Коррозия и защита металлов и сплавов

ОТ КОРРОЗИИ

Коррозией называют самопроизвольное разрушение металлов и сплавов вследствие физико–химического взаимодействия их с окружающей средой.

По механизму протекания процесса различают коррозию хими­ческую и электрохимическую.

Химическая коррозия протекает в неэлектропроводных средах (сухая атмосфера воздуха, растворы неэлектролитов). Химическая коррозия представляет собой непосред­ственное взаимодействие металла с окислителем, то есть процессы окисления и восстановления протекают одновременно и на одном и том же участке поверхности:

4Fe + 3O2 = 2Fe2О3

2 коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru 2Fe – 6e коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru 2Fе3+ (окисление)

3 O2 + 4е коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru 2O2- (восстановление)

Электрохимическая коррозия протекает в электропроводных средах: растворы электролитов, влажная атмосфера воздуха (от­носительная влажность воздуха больше 65%).

Наличие электропроводной среды делает возможной работу большого числа небольших по размеру гальванических элементов (микрогальванопар). Причиной образования на поверхности металла гальванических элементов является то, что большинство технически важных металлов имеют в своем составе примеси или даже специаль­но вводимые добавки. Поэтому отдельные участки поверхности ме­талла имеют более положительное, другие – более отрицательное значение потенциала (электрохимическая неоднородность поверхности).

Основной причиной коррозии является термодинамическая не­устойчивость металла или сплава в той или иной коррозионной среде. Критерием термодинамической вероятности коррозии являет­ся уменьшение изобарно - изотермического потенциала ( коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru G < 0). В электрохимических процессах изменение изобарно - изотермическо­го потенциала определяется по формуле

коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru G = –nF коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru E ,

где: n - число электронов, принимающих участие в реакции;

F - число Фарадея;

коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru Е - разность потенциалов, при которых протекают катодные и анодные процессы ( коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru ).

Если коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru Е > 0, т.е. коррозия и защита металлов и сплавов - student2.ru , то ∆G < 0, и процесс коррозии проте­кает самопроизвольно.

Приближенная оценка степени термодинамической нестабильнос­ти различных металлов в наиболее распространенных коррозионных средах может быть сделана по величине стандартных электродных потенциалов (см. таблицу «Стандартные электродные по­тенциалы металлов» Приложения), что примерно соответствует потенциалу окисления металла в анодном процессе Еа.

Наиболее распространенными коррозионными средами являются водные растворы электролитов, содержащие в качестве окислителя растворенный кислород или ионы водорода, то есть чаще всего кор­розионный процесс протекает с кислородной или водородной деполя­ризацией. Величины потенциалов, соответствующих катодному процес­су ЕК в наиболее распространенных коррозионных средах, представлены в таблице 1, в которой выделены 4 группы металлов, термодинамически неустойчивых в той или иной среде (∆G <0, если ЕКА).

Особое место среди металлов занимает золото (ЕОAu/Au3+ = + 1,5В), которое является термодинамически устойчивым во всех наиболее распространенных коррозионных средах, указанных в таблице 1.

Таблица 1. Классификация металлов по термодинамической неустойчивости в различных средах

  Коррозионные среды Катодный процесс (кислородная или водородная деполяризация)   Еок, в Группы металлов, для которых ∆G <0 Потенциалы анодов*, ЕоА, В (ЕоМе / Ме п+ )  
Нейтральная среда в отсутствии растворенного кислорода   2Н2О +2е = Н2 +2ОН   -0,413 I Li…Fe   -3,01<E< -0,413
Кислая среда в отсутствии растворенного кислорода   2Н+ +2е =Н2   0,00 II Li…W   -3,01<E< 0,00
Нейтральная среда в присутствии растворенного кислорода и влажная атмосфера   О2+2Н2О +4е = 4ОН   +0,815 III Li…Ag   -3,01<E< +0,815
Кислая среда в присутствии растворенного кислорода и влажная атмосфера промышленных районов   О2+ 4Н+ +4е = 2Н2О   +1,23 IV Li…Bi   -3,01<E< +1,23

*Анодные процессы для всех металлов можно представить в общем виде:

Ме – пе = Меп+

Наши рекомендации