2.4. Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия металлов – коррозия, протекающая по электрохимическому механизму, – происходит в тех случаях, когда окружающая среда является электролитом. Обычно это водные растворы солей, кислот и щелочей, пленка воды с растворенными в ней газами, влага почвы и т. д. В этом случае коррозию можно представить как результат работы короткозамкнутого гальванического элемента (рис.2.5).

Рис.2.5. Схема коррозионной элетрохимической системы: 1- окисление поверхностных атомов металла;2– переход электронов с анодного на катодный участок;3– восстановление ионов или молекул среды

Любые неоднородности поверхности металла или контактирующего с ним электролита (локальные различая концентрации растворенных веществ) приводят к образованию участков с различным значением электродных потенциалов. Вследствие электропроводности металла образуется система короткозамкнутых гальванических элементов. На участках с меньшим значением электродного потенциала (анод) происходит окисление поверхностных атомов металла:

анод (): Ме⁰  Меⁿ⁺ + nē

На участках с большим значением электродного потенциала (катод) происходит восстановление компонентов окружающей среды:

катод (+): Ox + nē  Red

Отличительной особенностью коррозионного гальванического элемента является отсутствие внешней цепи. Электроны не выходят из корродирующего металла, а двигаются внутри него (см. рис.2.5). При этом энергия электрохимической реакции переходит только в теплоту, которая рассеивается в окружающей среде.

Анодная и катодная реакции равновероятно могут протекать в любой точке однородной поверхности металла. В этом случае коррозия называется гомогенно-электрохимической. Обычно на границе раздела «металл – электролит» существуют неоднородности поверхности металла или электролита. Это приводит к возникновению участков, на которых энергетически выгодно протекание либо анодного, либо катодного процессов. В этом случае коррозия называется гетерогенно-электрохимической.

Неоднородность системы «металл – электролит» и, как следствие, возникновение коррозионных гальванических элементов могут быть вызваны следующими причинами:

  неоднородностью металла по химическому или фазовому составу (если, например, изделие состоит из деталей, изготовленных из разнородных металлов);

  наличием на поверхности окисных пленок;

  различием концентраций растворенных в электролите веществ на отдельных участках контакта металла с электролитом;

 неодинаковой температурой различных участков металла;

 механическими напряжениями в металлической детали.

Обычно анодные и катодные участки поверхности металла имеют малые размеры. При контакте металла с электролитом возникает большое число коррозионных микроэлементов, работа которых и приводит к электрохимической коррозии.

Короткозамкнутый гальванический элемент является полностью поляризованной электрохимической системой. В результате поляризации (катода –_к и анода – _а) потенциалы анодных и катодных участков выравниваются и приобретают значение _корр, которое называется стационарным потенциалом коррозии (рис.2.6). При этом коррозия протекает с максимальной скоростью, соответствующей максимальной плотности коррозионного тока i_корр.

Используя количественные соотношения при протекании электрохимических процессов, можно рассчитать массовый и глубинный показатели коррозии.