- •Лекция 21-23. Коррозия металлов и методы защиты металлов от коррозии введение
- •Основы теории коррозии
- •Подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентов к поверхности металла.
- •Взаимодействие среды с металлом.
- •Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объем жидкости, если среда жидкая).
- •Сущность процессов коррозии
- •Классификация коррозионных процессов
- •Механизмы коррозии
- •Термодинамика коррозионных процессов
- •Кинетика коррозионных процессов
- •Способы количественнной оценки скорости коррозии
- •Классификация коррозионных сред
- •Химическая коррозия
- •Коррозия металлов в жидкостях - неэлектролитах
- •Газовая коррозия
- •Электрохимическая коррозия
- •1. Гальванокоррозия.
- •Пассивация металлов
- •Защита металлов от коррозии
- •2. Защитные покрытия
- •Ингибиторы
- •Экологические аспекты коррозии и защиты металлов
- •1) Собственно экологический, вызванный нарушением биологического равновесия в природе при глобальных масштабах загрязнения окружающей среды;
- •2) Технико-экономический, связанный с истощением природных ресурсов.
- •Применение противокоррозионных защитных покрытий
- •Ответы на вопросы
Лекция 21-23. Коррозия металлов и методы защиты металлов от коррозии введение
Коррозией называют процессы разрушения металлов при их контакте с окружающей средой.
Термин коррозия происходит от латинского слова corrodere , что означает разъедать, разрушать.
Коррозия металлов – разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства.
Коррозия металла - процесс самопроизвольный, всегда негативный с точки зрения промышленной практики. Однако можно привести примеры, когда коррозия играет положительную роль и преднамеренно провоцируется - например, при кислотной очистке металла.
В тех случаях, когда окисление металла необходимо для осуществления какого-либо технологического процесса, термин “коррозия” употреблять не следует.
Например, нельзя говорить о коррозии растворимого анода в гальванической ванне, поскольку анод должен окислятся, посылая свои ионы в раствор, чтобы протекал нужный процесс.
Нельзя также говорить о коррозии алюминия при осуществлении алюмотермического процесса. Но физико-химическая сущность изменений, происходящих с металлом во всех подобных случаях, одинакова: металл окисляется.
Основы теории коррозии
Любой коррозионный процесс является многостадийным.
Подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентов к поверхности металла.
Взаимодействие среды с металлом.
Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объем жидкости, если среда жидкая).
Большинство металлов (кроме золота, серебра, платины, меди) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и так далее и называются обычно рудами. Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется меньшей внутренней энергией. Это заметно при получении металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том, что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение. Это приводит к тому, что металл, находящийся в контакте с коррозионно-активной средой стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим запасом энергии. Первопричиной коррозии металла является термодинамическая неустойчивость металлов в заданной среде.
Сущность процессов коррозии
Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и превращению в оксиды. В частности, коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением:
4Fe + 3O2 + 2H2О = 2Fe2O3·H2О.
Гидратированный оксид железа Fе2O3·H2О и является тем, что люди называют ржавчиной. Это рыхлый порошок светло-коричневого цвета. Многие металлы при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет кислороду воздуха и воде проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от дальнейшего окисления.
Например, алюминий – очень активный металл и теоретически с водой должен был бы взаимодействовать в соответствии с уравнением:
2Al + 3H2О = Al2O3 + 3H2
Однако его поверхность покрывается плотной пленкой оксида Al2O3, которая защищает металл от воздействия воды и кислорода. По этой причине вода в алюминиевом чайнике при нагревании кипит, но не действует на металл и потому чайник служит довольно долгое время. Однако в воздухе часто содержатся оксиды серы, азота, углерода и другие, а в воде – растворенные газы и соли. Поэтому процесс коррозии и его продукты часто не столь простые.
Например, бронзовые статуи, коррелируя, покрываются слоем зеленой патины, состав которой отвечает основному сульфату меди (II) (CuOH)2SO4. Следует отметить, что по недоразумению патину долго считали основным карбонатом меди (II).