Что является причиной электрохимической коррозии
Перейти к содержимому

Что является причиной электрохимической коррозии

  • автор:

Причины электрохимической коррозии

Среди многообразия видов разрушений особое место занимает электрохимическая коррозия. Она часто возникает в металлах из-за их термодинамической неустойчивости, когда они взаимодействуют с внешней средой, проводящей электролитически. Иногда это явление наблюдается в сушильных шкафах, особенно, когда поверхность внутреннего слоя рабочей камеры имеет механические повреждения (царапины, сколы).

Исследование процесса электрохимической коррозии

Где можно наблюдать проявление этого вида коррозии

Этот процесс может привести к многочисленным трагедиям. Например, в США необходимо провести работы по восстановлению около 50 мостов, часть из которых подверглась разрушительному воздействию электрохимической коррозии.

Она часто проявляется:

  • в автомобилях, памятниках, подъемных кранах и т. д. находящихся на открытом воздухе;
  • в транспорте, конструкциях и механизмах, расположенных в местах с повышенной влажностью (океан, море, почва, глубинные воды);
  • в предметах, размещенных в технических средах

Причины появления

На открытом воздухе металл ржавеет из-за наличия влаги в атмосфере. На его поверхности появляется пленка из мельчайших частиц воды с растворенным в ней кислородом, под воздействием которого разрушение проходит намного быстрее. При наличии каверн, шероховатостей и трещин, металл начинает разлагаться на оксиды серы и углерода.

Электрохимическая почвенная коррозия поражает, в основном, подземные конструкции и механизмы. Например, газопроводы, буры, кабеля. Коррозия происходит из-за влаги, наличествующей в почве. В пустыне этот процесс почти не наблюдается.

Причины появления коррозии в ЛЭП, на железных дорогах и других установках, работающих на постоянном токе, является возникновение блуждающих токов, которые разъедают проводники.

Для изучения этого процесса и нахождения методов уменьшения скорости коррозии, применяют климатические камеры – устройства, которые помогают точно смоделировать обстановку, окружающую испытуемый объект (металл или что-то другое). На них можно проследить воздействие той или иной среды на анализируемое вещество и проверить защитное покрытие.

Адрес компании: 194017, Санкт-Петербург, Удельный проспект, дом 5, литера А, помещение 18-Н

© ООО «СпМ Климат», 2011–2023

При использовании материалов сайта, включая фотографии и тексты, активная ссылка на www.spm.ru обязательна. Права на содержание сайта.

Информация на сайте не является публичной офертой.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия — самый распространенный вид . 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, как питтинги, 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.

Причины возникновения местных гальванических элементов могут быть самые разные:

1) неоднородность сплава

— неоднородность мет. фазы, обусловленная неоднородностью сплава и наличием микро- и макровключений;

— неравномерность окисных пленок на поверхности за счет наличия макро- и микропор, а также неравномерного образования вторичных продуктов коррозии;

— наличие на поверхности границ зерен кристаллов, выхода дислокации на поверхность, анизотропность кристаллов.

2) неоднородность среды

— область с ограниченным доступом окислителя будет анодом по отношению к области со свободным доступом, что ускоряет электрохимическую коррозию.

3) неоднородность физических условий

— облучение (облученный участок — анод);

— воздействие внешних токов (место входа блуждающего тока — катод, место выхода — анод);

— температура (по отношению к холодным участкам, нагретые являются анодами) и т. д.

Гальванический элемент при электрохимической коррозии

При работе гальванического элемента одновременно протекает два электродных процесса:

Анодный — ионы металла переходят в раствор

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.

При соприкосновении двух электропроводящих фаз (например, мет. — среда), когда одна из них заряжена положительно, а другая отрицательно, между ними возникает разность потенциала. Это явление связано с возникновением двойного электрического слоя (ДЭС). Заряженные частицы располагаются несимметрично на границе раздела фаз.

Скачек потенциалов в процессе электрохимической коррозии может происходить из-за двух причин:

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.

На поверхности металла разряжаются катионы электролита. Это приводит к тому, что поверхность мет. приобретает положительный заряд, который с анионами раствора образует двойной электрический слой.

Иногда возникает ситуация, когда поверхность не заряжена и, соответственно, отсутствует ДЭС. Потенциал, при котором это явление наблюдается называется потенциалом нулевого заряда (φN). У каждого металла потенциал нулевого заряда свой.

Величина электродных потенциалов оказывает очень большое влияние на характер коррозионного процесса.

Скачок потенциала между двух фаз не может быть измерен, но при помощи компенсационного метода можно измерить электродвижущую силу элемента (ЭДС), который состоит из электрода сравнения (его потенциал условно принят за ноль) и исследуемого электрода. В качестве электрода сравнения берется стандартный водородный электрод. ЭДС гальванического элемента (стандартный водородный электрод и исследуемый элемент) называют электродным потенциалом. Электродами сравнения могут также выступать хлорсеребряный, каломельный, насыщенный медно-сульфатный.

Международной конвенцией в Стокгольме 1953г. решено при записях электрод сравнения всегда ставить слева. При этом ЭДС рассчитывать, как разность потенциалов правого и левого электродов.

Если положительный заряд внутри системы движется слева направо — ЭДС элемента считается положительной, при этом

где F — число Фарадея. Если положительные заряды будут двигаться в противоположном направлении, то уравнение будет иметь вид:

При коррозии в электролитах самыми распространенными и значимыми являются адсорбционные (адсорбция катионов или анионов на границе раздела фаз) и электродные потенциалы (переход катионов из металла в электролит или наоборот).

Электродный потенциал, при котором металл находится в состоянии равновесия с собственными ионами называется равновесный (обратимый). Он зависит от природы металлической фазы, растворителя, температуры электролита, активности ионов мет.

Равновесный потенциал подчиняется уравнению Нернста:

где, E ο — стандартный потенциал мет.; R — молярная газовая постоянная; n — степень окисления иона мет.; Т — температура; F — число Фарадея;αMe n+ — активность ионов мет.

При установленном равновесном потенциале электрохимическая коррозия не наблюдается.

Если по электроду проходит электрический ток — равновесное состояние его нарушается. Потенциал электрода изменяется в зависимости от направления и силы тока. Изменение разности потенц., приводящее к уменьшению силы тока, принято называть поляризацией. Уменьшение поляризуемости электродов называют деполяризацией.

Скорость электрохимической коррозии тем меньше, чем больше поляризация. Поляризация характеризуется величиной перенапряжения.

Поляризация бывает трех типов:

— электрохимическая (при замедлении анодного или катодного процессов);

— концентрационная (наблюдается, когда скорость подхода деполяризатора к поверхности и отвода продуктов коррозии мала);

— фазовая (связана с образованием на поверхности новой фазы).

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

  • Коррозия
  • Виды коррозии
  • Химическая коррозия
  • Электрохимическая коррозия
  • Внутренние факторы электрохимической коррозии
  • Внешние факторы электрохимической коррозии
  • Атмосферная коррозия
  • Морская коррозия
  • Почвенная коррозия
  • Биокоррозия
  • Питтинговая коррозия
  • Щелевая коррозия
  • Межкристаллитная коррозия (МКК)
  • Контактная коррозия
  • Фреттинг-коррозия
  • Коррозионная усталость
  • Коррозионное растрескивание
  • Пассивность металлов
  • Газовая коррозия в технологических средах
  • Коррозия металлов в кислотах
  • Селективное вытравливание (структурно-избирательная коррозия)
  • Коррозия автомобиля
  • Коррозия бетона
  • Коррозия (разрушение) древесины
  • Коррозия никеля
  • Коррозия магния
  • Коррозия меди
  • Коррозия алюминия
  • Коррозия цинка
  • Коррозия олова
  • Коррозия хрома
  • Коррозия титана
  • Коррозия тантала
  • Коррозия свинца
  • Коррозия кадмия
  • Коррозия кобальта
  • Ингибиторы коррозии
  • Оксидирование
  • Пленки на металлах
  • Защитные покрытия
  • Подготовка поверхности перед нанесением защитного покрытия
  • Пескоструйная обработка поверхности
  • Оборудование для пескоструйной очистки
  • Лакокрасочные материалы (ЛКМ)
  • Силиконовое покрытие
  • Виды лаков и их свойства
  • Алкидная эмаль (краска)
  • Эпоксидная краска (эмаль)
  • Водоэмульсионные лакокрасочные материалы
  • Порошковые краски (лакокрасочные материалы)
  • Лакокрасочные материалы на основе природных смол и битумов
  • Способы нанесения лакокрасочных материалов
  • Окрасочные камеры
  • Сушка лакокрасочных покрытий (ЛКП)
  • Сушильные камеры
  • Методы испытаний лакокрасочных материалов и покрытий
  • Пигменты в лакокрасочной промышленности
  • Наполнители ЛКМ (лакокрасочных материалов)
  • Неметаллические конструкционные материалы
  • Горячее цинкование
  • Холодное цинкование
  • Состав холодного цинкования
  • Термодиффузионное цинкование в электромагнитном поле (ТДЦЭ)
  • Фосфатирование
  • Пассивирование
  • Гальваническое покрытие
  • Аноды для гальваники
  • Гальваническое хромирование
  • Гальванические ванны барабанного и колокольного типа
  • Нержавеющая сталь (нержавейка)
  • Труба стальная водогазопроводная (ВГП)
  • Резка металла
  • Лазерная резка металла
  • Плазменная резка
  • Нержавеющий крепеж
  • Фитинги металлические
  • Легирование
  • Деаэрация
  • Ржавчина
  • Преобразователь ржавчины
  • Популярные методы защиты авто от коррозии
  • Покраска автомобиля
  • Дефекты окраски автомобилей
  • Автомобильные грунтовки
  • Автомобильные смазочные материалы
  • Автомобильное топливо
  • Автомобильные герметики, уплотнители и изоляционные материалы
  • Упаковочная антикоррозионная бумага
  • Коррозия и защита радиаторов (батарей)
  • Коррозия железнодорожного транспорта
  • Электрохимическая защита
  • Защита от коррозии энергетического оборудования
  • Неразрушающий контроль. Методы.
  • Капиллярный контроль
  • Радиографический контроль
  • Тепловой контроль
  • Приборы неразрушающего контроля
  • Приборы контроля бетона
  • Неразрушающий контроль бетона
  • Дефектоскоп
  • Течеискатель
  • Толщиномер лакокрасочного покрытия
  • Коррозионные исследования
  • Политика конфиденциальности
  • Контакты

Электрохимическая коррозия и ее причины

Электрохимическая коррозия является самым распространенным видом коррозии. Она возникает в случаях контакта металла с электролитически проводящей окружающей средой.

При данном процессе, восстановление окислительного компонента коррозионной среды проходит в отличительное от ионизации атомов металла время и электродный потенциал влияет на их скорость. Первопричина, по которой возникает электрохимическая коррозия металлов — термодинамическая неустойчивость металла в окружающей его среде. Ржавление обивки днища корабля, трубопровода, металлических конструкций в атмосфере — все это частные случаи электрохимической коррозии.

Для борьбы с электрохимической коррозией нужно знать механизм ее работы и причины возникновения. Протекание механизма коррозии может осуществляться по двум вариантам.

• Поверхностный слой металла рассматривается как однородный и гомогенный;
• Причина растворения металла заключается в термодинамической возможности протекания анодного или катодного актов;
• Анодные и катодные участки мигрируют по металлической поверхности;
• На скорость коррозии влияет кинетический фактор;
• Однородная поверхность может быть рассмотрена, как предельный случай, реализация которого возможна и в жидких металлах.

• Из-за различных положений атомов в кристаллической решетке твердые металлы имеют негомогенную поверхность;
• Гетерогенность актуальна при наличии инородных включений в сплаве.

Электрохимическая коррозия металлов имеет ряд особенностей: делится на анодный и катодные процессы, кинетически зависящие друг от друга и протекающие одновременно; на некоторых металлических поверхностях коррозия принимает локальных характер; основной металл растворяется на анодах.

Поверхность металла представляет собой множество короткозамкнутых электродов. При контакте с коррозионной средой образуется гальванический элемент, способствующий электрохимическому разрушение.

Существует три основные причины возникновения местного гальванического элемента:

• Неоднородность металлического сплава: наличие микро- и макровключений, микро- и макропор, зерен кристаллов;
• Неоднородность среды: область с ограниченным доступом окислителя выступает анодом по отношению к участку со свободным доступом;
• Неоднородность физических условий: облучение, воздействие температуры и внешних токов.

На нашем заводе вы всегда сможете заказать теплообменники, а так же редуктор вертикальный цилиндрический одноступенчатый.

Производимые предприятием теплообменники и емкости:

  • маслоохладители турбин и трансформаторов, воздушные и водяные
  • газоохладители го турбогенераторов
  • подогреватели сетевые псв
  • трубы оребренные
  • воздухоохладители электромашин

Продажи трубопроводной арматуры:

Интересные материалы сайта

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным типом коррозии металлов. По электрохимическому механизму корродируют металлы в контакте с растворами электролитов (морская вода, растворы кислот, щелочей, солей) . В обычных атмосферных условиях и в земле металлы корродируют также по электрохимическому механизму , т.к. на их поверхности имеются капли влаги с растворенными компонентами воздуха и земли.

Электрохимическая коррозия является гетерогенным и многостадийным процессом. Ее причиной является термодинамическая неустойчивость металлов в данной коррозионной среде.

Учение о электрохимической коррозии ставит главный вопрос — вопрос о скорости коррозии и тех факторов, которые влияют на нее. С электрохимической точки зрения коррозия металла это не просто процесс окисления металла, т.к. этот переход должен сопровождаться сопряженно идущим восстановительным процессом. В результате ионизации освобождаются электроны и роль второго восстановительного процесса состоит в их ассимиляции подходящим окислителем (Д), образующим устойчивое соединение Ионизация и процесс ассимиляции электронов каким либо элементом среды (обычно Н ионы или О) представляет собой электрохимический процесс.

В отличии химического, электрохимические процессы контролируются (зависят) не только от концентрации реагирующих веществ, но и, главным образом, зависят от потенциала поверхности металла.

На границе раздела двух разнородных фаз происходит переход заряженных частиц — ионов или электронов из одной фазы в другую, следовательно, возникает разность электрических потенциалов, распределения упорядоченных электрических зарядов, т.е. образование двойного электрического слоя.

Возникновение межфазового скачка потенциала можно объяснить следующими основными причинами; но рассмотрим только те, которые приводят к коррозии металлов, а точнее переход катионов металла из электролита на металл (электродный потенциал) адсорбция анионов электролита на металле (адсорбционный потенциал) возникновение ионно-адсорбционного потенциала за счет одновременной адсорбции поляризуемого атома кислорода и перехода катионов из металла в электролит.

По известным причинам, абсолютное значение межфазовой разности потенциалов измерить нельзя, эту величину можно измерить относительно другой величины и за точку отсчета принимается стандартный водородный потенциал. Наличие на межфазовой границе металл-раствор электролита двойного электрического слоя оказывает существенное влияние на процесс, а , в частности, на скорость коррозии металлов. При изменении концентрации (плотности) положительных или отрицательных частиц в растворе или металле может измениться скорость процесса растворения металла. Именно их этих соображений электродный потенциал является одной из важнейших характеристик, определяющих скорость коррозии металла.

Термодинамика электрохимической коррозии металлов.

Стремлением металлов переходить из металлического состояния в ионное для различных металлов различно. Вероятность такого перехода зависит также от природы коррозионной среды . Такую вероятность можно выразить уменьшением свободной энергии при протекании реакции перехода в заданной среде при определенных условиях.

Но прямой связи между термодинамическим рядом и коррозией металлов нет. Это объясняется тем, что термодинамические данные получены для идеально чистой поверхности металла, в то время как в реальных условиях корродирующий металл покрыт слоем (пленкой) продуктов взаимодействия металла со средой. Для расчетов изменения свободной энергии реакции при электрохимической коррозии металла используют величины электродных потенциалов.

Следовательно, для электрохимического растворения металла необходимо присутствие в растворе окислителя (деполяризатора, который бы осуществлял катодную реакцию ассимиляции электронов), обратимый окислительно — восстановительный потенциал которого положительнее обратимого потенциала металла в данных условиях.

Катодные процессы при электрохимической коррозии могут осуществляться различными веществами.
ионами
молекулами
оксидами и гидрооксидами (как правило малорастворимыми продуктами коррозии, образованными на поверхности металлов)
органическими соединениями где R радикал или молекула

В коррозионной практике в качестве окислителей-деполяризаторов, осуществляющих коррозию, выступают ионы водорода и молекулы растворенного в электролите кислорода. При увеличении активности ионов металла (повышение концентрации ионов металла в растворе), потенциал анода возрастает, что приводит к торможению растворения металла. Понижение активности металла, напротив, способствует растворению металла.

Схема процесса электрохимической коррозии металлов.

С определенным упрощением процесс электрохимической коррозии может быть представлен в виде схемы.
анодный процесс — ионизация атомов металла с образованием ионов (гидратированных) в растворе и нескомпенсированных электронов в металле.
процесс переноса электронов в металле от зон анодной реакции и участками, на которых термодинамически и кинетически возможен катодных процесс
процесс подвода окислителя-деполяризатора к катодным зонам
катодный процесс- ассимиляция избыточных электронов деполяризатором, для которого этих зонах обеспечены термодинамические условия процесса восстановления по схеме:

Эту схему можно представить как работу короткозамкнутого гальванического элемента. Но это только схема, т.к. зоны анодных и катодных процессов меняются во времени. В ходе коррозионного процесса изменяются не только свойства металлической поверхности, но и контактирующего раствора (изменение концентрации отдельных его компонентов). ПРи уменьшении, например, концентрации деполяризатора, у катодной зоны может оказаться, что катодная реакция деполяризации термодинамически невозможна.

Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии.

Причину коррозии металлов в растворах, не содержащих одноименных ионов, объясняет теория необратимых потенциалов. Эта теория рассматривает поверхность металлов как однородную, гомогенную. Основной и единственной причиной растворения (коррозии) таких металлов является термодинамическая возможность протекания анодного и катодного актов. Скорость растворения (коррозии) будет определяться кинетическими факторами. Но гомогенную поверхность металлов можно рассматривать как предельный случай, который может быть реализован, например, в жидких металлах. (ртуть и амальгамы металлов). Для твердых металлов такое допущение будет ошибочным, хотя бы потому что различные р\атомы сплава (и чистого металла) занимают различное положение в кристаллической решетке. Наиболее сильное отклонение от гомогенной конструкции будет наблюдаться при наличии в металле инородных включений, интерметаллидов, границ зерен и т.д. В этом случае, разумеется, поверхность является гетерогенной.

Установлено, что даже при наличии на поверхности металла неоднородностей в целом поверхность остается эквипотенциальной. Таким образом неоднородность поверхностей сплава не может являться основной причиной общей коррозии металла. Наиболее существенной в подобных случаях является ионизация растворения анодной составляющей вблизи катодной составляющей, это возможно, если на поверхности металлической конструкции возникают гальванические элементы. Рассмотрим некоторые из них:
неоднородность металлической фазы, обусловленная неоднородностью сплава, а также в результате микро и макровключений.
неоднородность поверхности металла в следствие наличия границ блоков и зерен кристаллов, выход дислокаций на поверхность, анизотропность кристаллов.
неоднородность защитных пленок на поверхности за счет микро и макропор пленки,
неоднородность защитных пленок на поверхности за счет неравномерного образования на поверхности вторичных продуктов коррозии

Мы рассмотрели два крайних механизма саморастворения металлов: равномерное растворение идеально гомогенной поверхности и растворения (в основном локальное) микроэлементов при пространственном разделении катодных и анодных зон (процессов). В общем случае, необходимо считаться с возможностью протекания на анодных участках наряду с основными анодными процессами катодных процессов, на катодных же участках могут протекать с пониженной скоростью анодные процессы растворения. Можно сделать вывод, что нет оснований противопоставлять «гомогенный» и «гетерогенный» пути протекания коррозионных процессов. Правильнее будет их рассматривать как факторы, взаимно дополняющие друг друга. Основной же причиной коррозии металлов остается по-прежнему термодинамическая вероятность протекания в данных условиях на металле анодных процессов ионизации металла и сопряженного с ним катодного процесса деполяризации.

Анодные процессы при электрохимической коррозии металлов.

Для протекания коррозионного процесса существенным является состояние форма соединения , в котором находится катион металла в растворе. Ионизация металла с последующим переходом в раствор простых компонентов металла представляет лишь одно из возможных направлений анодных процессов.Форма их конкретного состояния во многом определяется как природой металла и контактирующей с ним средой , так и направлением и величиной поляризующего тока (или электродного потенциала). Переходя в раствор, корродирующий металл вступает в связь либо с растворителем, либо с компонентами раствора. При этом могут образовываться простые и комплексные соединения с различной растворимостью и с различной адгезией к поверхности металла. При высоких положительных значениях потенциала на аноде возможен процесс окисления воды с выделением кислорода. В зависимости от того, какие процессы или их сочетания протекают на аноде, они могут в значительной мере (а иногда и полностью) контролировать суммарный процесс коррозии.

Классификация анодных процессов.

На основании высказанных соображений А.Д.Шатаев предлагает следующую классификацию анодных процессов:

а) Образование на аноде растворимых продуктов.

1) ионизация металла с образованием простых ионов.

2) ионизация металла с образованием комплексных ионов за

счет присутствующих в растворе анионов.

3) ионизация металла с образованием комплексных ионов с

4) повышение положительной валентности ионов металла.

5) понижение отрицательной валентности комплексного аниона.

б) Образование на аноде недорастворимых продуктов.

1) образование на аноде гидрооксидов металла.

2) образование на аноде труднорастворимых нейтральных солей.

3) Образование на аноде основных солей.

4) Образование на аноде оксидов металла (анодное

в) Анодное выделение кислорода.

Возможность протекания того или иного процесса полностью определяется величиной электродного потенциала и, следовательно, определяется чисто термодинамическими факторами.

Причины анодного растворения металлов.

Простейшими анодными реакциями являются такие , в результате которых образуются растворимые гидратированные и комплексные катионы,. которые отводятся от анода путем диффузии, миграции (перенос за счет электрического поля) или конвекции. Полярные молекулы жидкости электростатически взаимодействуют с заряженными ионами, образуют сольватные (в случае воды-гидратные) комплексы.Обладающие значительно меньшим запасом энергии чем ионы в кристаллической решетки металла. Величину этого понижения можно оценить, исходя из соображений предложенных Борном.

Полный электрический заряд в вакууме обладает энергией, равной потенциальной энергии. Для определения величины энергии заряда представим, что проводящая сфера радиусом r имеет заряд q. Внесение еще одной части заряда dq в сферу должно быть встречено отталкивающими силами df=qdq/r.

Работа которую необходимо совершить, чтобы внести заряд dq из бесконечности на сферу против сил отталкивания, будет равна:

где x расстояние от заряда dq до центра сферы.

Знак минус указывает, что работа совершается над системой. Полная работа, т.е. энергия образования заряда в сфере радиусом r, получится интегрированием в пределах от q=0 до q=q:

Если сфера находится не в вакууме, а в среде с диэлектрической проницаемостью >1, то Разность А — А указывает потерю энергии при перенесении заряда из вакуума в диэлектрик:

Для сред с большим значением множитель в скобках близок к 1, например, для воды =81 он равен 0,988. Следовательно заряженный ион при его перенесении его из вакуума в воду теряет 0,988 своей энергии. Поистине огромное уменьшение энергии иона в водном растворе указывает на устойчивость такого состояния в нем. Таким образом, причиной перехода атомов металла с поверхности и их ионизация является электростатическое взаимодействие (сольватация) ионов металла с полярными молекулами растворителя. Следовательно, схему реакции ионизации в контакте с растворителем правильнее записать в виде:

Me + mHO -> Me + mHO +ne.

Анодная пассивность металлов.

При значительном торможении анодной реакции ионизации металла скорость коррозионного процесса может понизится на несколько порядков. Такое состояние металла принято называть анодной пассивностью. Пассивность можно определить следующим образом: пассивность — состояние повышенной коррозионной устойчивости металла или сплава (в условиях, когда термодинамически он является реакционно способным), Вызванное преимущественным торможением анодного процесса.Т.е. может произойти так, что в реальных условиях скорость коррозии»активных» элементов оказывается весьма незначительной в следствии наступления пассивного состояния. Например, титан расположенный левее цинка, и хром, расположенный рядом с цинком, в следствии наступления пассивности оказываются более коррозионностойкими в большинстве водных сред, чем цинк.

На склонность к пассивному состоянию влияет природа системы металл-раствор. Наибольшую клонность к переходу в пассивное состояние проявляют Ti,Ni,Al,Mg,Fe,Co и др. Наступление пассивного состояния приводит к значительному изменению формы анодной поляризационной кривой. Кривая может быть разбита на несколько характерных участков:

Вначале скорость анодного растворения металлов возрастает в соответствии с уравнением Тафеля ( =a + blgi)-участок АВ.

Но начиная с В становится возможным процесс образования защитного слоя (фазового или адсорбционного), скорость которого растет при смещении потенциала в положительную сторону. Это приводит к торможению анодного растворения (BD). В точке D, соответствующей потенциалу ( потенциал начала пассивации) скорость образования защитного слоя равна скорости его растворения.

Далее идет рост защитного слоя, экранирующего поверхность, скорость анодного растворения резко понижается (DE). В точке Е, соответствующей потенциалу полной пассивации металл оказывается в пассивном состоянии. На участке EF (область пассивного состояния) скорость анодного процесса не зависит от потенциала, а определяется скоростью химического растворения защитной пленки.

Ток соответствующий области пассивного состояния, называется током пассивного состояния (i ). Положительнее F возможна ( -потенциал перепассивации) новая ветвь активного растворения с образованием катионов более высокой валентности. Если перепассивации не происходит (это зависит от металла и среды), то при достаточно положительном возможно выделение кислорода за счет окисления воды по реакциям:
в кислых средах
в щелочных

При высоких положительных потенциалах возможен локализованный пробой оксидной пленки — металл начинает растворятся по типу питтинга (PP’) называют потенциалом питтингообразования. Металл запассивированный в данной среде, может сохраняться в пассивном состоянии некоторое время в непассивирующей среде. Переходу металла в пассивное состояние способствуют некоторые легирующие элементы. Изменение плотности тока полной пассивации (i ) никеля в 1Н HSO в зависимости от содержания хрома в сплаве.

Рассказать друзьям:

1998-2014 “Corrozii.net”
Российская Федерация, 620062,г.Екатеринбург, пр. Ленина, 101/2
тел.: (343) 268-10-53

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *