Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Коррозия металлов. Коррозия - это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой




 

Коррозия - это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Электрохимическая коррозия - наиболее распространенный вид коррозии металлов, это разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока. Примером коррозионных процессов электрохимического характера является разрушение деталей машин и различных металлических конструкций в почвенных, грунтовых, речных и морских водах, во влажной атмосфере, в технических растворах, под действием смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых при механической обработке металлов и т.д.

Причиной электрохимической коррозии является образование на поверхности металла большого количества микрогальванических пар, которые возникают по следующим причинам:

1. Наличие примесей металлов или других веществ, отличающихся по активности от основного металла.

2. Структурная неоднородность поверхности металла, что определяет наличие участков с разной активностью.

3. Неравномерность распределения деформаций в металле после термической и механической обработки и др.

При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса:

анодный - окисление металла: Ме - nē = Men+

и катодный - восстановление ионов водорода в кислой среде:

 

2H+ + 2e = H2 или

 

молекул кислорода, растворенного в воде, в случае атмосферной коррозии:

2H2O + O2 + 4ē = 4OH-.

 

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами. При атмосферной коррозии - коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре - деполяризатором является кислород.

Пример 8. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворах? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. При таком контакте возникает гальванический элемент. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763 В), чем кадмий (-0,403) (табл. 10.1), поэтому он является анодом, а кадмий - катодом.

Анодный процесс: Zn - 2ē= Zn2+.

Катодный процесс: в кислой среде: 2H+ + 2ē = H2;

в нейтральной среде: 2H2O + O2 + 4ē = 4OH- .

 

Так как ионы Zn2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии в нейтральной среде будет Zn(OH)2.

Скорость коррозии тем больше, чем сильнее различаются электродные потенциалы металлов, т.е. чем дальше они расположены друг от друга в ряду напряжений. Кроме того, скорость коррозии повышается при увеличении концентрации электролита и повышении температуры.



Защита от коррозии. Все методы защиты условно делятся на следующие группы:

а) легирование металлов (эффективный, хотя и дорогой метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивность металла вследствие образования на их поверхностях прочных оксидных пленок. В качестве таких компонентов применяют хром, никель, вольфрам и др.;

б) защитные покрытия (металлические, неметаллические);

в) электрохимическая защита (этот метод основан на торможении анодных или катодных реакций коррозионного процесса. Защита осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более отрицательным значением электродного потенциала - протектора, а также катодной или анодной поляризацией за счет тока от внешнего источника);

г) изменение свойств коррозионной среды (для снижения агрессивности среды уменьшают концентрацию компонентов, опасных в коррозионном отношении, например снижают концентрацию Н+- ионов – подщелачивание, удаляют кислород и др.).

Пример 9.Какие процессы протекают при коррозии оцинкованного и луженого железа а) в кислой среде; б) на воздухе?

Решение.1. Оцинкованное железо получают, покрывая железо тонким слоем цинка. При таком контакте возникает гальванический элемент. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763 В), чем железо (-0,44 В) (табл. 10.1), поэтому он является анодом, а железо - катодом. а) Схема ГЭ записывается в кислой среде:

 

(-) Zn ½ HCl ½ Fe (+).

 

Анодный процесс: Zn - 2ē= Zn2+;

катодный процесс: 2H+ + 2ē = H2.

 

Следовательно, цинк в этом случае коррозирует вместо железа. Подобная защита металла, при которой он играет роль катода в процессе электрохимической коррозии, называется катодной защитой, а цинк в этом случае является анодным покрытием.

 

б) Для коррозии на воздухе схема ГЭ: (-) Zn½H2O, O2½Fe (+).

Анодный процесс: Zn - 2ē= Zn2+ ;

катодный процесс: 2H2O + O2 + 4ē = 4OH-.

 

Цинк защищает железо от коррозии даже после нарушения целостности покрытия.



2. Так называемую «белую жесть» получают, покрывая тонким слоем олова листовое железо. Сравнение электродных потенциалов железа (-0,44 В) и олова (-0,13 В) показывает, что железо окисляется легче олова, поэтому железо в этой паре играет анода.

 

a) В кислой среде: (-) Fe ½ HCl ½ Sn (+).

 

Анодный процесс: Fe - 2ē= Fe2+ ;

катодный процесс: 2H+ + 2ē = H2 .

 

б) Во влажной атмосфере: (-) Fe½ H2O, O2½Sn (+).

 

анодный процесс: Fe - 2ē= Fe2+ ;

катодный процесс: 2H2O + O2 + 4ē = 4OH-.

Суммарный процесс: 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe2+ + 4OH-.

 

2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 (продукт коррозии). 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 .

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2017 год. (0.007 сек.)Пожаловаться на материал