Электрохимическая коррозия

Разрушение металлов и сплавов в результате протекания на их поверхности электрохимических реакций называется электрохимической коррозией.

Электрохимическая коррозия развивается при контакте металлов с раствором электролита. При электрохимической коррозии на металле протекают одновременно два процесса: окисление металла — анодный процесс: М⁰ – ne = Мⁿ⁺. И восстановление окислителя, например кислорода или катионов водорода — катодный процесс:

О₂ + 2Н₂О + 4е= 4ОН^- (кислородная коррозия)

2Н₃О⁺ +2е = Н₂ + 2Н₂О (водородная коррозия)

Кислородная коррозия протекает в нейтральных и основных растворах, а водородная коррозия — в кислых растворах (при рН £ 4).

Электролитом может служить пленка воды, которая появляется вследствие конденсации влаги на поверхности любого металла. Скорость электрохимической коррозии зависит от электропроводности раствора электролита. Чистая вода — плохой проводник электричества, атмосферная вода проводит электрический ток значительно лучше в основном из-за химического растворения в ней диоксида углерода и образования электролита — угольной кислоты Н₂СОз. Кроме того, электропроводность атмосферной воды увеличивают промышленные газовые выбросы SО₂ (образуется в основном из серосодержащих примёсей угля при его сжигании), вызывающие высокую кислотность атмосферной воды:

SO₂*Н₂O + Н₂O Û НS0₃^- + Н₃O⁺; рН<7

Коррозионная опасность промышленных отходящих газов велика.

Особенно коррозионно опасным может быть место контакта двух разнородных металлов. Электрохимическая коррозия, развиваемая при контакте двух металлов, имеющих разные потенциалы в данном электролите, называется контактной. Коррозия металла с более отрицательным потенциалом обычно усиливается, а коррозия металла с более положительным потенциалом замедляется. Для протекания контактной коррозии достаточно включений примеси на поверхности металла.

Например: Процесс электрохимической коррозии в месте контакта железа и меди под действием атмосферной воды, содержащей растворенный кислород воздуха, протекает следующим образом (рис. 6).

Рис. 6.Схема, поясняющая механизм контактной коррозии железа в меди в присутствии воды

Железо окисляется до катионов железа(II), которые переходят в воду: Fe⁰ – 2e = Fe²⁺.

Электроны же переходят в медь и восстанавливают кислород до гидроксил-ионов:

О₂ + 2Н₂О + 4е = 4ОН^–.

В воде ионы Fe²⁺ и ОН^– взаимно осаждают друг друга в виде практически нерастворимого гидроксида железа(II): Fe²⁺ + 2ОН^– = Fe(ОН)₂.

Затем атмосферный кислород окисляет часть гидроксида железа (II), а получающийся метагидроксид железа FеО(ОН) с Fе(ОН)₂ при высыхании капли образуют ржавчину — бурый рыхлый порошок:

4Fе(ОН)₂ + O₂ = 4FеО(ОН) + 2Н₂O; Fе(ОН)₂ + 2FеО(ОН) = (Fе^II Ре^III)O₄ + 2Н₂О

Существуют различные способы защиты от коррозий, основанные на снижении агрессивности коррозионной среды, нанесении защитных покрытий и применении электрохимических методов — электрохшиическдя защита (рис. 7).

Рис. 7.Катодная защита от коррозии с помощью наложенного внешнего тока (а) и анода-протектора (б): 1 —катод защищаемый металл (железо); 2 —анод протектор (магний);

Дата добавления: 2014-12-17