Способы защиты металлов от электрохимической коррозии

Явление пассивности.

Пассивностью называют состояние относительно высокой коррозионной

стойкости, вызванное торможением анодной реакции электрохимической

коррозии в условиях термодинамической возможности ее протекания.

Пассивацией называют процесс перехода незапассивированного металла или сплава в пассивное состояние, что сопровождается резким снижением скорости коррозии металла.

Согласно пленочной теории, пассивность наступает в результате образования на поверхности металла тончайшей фазовой оксидной или гидр оксидной пленки толщиной в 10-100 ангстрем (моно слоев).

Согласно адсорбционной теории, причиной пассивности является хемосорбция атомов кислорода на активных центрах поверхности металла. При этом достаточно, чтобы 1-5 % поверхности металла было закрыто хемосорбированными атомами кислорода.

Обе теории пассивности дополняют друг друга. Хемосорбция атомов кислорода, поставляемых молекулами воды, ОН^- анионами или другими окислителями является первичным процессом и при образовании фазовой окисной пленки.

Ряд металлов и сплавов могут самопассивироваться в ряде сред (например, Al в воде, Ti в морской воде и т.д.), что является одним из важнейших факторов защиты металлических изделий от коррозии.

Однако ряд условий и факторов оказывают депассивирующее действие на металл. Прежде всего, необходимо учитывать депассивирующее действие ряда анионов- активаторов коррозии. Однако действие их специфично. Так хлорид-ион является типичным активатором пассивирующихся сталей и сплавов алюминия, однако, не оказывает подобного действия на титан и его сплавы. Сульфат-ион активирует стали, но пассивирует алюминий и титан.

Депассивирующее действие оказывают и такие условия, как повышение температуры, механические напряжения, механические повреждения поверхности и др.

Искусственная пассивация металлов и сплавов проводится путем обработки их растворами веществ, содержащих анионы, способные играть роль окислителей (NaNO₃,

K₂ Cr₂О₇ и др.). Сильнейшим окислителем являются также растворенный кислород и анодный ток.

1. Защита с помощью введения в коррозионную среду ингибиторов.

Ингибиторы коррозии - вещества понижающие скорость коррозии металлов.

В качестве ингибиторов кислотной коррозии применяют разнообразные

органические вещества, молекулы которых содержат амино-, имино-, тио-

и другие группы.

2. Катодная защита.

Сущность метода заключается в наложении более отрицательного потенциала на защищаемый металл за счет внешнего источника тока. При этом в качестве анода используется коррозионно стойкий материал.

Мы уже знаем, что скорость коррозии металла зависит от его потенциала в коррозионной среде. Следовательно, если с помощью внешнего источника тока металлу навязать более отрицательный потенциал, чем потенциал коррозии, то скорость его растворения должна уменьшиться.

3. Анодная защита.

Анодная защита применяется для металлов, которые могут переходить в пассивное состояние.

Сущность метода заключается в переводе потенциала коррозии из области активного растворения в область пассивного растворения за счет внешнего источника тока

В отличие от катодной защиты, при которой защищаемый металл подключается к отрицательному полюсу источника тока, при анодной защите защищаемый металл подключается к положительному полюсу.

4. Протекторная защита.

В этом способе внешний источник тока не используется. Защита достигается за счет использования "жертвенного металла" (протектора), при растворении которого освобождаются электроны. Защищаемый металл соединяется с протектором (более растворимым металлом). Освобождающиеся при его растворении электроны переходят на защищаемый металл. В паре- защищаемый металл- протектор,- протектор становится анодом, а защищаемый металл -катодом.

В качестве протектора используется металл, который растворяется легче, чем защищаемый металл. Это условие реализуется, если в качестве протектора используется металл, стоящий в ряду напряжений левее защищаемого металла. Часто для протекторной защиты используют магний или алюминий, при помощи которых защищают рельсы, мачты и другие конструкции. Протектор постепенно растворяется и его надо периодически заменять. Примером протекторной защиты служит также цинкование железных изделий. Железо является катодом, а цинк- анодом в паре железо-цинк. В данном случае протектор нанесен непосредственно на защищаемый металл.

5. Защита с помощью легирования.

Используется для металлов, переходящих в пассивное состояние. На защищаемый металл путем напыления наносят более благородный металл. Более благородный металл в паре с защищаемым металлом становится катодом, а защищаемый металл-анодом, при этом защищаемый металл переходит в пассивное состояние.

6. Защита с помощью окислителей.

Используется для металлов, переходящих в пассивное состояние.

Введение в коррозионную среду сильных окислителей в некоторых случаях способствует смещению стационарного потенциала в пассивную область. Так, пассивацию железа вызывают концентрированные HNO₃ и H₂SO₄, что позволяет использовать железную тару для перевозки серной и азотной кислот.

Дата добавления: 2014-12-08