Электрохимическая коррозия Коррозия двух металлов в контакте

Контакт двух различных металлов или сплавов, омываемых агрессивной средой, влияет на скорость коррозии каждого из них. Такие случаи часто встречаются в конструкциях, используемых на практике, и поэтому заслуживают подробного рассмотрения.

На рис. 4 приведён пример коррозионной диаграммы двух металлов в контакте.

Рис.4 Коррозия двух металлов в контакте под действием одного окислителя:

а₁ и а₂ – анодные кривые окисления металлов;

- суммарная анодная кривая;

к₁ и к₂ – катодные кривые восстановления окислителя на металлах;

- суммарная катодная кривая;

, и - стационарные потенциалы изолированных металлов и металлов в контакте.

точки 1 и 2 отвечают равновесным потенциалам металлов, точка 3 – равновесному потенциалу окислителя.

Предполагается, что на них действует один окислитель. Его не зависит от природы металла, но перенапряжение (ход катодных кривых) на различных металлах различно, например, на металле (1) оно больше, чем на металле (2). Суммарная скорость восстановления описывается кривой , полученной суммированием ординат кривых k₁ и k₂. Кривая получена таким же способом и выражает суммарную скорость окисления двух металлов. При потенциалах более отрицательных, чем равновесный для металла (2), окисляться будет только металл (1).

Если бы металлы были изолированы друг от друга, то скорость окисления их определялась бы ординатами, отвечающими стационарным потенциалам и . При контакте картина меняется. Чтобы определить в этом случае, нужно рассмотреть кривые и и найти на оси потенциалов точку, для которой I_а = I_к. Как видно из рис. 4, лежит между и . Поэтому скорость коррозии металла (1) увеличивается вследствие контакта на величину, выражаемую отрезком + , а скорость коррозии металла (2) уменьшается на величину - . Величины I_а и I_к не могут быть отождествлены с плотностью тока i_а и i_к (что было возможно, когда рассматривался один металл), так как поверхности металлов могут быть различны. Действительно, условием стационарности является равенство скоростей окисления и восстановления I_а = I_к., независимо от плотностей тока. Последние могут быть различны, если поверхности металлов не одинаковы. На меньшей поверхности плотность тока, т.е. удельная скорость процесса и, следовательно, наклон поляризационной кривой, будет больше, чем на поверхности большего размера. Контакт изменяет и скорость катодных реакций: на поверхности металла (1) она уменьшается на величину , на поверхности металла (2) увеличивается на величину .

Рассмотрение рис.4, показывает, что контакт ускоряет коррозию менее благородного металла и замедляет коррозию более благородного металла.

На рис.5 изображена диаграмма, относящаяся к коррозии двух металлов в контакте при совместном действии двух окислителей. Скорость коррозии изолированного металла (1) более слабым окислителем (отрезок 1) меньше, чем сильным (отрезок 2). То же выражают отрезки 3 и 4 по отношению к изолированному металлу (2). Чтобы рассмотреть условия коррозии обоих металлов в контакте, необходимо построить суммарную анодную и суммарные катодные ( и ), а затем общую катодную кривую для обоих окислителей, восстанавливающихся на поверхности двух металлов ( ). После этого следует найти стационарный потенциал , для которого общая скорость окисления будет равна скорости восстановления (отрезки и должны быть равны). Сделав соответствующее построение, мы увидим, что при контакте скорость коррозии металла (1) увеличится, по сравнению со скоростью коррозии его более сильным окислителем (отрезок 2), на величину +Δ_а. Следовательно, контакт будет «не выгоден» для менее благородного металла (1). Скорость коррозии более благородного металла (2) при контакте уменьшится на величину - Δ_а.

Из сравнения рис. 4 и рис.5 следует, что присутствие двух окислителей требует более сложного построения, но не вносит принципиальных изменений в выводы, сделанные при рассмотрении рис.4. Рис. 5 показывает, что и в этом случае контакт изменяет скорость восстановления окислителей на величины –Δ_к и +Δ_к.

Рис.5 Коррозия двух металлов в контакте под действием двух окислителей:

а₁ и а₂ – анодные кривые окисления металлов; - суммарная анодная кривая; к₁ и к₂ – катодные кривые восстановления более слабого окислителя на металлах; - суммарная катодная кривая для слабого окислителя; и - катодные кривые восстановления более сильного окислителя; - суммарная катодная кривая для сильного окислителя; - общая суммарная кривая восстановления обоих окислителей на металлах; , и - стационарные потенциалы изолированных металлов и металлов в контакте.