43. Коррозия металлов. Виды коррозии. Вопросы экономики, связанные с коррозией металлов.

Коррозия - это химическое или электрохимическое разрушение под воздействием окружающей среды. Различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия возникает при действии на Ме сухих газов (атмосферного кислорода, водорода, сероводорода) или жидкостей не электролита (бензин, спирт). Химической коррозии подвергаются Ме при высоких температурах (в ракетных двигателей).

Электрохимическая коррозия возникает при действии на Ме жидкости электролита. При этом образуется короткозамкнутые ГЭ или коррозионные пары. Появляется местные электрические токи. Сущность электрохимической коррозии: технические Ме не бывают чистыми. Пусть в контакте находятся два Ме. Во влажном воздухе или в жидкости идет атмосферная коррозия.

Коррозия, сопровождающаяся восстановлением молекул кислорода, растворенного в электролите, называется коррозией с кислородной деполяризацией. Коррозия, сопровождающая восстановлением молекул водорода, называется коррозией с водородной деполяризацией.

Причины коррозии.

Внутренние факторы коррозии:

1. природа самого Ме. 8-элеметы (стоящие в периодич таблице дальше 1 столбца) легко подвергаются коррозии, (1-элементы подвергаются коррозии в меньшей степени, т.к. покрываются оксидной пленкой, которая предохраняет их от коррозии (пассивирование).

2. наличие красителей. Химически чистые Ме коррозии почти не подвергаются.

3. шероховатости на поверхности Ме. Чем лучше отполирована поверхность Ме, тем коррозия меньше. Внешние факторы:

1. влияние среды. Сильно влияет рН среды. В концентрированной серной и азотной кислотах происходит пассивирование Ме и Ме подвергается коррозии в меньшей степени. Особенно энергично протекает коррозия в растворах соляной и разбавленной серной кислотах.

2. температура. С повышением температуры коррозия увеличивается. Если среда водная, а температура высокая, то температура может препятствовать коррозии, т.к. растворимость кислорода в воде уменьшается. При перемешивании электролита коррозия увеличивается.

Виды коррозии: 1) равномерная, 2) пятна на поверхности Ме, 3) точечная (маленькие язвы), 4) питтинг (глубокие язвы), 5) межкристаллическая (самая опасная, разрушающая структуру Ме).

Актуальность коррозийной проблемы: 1) повышение надежности различных объектов в целях предотвращения катастроф и аварий, к-ые часто сопровождаются человеческими жертвами и загрязнением среды. 2) сохранность мировых ресурсов металлов, обусловленной ограниченностью их запасов. 3) экономическим.

44. Химическая и электрохимическая коррозия.

Химическая коррозия характерна для сред. Не проводящих электрический ток. При хим. коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем окружающей среды. Различают газовую коррозию и коррозию в неэлектролитах.

Сущность процессов химической коррозии сводиться к окислительно-восстановительной реакции, осуществляемой переходом электронов металла на окислитель.

Для оценки термодинамической вероятности реакции определяют значение G при данном значении парциального давления окислителя:

G=4,57T(lgK+lg P_O2^y/x), где К-константа диссоциации оксида. Коррозия наблюдается, если

P_O2 > Р _{дисс,Мех}О_{2у .}

Кинетика химической коррозии зависит от свойств оксидной пенки, образующейся на поверхности металла. К поверхности пленки проходит молекулярный кислород, происходит его адсорбция и атомизация. От поверхности атомы кислорода перемещаются вглубь пленки оксида, а им навстречу - ионы металла и электроны. В пленке в одном акте происходит ионизация кислорода и образование химического соединения с металлом.

Для характеристики защитной способности образующейся оксидной пленки применяется коэффициент a:

V_окс М_окс·d_Ме

а= ——— = ————— ,

V_Ме nA_Me·d_окс

Низкие значения коэффициента а < 1 не обеспечивают получения плотных пенок и защиты от коррозии, что достигается только при а=1,0-2,5; более высокие а ведут к высоким внутренним перенапряжениям, растрескиванию и отслаиванию оксидов.

Таким образом, важны не только защитные свойства пленок, но и ее механические свойства.

Скорость коррозии возрастает с увеличением температуры из-за повышения коэффициента диффузии и изменения защитных свойств пленки.

Электрохимическая коррозия – это самопроизвольное разрушение металла вследствие работы коротко замкнутых микро- макро и суб- микро гальванических элементов.

Электрохимическая коррозия хар-на для сред, имеющих ионную проводимость. Протекает при наличии на поверхности металла соя электролита (растворов соей, кислот или щелочей, атмосферной ваги в почве). Сущность электрохимической коррозии заключатся в том, что процесс окисления сопровождается полным удалением валентных электронов его атома и передачей их другой частице- деполяризатору (Н⁺, О₂ ).

Термодинамическая возможность электрохимической коррозии определяется соотношением

G⁰ = -zF·ЭДС < 0,

где

ЭДС= ф_окс⁰-ф_восст⁰>0.

Процессы окисления металла (анодный) и восстановления деполяризатора (катодный) могут протекать на одном и том же участке детали, но в различные моменты времени.

Электрохимическая коррозия протекает через несколько взаимосвязных стадий, скорость ее зависит от скорости самой медленной стадии, назв. лимитирующей стадией процесса. Лимитирующими стадиями могут быть или реакции анодного окисления металла, или реакции катодного восстановления окислителя, или те и другие.

Скорость коррозии с кислородной деполяризацией растет с увеличением коэффициента диффузии, растворимости кислорода и при перемешивании раствора. Скорость коррозии можно так же снизить, изолируя металл от кислорода.

Скорость катодного выделения водорода возрастает с увеличением температуры и концентрации ионов водорода. Скорость коррозии с выделением водорода может быть замедлена снижением температуры и уменьшением концентрации ионов Н+, очисткой металла от примесей, катализирующих выделение водорода, а также изоляцией поверхности металла.

Некоторые металлы имеют склонность к пассивации вследствие образования защитных слоев.