Механизмы коррозионных разрушений.

Механизм коррозии металлов определяется прежде всего типом агрессивной среды. В сухих окислительных газах при повышенных температурах на поверхности большинства конструкционных металлов образуется слой твердых продуктов коррозии (окалина). При условии сплошности этого слоя скорость коррозия металлов чаще всего лимитируется диффузией через него ионов металла к границе слой - газ или окислителя (напр., О2-) к границе слой-металл.

Иной механизм имеет очень распространенная коррозия металлов в электролитических средах - растворах электролитов (в т.ч. в виде тонких пленок на поверхности металла), пропитанных электролитами пористых и капиллярно-пористых телах (почвы, бетоны, некоторые изоляционные материалы, рыхлые отложения и др.), а также в расплавах электролитов. В таких средах суммарный процесс коррозия металлов можно записать в виде реакции: М+Ох=Мz++Red, (1)

где М - металл. Ох - частица окислителя. Red - его восстановленная форма (Ох имеет заряд +ze или Red - заряд -zе); здесь для упрощения принято равенство всех стехиометрических коэффициентов. В преобладающем большинстве случаев реакция (1) протекает по так называемому электрохимическому механизму: атом М и частица Ох непосредственно не контактируют, передача электронов от М к Ох происходит через зону проводимости М (рис. 1,а). Таким образом, процесс (1) фактически состоит из двух реакций: анодного растворения металла и катодного восстановления окислителя:

М=Mz++ze, (la) Ох+ze = Red.

72.

Виды электрохимической коррозии металлов с водородной и кислородной деполяризацией катода.

Электрохимическая коррозия может развиваться в результате контакта различных металлов. Процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией. Вещества, при участии которых осуществляется деполяризация, называются деполяризаторами. На практике чаще всего приходится встречаться с двумя типами деполяризации: водородной и кислородной. Тип деполяризации (катодный процесс) зависит от реакции среды раствора электролита.

В кислой среде электрохимическая коррозия протекает с водородной деполяризацией. Рассмотрим коррозию железной пластинки с примесями меди во влажной хлористоводородной атмосфере. В этом случае железо будет анодом (E°= –0,44В), а медь – катодом (E°=+0,34В). На анодном участке будет происходить процесс окисления железа, а на катодном – процесс деполяризации ионами водорода, которые присутствуют в электролите:

А: Fe – 2e ® Fe2+ – окисление

К: 2 H+ + 2e ® H2 – восстановление

Схема возникающего короткозамкнутого гальванического элемента выглядит следующим образом:

A (–) Fe | HCl | Cu (+) К

В нейтральной среде коррозия протекает с кислородной деполяризацией, т.е. роль деполяризатора выполняет кислород, растворенный в воде. Этот вид коррозии наиболее широко распространен в природе: он наблюдается при коррозии металлов в воде, почве и в незагрязненной промышленными газами атмосфере. Если коррозии во влажном воздухе подвергается железо с примесями меди, то электродные процессы можно записать в виде:

(А) Fe – 2e ® Fe2+ – окисление

(К) 2 H2O + O2 + 4e ® 4 OH– – восстановление

Схема короткозамкнутого гальванического элемента:

А (–) Fe | H2O, O2 | Cu (+) К

73.