24. Химическая коррозия. Защита металлов от коррозии

Разрушение металла, превращение его в оксид, гидроксид или соль в окислительно-восстановительных реакциях с соединениями окружающей среды называется коррозией металла. Как только металл выделяется в чистом виде из руды, он немедленно начинает окисляться кислородом воздуха. Исключение составляет золото. Химическая коррозия металла происходит при непосредственном контакте металла с окислителем. Окислителями выступают многие соединения и в первую очередь кислород.

           Металлы, соприкасающиеся с воздухом, особенно при высокой температуре, подвергаются газовой коррозии. Так происходит окисление железа:

4Fe(т) + 3O2(г)= 2Fe2O3(т).

           На поверхности железа образуется рыхлая пленка оксида, которая не защищает металл от дальнейшего окисления.

Жидкостная коррозия металлов –  может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер.

Защита железа от коррозии осуществляется:

           1) покрытием металла красками, грунтовками по ржавчине. В последнем случае к водной поливинилацетатной дисперсии добавляют небольшое количество NaH2PO4. Образующееся при взаимодействии NaH2PO4 с ржавчиной фосфорнокислое железо Fe(H2PO4)3 не растворяется в воде и выполняет функцию защитного покрытия, предотвращающего дальнейшее ржавление металла.

           2) покрытием железа цинком, оловом  хромом. Указанные покрытия образуют при взаимодействии с кислородом воздуха прочную тонкую оксидную пленку, которая защищает железо от коррозии.

           3) Легирование металлов. Это эффективный, хотя обычно дорогой метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты (Cr, Ni, W, Si, V, Mo, Re и другие), вызывающие пассивирование металла. Механизм защиты (например, в нержавеющих сталях) состоит в образовании на поверхности плотных оксидных слоев, типа шпинелей состава NiO . Cr2O, FeO . Cr2O3, которые оказываются более устойчивыми, чем просто оксиды хрома или никеля.

ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ:

1. Анодная защита – нанесение на металлическую конструкцию слоя металла,  выполняющего роль анода, по отношению к металлу конструкции. Для анодного покрытия используют металлы, обладающие более отрицательным электродным потенциалом, чем основной металл

2. Катодная защита – покрытие металлами, выполняющими роль катода по отношению к металлу конструкции. ля катодного покрытия выбирают металлы, имеющие меньшее отрицательное значение электродного потенциала, чем основной    металл

25.Электрохимическая коррозия. Защита металлов от коррозии.

Разрушение металла, превращение его в оксид, гидроксид или соль в окислительно-восстановительных реакциях с соединениями окружающей среды называется коррозией металла.

Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в окислительно-восстановительной реакции в микрогальваническом элементе, возникающем на поверхности металла. Капли воды на поверхности металла способствуют возникновению электрохимической коррозии.

Ионы железа Fe2+ переходят с поверхности металлической кристаллической решетки в водный раствор в зоне, которая соответствует аноду:

           анод (окисление железа): 2Fe ® 2Fe2+ + 4е-.

Избыток электронов, возникший в металле, устремляется к участку поверхности металла, выполняющему функцию катода. Происходит восстановление кислорода, растворенного в воде:

           катод (восстановление): О2 + 2Н2О(ж) + 4е- ® 4ОН-(р-р).

В капле раствора идет следующая реакция:

2Fe2+(р-р) + 4НО-(р-р) ® 2Fe(OH)2(т).

Гидроксид железа (II) окисляется кислородом, растворенным в воде, и превращается в гидроксид железа (III) буро-красного цвета:

4Fe(OH)2(т)+ O2 + 2H2O(ж) ® 4Fe(OH)3(т).

           Последний разлагается до оксида железа (III):

2Fe(OH)3(т) ® Fe2O3×H2O (бурый осадок) + 2Н2О(ж).

Появление на поверхности металла ржавчины в виде небольших буро-коричневых точек является результатом действия на данном участке микрогальванического элемента.

ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ: катодная или электрохимическая защита широко используется для предотвращения коррозии стальных трубопроводов, по которым перекачивается нефть и природный газ  . При катодной защите стальной трубопровод подсоединяется к катоду источника постоянного тока и на металле возникает отрицательный заряд. Он затрудняет переход положительно заряженных ионов железа в раствор.

1. Анодная защита – нанесение на металлическую конструкцию слоя металла,  выполняющего роль анода, по отношению к металлу конструкции. Для анодного покрытия используют металлы, обладающие более отрицательным электродным потенциалом, чем основной металл

2. Катодная защита – покрытие металлами, выполняющими роль катода по отношению к металлу конструкции. ля катодного покрытия выбирают металлы, имеющие меньшее отрицательное значение электродного потенциала, чем основной    металл