3.Электрохимическая коррозия ме

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.

4.термодинамическая возможность электрохимической коррозии (диаграмма Е-рН),диагамма пурбэ(Fe)

2 Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия металлов представляет собой самопроизвольное разрушение металла вследствие электрохимического взаимодействия его с электролитом. Это гетерогенная реакция, протекающая на поверхности металла. Причиной электрохимической коррозии является термодинамическая неустойчивость металла в данных коррозионных условиях. Для понимания механизма электрохимической коррозии необходимо установить, какие процессы наблюдаются на границе металл - раствор. На границе двух соприкасающихся фаз при определенных условиях может возникнуть разность потенциалов или, как принято говорить, скачок потенциала, например электродный потенциал - на границе металл - раствор; контактный потенциал - на границе двух различных металлов; контактный потенциал второго рода - на границе металл - газ; диффузионный потенциал на границе двух растворов, имеющих различную концентрацию растворенного вещества, и др. Скачок потенциала между двумя фазами определяется переходом заряженных частиц из одной фазы в другую или избирательной адсорбцией заряженных или полярных частиц одной фазы на поверхности другой с образованием двойного электрического слоя. Рассмотрим механизм возникновения электродного потенциала. Электродом называется металл, погруженный в раствор электролита. Что же происходит на поверхности металла при погружении его в раствор собственных ионов?

В металле и растворе имеются одинаковые ионы - ионы металла. В металле эти ионы находятся в узлах кристаллической решетки и удерживаются в ней благодаря энергии связи ионов решетки. Чтобы вывести ион из кристаллической решетки, необходимо затратить работу, равную энергии связи ионов, которую также можно назвать работой выхода иона из металла. В растворе ионы металла окружены полярными молекулами воды, т. е. находятся в гидратированном состоянии. Чтобы вывести ион металла из раствора необходимо совершить работу, равную энергии гидратации, т. е. энергии связи иона металла с молекулами воды.

3 Диаграмма пурбе

электрохимический коррозия металл

Диаграмма Пурбе (диаграмма преобладающих форм, E-pH диаграмма) - диаграмма, наглядно отображающая термодинамически устойчивые формы ионов или молекул при заданных pH и потенциале E.

Диаграмма Марселя Пурбе строится в координатах E (ордината) - pH (абсцисса) для конкретных веществ при заданной температуре.

Диаграммы используют для определения границ термодинамической устойчивости соединений и заключений о возможности протекания реакций. В последнее время получили распространение комплексные исследования, в том числе и с использованием диаграмм Пурбе, для разработки отдельных моделей коррозионных процессов. При построении диаграмм учитывают три типа равновесий в системе металл-вода.

Равновесный обмен электрическими зарядами:

Эти равновесия не зависят от рН, а зависят только от потенциала. Линии, которые характеризуют этот процесс, параллельны оси рН.

Ионно-молекулярные равновесия, не связанные с величиной потенциала. Они зависят только от величины рН:

Па диаграмме Пурбе им отвечают линии, параллельные оси потенциалов.

Равновесия, которые зависят как от потенциала, так и от рН:

Потенциал такого электрода определяется уравнением:

Линия равновесия имеет наклон относительно двух осей. Основные реакции и соответствующие им уравнения приведены в таблице 4.2. Линии 2 и 3 соответствуют электрохимическим равновесиям воды с продуктами ее восстановления - водородом (линия 2) и окисления - кислородом (линия 3). При потенциалах, лежащих выше линии 3, вода окисляется, а при потенциалах ниже линии 2 - восстанавливается.

Кривые 2 и 3 приведены для случая, когда активности ионов равны 1.