Лабораторна робота №2

2 Вивчення кінетики електрохімічної корозії за поляризаційним опором на корозіметрі р-5035

2.1 Мета роботи: за величиною поляризаційного опору R_p визначити швидкість електрохімічної корозії та ефективність інгібіторного захисту в залежності від аніонного, катіонного складу, рН, Т робочого розчину, концентрації інгібітору та розрахувати Е_акт корозійного процесу.

2.2 Короткі теоретичні відомості

Відомо, що матеріальний ефект корозійного процесу обумовлений протіканням електричного струму між анодними і катодними ланками поверхні металу. Тому, швидкість корозії можна розрахувати шляхом поєднання законів Ома і Фарадея [17,18]:

і = j / R (2.1)

j - різниця потенціалів катоду ї аноду корозійної пари.

Матеріальна витрата металу на анодній ланці пари буде:

т = Н·(j / R) (2.2)

де Н - електрохімічний еквівалент металу (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 - Електрохімічні еквіваленти металів (E/F)

Метал	Ступінь окислення	Н
		мг/Кл	г/(А·год)
Ag	1	1,1180	4,0245
Аl	3	0,0932	0,3354
Со	2	0,5824	2,0968
Сu	1	0,6588	2,3715
Fе	2	0,2893	1,0416
К	1	0,0405	1,4586
Cr	3	0.1797	0,6468
Ni	2	0.3041	1,0947
Sn	2	0,6150	2,2141
Zn	2	0,3388	1,2195

Однак, якщо замість j підставити у (2.1):

j = j  - j  (2.3)

то ми не одержимо вірного значення швидкості корозії, в дійсності "I" буде меншим за рахунок поляризації - зміщення потенціалів катоду і аноду відповідно в позитивний (а) і негативний (к) бік, тобто їх зближення (рис.2.1). Величини j _к і j _а називаються відповідно катодною і анодною поляризацією (поняття вперше ввів Ленц).

 к=   - D к j а = j  + Dj а Звідси: Dj а = j а - j  Dj к = j  - j к

(2.4) (2.5) (2.6) (2.7)

Рисунок 2.1 - Поляризаційна діаграма

За Dj _к, Dj _а визначають контролюючий фактор корозії. Це фактор, на який треба впливати, щоб загальмувати корозію. Якщо Dj _к >>Dj _а – катодний контроль, при Dj _а >>Dj _к - анодний контроль. Може бути і змішаний-катодно-анодно-омічний контроль.

І = (j  - j  ) / (R + Р_к+Р_а ) (2.8)

R-омічний опір, при R0

І_max = (j  - j  )/(Р_к+Р_а) (2.9)

І_max- це максимальна сила струму, яку здатний дати замкнений "накоротко" корозійний елемент.

Р_к і Р_а- відповідно: катодна і анодна поляризуємість Р =Dj /D І, їх величини еквівалентні додатковому опору, який називається поляризаційним опором.

У рівнянні: (2.8) чисельник – це рушійна сила процесу, а знаменник показує його гальмування. Чим вище R, Р_к і Р_а, тим менше швидкість корозії. При електрохімічній природі поляризації

R_p= (RT/nF)·(1/I₀) (2.10)

Тобто при електрохімічній перенапрузі  для катодного процесу:

 = R_p·І ; І =h / R_p (2.11)

R - універсальна газова постійна; Т - абсолютна температура; n- число ē, що приймають участь в даній стадії процесу; F - число Фарадея; I₀ - струм обміну; І- густина струму, І = I₀/S, A/м²; h0 (до 10 мВ).

При більших значеннях h діє рівняння Тафеля:

(2.12)

а_к і в_к - - константи Тафеля,

а_к = (2,3·R·T/·n·F) ·lg I₀ (2.13)

в_к = - (2,3·R·T/·n·F) (2.14)

- коефіцієнт переносу.

Залежність струму корозії від R_p вивчали ряд авторів [17-22]. Було показано, що густина струму корозії і_с:

і_с = B/R_p (2.15)

B = (в_а· в_к) / 2,3·( в_а+ в_к) (2.16)

В - постійна величина для даної корозійної системи, її визначають за (2.16) або беруть із літературних джерел [19]. Чим більший R_p, тим менша швидкість корозії.