Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
КОРРОЗИЯЭлектрохимические аспекты коррозионных процессов можно рассмотреть на примере образца цинка, содержащего включения металлов, имеющих более положительный стандартный потенциал, например меди. Если на поверхности образца имеется пленка влаги, содержащая ионы металлов, то протекают процессы внутреннего электролиза (см.), т. е. реакции, идущие в элементе Даниэля (см.). Ионы цинка при этом переходят в раствор, а освобождающиеся электроны перемещаются в металле по направлению к локальным участкам с более положительным потенциалом, где ионы меди разряжаются, принимая электроны. Таким образом, коррозия цинка протекает практически непрерывно. Такого типа коррозионные процессы наблюдаются в тех случаях, когда два различных металла находятся в электрическом контакте с поверхностной пленкой атмосферной влаги, которая является электролитом. Присутствие второго металла в этих случаях не является необходимым: участки, имеющие несколько более положительный или чуть более отрицательный потенциал, могут образовываться за счет различной активности атомов поверхности. Например, потенциал металла, подвергнутого холодной обработке, обычно несколько более отрицателен, чем потенциал металла после отжига; в одном и том же образце границы зерен (или две разные поверхности кристалла) могут представлять собою два полюса гальванического элемента. Однако и неоднородность поверхности металла не обязательно приводит к коррозии. Для протекания электролитического процесса необходим анод (где освобождаются электроны), имеющий электрический контакт с катодом (на котором электроны потребляются, принимая участие в образовании новых химических соединений), а также электролит, например в виде пленки атмосферной влаги или другой жидкой фазы, в которой ионы могут перемещаться, осуществляя тем самым перенос электрического тока. Анодная реакция коррозионного процесса — это процесс растворения металла. На катоде, однако, может протекать не только разряд иона металла, как было описано выше; в водных растворах возможно восстановление кислорода
или
и выделение водорода
При наличии других восстанавливающихся примесей могут идти и другие реакции. Поскольку потенциал поверхности чистого металла более положителен, чем стандартный потенциал, и более отрицателен, чем равновесный потенциал любого возможного катодного процесса, как катодные, так и анодные реакции могут протекать самопроизвольно и поверхность металла может корродировать в любых точках. В том случае, если катодная реакция протекает достаточно быстро, скорость коррозионного процесса в целом Определяется скоростью анодной реакции, Помимо указанных выше причин коррозию могут вызывать локальные изменения концентрации растворов, т. е. эффект того же типа, что и в концентрационной цепи (см.). Один из обычных примеров такого эффекта приведен на рис. К. 6, изображающем стальную конструкцию, погруженную в морскую воду. С увеличением глубины концентрация кислорода в воде уменьшается и на определенном расстоянии от ватерлинии в каком-то месте конструкции будет достигнут равновесный потенциал реакции восстановления кислорода. Как следствие этого, поверхность металла, находящаяся ближе к ватерлинии, ведет себя как катод, а в некоторых точках поверхности, удаленных от ватерлинии, происходит растворение металла. Аналогичный эффект наблюдается и для находящегося в земле трубопровода, если концентрация кислорода в грунте различна. Этот случай иллюстрирует рис. К. 7, где показана капля влаги, находящаяся на поверхности корродируемого металла. Кислород быстрее проникает к тем участкам поверхности металла, которые прилегают к периферии капли, где он восстанавливается; в центре капли происходит растворение металла и образуются ионы металла, которые в конце концов, как правило, осаждаются в виде гидроокисей.
Рис. К. 6. Коррозия металла в глубине раствора.
Рис. К. 7. Возникновение коррозии в результате неодинаковрй аэрации капли воды. Для полуколичественной обработки результатов определения скоростей коррозии необходимо снять кривые ток—потенциал для реакции растворения металла и для возможных в этом случае катодных реакций. На рис. К. 8 приведены тафелевские прямые, а также плотности тока обмена (см.) для цинкового электрода в кислом растворе.
Рис. К. 8. Определение потенциалов коррозии. Цинковый электрод будет находиться в равновесии с ионами цинка при потенциале
При более положительном потенциале цинк переходит в раствор с некоторой конечной скоростью (зависимость плотности тока от потенциала — кривая а на рис. К. 8). Как видно из рисунка, равновесный потенциал электрода, на котором происходит разряд иона водорода, устанавливается (для некоторой конечной скорости процесса) при потенциале более отрицательном, чем освободившиеся в результате перехода ионов цинка в раствор, взаимодействуют с ионами водорода, и при потенциале
Рис. К. 9. Скорости коррозии и потенциалы цинковых электродов. Для построения соответствующего графика должны быть известны состав раствора, возможная катодная реакция, а также определено соотношение На рис. К. 9. показано влияние некоторых факторов на скорость коррозии металла. Сравниваются кривые для чистого цинка (кривая а), амальгамированного цинка (кривая б) и цинка, содержащего включения платины (кривая в). Присутствие платины заметно увеличивает скорость коррозии отчасти вследствие высокого значения Защита от коррозииДля предотвращения коррозии необходимо контролировать среду (например, контролировать влажность, проводить деаэрацию растворов, добавлять ингибиторы, замедляющие катодный процесс) или обрабатывать поверхность металла или сплава (наносить защитные, например гальванические, покрытия или слои, имеющие высокую стойкость к коррозии, которые получаются, например, при фосфатировании сталей). Рассмотрим два чисто электрохимических метода защиты от коррозии. Металл, который нужно защитить от коррозии, присоединяют к более активному металлу, имеющему более отрицательное значение Второй метод — наложение на защищаемый металл потенциала от внешнего источника тока, для того чтобы потенциал его поверхности был более отрицательным, чем См. также Пассивность; [8, 10].
|
1 |
Оглавление
|