Защита металлов от коррозии

Типы коррозии

Коррозия – это процесс разрушения металла вследствие химического или электрохимического взаимодействия его с внешней средой. Различают два вида коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия – это разрушение металла окислением его в окружающей среде без возникновения в системе электрического тока. Химическая коррозия обычно возникает при действии на металл сухих газов, сухого воздуха. При этом происходит непосредственная передача электронов от металла к окислителю.

Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока. Этот вид коррозии наиболее распространен, поскольку практически любой металл имеет примеси других металлов или находится в контакте с другими металлами.

В среде электролита (влажный воздух, кислота и т.д.) два контактирующих металла образуют микрогальванический элемент. Более активный металл ведет себя как анод, он окисляется, посылая свои электроны менее активному металлу– катоду, на котором восстанавливаются ионы из электролита.

При коррозии алюминиевого листа, склёпанного медной заклёпкой, возникает гальванический элемент, в котором алюминий является анодом, медь- катодом.

Анодный процесс: Al⁰ – 3e → Al³⁺ – окисление;

Катодный процесс: 2H⁺ + 2e → H₂ ⁰ – восстановление

Молекулярное уравнение происходящей реакции:

2Al + 6H₂ O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

Всё многообразие способов защиты от коррозии можно разделить на три большие группы:

1). Изоляция металлов от коррозионной среды

2). Изменение свойств коррозионной среды

3). Электрохимические методы защиты.

1. Изоляция металла от коррозионной среды осуществляется нанесением на поверхность металла защитной плёнки. Этой защитной плёнкой может быть смазка, краска, лак, а также слой другого металла, который практически не корродирует в условиях данной среды. Наиболее широко применяется хромирование, никелирование, лужение, серебрение металлов. В зависимости от взаимного расположения в ряду напряжений защищаемого металла и покрытия различают анодное и катодное покрытия.

Анодное покрытие – это покрытие защищаемого металла более активным металлом, имеющим меньшее значение стандартного электродного потенциала, например оцинкованное железо. Цинк более активен (E⁰ _Zn²⁺_{/ Zn}⁰ = –0,76B), чем железо (E⁰ _Fe²⁺_{/ Fe}⁰ = – 0,44B), но благодаря оксидной плёнке на поверхности цинк менее подвержен коррозии. При нарушении целостности защитного слоя образуется микрогальванический элемент, роль анода в котором будет играть цинк, а катода – железо. Электролитом будет являться конденсированная влага на поверхности металла с растворенной в ней углекислотой из воздуха. При коррозии протекают следующие процессы:

анодный: Zn⁰ – 2e → Zn²⁺ окисление

катодный: 2H⁺ + 2e → H₂ ⁰ восстановление

При нарушении целостности анодного покрытия окисляется покрытие, а металл остаётся защищённым.

Катодное покрытие – это покрытие защищаемого металла менее активным металлом, имеющим большее значение стандартного электродного потенциала. Например, лужение железа, т.е. покрытие железа оловом. Защита осуществляется благодаря малой активности олова, большой его коррозионной устойчивости. Однако, при повреждении оловянного покрытия образуется микрогальванический элемент, анодом в котором будет железо

(E⁰ _Fe²⁺_/Fe⁰ ₌ – 0,44B), а катодом – олово (E⁰ _Sn²⁺_/Sn⁰ = – 0,14B). При коррозии протекают следующие процессы:

анодный: Fe⁰ – 2e → Fe²⁺ окисление

катодный: 2H⁺ + 2e → H₂ ⁰ восстановление

При нарушении целостности катодного покрытия окисляется защищаемый металл.

2. Изменение свойств коррозионной среды осуществляют добавлением к ней незначительных количеств некоторых веществ, называемых ингибиторами, которые снижают коррозионное действие среды и замедляют коррозию. Ингибиторы обычно адсорбируются поверхностью металла и иногда реагируют с ней, образуя пассивную защитную плёнку. Из неорганических веществ в качестве ингибиторов применяют нитриты, фосфаты, силикаты (NaNO₂, Na₃PO₄ , Na₂SiO₃) и др. Для защиты железа от коррозии эффективно подщелачивание среды (ингибиторы - ионы ОН^–). В качестве ингибиторов применяют многие органические вещества: тиомочевину, производные аминов и др.

В отличие от ингибиторов, замедляющих коррозию, есть вещества, которые ускоряют коррозию и потому называются активаторами коррозии. Например, активаторами коррозии являются хлорид ионы Cl^–, ионы водорода Н⁺ , растворённый в воде кислород.

Дата добавления: 2014-01-06