електрохімічна корозія

зміст:

Зміст

Відео: Корозія металів і способи захисту від неї
Відео: 87 катодний захист від корозії, просто думки

Причини виникнення місцевих гальванічних елементів

електрохімічна корозія - найпоширеніший вид корозії. Електрохімічний корозія виникає при контакті металу з навколишнім електролітично провідним середовищем. При цьому відновлення окисного компонента корозійної середовища протікає не одночасно з іонізацією атомів металу і від електродного потенціалу металу залежать їх швидкості. Першопричиною електрохімічної корозії є термодинамічна нестійкість металів в оточуючих їх середовищах. Іржавіння трубопроводу, оббивки днища морського суду, різних металоконструкцій в атмосфері - це, і багато іншого, приклади електрохімічної корозії.

До електрохімічної корозії відносяться такі види місцевих руйнувань, як питтингов, межкристаллитная корозія, щілинна. Крім того процеси електрохімічної корозії відбуваються в грунті, атмосфері, море.

Механізм електрохімічної корозії може протікати за двома варіантами:

1) Гомогенний механізм електрохімічної корозії:

- поверхневий шар мет. розглядається як гомогенний і однородний-

- причиною розчинення металу є термодинамічна можливість протікання катодного або ж анодного актів-

- До і А ділянки мігрують по поверхні під час-

- швидкість протікання електрохімічної корозії залежить від кінетичного фактора (часу) -

- однорідну поверхню можна розглядати як граничний випадок, який може бути реалізований і в рідких металах.

2) Гетерогенний механізм електрохімічної корозії:

- у твердих металів поверхню негомогенная, тому що різні атоми займають в сплаві різні положення в кристалічній решетке-

- гетерогенність спостерігається при наявності в сплаві сторонніх включень.

Електрохімічна корозія має деякі особливості: ділиться на два одночасно протікають процесу (катодний і анодний), які кінетично залежні один від одного-на деяких ділянках поверхні електрохімічна корозія може прийняти локальний характер-розчинення основного мет. відбувається саме на анодах.

Поверхня будь-якого металу складається з безлічі короткозамкнутих через сам метал мікроелектродів. Контактуючи з корозійної середовищем утворюються гальванічні елементи сприяють електрохімічного його руйнування.

Причини виникнення місцевих гальванічних елементів можуть бути самі різні:

1) неоднорідність сплаву

- неоднорідність мет. фази, обумовлена неоднорідністю сплаву і наявністю мікро- і макровключеній-

- нерівномірність окисних плівок на поверхні за рахунок наявності макро- і мікропор, а також нерівномірного утворення вторинних продуктів коррозіі-

- наявність на поверхні кордонів зерен кристалів, виходу дислокації на поверхню, анизотропность кристалів.

Відео: Корозія металів і способи захисту від неї

2) неоднорідність середовища

- область з обмеженим доступом окислювача буде анодом по відношенню до області з вільним доступом, що прискорює до електрохімічної корозії.

3) неоднорідність фізичних умов

- опромінення (опромінений ділянку - анод) -

- вплив зовнішніх струмів (місце входу блукаючого струму - катод, місце виходу - анод) -

- температура (по відношенню до холодних ділянках, нагріті є анодами) і т. д.

Схема електрохімічної корозії

При роботі гальванічного елемента одночасно протікає два електродних процесу:

анодний - іони металу переходять в розчин

Fe Fe²⁺ + 2e

Відбувається реакція окислення.

катодний - надлишкові електрони асимілюються молекулами або атомами електроліту, які при цьому відновлюються. На катоді проходить реакція відновлення.

O₂ + 2H₂O + 4e 4OH^- (Киснева деполяризація в нейтральних, лужних середовищах)

O₂ + 4H⁺ + 4e 2H₂O (киснева деполяризація в кислих середовищах)

2 H⁺ + 2e H₂ (При відрядній деполяризації).

Гальмування анодного процесу призводить до гальмування і катодного.

Корозія металу відбувається саме на аноді.

При зіткненні двох електропровідних фаз (наприклад, мет. - середа), коли одна з них заряджена позитивно, а інша негативно, між ними виникає різниця потенціалу. Це явище пов`язане з виникненням подвійного електричного шару (ДЕС). Заряджені частинки розташовуються несиметрично на кордоні розділу фаз.

Скачок потенціалів в процесі електрохімічної корозії може відбуватися через двох причин:

При досить великий енергії гідратації іони металу можуть відриватися і переходити в розчин, залишаючи на поверхні еквівалентну число електронів, які визначають її негативний заряд. Негативно заряджена поверхня притягує до себе катіони мет. з розчину. Так на межі поділу фаз виникає подвійний електричний шар.

На поверхні металу розряджаються катіони електроліту. Це призводить до того, що поверхня мет. набуває позитивний заряд, який з аніонами розчину утворює подвійний електричний шар.

Іноді виникає ситуація, коли поверхня не заряджена і, відповідно, відсутній ДЕС. Потенціал, при якому це явище спостерігається називається потенціалом нульового заряду ( _N). У кожного металу потенціал нульового заряду свій.

Величина електроднихпотенціалів робить дуже великий вплив на характер корозійного процесу.

Стрибок потенціалу між двох фаз не може бути виміряна, але за допомогою компенсаційного методу можна виміряти електрорушійну силу елемента (ЕРС), який складається з електрода порівняння (його потенціал умовно прийнятий за нуль) і досліджуваного електрода. Як електрод порівняння береться стандартний водневий електрод. ЕРС гальванічного елемента (стандартний водневий електрод і досліджуваний елемент) називають електродним потенціалом. Електродами порівняння можуть також виступати хлорсрібний, каломельний, насичений мідно-сульфатний.

Міжнародною конвенцією в Стокгольмі 1953р. вирішено при записах електрод порівняння завжди ставити зліва. При цьому ЕРС розраховувати, як різниця потенціалів правого і лівого електродів.

E = Vп - Vл

Якщо позитивний заряд всередині системи рухається зліва направо - ЕРС елемента вважається позитивною, при цьому

E_max= - ( G_T) / MnF,

де F - число Фарадея. Якщо позитивні заряди будуть рухатися в протилежному напрямку, то рівняння матиме вигляд:

E_max= + ( G_T) / MnF.

При корозії в електролітах найпоширенішими і вагомими є адсорбційні (адсорбція катіонів або аніонів на кордоні розділу фаз) і електродні потенціали (перехід катіонів з металу в електроліт або навпаки).

Електродний потенціал, при якому метал знаходиться в стані рівноваги з власними іонами називається рівноважний (оборотний). Він залежить від природи металевої фази, розчинника, температури електроліту, активності іонів мет.

Рівноважний потенціал підпорядковується рівнянню Нернста:

E = E+ (RT / nF) Ln _{Me^{n +}}

де, E - стандартний потенціал мет.- R - молярна газова постійна- n - ступінь окислення іона мет.- Т - температура-F - число Фарадея- _{Me^{n +}} - активність іонів мет.

При встановленому рівноважному потенціалі електрохімічна корозія не спостерігається.

Якщо по електроду проходить електричний струм - рівноважний стан його порушується. Потенціал електрода змінюється в залежності від напрямку і сили струму. Зміна різниці потенц., Що приводить до зменшення сили струму, прийнято називати поляризацією. Зменшення поляризуемости електродів називають деполяризацією.

Швидкість електрохімічної корозії тим менше, чим більше поляризація. Поляризація характеризується величиною перенапруги.

Відео: 87 катодний захист від корозії, просто думки

Поляризація буває трьох типів:

- електрохімічний (при уповільненні анодного або катодного процесів) -

- концентрационная (спостерігається, коли швидкість підходу деполяризатора до поверхні і відведення продуктів корозії мала) -

- фазова (пов`язана з утворенням на поверхні нової фази).

Електрохімічна корозія спостерігається також при контакті двох різнорідних металів. У електроліті вони утворюють гальванопари. Більш електронегативний з них буде анодом. Анод в процесі буде поступово розчинятися. При цьому йде уповільнення або навіть повне припинення електрохімічної корозії на катоді (більш електропозитивний). Наприклад, при контакті в морській воді дюралюмінію з нікелем інтенсивно розчинятися буде саме дюралюміній.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!