3) Гальванокоррозия (микро- и макро)

Рассмотрим механизм микро-гальванокоррозии на примерс растворе- ния химически-чистого железа в разбавленной серной кислоте.

На границе «металл-жидкость» образуется слой ионов Fe²⁺, удерживаемых отрицательно заряженным металлом у своей поверхности (отрицательный заряд создается электронами после перехода ионов Fe в раствор). Ионы железа удерживают на определенном расстоянии ионы Н⁺, не давая им восстановиться за счет электронов железа. Отсюда и коррозионная стойкость химически чистого железа.

Техническое железо содержит вкрапления углерода, который не передает в раствор положительных ионов и не имеет, следовательно, заградительного барьера от ионов Н⁺. Возникает коррозионный коротко-замкнутый гальванический элемент, в котором роль «плюса» играет углерод, на котором идет восстановление ионов Н⁺, а роль «минуса» - участки по периферии углерода, на которых идет растворение железа. Электроны идут от железа к углероду, а в электролите возникает поток положительных зарядов - от железа к углероду.

Гальваническая цепь: , процессы:

В техническом железе образуется множество короткозамкнутых элементов, разбросанных по всей поверхности металла. Работа этих микро-элементов, суммируясь, дает макроэффект растворения металла в кислоте.

«Минус» коротко-замкнутого элемента - это менее благородный металл (по ряду напряжений), «плюс» - более благородный.

Гальванокоррозия может протекать водородной или кислородной деполяризацией. В первом случае приток электронов от «минуса» к «плюсу» поляризует последний, а ионы Н⁺, связывая электроны, тем самым деполяризуют «плюс». Коррозия технического железа, рассмотренная выше, протекала с водородной деполяризацией. Еще пример: .

Водородная деполяризация имеет место в растворах кислот с достаточно большой концентрацией Н⁺ и даже - в нейтральной среде, если сами металлы очень активны (К, Na, Mg).

Во втором случае (с кислородной деполяризаций) роль окислителя, связывающего электроны на «плюсе», играет растворенный молекулярный кислород. Этот процесс протекает в тех случаях, когда активность металлов невелика или же растворы близки к нейтральным - не слишком кислые.

Возможна и смешанная деполяризация, в которой принимают участие и О₂, и Н⁺. Наконец, в процессе деполяризации могут участвовать и другие окислители, например, ионы .

На процесс электрохимической коррозии оказывают влияние рH и температура. Температура ускоряет коррозию, поскольку увеличивается скорость реакции и быстрее растворяются продукты коррозии. Влияние рH коррозионной среды на различные металлы значительно различается.

При малых рН (высокая концентрация Н⁺) повышается электропроводимость, что ускоряет электрохимические процессы, хорошо растворяются продукты коррозии. При малых и высоких pH уве- личивается скорость коррозии амфотерных металлов.

Алюминий рeагирует с водой, давая пленку Al(ОН)₃ :

Эта пленка нерастворима в воде, при pH=7 скорость коррозии минимальна.

Макрогальванокоррозия. В основе процесса лежит макроэлемент — коррозионный элемент, электроды которого имеют размеры, хорошо различимые невооруженным глазом.

Коррозионные макроэлементы возникают во всех случаях, когда в той или иной конструкции в присутствии электролита соприкасаются металлы, сильно различающиеся по своему положению в ряду напряжений.

Цинковое покрытие на железе нарушено в кислой среде. Возникает коррозионный элемент, в котором «минусом» является цинк как менее благородный металл, «плюсом» - железо.

Процессы:

Покрытие из менее благородного металла носит название «анодного», оно электрохимически разрушается при нарушении его целостности.

Оловянное покрытие при нарушении его целостности является «плюсом» макроэлемента, процессы в кислой среде:

Покрытие из более благородного металла (по ряду напряжений) носит название «катодного», при нарушении его целостности электрохимически разрушастся защищасмый металл.

Процесс макрогальанокоррозии, помимо контакта двух металлов, может ппротекать и при неравномерной аэрации различных участков поверхностиодного и того же металла.