. Поскольку разрушается всегда анод гальванического элемента, то для того, чтобы защитить данный металл от коррозии, необходимо создать гальванопару, в которой защищаемый металл будет катодом, так как катод не подвергается разрушению. Такую гальванопару можно создать, соединив защищаемый металл, например, железо, с более активным металлом, например, магнием или цинком. Более активный металл, являясь анодом, окисляется, защищая тем самым другой металл от окисления. Именно с целью защиты железа от коррозии жесть оцинковывают, а к корпусам судов на стоянке в портах присоединяют магниевые блоки. Этот способ защиты металла называется протекторной защитой, а более активный металл, являющийся анодом, – металлом-протектором.

Другой способ защитить металлическое изделие заключается в катодной поляризации металла с помощью внешнего источника постоянного электрического тока. Защищаемое изделие присоединяют к отрицательному полюсу источника тока, а к положительному полюсу подключают металлическую болванку. В результате этого происходит (как при электролизе) окисление активного анода, роль которого выполняет металлическая болванка. На защищаемом металле, являющемся катодом, происходит восстановление кислорода или ионов водорода. Этот вид защиты металла от коррозии называется катодной защитой.

Литература

1 Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1987.

2 Методические указания по курсу неорганической химии «Основные классы неорганических соединений» для студентов технологических специальностей. Составители: Поляченок Л.Д., Поляченок О.Г. – Могилёв, 1996.

3 Методические указания по курсу неорганической химии «Окислительно-восстановительные реакции» для студентов технологических специальностей. Составители: Поляченок О.Г., Огородников В.А. – Могилёв, 1996.

4 Методические указания к лабораторной работе «Окислительно-восстановительные реакции и электрохимические процессы» по курсу общей и неорганической химии для студентов технологических и механических специальностей. Составители: Огородников В.А., Герасимова Н.П. – Могилёв, 2001.

5 Ахметов Н.С. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1975.

6 Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. – Л.: Химия, 1995.

ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Конспект лекций

для студентов

технологических специальностей

Часть 1 Общие вопросы химии

Составитель Огородников Валерий Анатольевич

Редактор Бажанова Т.Л.

Технический редактор Щербакова А.А.

____________________________________________________________________

Подписано в печать ______________ Формат 60´84 1/16

Печать офсетная. Усл. печ. л. ______ Уч. изд. л. _________

Тираж _____экз. _______Заказ _____ Бесплатно

Лицензия № 226 от 12.02.1998 г.

____________________________________________________________________

Отпечатано на ротапринте МГУП

212027, Могилёв, пр-т Шмидта, 3