Электрохимическая коррозия металлов

Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение металлов под действием различных окислителей из окружающей среды.

В реальных условиях коррозии обычно подвергаются технические металлы, содержащие примеси других металлов и неметаллических веществ.

Механизм электрохимической коррозии в таких металлах аналогичен механизму процессов, протекающих в короткозамкнутых гальванических элементах, в которых на участках с более отрицательным потенциалом идет процесс окисления (разрушение металлов), а на участках с более положительным потенциалом процесс восстановления окислителя (коррозионной среды).

Наиболее часто встречаются окислители (деполяризаторы):

· ионы водорода (коррозия с водородной деполяризацией)

2Н ⁺ + 2 ē = Н ₂ (в кислой среде),

2Н₂О + 2 ē = Н₂ + 2ОН ^— (в нейтральной и щелочной средах);

· молекулы кислорода

O₂ + 4 ē + 4Н ⁺ = 2Н₂О (в кислой среде);

О₂ +4 ē + 2Н₂О = 4ОН ^— (в щелочной и нейтральной средах).

Методика рассмотрения работы гальванопары при электрохимической коррозии.

· Составляют схему гальванопары:

Ме₁ / среда / Ме₂.

· Выписывают стандартные потенциалы металлов и окислителей коррозионной среды (табл.П.7), определяют восстановитель (меньший потенциал), окислитель (больший потенциал).

· Записывают уравнения процессов окисления и восстановления и суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при гальванокоррозии.

· Указывают направление движения электронов.

Пример 1. Гальванопара алюминий - железо в воде (среда нейтральная). В воде растворен кислород.

· Схема гальванопары Al / H₂O, O₂ / Fe

· Потенциалы = - 1,88 B; = - 0,46B;

= + 0,814B.

Восстановитель – Al, окислитель - О₂.

· Al(-): 4 Al - 3 ē + 3Н₂О = Al(OH)₃+ 3Н⁺ - процесс окисления;

Fe(+): 3 О₂ + 4 ēē + 2Н₂ О = 4ОН ^— - процесс восстановления

4Al + 3О ₂ + 6Н₂О = 4Al(OH)₃

· Направление движения электронов от участка с меньшим потенциалом к участку с большим потенциалом:

ē

(-) Al/ Fе (+) ē

О₂, Н₂О

Пример 2. Определить процессы, протекающие при коррозии луженого железа (среда – влажный воздух, содержащий кислород, пары воды и ионы Н⁺), если нарушена сплошность покрытия.

· Схема гальванопары:

Fe / Н₂ О, О₂, Н⁺ / Sn

· Потенциалы: = - 0,44 B; = - 0,136 B;

= + 1,228 B.

Восстановитель – железо, окислитель – кислород.

·Fe(-): 2 Fe - 2 ē = Fe ²⁺ – процесс окисления

Sn(+): 1 О₂ + 4 ē + 4Н⁺ =2Н₂О – процесс восстановления

2Fe + О₂ + 4Н⁺ = 2Fe²⁺ + 2Н₂О

2Fe + О₂ + 4НCl = 2FeCl₂ + 2Н₂О

При нарушении целостности покрытия будет разрушаться Fe.

· Электроны движутся от участка с меньшим потенциалом к участку с большим потенциалом:

·

ē

(-) Fe/ Sn (+) ē

О₂, Н⁺

Пример 3. Рассмотреть коррозию детали из железа и алюминия в щелочной среде (КОН), если растворенный кислород отсутствует.

· Схема гальванопары: Al / КОН/ Fe

· Потенциалы: = - 2,36 B; = - 0,874 B;

= - 0,827 B. Восстановитель - алюминий, окислитель - вода.

· Al(-): 2 Al - 3 ē + 4OH ^— = AlO₂^— + 2H₂O – процесс окисления

Fe(+): 3 2 H₂O + 2 ē = 2 OH ^— + H₂ – процесс восстановления

2 Al + 2 OH ^— + 2H₂O = 2 AlO₂^— + 3 H₂

2 Al + 2 КOH + 2H₂O = 2КAlO₂ + 3 H₂

Разрушается алюминий.

· Направление перемещения электронов в системе:

ē

(-) Al/ Fe (+) ē

H₂O, KOH

Задание к подразделу 4.4

Рассмотрите коррозию гальванопары, используя потенциалы (табл. П.7), укажите анод и катод соответствующей гальванопары в различной коррозионной среде, рассчитайте ЭДС, напишите уравнения анодного и катодного процессов, молекулярное уравнение реакции коррозии, укажите направление перемещения электронов в системе.

Номер задания	Коррозионная среда
а) H2O + O2	б) NaOH + H2O	в) H2O + Н^+
321.	Fe / Zn	Zn / Al	Pb / Zn
322.	Fe / Ni	Fe / Zn	Al / Cu
323.	Pb / Fe	Cd / Cr	Al / Ni
324.	Cu / Zn	Al / Cu	Sn / Cu
325.	Zn / Fe	Fe / Cr	Co / Al
326.	Zn / Al	Pb / Zn	Cr / Ni
327.	Cr / Cu	Pb / Cr	Bi / Ni
328.	Cu / Al	Cr / Zn	Fe / Mg
329.	Zn / Sn	Mg / Cd	Cr / Bi
330.	Co / Mg	Zn / Fe	Pb / Al
331.	Pb / Zn	Bi / Ni	Cd / Al
332.	Bi / Ni	Cu / Zn	Fe / Ni
333.	Fe / Mg	Fe / Cu	Co / Cd
334.	Sn / Fe	Pb / Zn	Cr / Fe
335.	Cr / Fe	Fe / Mg	Co / Cu
336.	Fe / Cr	Cr / Cu	Cr / Cu
337.	Fe / Cu	Cd/ Zn	Cd/ Zn
338.	Zn / Cu	Cr / Ni	Cr / Cd
339.	Mg / Cu	Cr / Cd	Zn / Al
340.	Sn / Cu	Bi / Ni	Bi / Ni

Дата добавления: 2014-12-08