- •Введение
- •1. Растворы электролитов
- •1.1. Основные положения теории электролитической диссоциации с.Аррениуса
- •1.2. Механизмы образования растворов электролитов
- •1.3. Электропроводность растворов электролита
- •1.4. Электродный потенциал и его возникновение
- •Контрольные вопросы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы:
- •2. Гальванический элемент
- •2.1. Общие понятия о работе гальванического элемента
- •2.2. Стандартный электродный потенциал
- •2.3. Ряд стандартных электродных потенциалов металлов
- •2.4. Поляризация и перенапряжение
- •2.5. Термодинамика обратимых электрохимических систем
- •2.6. Классификация электродов
- •2.7. Электрохимические цепи
- •Контрольные вопросы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы:
- •3. Электролиз
- •3.1. Сущность электролиза
- •3.2. Электрохимическая система (ячейка)
- •3.3. Электролиз водных растворов
- •3.4. Поляризация электродов в процессе электролиза
- •3.5. Напряжение разложения. Явление перенапряжения
- •3.6. Электролиз органических соединений
- •3.7. Законы электролиза. Выход по току
- •3.8. Применение электролиза
- •Контрольные вопросы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы:
- •4. Коррозия металлов
- •4.1. Классификации коррозионных процессов
- •4.2. Химическая коррозия
- •4.2.1. Взаимодействие с кислородом
- •4.2.2. Факторы, влияющие на скорость химической коррозии
- •4.2.3. Коррозия металлов в жидкостях – неэлектролитах
- •4.2.4. Сероводородная коррозия
- •Водородное охрупчивание металла
- •4.3. Электрохимическая коррозия (микрогальванокоррозия)
- •4.3.1. Условия протекания электрохимической коррозии
- •4.3.2. Диаграмма Пурбэ
- •4.3.3. Атмосферная коррозия металлов
- •4.3.4. Коррозия в морской воде
- •4.3.5. Подземная коррозия трубопроводов
- •4.4. Биохимическая коррозия
- •4.5. Коррозия блуждающими токами
- •4.6. Поляризация электродных процессов при коррозии
- •4.7. Защита металлов от коррозии
- •4.7.1. Легирование
- •4.7.2. Защитные покрытия
- •Методы борьбы с подземной коррозией
- •4.7.3. Металлические защитные покрытия
- •4.7.4. Электрохимическая защита
- •Методы борьбы с блуждающими токами
- •4.7.5. Ингибиторы коррозии металлов
- •4.7.6. Способы защиты от коррозии в морской воде
- •Контрольные вопросы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы:
- •Тесты для самостоятельного решения
- •Перенапряжение катодного восстановления водорода и некоторых металлов из водных растворов при 25 0с
- •Значения фактора Пиллинга-Бэдвордса для некоторых металлов
4.2.2. Факторы, влияющие на скорость химической коррозии
Скорость газовой коррозии зависит от природы металла, состава сплава, химической активности газовой среды, свойств продуктов коррозии, температуры среды, времени контакта среды с металлом и др. Продукты коррозии металла образуют пленки различной толщины, от свойств которых зависит дальнейший процесс коррозии. Поэтому важно знать свойства образующихся пленок, механизм и законы их роста, отношение их к воздействию температуры, давления и т.д. Тормозить коррозионный процесс могут пленки, являющиеся сплошными, беспористыми, твердыми, износостойкими и инертными по отношению к агрессивным средам, имеющие высокую адгезию (прилипание) к металлу и коэффициент термического расширения, близкий к коэффициенту термического расширения металла.
Процессы газовой коррозии многостадийны и протекают на границе раздела фаз металл – газовая среда по следующим стадиям:
1) подход газообразных веществ к поверхности раздела фаз;
2) адсорбция газа поверхностью металла;
3) химическое взаимодействие;
4) отвод (десорбция, возгонка) продуктов коррозии из зоны реакции (осуществляется в отдельных случаях).
Пленки продуктов коррозии хрупки и малопластичны и образование трещин зависит от того, претерпевает ли пленка в процессе роста растяжения, благоприятствующие ее разрушению, или она образуется в условиях сжатия. Это зависит от соотношения между объемами продуктов коррозии (Vокс.) и металла (VMe), из которого они образовались:
α = V окс / VMe =Mr (окс) ∙ ρMe/n Ar(Me) ∙ ρ(окс), |
(4.9) |
где α – фактор Пиллинга-Бэдвордса; Mr(окс) – относительная молекулярная масса оксида;Ar(Me) – относительная атомная масса металла; ρ(окс) – плотность оксида; ρ(Me)-плотность металла;n– число атомов металла в «молекуле» оксида;Vокс – объем оксида;VMe– объем металла.
Значения фактора Пиллинга-Бэдвордса для некоторых металлов приводится в приложении 3.
Если α < 1, то образующая пленка не может быть сплошной и не защищает металл от коррозии.
Следовательно, газ-окислитель беспрепятственно проникает к поверхности металла, и стадией, определяющей скорость процесса коррозии, является химическое взаимодействие металла с газом.
Скорость роста пленки во времени у таких металлов остается постоянной, и толщина пленки прямо пропорциональна времени окисления:
y = k·τ, |
(4.10) |
где y-толщина пленки;K-постоянная;τ- время окисления.
Рост толщины оксидной пленки во времени по линейному закону характерен для щелочных и щелочноземельных металлов, ванадия, вольфрама, молибдена. При повышении температуры реакция окисления таких металлов начинает резко ускоряется вследствие плохого отвода теплоты. Рыхлая пленка оксида металла является препятствием для отвода теплоты, выделяющейся в ходе реакции. Вследствие этого происходит разогрев металла, скорость окисления возрастает. Если I< α < 2, на поверхности металла образуется сплошная защитная пленка. Большинство применяемых в технике металлов окисляется по параболическому закону: y2=kτ+const, к ним относятся Cu, Ni (t> 5000C), Zn, Cd, Sn и другие. Для некоторых металлов характерна логарифмическая зависимость между толщиной пленки и временем ее роста: y = ln(kτ), наблюдается медленный рост пленки. Это такие металлы, как:Cu(t>1000C),Ta(t> 1500C),Ni(t< 6500C),Fe(t< 4000C),Al,Cr.