Электролитическая коррозия металлов это

Cтраница 1

Электролитическая коррозия наиболее заметна, если проводники находятся под постоянным напряжением, но она может наблюдаться и при работе на переменном токе.

Обычно электролитическую РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЋ связывают СЃ присутствием влаги, РЅРѕ РІ некоторых случаях, например РїСЂРё использовании РІ качестве изоляции найлона, РѕРЅР° может происходить Рё РІ отсутствие влаги РїСЂРё повышенных температурах. РўРѕРјРїСЃРѕРЅ Рё Матес125 показали, что проводимость Рё сопротивление полимеров Рё РґСЂСѓРіРёС… изоляционных материалов РІРѕ влажной атмосфере можно связать СЃ электролитической коррозией. Согласно американскому стандарту ASTM D 1000, измерение проводимости РїСЂРё 96 % — РЅРѕР№ относительной влажности служит для оценки способности липких изоляционных лент Рє электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё. Предложен также СЂСЏРґ РґСЂСѓРіРёС… методик исследования электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё. Обычно это явление исследуется РїСЂРё помощи РґРІСѓС… тонких медных проволочек, разделенных пластмассовой изоляцией, причем испытания проводятся РІ атмосфере СЃ высокой влажностью; между проволочками создается постоянная разность потенциалов. РљРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ оценивается визуально или количественно РїРѕ величине напряжения РїСЂРѕР±РѕСЏ после определенной продолжительности испытания.  [1]

Электролитическая коррозия принципиально является электрохимическим процессом, который заключается в переходе иона металла из металлической фазы в электролит или в фазу продукта реакции.

Поэтому скорость коррозионного процесса определяется законами электрохимической кинетики. Таким образом, управление процессами коррозии предполагает знание кинетики электродных процессов.

 [2]

Электролитическая РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ может возникнуть РїСЂРё соприкосновении РІ электролите РґРІСѓС… одинаковых металлов. РћРЅР° определяется наличием локальных электротоков РІ металле, например токов РІ заземлениях силовых цепей.  [3]

Электролитическая коррозия наиболее заметна, если проводники находятся под постоянным напряжением, но она может наблюдаться и при работе на переменном токе.

Обычно электролитическую РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЋ связывают СЃ присутствием влаги, РЅРѕ РІ некоторых случаях, например РїСЂРё использовании РІ качестве изоляции найлона, РѕРЅР° может происходить Рё РІ отсутствие влаги РїСЂРё повышенных температурах. РўРѕРјРїСЃРѕРЅ Рё Матес126 показали, что проводимость Рё сопротивление полимеров Рё РґСЂСѓРіРёС… изоляционных материалов РІРѕ влажной атмосфере можно связать СЃ электролитической коррозией. Согласно американскому стандарту ASTM D 1000, измерение проводимости РїСЂРё 96 % — РЅРѕР№ относительной влажности служит для оценки способности липких изоляционных лент Рє электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё. Предложен также СЂСЏРґ РґСЂСѓРіРёС… методик исследования электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё. Обычно это явление исследуется РїСЂРё помощи РґРІСѓС… тонких медных проволочек, разделенных пластмассовой изоляцией, причем испытания проводятся РІ атмосфере СЃ высокой влажностью; между проволочками создается постоянная разность потенциалов. РљРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ оценивается визуально или количественно РїРѕ величине напряжения РїСЂРѕР±РѕСЏ после определенной продолжительности испытания.  [4]

Электролитическая коррозия металлов это РљРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ блуждающими токами.  [5]

Электролитическая РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ обусловлена протеканием неконтролируемых электрических токов ( большей частью постоянного тока или постоянного тока высокого напряжения) РѕС‚ посторонних источников РїРѕ непредусмотренным путям.  [6]

Электролитическая коррозия реального оборудования также не рассмотрена в литературе.

Р�меется обширная информация Рѕ РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё отдельных металлических материалов РІ РјРѕСЂСЃРєРѕР№ РІРѕРґРµ, РЅРѕ нет данных для нескольких металлов, находящихся РІ тесном контакте, Р° именно такая ситуация Рё встречается РІ электронном оборудовании.  [7]

Электролитическая коррозия металлов это Электроцепь РїСЂРё катодной защите.  [8]

Гальваническая Рё электролитическая РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ, РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ РѕС‚ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕР№ поляризации Рё РґРѕ некоторой степени бактериальная РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ металлов РјРѕРіСѓС‚ быть замедлены путем применения катодной защиты.  [9]

Для электролитической коррозии, согласно уравнению (2.21), могут быть получены такие же кривые, как на рис. 2.4.

Однако анодный предельный ток в этом случае возможен только при образовании поверхностного защитного слоя.

 [10]

Ускоряющими факторами электролитической коррозии в морской воде являются соленость ( процентное содержание солей), температура, периодичность смачивания и содержание растворенного в воде кислорода.

�зменение процентного содержания солей и колебания температуры незначительно ускоряют электрохимическую коррозию.

Наоборот, периодичность смачивания значительно ускоряет процесс коррозии за счет ускорения скорости диффузии кислорода через тонкие слои влаги.

Содержание кислорода РІ РјРѕСЂСЃРєРѕР№ РІРѕРґРµ довольно большое вследствие частого волнения Рё естественной конвекции Рё колеблется РІ довольно больших пределах.  [11]

Для исключения электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё необходимо подбирать такие сочетания материалов шпинделя Рё крышки ( РІ которой расположен сальник), которые имели Р±С‹ минимальную разность потенциалов. Существенное влияние оказывает электропроводность сальниковой набивки Рё содержание хлоридов РІ ней. Эксперименты показали, что РїСЂРё разности напряжений между шпинделем Рё крышкой РѕС‚ 30 РґРѕ 40 РјР’ Рё сопротивлении набивки РѕС‚ 200 РґРѕ 400 РћРј электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё РЅРµ наблюдается, тогда как РїСЂРё напряжениях больше 150 РјР’ РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ имеет место РїСЂРё любых набивках.  [12]

Рассмотренная модель электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё относится Рє числу наиболее упрощенных.  [13]

Такие процессы называются электролитической коррозией металла. РљРѕСЂСЂРѕР·РёСЏ может иметь место как РІ отсутствие внешнего тока, так Рё РїСЂРё протекании тока через корродирующий металл.  [14]

Согласно уравнению (2.10) РїСЂРё электролитической РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё РІ электролите обычно РёРґСѓС‚ РґРІРµ электрохимические реакции.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Электрохимическая коррозия

  • Содержание:
  • Механизм электрохимической коррозии
  • Причины возникновения местных гальванических элементов
  • Анодный и катодный электродные процессы
  • Электродный потенциал
  • Поляризация

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, как питтинги, межкристаллитная коррозия, щелевая.  Кроме того процессы электрохимической коррозии происходят в грунте, атмосфере, море.

  1. Механизм электрохимической коррозии может протекать по двум вариантам:
  2. 1) Гомогенный механизм электрохимической коррозии:
  3. — поверхностный слой мет. рассматривается как гомогенный и однородный;
  4. — причиной растворения металла является термодинамическая возможность протекания катодного или же анодного актов;
  5. — К и  А участки мигрируют по поверхности во времени;
  6. —  скорость протекания электрохимической коррозии зависит от кинетического фактора (времени);
  7. — однородную поверхность можно рассматривать как предельный случай, который может быть реализован и в жидких металлах.
  8. 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);
Читайте также:  Как уксус действует на металл

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

  1. Электролитическая коррозия металлов это
  2. При работе гальванического элемента одновременно протекает два электродных процесса:
  3. Анодный — ионы металла переходят в раствор
  4. Fe → Fe2+ + 2e
  5. 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 металла происходит именно на аноде.

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.

  1. E = Vп — Vл
  2. Если положительный заряд внутри системы движется слева направо — ЭДС элемента считается положительной, при этом
  3. Emax=-(ΔGT)/mnF,
  4. где F — число Фарадея. Если положительные заряды будут двигаться в противоположном направлении, то уравнение будет иметь вид:
  5. Emax=+(ΔGT)/mnF.
  6. 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:

E=Eο+ (RT/nF) LnαMen+

где, Eο —  стандартный потенциал мет.; R — молярная газовая постоянная; n — степень окисления иона мет.; Т — температура; F — число Фарадея;αMen+ — 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.

Электрохимическая коррозия: причины, типы, скорость протекания

Электрохимическая коррозия относится к наиболее часто встречающимся процессам постепенного разрушения металла.

Как мы знаем, наше окружение наполнено электричеством.

В зависимости от среды, меняются показатели проводимости. Не отличается то, что при контакте с такой средой сталь начинает постепенно портиться.

  • У процесса есть несколько важных отличий.
  • В первую очередь – неодновременное протекание восстановления окислительного процесса и ионизации атомов металла.
  • На интенсивность распространения при этом влияет такой параметр, как электродный потенциал металла.

Главная причина электрохимической коррозии в том, что большинство металлов проявляют термодинамическую неустойчивость.

  1. Примеры распространения коррозии такого типа встречаются в воде, почве, на открытом воздухе.
  2. Она часто становится причиной потери прочности и постепенного разрушения металла на днище судов, трубопроводов, опор ЛЭП и других объектов.
  3. Если говорить о типах электрохимической коррозии, то называют 3 разновидности:
  • щелевые поражения;
  • питтинги;
  • межкристаллическое повреждение.

Повреждаться могут разные типы металлов в зависимости от их расположения. Ржавчина появляется при контакте со стоячей и текущей водой, в местах соединения разных металлов, а также на сварных швах.

Какие механизмы отвечают за протекание электрохимической коррозии

Такое повреждение металла проводится двумя механизмами – гомогенным и гетерогенным. Рассмотрим каждый из них подробно.

  • Гомогенный. Первоначально затрагивается поверхностный слой металлического изделия. Постепенно металл начинает растворяться под действием актов – катодного или анодного. На протяжении определенного времени происходит миграция катода и анода. Со временем процесс ускоряется. Особенность гомогенного механизма в том, что затрагивает как твердые, так и жидкие металлы. Меняется только скорость течения.
  • Гетерогенный. У большинства твердых металлов не наблюдается гомогенной поверхности. Это связано с тем, что в самом материале состав кристаллической решетки может отличаться. Также как и в описанном выше случае, формируется анодный и катодный процессы, металл начинает постепенно разрушаться.

У такого вида процесса есть несколько особенностей.

В первую очередь – четкое деление на катодный и анодный процесс. Один из основных факторов, влияющих на их скорость протекания относительно друг друга – это время.

Схема электрохимической коррозии

В зависимости от типа металла, коррозия может быть локализована на отдельных участках. Также наблюдается растворение поверхностного слоя на анодах, что позволяет поражению затронуть обширные площади.

Здесь появляется еще одна особенность протекания процесса – формирование гальванических элементов. Это происходит из-за специфики структуры поверхности, на которой присутствуют микроэлектроды.

Из-за чего начинает развиваться коррозия

После того, как мы рассмотрели суть электрохимической коррозии, пришло время обратить внимание на причины распространения коррозии.

Среди них три распространенные:

  • Сплав имеет неоднородную структуру. В большинстве сплавов поверхность негомогенная, потому что в кристаллической решетке присутствуют посторонние включения. Ухудшает ситуацию и присутствие пор макро и микротипа. Это приводит к тому, что продукты коррозии также начинают образовываться неравномерно.
  • Неоднородная среда, в которой находится металл. Чтобы коррозия протекла быстрее, важен фактор доступа окислителя. Электрохимическая реакция может быть ускорена.
  • Отличие физических условий. Коррозия усиливается в том случае, если происходит облучение, в среде присутствуют блуждающие тока. Негативно влияет и температура, особенно при перепадах. В таком случае разница между холодными и теплыми местами становится причиной появления анода.
Читайте также:  Что такое сварочный выпрямитель и для чего он используется

Именно по причине различия в критических факторах, скорость электрохимической коррозии может сильно меняться.

Главные внутренние факторы протекания электрохимической коррозии

На интенсивность распространения коррозийного поражения влияют две группы факторов – внешние и внутренние.

Текущее состояние поверхности металла

Когда поверхность металла неровная, коррозийный процесс протекает намного интенсивнее. Если на поверхности присутствуют небольшие выступы, они начинают накапливать воду.

  • Это может негативно повлиять на интенсивность распространения.
  • Чтобы не допустить такого фактора, важно использовать отшлифованный или отполированный металл.
  • Когда сталь гладкая, вода не так сильно повреждает ее, потому что постепенно происходит формирование равномерной пленки по всей поверхности.
  • Также хорошим средством для уменьшения поражения становится применение пассивирования, а также ряд других способов.

Степень термодинамической стойкости металла

Разные виды материалов отличаются разными показателями термодинамической устойчивости.

Наиболее стойкие разновидности материала не разрушаются при помещении в агрессивную среду.

Чтобы понять, есть ли у металла склонность к коррозии под действием термодинамических факторов, измеряют потенциал анодного и катодного процесса, а также изобарно-изотермического.

Именно такой фактор оказывает большое влияние на потенциальное воздействие среды на постепенное развитие коррозии.

К сожалению, у большинства представленных в продаже марок металлов стойкость невысокая. Есть и неустойчивые разновидности, у которых этот риск нивелируется благодаря склонности к образованию пассивных пленок на поверхности.

Кристаллографическая структура

Оказывает прямое воздействие на металл.

Как известно, атомы в кристаллической решетке располагаются по-разному. Лучше защищены те разновидности, у которых атомы упакованы неплотно.

Особенности решетки также учитывают при планировании защиты материала методом создания на нем специальных пленок. И пленка и сам основной материал должны четко соответствовать по составу друг другу или быть максимально приближенными.

В этом случае исключается появление напряжения, которое негативно отражается на текущем состоянии заготовки. Если контакт с агрессивной средой все-таки происходит, материал начинает разрушаться слой за слоем.

Гетерогенность

Этот фактор рассматривается в непосредственной связи с величиной зерна металла.

Если в сплаве есть выраженные анодные включения, они сильно влияют на ускорение протекания коррозии.

Катодные включения не столь опасны, потому что на интенсивности процесса не отражаются. Величина зерна как фактор риска рассматривается не так часто и этим показателем можно пренебречь.

Не стоит сбрасывать со счетов и механические факторы

Важно понимать, что многие конструкции из металла используются под постоянным напряжением.

К этой категории относится повышенное внутреннее напряжение, когда сильно увеличивается риск деформации.

Негативно влияют на качество металла также воздействие истирания, периодические контакты с другими металлическими изделиями.

  1. Такой фактор оказывает значительное влияние на интенсивность распространения повреждения.
  2. Даже если само сырье первоначально обладало стойкостью к потенциальным повреждениям, в таком случае она уменьшится – формируемые пленки просто не будут закрепляться на поверхности.
  3. Потому лучше сразу исключить это условие электрохимической коррозии – постараться не использовать металлоконструкции под пиковыми сильными нагрузками, не допускать возникновения трения и соприкосновения между собой стальных деталей.

Основные внешние факторы электрохимической коррозии

  • Кроме внутренних, на металл также влияют и внешние факторы.
  • Они могут не только ускорять, но и замедлять процесс, а также влиять на характер его протекания.
  • К ним относятся следующие:
  • Температура. Температура сильно влияет на то, как себя ведет металл в разных условиях. От нее сильно зависит то, насколько быстро будут растворяться вторичные продукты коррозии. Среди других особенностей – запуск и стимуляция диффузионных процессов в металле, создание перенапряжения на электродах и другие проявления. Когда металлическое изделие помещается в растворы с кислородной деполяризацией, по мере прогрева электролита диффузия окислителя ускоряется. На фоне этого наблюдается сильное снижение перенапряжения ионизации кислорода.

Если деталь помещается в растворы неокисляющихся кислот, наблюдается коррозия с водородной деполяризацией.

Повышение температуры уменьшает скорость распространения повреждений, потому что сильно снижается перенапряжение водорода.

Отдельно стоит отметить ситуацию, когда металл уже покрывается специальной защитной пленкой. В этом случае сам тип пленки будет влиять на то, как именно она поведет себя при контакте с разными видами внешних угроз, в том числе, с повышением температуры.

  1. Нагрев и охлаждение могут отразиться на состоянии катодов и анодов через их внутренние процессы.
  2. В некоторых случаях полярность электродов значительно меняется.
  3. Как мы уже отмечали выше, проблемы могу возникать из-за того, что разные участки детали нагреты до отличающихся друг от друга температур.
  4. В этом случае стремительно увеличивается количество термогальванических пар, стимулирующих распространение коррозии на новые участки.
  • Уровень рН раствора, в который помещен металл. Такой показатель как рН указывает, насколько в растворе будут активными ионы водорода, и как быстро коррозия будет распространяться по материалу. Это опасно, потому что может непредсказуемо менять потенциал катодных процессов, формирование окисных пленок. Также создается значительное перенапряжение реакции на электродах. Рекомендуется не допускать контакта металла со средами, у которых показатель рН высокий.
  • Если по каким-то причинам металлическая заготовка оказалась помещена в раствор, большое значение будет иметь скорость, с которой он движется, а также само наличие внутренних колебаний.
  • Заранее определить точное воздействие будет сложно по той причине, что всегда непросто предсказать, как поведут себя нейтральные электролиты.
  • Cчитается, что при смешении электролита, меняются показатели диффузии кислорода, что значительно отражается на процессе протекания коррозии.
  • Можно уделять меньше внимания скорости движения электролита в том случае, если вы имеете дело со средами повышенной кислотности.
  • На них подобное поражение оказывает минимум влияния.

Чем отличаются анодный и катодный процессы

Если вы внимательно проследите за тем, как работает гальванический элемент, то увидите, что в нем протекают сразу два связанных друг с другом процесса – анодный и катодный.

Рассмотрим их более подробно.

Анодный процесс

В химии показывается формулой Fe → Fe2+ + 2e. Она показывает, что постепенно запускается окисление, ионы металла начинают переход в раствор.

Катодный процесс

Может протекать по-разному.

В частности, переизбыток электронов решается ассимиляцией атомами электролита и его молекул. На фоне этого происходит восстановительная реакция непосредственно на самом катоде.

  1. Формула будет зависеть от того, в каких условиях протекает реакция.
  2. Так при наличии водородной деполяризации можно записать процесс как  2 H+ + 2e → H2.
  3. Важно понимать, что оба процесса сильно связаны друг с другом под влиянием кинетического фактора.

С течением времени может происходить взаимное замедление или ускорение анодного или катодного процесса. При этом сам анод всегда будет оставаться тем местом, на котором формируется коррозия металла.

Во время анализа протекания процесса коррозии часто обращают внимание на электропроводящие фазы и момент после их соприкосновения.

Читайте также:  Ремонт глушителя: неисправности и устранение неполадок, альтернативы сварки и профилактика приспособления

Обычно одна фаза имеет положительный заряд, в то время как другая – отрицательный. Это приводит к появлению разности потенциалов.

Таким образом возникает ДЭС или как его часто называют ученые – двойной электрический слой с ассиметричным расположением частиц в местах, где фазы разделяются.

Опасным для металла становится скачок потенциалов. Он может стимулироваться двумя центральными причинами:

  • Большая накопленная энергия гидратации. В таком случае наблюдается отрыв ионов металла и постепенное перетекание их в раствор. На поверхности в результате остается аналогичное число электронов, заряд становится отрицательным. Далее, в соответствии с законами физики, наблюдается перетекание катионов из раствора, формируется ДЭС на границе, как мы уже описывали выше.
  • Разряжение катионов электролита. В результате металл начинает стремительно принимать положительный заряд. ДЭС появляется из-за активности анионов раствора в контакте с катионами электролита.
  • Что происходит в том случае, если поверхностный слой металла совсем не имеет определенного заряда?
  • В таком случае ДЭС наблюдаться не будет, возникнет явление нулевого заряда.
  • Его потенциал будет отличаться в зависимости от того, с каким металлом вам приходится работать.
  • Описанный процесс значительно отражается на том, как протекает коррозия и как быстро она захватывает все новые и новые участки металла.

В современной науке нет средств, которые могли бы точно измерить величину скачка потенциала, значит и процесс формирования электродвижущей силы оказывается на таким интенсивным.

Если рассматривать вопросы, связанные с процессом поляризации, можно написать отдельную статью на эту тему.

Потому далее мы рассмотрим другой важный показатель – поляризацию.

Поляризация и ее влияние на скорость протекания коррозии

  1. Процесс поляризации связан с интенсивностью распространения электрохимической коррозии.
  2. Этот показатель отражает, насколько сильное перенапряжение наблюдается на определенном участке.

  3. Принято выделять три вида поляризации:
  • Электрохимическая. Чаще всего наблюдается в ситуации, когда катодный и анодный процессы начинают замедляться.
  • Фазовая. Возникает в том случае, если на поверхности материала формируется новая фаза.
  • Концентрационная. Этот процесс появляется в том случае, если есть очень малые показатели скорости отвода продуктов коррозии, а также подхода деполяризатора.

Особенности поляризации также стоит учитывать в том случае, если вы заинтересованы в дополнительной защите металлов от постепенного разрушения.

Обеспечиваем эффективную защиту от коррозии

  • Наша компания предлагает заказчикам защиту металлоконструкций разных типов от коррозии.
  • Мы используем методику горячего цинкования.
  • В пользу работы с нами говорит сразу несколько факторов:
  • Опыт работы с 2007 года, есть постоянные заказчики.
  • Большие производственные площади. Три цеха для горячего цинкования, мощность 120 тысяч тонн в год.
  • Универсальность. Работаем со множеством видов изделий благодаря установленной на предприятии самой глубокой ванны в ЦФО – 3,43 метра.

Мы используем в процессе проверенное европейское оборудование.

Даем гарантию соответствия качества товаров требованиям ГОСТ 9.307-89.

Чтобы получить дополнительные консультации и ответы на интересующие вас вопросы, звоните нам или оставляйте заявку на сайте.

Вернуться к статьям

Лекция 2. Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия металлов – одна из насущных проблем человечества с того момента, как в производстве различных, необходимых человеку предметов, стали использоваться изделия из металла.

Проблема защиты металлов от коррозии всегда стояла остро, потому что под действием разрушительных процессов окисления предметы теряли функциональность, деформировались и приходили в негодность, и нужно было искать способы их защиты.

Когда химия выделилась в отдельную науку, а использование металлов стало приобретать широкое промышленное значение, человечество начало исследовать эти процессы и искать способы борьбы с разрушениями от внешних воздействий.

Химическая коррозия

Она возникает обычно при воздействии на металлическую структуру сухих газов, жидкостей или растворов, не проводящих электрический ток. Суть этого типа коррозии – прямое взаимодействие металла с агрессивной средой.

Элементы химически корродируют во время термической обработки или в результате длительной эксплуатации при достаточно высоких температурах. Это касается лопаток газовых турбин, арматуры плавильных печей, деталей двигателей внутреннего сгорания и так далее.

В результате на поверхности образуются определенные соединения: оксиды, нитриды, сульфиды.

Сплавы с магнием и кремнием

Такие материалы чаще всего применяются в машиностроении и в строительстве. Mg2Si делают сплавы этой разновидности очень прочными. Иногда составляющим подобных элементов является и медь. Ее также вводят в сплав для упрочения.

Однако добавляют медь в такие материалы в очень небольших количествах. Иначе антикоррозийные свойства алюминиевого сплава могут сильно понизиться. Межкристаллическое ржавление в них начинается уже при добавлении свыше 0.5% меди.

Также склонность к коррозии у таких материалов может возрастать при неоправданном увеличении количества входящего в их состав кремния. Это вещество добавляют в алюминиевые сплавы обычно в таких пропорциях, чтобы после образования Mg2Si не оставалось ничего лишнего. Кремний в чистом виде содержат лишь некоторые материалы этой разновидности.

Электрохимическая коррозия: примеры

Ее разделяют на:

  • Атмосферную, которая возникает при наличии на поверхности металла жидкостной пленки, в которой газы, содержащиеся в атмосфере (например, О2, СО2, SO2), способны растворяться с образованием электролитных систем.
  • Жидкостную, которая протекает в токопроводящей жидкой среде.
  • Грунтовую, что протекает под воздействием грунтовых вод.

Материалы естественного происхождения

Не действуют на алюминий:

  • Каменная соль.
  • Продукты нефтеперегонки: бензин, керосин, парафин, масла, смолы.
  • Воск.
  • Каучук.
  • Эфирные масла.
  • Каменный уголь, антрацит, бурый уголь.
  • Целлюлоза.
  • Белки.
  • Природный гипс.
  • Особо чистые виды нефти.

Действуют на алюминий:

  • Нефть, а точнее — содержащиеся в ней загрязнения, в основном, вода с растворенными в ней солями, которые в результате гидролиза образуют кислоты.
  • Дубильные вещества.
  • Средства для импрегнации древесины.
  • Глина.

Причины

Поскольку обычно любой металл, который используется для промышленных нужд, не является идеально чистым и содержит включения различного характера, то электрохимическая коррозия металлов возникает вследствие образования на поверхности железа большого количества короткозамкнутых локальных гальванических элементов.

Появление их может быть связано не только с наличием различных (особенно металлических) примесей (контактная коррозия), но и с неоднородностью поверхности, дефектами кристаллической решетки, механическими повреждениями и тому подобное.

Механизм взаимодействия

Процесс электрохимической коррозии зависит от химического состава материалов и особенностей внешней среды.

Если так называемый технический металл покрыт влажной пленкой, то в каждом из указанных гальванических микроэлементов, которые образуются на поверхности, протекают две независимые реакции.

Более активный компонент коррозионной пары отдает электроны (к примеру, цинк в паре Zn-Fe) и переходит в жидкую среду в качестве гидратированных ионов (то есть корродирует) по следующей реакции (анодный процесс):

  • М + nH2O = Mz+* nH2O + ze.
  • Эта часть поверхности является отрицательным полюсом локального микроэлемента, где металл электрохимически растворяется.
  • На менее активном участке поверхности, которая является положительным полюсом микроэлемента (железо в паре Zn-Fe), электроны связываются за счет протекания реакции восстановления (катодный процесс) по схеме:
  • Ox + ze = Red.

Таким образом, наличие окислителей в водяной пленке, которые способны связывать электроны, обеспечивает возможность дальнейшего хода анодного процесса. Соответственно, электрохимическая коррозия может развиваться только при условии одновременного протекания как анодного, так и катодного процессов. Вследствие торможения одного из них скорость окисления уменьшается.

Свойства

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector