Коррозионные гальванические микроэлементы
Электрохимическая коррозия является следствием возникновения коррозионных гальванических микроэлементов (коррозионных гальва- нических пар), состоящих из катодных и анодных участков. Появление катодных и анодных участков на поверхности металлов происходит по следующим причинам:
неоднородность поверхности металла вследствие включений иной природы, ударов и изгибов, накопления примесей на границах зе- рен, участков с разной степенью обработки и т.д.;
неоднородность жидкой фазы, в которой происходит коррозия из- за различия концентрации ионов, рН среды, неравномерного доступа кислорода или других окислителей;
различие внешних условий: температуры, давления, действия электрического поля и т.д.
Коррозия, как любой химический процесс, обладает определенной скоростью. При контакте металла с электролитом на металле устанав- ливается равновесный потенциал, определяемый уравнением Нернста. Если подать внешнее напряжение, то потенциал электрода увеличится. Это изменение электродного потенциала называется электродной поля- ризацией. Поляризация способствует уменьшению коррозии. Если из- менить ход процесса, увеличив скорость его протекания, то произойдет уменьшение электродного потенциала по сравнению с равновесным; процесс, обусловливающий его, называют деполяризацией, и он спо- собствует увеличению скорости коррозии.
При возникновении коррозионного гальванического микроэлемен- та процесс электрохимической коррозии можно представить состоящим из четырёх стадий.
Окисление той части металла, которая имеет меньшее значение электродного потенциала; эта часть в коррозионном гальваническом микроэлементе является анодом.
Перенос заряда электронами (или, говоря проще, переход элек- тронов) по металлу от анодного к катодному участку.
Перенос заряда ионами в электролите.
Восстановление окислителя на катодном участке поверхности металла.
При электрохимической коррозии наиболее распространенными окислителями являются растворённый в щелочных растворах кислород и катионы водорода в кислой среде.
Растворенный в воде и щелочных растворах кислород восстанавли- вается на катодных участках металла по уравнению:
О2 + 4е + 2Н2О = 4ОН-
Таким образом, здесь деполяризация осуществляется за счет растворен- ного кислорода и ускорение разрушения металла осуществляется за счет коррозии с кислородной деполяризацией.
Катионы водорода в кислых растворах (кислород в кислой среде не растворяется) восстанавливаются по уравнению:
2Н+ + 2е = Н2
Здесь деполяризация происходит за счет ионов водорода и ускорение разрушения металла осуществляется за счет коррозии с водородной де- поляризацией.
Катодные и анодные участки в металлах чередуются и имеют очень малые размеры, т.е. речь идет о микроанодах и микрокатодах и, как ука- зывалось выше, о коррозионных гальванических микроэлементах. Та- ким образом, электрохимическая коррозия заключается в работе огром- ного числа гальванических микроэлементов, при которой происходит анодное окисление металла.
Коррозионный гальванический микроэлемент, в отличие от обыч- ного гальванического элемента, является короткозамкнутым микроэле- ментом. Форма его записи не отличается от записи электрохимической схемы обычного гальванического элемента, но для сокращения в ней не указывают окисленную форму. Например, коррозия железа в контакте с углеродом (обычная углеродистая сталь) во влажной атмосфере проис- ходит в результате возникновения гальванических микроэлементов, анодными участками которых является металл, а катодными – включе- ния углерода (рис. 10).
Fe2+ О2 ОH- Н2О Fe2+
FF
Рис. 10. Схема образования коррозионных гальванических микроэлементов в углеродистой стали, находящейся
во влажном воздухе
Полная и сокращенная форма записи такого элемента имеют вид: (–)Fe | Fe2+ || 2H2O, O2, 4OH- | C(+); (–)Fe | H2O, O2, | C(+)
Коррозия железа является результатом работы этого элемента. При коррозии железа идут следующие процессы:
анодное окисление: Fe – 2e = Fe2+
катодное восстановление: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
общее уравнение коррозии: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
Достарыңызбен бөлісу: |
