Глава 1 газова корозія металів 5 страница

У кислому середовищі швидкість корозії залежить від рН і від природи аніону кислоти. За даними Я.М. Колотиркіна, анодне розчинення металів йде через утворення комплексу металу з іонами в кілька послідовних стадій:

- специфічна адсорбція аніонів на поверхні металу:

Me + mA⁻ = (МеА_m)^m−_(адс); (2.24)

- електрохімічна стадія - перехід комплексу в розчин:

(МеА_m)^m−(адс) → (МеА_m)^n−m_(водн) + nе; (2.25)

- розпад комплексу на прості іони:

(МеА_m)^n−m = Меⁿ⁺ (водн) + mА⁻ _(водн). (2.26)

Прискорююча дія аніону має місце після досягнення певної концентрації, яка залежить від природи металу і аніону.

У ряді випадків освіта багатозарядної іона металу при його розчиненні відбувається в кілька стадій шляхом послідовного від'єднання електронів:

Me = Me⁺_(водн) + е;

Me⁺_(водн) = Me²⁺_(водн) + е;

Me²⁺_(водн) = Meⁿ⁺_(водн) + (n ― 2)е.

Пасивність металу. У ряді випадків при анодній поляризації відбувається різке зниження швидкості розчинення металу. Швидкість корозії багатьох металів різко зменшується при введенні до складу розчину сильних окислювачів. Метал переходить в пасивний стан. Пасивність металу - це стан щодо високої корозійної стійкості, викликаний гальмуванням анодного процесу електрохімічної корозії.

Для ряду металів при анодні поляризації стає можливим не розчинення металу у вигляді катіонів, а утворення на поверхні захисних оксидних плівок. Метали стають пасивними. При виникненні пасивного стану анодний процес розчинення металу гальмується утвореною оксидною плівкою. Потенціал аноду при цьому зміщується в позитивну сторону. Утворення оксидної плівки на поверхні металу різко збільшує загальний опір кола, внаслідок чого зменшується корозійний струм. Явищами пасивності пояснюється мала швидкість корозії нержавіючих сталей, алюмінію,титану та інших металів і сплавів в певних умовах.

Рисунок 2.13. Анодна поляризаційна крива.

На анодній поляризаційній кривій (рис. 2.13), що відповідає переходу металу в пасивний стан, можна виділити ряд характерних точок і відповідні їм ділянки: Е_a^Р - початковий потенціал аноду, Е_ОК - потенціал освіти оксиду металу, Е_п - потенціал початку пасивації, Е_ПП - потенціал повної пасивації.

На ділянці 1 - 2 відбувається тільки електрохімічне розчинення металу з утворенням гідратованих іонів. При зсуві потенціалу в позитивну сторону щодо рівноважного потенціалу Е_ОК (ділянка 2-3) одночасно з розчиненням металу йде процес утворення оксиду, однак швидкість розчинення металу перевищує швидкість утворення. У точці 3, відповідного потенціалу початку пасивації Е_п, швидкості розчинення металу і утворення пасивної оксидної плівки стають рівними, а відповідна цьому значенню потенціалу щільність струму i_max (граничний струм пасивації) характеризує максимальну швидкість розчинення металу. Наступний зсув потенціалу в позитивну область (ділянка 3 - 4) обумовлено переважним протіканням реакції утворення пасивної плівки. Все більша частина поверхні металу покривається оксидною плівкою. Омічний опір на межі метал - розчин зростає, а струм поляризації, внаслідок цього зменшується. Точка 4 відповідає завершенню пасивації металу. Потенціал, який відповідає цьому стану, називається потенціалом повної пасивації Е_ПП або фладе - потенціалом.

На ділянці 4 - 5 метал знаходиться в пасивному стані. Ця ділянка незалежності струму від потенціалу практично спостерігається до тих пір, поки не буде досягнутий потенціал будь-якої нової анодної реакції, наприклад реакції виділення кисню:

4ОН⁻ − 4е = О₂ + 2Н₂О.

Новому анодному процесу відповідає часткове або повне розчинення пасивної плівки (ділянка 5 - 6). За ступенем зменшення здатності до пасивації в нейтральних середовищах метали можуть бути розташовані в наступний ряд: