1.2.5. Механизм и кинетика ионизации кислорода

Коррозию металлов с ассимиляцией электронов растворенными в электролите кислородом называют процессом коррозии с кислородной деполяризацией. С кислородной деполяризацией корродируют металлы, находящиеся в атмосфере и почве, соприкасающиеся с водой и водными растворами солей. Этот вид коррозии является самым распространенным.

Процесс включает несколько стадий:

1. Растворение кислорода воздуха в электролите (прохождение кислорода через поверхность раздела воздух-электролит).

2. Перенос кислорода через основную толщу электролита за счет механического перемешивания, конвекции и диффузии.

3. Диффузия кислорода через слой жидкости, прилегающий к катоду, или через пленку продуктов коррозии на металле к катодным участкам.

4. Ионизация кислорода:

а) в нейтральных и щелочных растворах

, (19)

б) в кислых растворах

. (20)

5. Диффузия ионов ОНГ от катодных участков поверхности корродирующего металла в глубь электролита.

В большинстве случаев наиболее затрудненными стадиями катодного процесса являются: в спокойных электролитах – диффузия кислорода, а при больших скоростях подвода кислорода к корродирующему металлу – ионизация кислорода.

Разность между равновесным потенциалом кислородного электрода и потенциалом катода при прохождении тока составляет величину перенапряжения ионизации кислорода :

. (21)

Перенапряжение ионизации кислорода связано с плотностью тока следующим соотношением:

, (22)

где определяется только механизмом катодной реакции, зависит от материала катода и численно равен перенапряжению при плотности тока, равной 1 мА/Ом².

1.2.6. Анализ работы коррозионного гальванического элемента

Анализ работы коррозионного гальванического элемента С точки зрения электрохимического механизма потеря вещества при коррозии пропорциональна величине коррозионного тока:

m = kJ (23)

где m – потеря массы металла;

к – коэффициент пропорциональности.

Скорость электрохимической коррозии можно выразить через плотность коррозионного тока:

, (24)

где S_a – поверхность анодных участков.

При равномерной коррозии S_a = S_Me, где S_Me – общая поверхность корродирующего металла. Таким образом, расчет скорости электрохимической коррозии сводится к расчету коррозионного тока J.

Для графического расчета скорости коррозионного процесса пользуются коррозионной диаграммой (рис. 7). Коррозионной диаграммой называют зависимость потенциалов анода и катода от силы тока. При этом по оси абсцисс откладывают силу тока, а по оси ординат – соответствующие значения потенциалов анода и катода.

В случае короткозамкнутого элемента (R = 0) анодная и катодная кривые пересекаются в точке S. Этой точке на оси абсцисс отвечает значение максимального коррозионного тока J_max, а на оси ординат – общий стационарный потенциал двухэлектродной системы Е_х. Из данной коррозионной диаграммы можно также найти графически значения анодной ΔЕ_а и катодной ΔЕ_к поляризаций.

Рис. 7. Поляризационные коррозионные диаграммы:

a) R = 0 и б) R 0

Если омическое сопротивление корродирующей двухэлектродной системы не равно нулю, то кривые Е_а = f(J)

и Е_к = f(J) не сольются. Коррозионная диаграмма (рис. 7, б) дает значения анодной ΔЕ_а , катодной ΔЕ_к поляризации и омического падения потенциала ΔЕ_R при силе коррозионного тока J'.